RU2667266C1 - Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя - Google Patents

Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя Download PDF

Info

Publication number
RU2667266C1
RU2667266C1 RU2017132400A RU2017132400A RU2667266C1 RU 2667266 C1 RU2667266 C1 RU 2667266C1 RU 2017132400 A RU2017132400 A RU 2017132400A RU 2017132400 A RU2017132400 A RU 2017132400A RU 2667266 C1 RU2667266 C1 RU 2667266C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flame
coating
activating
flame spraying
thermal
Prior art date
Application number
RU2017132400A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Александрович Сиденков
Эммануил Константинович Синолицин
Игорь Евгеньевич Ладан
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ)
Priority to RU2017132400A priority Critical patent/RU2667266C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2667266C1 publication Critical patent/RU2667266C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06Metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129Flame spraying

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области газотермических технологий и может быть использовано при нанесении порошковых покрытий методом низкоскоростного газопламенного напыления. Способ газопламенного напыления порошкового покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя включает активирование пламени, образованного при сгорании ацетилена и кислорода, путем подачи исходной активирующей добавки в виде пищевой порошкообразной соли аммония транспортирующим воздухом в центральный канал термораспылителя с образованием активирующего атомарного водорода и имеющего антиокислительные свойства углекислого газа и введение напыляемого порошкового материала в активированное пламя инжекцией в виде радиальной подачи напыляемого порошкового материала в струе воздуха под срез сопла термораспределителя. Обеспечивается повышение физико-механических свойств покрытия поверхностей деталей машин и инструмента и снижение опасности в работе. 1 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к области газотермических технологий и может быть использовано при нанесении порошковых покрытий методом низкоскоростного газопламенного напыления.
Известные способы получения низкоскоростного газопламенного напыления состоят в том, что определенная смесь кислорода (или воздуха) с горючим газом поступает в горелку, где поджигается и образует факел. В этот высокотемпературный поток газа подается порошковый материал, который нагревается до пластичного состояния и уносится на основу, где образует покрытие (см. книгу В.А. Линик, П.Ю. Пекшев. «Современная техника газотермического нанесения покрытий». - М., Машиностроение, 1985, с. 7).
Основным недостатком этого способа является зависимость качества покрытия от реализуемости условий полного проплавления частиц порошка, не обеспечивающееся в условиях ограниченной протяженности (20-30 мм) высокотемпературной зоны факелов известных горючих газовых смесей стандартных термораспылителей. Следствием чего является низкая (3-5 МПа) прочность сцепления с основой.
Для гарантированного устранения указанного недостатка необходимо многократное увеличение «активной» зоны факела (см. книгу М.А. Белоцерковский, «Технологии активированного газопламенного напыления антифрикционных покрытий». - Мн.: УП «Технопринт» 2004, рис. 2.7., с. 65).
Известно предложение позволяющее увеличить протяженность «активной» зоны пламени путем формирования вторичного соосного факела, горящего с отрывом на некотором расстоянии от сопла термораспылителя за счет высокой скорости подачи рабочей смеси (SU №1787171 A3, С23С 4/12, опубл. 07.01.1993 г.).
Однако двукратное увеличение длины высокотемпературной зоны спутных факелов, в данном случае, так же сдерживается узостью рамок близких к стехиометрическим соотношениям используемых горючих смесей.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению, является способ газопламенного напыления металлических порошков (патент RU №2169792 С2, МПК С23С 4/12, опубл. 27.06.2001 г.), включающий введение в пламя, образованное при сгорании ацетилена и кислорода, струи, состоящей из транспортирующего газа-аммиака и напыляемого порошка. В результате диссоциации аммиака (NH3→N+3H) в ядре основного пламени и внешнего бескамерного горения смеси атомарного водорода с воздухом происходит удлинение факела, выравнивание профилей температур, интенсификация процесса передачи тепла от струи к порошку.
Однако при значительном удлинении факела необходимо проведение дополнительных мероприятий по защите порошкового материала от окисления, снижающего физико-механические свойства покрытия.
По своим свойствам аммиак очень ядовит, вдвое легче воздуха, смесь с которым взрывоопасна. Работа с газом относится к работам с повышенной опасностью и регламентируется ПОТ Р О-14000-005-98 («Положение. Работы с повышенной опасностью. Организация проведения».)
В силу вышеназванных причин при работе с газообразным аммиаком у предприятий и персонала возникает гораздо больше организационных и технических проблем связанных не только с закупкой, использованием и хранением газа, но и с разрешительной системой. Этим очевидно и обусловлено отсутствие коммерческой востребованности способа.
Задача предлагаемого изобретения - повышение физико-механических свойств покрытия поверхностей деталей машин и инструмента и снижение опасности в работе.
Сущность изобретения заключается в том, что способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя, включающий активирование пламени, образованного при сгорании ацетилена и кислорода, путем подачи исходной активирующей добавки в виде пищевой порошкообразной соли аммония транспортирующим воздухом в центральный канал термораспылителя с образованием активирующего атомарного водорода и имеющего антиокислительные свойства углекислого газа и введение напыляемого порошкового материала в активированное пламя инжекцией в виде радиальной подачи напыляемого порошкового материала в струе воздуха под срез сопла термораспределителя.
Технический результат направлен на повышение физико-механических свойств порошковых покрытий поверхностей деталей машин и инструмента.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе газопламенного напыления порошковых материалов с помощью активированного газового пламени предусматривается возможность регулирования протяженности активной зоны пламени введением в его ядро порошка солей аммония Е503, дающих при многократном термическом разложении дополнительные объемы горючего газа в виде атомарного водорода.
Пищевые карбонаты аммония (Е503) по ГОСТ Р 55580-2 013 подразделяют на:
- E503(i) смесь солей карбоната аммония, гидрокарбоната аммония и карбамата аммония;
- E503(ii) гидрокарбонат аммония.
Обозначения, наименования, химические названия, формулы и молекулярные массы пищевых карбонатов аммония приведены в таблице 1.
Figure 00000001
Пищевые карбонаты аммония не токсичны, пожаро- и взрывобезопасны.
По степени воздействия на организм человека пищевые карбонаты аммония в соответствии с ГОСТ 12.1.007 относятся к веществам -пищевым порошкообразным солям аммония.
По физико-химическим показателям пищевые карбонаты аммония должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.
Figure 00000002
Карбонат аммония очень неустойчив и при невысокой температуре (30°С) начинает выделять NH3, превращаясь в гидрокарбонат по формуле:
Figure 00000003
Гидрокарбонат при этой температуре начинает выделять СО2, а при незначительном нагревании разлагается по формуле:
Figure 00000004
Во время движения и нагрева солей аммония по центральному каналу термораспылителя, например УПН-8-68, происходит быстрое разложение порошкообразного вещества на газообразные компоненты по формулам представленным выше.
При нагреве газообразного аммиака до температуры 1000°С происходит его полная диссоциация (NH3→N+3H) в ядре основного пламени.
В результате внешнего бескамерного горения смеси атомарного водорода с воздухом происходит удлинение факела, выравнивание профилей температур, интенсификация процесса передачи тепла от струи к порошку, а также его защита от окисления дополнительными объемами выделяемого углекислого газа.
Способ поясняется чертежом, на котором представлена схема структуры газового факела - активированного пищевыми порошкообразными солями аммония, где L - длина не ограниченной стехиометрическими соотношениями, увеличенной до требуемой для проплавления порошкового материала, «активной» зоны.
Способ достигается подачей через центральный канал термораспылителя в «активную» зону струи дополнительного количества водорода при неизменном расходе компонентов основной горючей смеси. Водород, имея меньшую скорость горения и не требующий для этого избытка воздуха (кислорода), в широких пределах увеличивает длину пламени.
При осуществлении способа можно использовать любое серийное оборудование, работающее с применением любых известных горючих газов. Соли аммония, с не истекшим сроком годности, пригодны для получения покрытий без какой-либо подготовки.
При использовании комплекта установки УПН-8-68 напыляемый порошковый материал подавался в активированное пламя под срез сопла. Подача солей аммония дозировалась визуально, по необходимой для проплавления конкретного порошкового материала длине факела, вентилем штатного порошкового питателя.
Качественные характеристики напыленного слоя контролировались образцами - «свидетелями». Прочность сцепления покрытий ряда конструкционных металлов и сплавов на никелевой основе, установленная по клеевой методике, превышает 20 МПа.

Claims (1)

  1. Способ газопламенного напыления порошкового покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя, включающий активирование пламени, образованного при сгорании ацетилена и кислорода, путем подачи исходной активирующей добавки в виде пищевой порошкообразной соли аммония транспортирующим воздухом в центральный канал термораспылителя с образованием активирующего атомарного водорода и имеющего антиокислительные свойства углекислого газа и введение напыляемого порошкового материала в активированное пламя инжекцией в виде радиальной подачи напыляемого порошкового материала в струе воздуха под срез сопла термораспределителя.
RU2017132400A 2017-09-18 2017-09-18 Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя RU2667266C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132400A RU2667266C1 (ru) 2017-09-18 2017-09-18 Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017132400A RU2667266C1 (ru) 2017-09-18 2017-09-18 Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2667266C1 true RU2667266C1 (ru) 2018-09-18

Family

ID=63580352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017132400A RU2667266C1 (ru) 2017-09-18 2017-09-18 Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2667266C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709312C1 (ru) * 2019-01-16 2019-12-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя
RU2775984C1 (ru) * 2021-11-30 2022-07-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством распылителя

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3974245A (en) * 1973-12-17 1976-08-10 Gte Sylvania Incorporated Process for producing free flowing powder and product
US5958522A (en) * 1996-08-22 1999-09-28 Sulzer Metco Japan Ltd. High speed thermal spray coating method using copper-based lead bronze alloy and aluminum
RU2169792C2 (ru) * 1999-06-29 2001-06-27 Синолицын Эммануил Константинович Способ газопламенного напыления металлических порошков
RU2312165C2 (ru) * 2003-04-21 2007-12-10 Военный автомобильный институт Способ газопламенного напыления металлических порошковых материалов
RU2432416C1 (ru) * 2010-04-12 2011-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Способ нанесения защитного покрытия газотермическим напылением

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3974245A (en) * 1973-12-17 1976-08-10 Gte Sylvania Incorporated Process for producing free flowing powder and product
US5958522A (en) * 1996-08-22 1999-09-28 Sulzer Metco Japan Ltd. High speed thermal spray coating method using copper-based lead bronze alloy and aluminum
RU2169792C2 (ru) * 1999-06-29 2001-06-27 Синолицын Эммануил Константинович Способ газопламенного напыления металлических порошков
RU2312165C2 (ru) * 2003-04-21 2007-12-10 Военный автомобильный институт Способ газопламенного напыления металлических порошковых материалов
RU2432416C1 (ru) * 2010-04-12 2011-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Способ нанесения защитного покрытия газотермическим напылением

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709312C1 (ru) * 2019-01-16 2019-12-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя
RU2775984C1 (ru) * 2021-11-30 2022-07-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством распылителя

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2861900A (en) Jet plating of high melting point materials
US4634611A (en) Flame spray method and apparatus
JP2016512276A5 (ru)
JPH02284663A (ja) 熱スプレーガン
RU2667266C1 (ru) Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя
JPH01266868A (ja) 熱吹付け被覆の生産装置とその生産方法
EP1805365A2 (en) Flame spraying process and apparatus
RU2651010C1 (ru) Безнасосное распыление и сжигание металла посредством создания пониженного давления и соответствующий контроль потока материала
CN209260179U (zh) 一种爆炸喷涂混气双点火冷却装置
CN102560320A (zh) 一种爆炸喷涂碳化钨的方法
CN106064123A (zh) 一种分级协调控温控速火焰喷涂装置及方法
JP6014606B2 (ja) アモルファス皮膜の形成装置および形成方法
JP2009541597A (ja) 溶射方法および溶射装置
RU2709312C1 (ru) Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством термораспылителя
JP2020037720A (ja) 溶射皮膜の形成方法、高速フレーム溶射装置、及び高速フレーム溶射用ノズル
KR20130028896A (ko) 비결정질 피막의 형성장치 및 방법
JPH0742922A (ja) 燃焼ユニットに用いられるインジェクタ口金
JP5659343B2 (ja) パルスデトネーション溶射装置及び溶射方法
US6146693A (en) Energy bleed apparatus and method for a detonation gun
US8839738B2 (en) Method and apparatus for thermal spraying of metal coatings using pulsejet resonant pulsed combustion
ES2101888T3 (es) Quemador para el revestimiento de piezas de trabajo.
RU2775984C1 (ru) Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством распылителя
GB663222A (en) A method for coating surfaces
US3004822A (en) Method for utilizing detonation waves to effect chemical reactions
RU2169792C2 (ru) Способ газопламенного напыления металлических порошков