RU2690265C1 - Method of producing multicomponent coatings from nonferrous metals - Google Patents

Method of producing multicomponent coatings from nonferrous metals Download PDF

Info

Publication number
RU2690265C1
RU2690265C1 RU2018123837A RU2018123837A RU2690265C1 RU 2690265 C1 RU2690265 C1 RU 2690265C1 RU 2018123837 A RU2018123837 A RU 2018123837A RU 2018123837 A RU2018123837 A RU 2018123837A RU 2690265 C1 RU2690265 C1 RU 2690265C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
coatings
alloys
remelting
electric arc
Prior art date
Application number
RU2018123837A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Федорович Князьков
Сергей Анатольевич Князьков
Алексей Николаевич Гаврилин
Иван Александрович Дитенберг
Константин Вадимович Гриняев
Иван Владимирович Смирнов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехничекий университет"
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 автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехничекий университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехничекий университет"
Priority to RU2018123837A priority Critical patent/RU2690265C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2690265C1 publication Critical patent/RU2690265C1/en

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
    • 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

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely, to production of coatings from alloys of nonferrous metals by fusion. Method of producing multicomponent coatings from non-ferrous metals includes remelting of initial metal materials on substrate by electric arc with non-consumable tungsten electrode in atmosphere of inert gas, wherein initial metal materials are used in the form of blanks of twisted wires, pack of plates or mixture of powders prepared from Al, Ti, Ni, Cr, Fe, Mo, Mn, Cu, Zn, W, Nb, Zr, Ta or their alloys, and remelting is carried out in pulsed mode, providing dynamic mode of electric arc burning, with amplitude of current pulses of 100–400 A, pulse duration of 20–500 mcs, pulse repetition frequency of 200–5,000 Hz, duty current at interval between pulses of 12–50 A, at substrate displacement relative to electrode.
EFFECT: invention is aimed at obtaining coatings from multicomponent alloys based on 5 or more elements with a variation of elemental and concentration composition.
1 cl, 4 dwg, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к получению многокомпонентных покрытий с широкой вариацией элементного состава, включающего элементы Al, Ti, Ni, Cr, Fe, Mo, Mn, Cu, Zn, W, Nb, Zr, Та или их сплавы и может быть использовано в металлургической, электротехнической, автомобильной и авиационной промышленности.The invention relates to metallurgy, namely, to obtain multi-component coatings with a wide variation of the elemental composition, including the elements Al, Ti, Ni, Cr, Fe, Mo, Mn, Cu, Zn, W, Nb, Zr, Ta or their alloys and can be used in metallurgy, electrical, automotive and aviation industries.

Известен способ получения многокомпонентных покрытий системы Al-Cr-Si-Ti-Cu-N методом ионно-плазменного синтеза (Коротаев А.Д., Дитенберг И.А., Березовская В.Р., Денисов К.И., Пинжин Ю.П., Борисов Д.П. Влияние режимов ионно-плазменного синтеза на особенности структурно-фазового состояния многокомпонентных нанокомпозитных покрытий системы Al-Cr-Si-Ti-Cu-N // Известия Вузов. Физика. - 2014. - Т. 57. - №10. - С. 3-9.), позволяющий получать пленки толщиной несколько микрометров.A method of obtaining multicomponent coatings of the Al-Cr-Si-Ti-Cu-N system by the method of ion-plasma synthesis (Korotaev A.D., Ditenberg I.A., Berezovskaya V.R., Denisov K.I., Pinzhin U. P., Borisov DP. Influence of ion-plasma synthesis modes on the features of the structural-phase state of multicomponent nanocomposite coatings of the Al-Cr-Si-Ti-Cu-N system // Izvestiya Vuzov. Fizika. - 2014. - T. 57. - 10. - p. 3-9.), Which allows to obtain films several micrometers thick.

Однако, известный способ является технологически сложным и для его осуществления требуется чистота поверхности образцов и вакуума.However, the known method is technologically difficult and for its implementation requires the purity of the sample surface and vacuum.

Наиболее близким по технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения многокомпонентных сплавов (Фирстов С.А., Горбань В.Ф., Крапивка Н.А., Печковский Э.П., Даниленко Н.И., Карпец М.В. Механические свойства литых многокомпонентных сплавов при высоких температурах // Современные проблемы физического материаловедения. 2009. Вып. 18. С. 140-147), который заключается в выплавке электродуговым способом с нерасходуемым вольфрамовым электродом в атмосфере очищенного аргона на медной водоохлаждаемой подине с дальнейшей многократной переплавкой с проливкой либо в медную водоохлаждаемую изложницу (Vохл ≈ 800-900 К/с) или непосредственно на подину (Vохл ≈ 3000 К/с). Последнее необходимо для образования большого количества центров кристаллизации в жидком растворе, то есть для создания сверхмелкозернистой структуры сплава в твердом состоянии - как дополнительный фактор достижения высокой прочности.The closest to the technical essence of the solution, selected as a prototype, is a method for producing multicomponent alloys (Firstov, SA, Gorban, VF, Krapivka, NA, Pechkovsky, EP, Danilenko, NI, Karpets, M Mechanical properties of cast multicomponent alloys at high temperatures // Modern Problems of Physical Materials Science, 2009. Issue 18. P. 140-147), which consists in melting by electric arc method with non-consumable tungsten electrode in an atmosphere of purified argon on a water-cooled copper hearth further it is repeatedly re-melted with pouring into either a copper water-cooled mold (V ohl ≈ 800–900 K / s) or directly to the hearth (V ohl ≈ 3000 K / s). The latter is necessary for the formation of a large number of crystallization centers in a liquid solution, that is, to create an ultrafine-grained alloy structure in the solid state - as an additional factor for achieving high strength.

Для осуществления этого способа необходима многократная переплавка с последующим быстрым охлаждением, что требует применения специального оборудования и существенных энергозатрат.For the implementation of this method requires multiple remelting followed by rapid cooling, which requires the use of special equipment and significant energy consumption.

Техническим результатом предложенного изобретения является разработка способа получения многокомпонентных (на основе 5 и более элементов) наплавок и покрытий с вариацией элементного и концентрационного состава.The technical result of the proposed invention is to develop a method for producing multicomponent (based on 5 or more elements) surfacing and coatings with a variation of the elemental and concentration composition.

Способ получения многокомпонентных покрытий из цветных металлов, также как в прототипе, включает переплав исходных металлических материалов на подложке электрической дугой с нерасходуемым вольфрамовым электродом в атмосфере инертного газа.The method of obtaining multicomponent coatings from non-ferrous metals, as well as in the prototype, involves remelting the original metallic materials on a substrate by an electric arc with a non-consumable tungsten electrode in an inert gas atmosphere.

Согласно изобретению исходные металлические материалы используют в виде заготовок из скрученных проволок, пакета пластин или смеси порошков, приготовленных из Al, Ti, Ni, Cr, Fe, Mo, Mn, Cu, Zn, W, Nb, Zr, Та или их сплавов, а переплав осуществляют в импульсном режиме, обеспечивающем динамический режим горения электрической дуги, с амплитудой импульсов тока 100-400 А, длительностью импульсов 20-500 мкс, частотой следования импульсов 200-5000 Гц, дежурным током на интервале между импульсами 12-50 А, при перемещении подложки с относительно электрода.According to the invention, the source metal materials are used in the form of blanks from twisted wires, a package of plates or a mixture of powders prepared from Al, Ti, Ni, Cr, Fe, Mo, Mn, Cu, Zn, W, Nb, Zr, Ta or their alloys, and remelting is carried out in a pulsed mode, providing a dynamic mode of electric arc, with an amplitude of current pulses of 100-400 A, a pulse duration of 20-500 μs, a pulse repetition rate of 200-5000 Hz, a standby current in the interval between pulses of 12-50 A, with moving the substrate with respect to the electrode.

Вследствие концентрированного дозированного теплового потока электрической дуги расплавляется незначительный объем материала во время импульса плазмы (катодной струи) и происходит последующая слоистая кристаллизация. Газодинамический удар плазмы способствует перемешиванию компонентов материала в жидком состоянии, а последующая пауза между импульсами способствует быстрой кристаллизации и фиксации равномерного распределения компонентов.Due to the concentrated metered heat flow of the electric arc, a small volume of material is melted during a plasma pulse (cathode jet) and subsequent layered crystallization occurs. The gas-dynamic impact of the plasma promotes the mixing of the material components in the liquid state, and the subsequent pause between pulses promotes rapid crystallization and fixation of the uniform distribution of the components.

Использование указанного импульсного режима обеспечивает качественное перемешивание компонентов расплава. В частности, при переплавке хрома в тонкостенной медной трубке было получено структурное состояние с однородным по объему образца распределением меди (фиг. 1).Using the specified pulse mode provides high-quality mixing of the melt components. In particular, the melting of chromium in a thin-walled copper tube yielded a structural state with a uniform distribution of copper in the sample (Fig. 1).

На фиг. 1 показан пример перемешивания в системе Cr-Cu. Белые прожилки - выделения меди, формирующиеся на границах.FIG. 1 shows an example of mixing in the Cr-Cu system. White streaks are copper precipitates forming at the borders.

На фиг. 2 показан пример схемы установки для осуществления заявляемого способа.FIG. 2 shows an example of the installation scheme for the implementation of the proposed method.

На фиг. 3 показан жгут из проволок Al, Ti, Cu, Ni-Cr, Fe, Mo.FIG. 3 shows a bundle of Al, Ti, Cu, Ni-Cr, Fe, Mo wires.

На фиг. 4 представлено электронно-микроскопическое изображение выплавки системы Fe-Cr-Mo-Ti-Ni-Cu-Al на подложке.FIG. 4 shows an electron microscopic image of the melting of the Fe-Cr-Mo-Ti-Ni-Cu-Al system on a substrate.

В таблице 1 приведены значения микротвердости (Нμ, ГПа) на различных расстояниях от поверхности выплавки.Table 1 shows the values of microhardness (Hμ, GPa) at various distances from the surface of the smelting.

Предложенный способ осуществлен с использованием установки (фиг. 2), которая содержит основание 1, на направляющих которого установлен стол 2, который соединен через соответствующие ходовые винты с электроприводом вертикального перемещения 3 и с электроприводом горизонтального перемещения 4. Электроприводы 3 и 4 подключены к системе числового программного управления 5 (ЧПУ), которая связана с устройством для формирования импульсов тока 6 (УФИТ). В качестве устройства для формирования импульсов тока 6 (УФИТ) использовано устройство для формирования импульсов сварочным током [RU 2343051 С1, опубл. 10.01.2009]. Подложка 7 с выплавляемым материалом 8 закреплена на столе 2. Над подложкой 7 размещено устройство подачи выплавляемого материала 9 (УПВМ), которое прикреплено к неподвижному основанию 1. Устройство подачи выплавляемого материала 9 (УПВМ), в зависимости от вида материала, может представлять собой механизм подачи проволоки, магазинное загрузочное устройство или вибрационное бункерное загрузочное устройство. К устройству подачи выплавляемого материала 9 (УПВМ) подключен привод 10, который соединен с системой числового программного управления 5 (ЧПУ). Над выплавляемым материалом 8 размещен прикрепленный к основанию 1 нерасходуемый вольфрамовый электрод 11, на который надето сопло 12. Верхняя часть сопла 12 соединена трубопроводом 13 через устройство подачи инертного газа 14 (УПИГ), подключенное к системе числового программного управления 5 (ЧПУ), с баллоном для инертного газа 15 (БИТ). Вольфрамовый электрод 11 соединен с устройством для формирования импульсов тока 6 (УФИТ), которое соединено с подложкой 7.The proposed method is implemented using the installation (Fig. 2), which contains a base 1, on the guides of which a table 2 is installed, which is connected through the appropriate spindle with an electric drive of vertical movement 3 and with an electric drive of horizontal movement 4. Electric drives 3 and 4 are connected to a numerical system software control 5 (CNC), which is associated with a device for the formation of current pulses 6 (UFIT). As a device for the formation of current pulses 6 (UFIT) used a device for the formation of pulses by welding current [RU 2343051 C1, publ. January 10, 2009]. The substrate 7 with the melted material 8 is fixed on the table 2. A substrate of the molten material 9 (UPVM) is placed above the substrate 7, which is attached to the fixed base 1. The device for feeding the melted material 9 (UPVM), depending on the type of material, can be a mechanism wire feed, magazine boot device or vibratory hopper boot device. The drive 10, which is connected to the numerical control system 5 (CNC), is connected to the device for feeding the raw material 9 (UPVM). Above the investment material 8 is placed a non-consumable tungsten electrode 11 attached to the base 1, on which a nozzle 12 is fitted. The upper part of the nozzle 12 is connected by a pipe 13 through an inert gas supply device 14 (URI) connected to numerical control system 5 (CNC) with a balloon for inert gas 15 (BIT). Tungsten electrode 11 is connected to a device for the formation of current pulses 6 (UFIT), which is connected to the substrate 7.

Исходные материалы для наплавляемых заготовок могут быть в виде порошков, проволоки или пластинок как чистых металлов, так и различных сплавов. Проволочные образцы компактируют путем скручивания их в жгут. Порошковые материалы могут быть скомпактированы различными способами: посредством упаковки в тонкую металлическую фольгу или в тонкостенную трубку, консолидированием за счет прессования, самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, искрового плазменного спекания, склеивания. Подложка 7 для размещения исходного материала может быть выполнена из разных металлов и сплавов.The raw materials for the prefabricated blanks can be in the form of powders, wires or plates of both pure metals and various alloys. Wire samples are compacted by twisting them into a bundle. Powder materials can be compacted in various ways: by packing into thin metal foil or into a thin-walled tube, consolidating by pressing, self-propagating high-temperature synthesis, spark plasma sintering, gluing. The substrate 7 for placing the source material can be made of different metals and alloys.

Перемещая стол 2 в вертикальной и горизонтальной плоскостях с помощью электроприводов 3 и 4, управляемых от системы числового программного управления 5 (ЧПУ), устанавливали зазор между электродом 11 и исходным выплавляемым материалом 8 в пределах 1-2 мм и возбуждали дугу (например, кратковременным замыканием этого зазора угольным электродом). Одновременно от системы числового программного управления 5 (ЧПУ) подавали команды на устройство для формирования импульсов тока 6 (УФИТ), привод 10 для работы устройства подачи выплавляемого материала 9 (УПВМ) и электроприводы 3 и 4, обеспечивающие передвижение стола 2.Moving the table 2 in the vertical and horizontal planes using electric actuators 3 and 4, controlled from the numerical control system 5 (CNC), established a gap between the electrode 11 and the initial melted material 8 within 1-2 mm and excited the arc (for example, short-term closure this gap with a carbon electrode). At the same time, from the numerical control system 5 (CNC), commands were sent to a device for generating current pulses 6 (UFIT), a drive 10 for operating the device for feeding material 9 (UPVM) and electric drives 3 and 4, providing movement of the table 2.

Выплавляемый материал 8 либо подают из устройства подачи выплавляемого материала 9 (УПВМ), выполненного в виде катушек с проволокой или магазинного загрузочного устройства, приводимого в действие приводом 10, скорость вращения которого согласована со скоростью движения стола 2, либо помещают непосредственно на подложку 7. Наплавка осуществляется электрической дугой с нерасходуемым вольфрамовым электродом 11 в защитной среде инертного газа, который подается в сопло 12 с заданным расходом, при этом защитная атмосфера обеспечивается за счет непрерывной подачи инертного газа в область формирования дуги. Питание дуги осуществляют импульсами сварочного тока от устройства для формирования импульсов тока 6 (УФИТ). Режимы питания дуги: амплитуда, длительность импульсов, частота, а также скорость движения стола 2 задают системой числового программного управления 5 (ЧПУ) по заданной программе.The melted material 8 or served from the feeder melted material 9 (UPVM), made in the form of coils with wire or magazine boot device driven by the actuator 10, the rotation speed of which is consistent with the speed of movement of the table 2, or placed directly on the substrate 7. Refining is carried out by an electric arc with a non-consumable tungsten electrode 11 in a protective environment of inert gas, which is fed into the nozzle 12 with a given flow rate, while the protective atmosphere is provided by continuous supply of inert gas to the area of formation of the arc. The power of the arc carry pulses of welding current from the device for the formation of current pulses 6 (UFIT). The arc power modes: amplitude, pulse duration, frequency, and table speed 2 are set by the numerical control system 5 (NC) according to a given program.

В процессе получения наплавки используют импульсный режим, обеспечивающий динамический характер горения дуги. Питание дуги осуществляют импульсами сварочного тока с амплитудой в диапазоне от 100 до 400 А, длительностью импульсов от 20 до 500 микросекунд и частотой от 200 до 5000 Гц. Между импульсами горит дежурная дуга в диапазоне от 12 до 50 А. Последовательная переплавка с перекрытием ванн расплава обеспечивается за счет горизонтального перемещения стола 2 с заготовкой 8.In the process of obtaining surfacing, pulsed mode is used, which ensures the dynamic nature of the arc. The arc is powered by pulses of welding current with an amplitude in the range from 100 to 400 A, a pulse duration from 20 to 500 microseconds and a frequency from 200 to 5000 Hz. Between pulses, an arc on duty in the range from 12 to 50 A is lit. Sequential remelting with overlapping of the molten baths is ensured by the horizontal movement of the table 2 with the workpiece 8.

Пример 1Example 1

Из проволок металлов и сплавов Al (чистоты 99,9), Ti (чистоты 99,9), Cu (чистоты 99,9), Ni-Cr (75% Ni - 25% Cr), Fe (чистоты 99,8), Mo (чистоты 99,9) с различным сечением (от 0.2 мм до 1 мм) скручивали жгут (фиг. 3). Получение наплавки проводили на стальной подложке 7, в среде аргона. Был реализован импульсный режим, обеспечивающий динамический характер горения дуги: амплитуда импульсов составляла 350 А, длительность - 70 микросекунд, частота - 2000 Гц, дежурная дуга - 25 А.From wires of metals and alloys Al (purity 99.9), Ti (purity 99.9), Cu (purity 99.9), Ni-Cr (75% Ni - 25% Cr), Fe (purity 99.8), Mo (purity 99.9) with a different cross section (from 0.2 mm to 1 mm) was twisted with a rope (Fig. 3). Getting the surfacing was carried out on a steel substrate 7, in an argon environment. A pulsed mode was implemented to ensure the dynamic nature of the arc: the pulse amplitude was 350 A, the duration was 70 microseconds, the frequency was 2000 Hz, the standby arc was 25 A.

На фиг. 4 звездочками 17, 18, 19 обозначены области измерения микротвердости сформированной наплавки 20 на разном расстоянии от ее поверхности. Как видно из таблицы 1 значения микротвердости наплавки в области 19 (вблизи границы 21 наплавки и подложки) превышают Нμ подложки 7 в 4,7 раза, а вблизи поверхности (область 17) ее значения больше в ~ 5,2 раза.FIG. 4 asterisks 17, 18, 19 indicate the areas of microhardness measurement of the formed surfacing 20 at different distances from its surface. As can be seen from Table 1, the microhardness values of the surfacing in the region 19 (near the boundary 21 of the surfacing and the substrate) exceed Hμ of the substrate 7 by 4.7 times, and near the surface (region 17) its values are greater by ~ 5.2 times.

Линзобразная форма границы 21 раздела «наплавка-подложка», определяемая геометрическими размерами ванны расплава, также свидетельствует об интенсивном перемешивании формируемой наплавки с подложкой 7. В результате теста на изгиб при комнатной температуре не обнаружено отслоений или оттрескивания сформированной наплавки от подложки, что свидетельствует о высокой адгезионной прочности.The lenticular shape of the fusion-substrate interface 21, determined by the geometric dimensions of the molten bath, also indicates intense mixing of the formed fusion with the substrate 7. As a result of the bend test at room temperature, no detachment or cracking of the formed fusion from the substrate was detected, which indicates high adhesive strength.

Полученное покрытие, с одной стороны, обеспечивает высоконадежное соединение с менее прочной подложкой, с другой, позволяет формировать высокопрочные состояния в приповерхностных слоях, подвергаемых наиболее сильному внешнему воздействию при практическом применении.The resulting coating, on the one hand, provides a highly reliable connection with a less durable substrate, on the other hand, it allows the formation of high-strength states in the surface layers exposed to the strongest external effects in practical use.

Важно заметить, что близкие по элементному составу жаропрочные высоколегированные стали (типа ЭИ680) характеризуются микротвердостью ~ 1,8 ГПа, что почти в 4 раза ниже микротвердости полученной наплавки.It is important to note that heat-resistant high-alloy steels (of type EI680) that are close in elemental composition are characterized by a microhardness of ~ 1.8 GPa, which is almost 4 times lower than the microhardness of the obtained surfacing.

Пример 2Example 2

Из пластинок Аl (чистоты 99,9), Ti (чистоты 99,9), Ni (чистоты 99,9), стали типа 40Г (Fe-Mn-0.4 С), латуни Л63 (Cu-37 Zn) толщиной от 0,2 мм до 0,8 мм собирали пакет. Переплавку проводили в среде аргона на медной подложке. Был реализован режим с параметрами: амплитуда импульсов - 400 А, длительность - 500 микросекунд, частота - 5000 Гц, дежурная дуга - 50 А. Микротвердость поверхностного слоя полученного покрытия составила 7,1 ГПа.From the plates Al (purity 99.9), Ti (purity 99.9), Ni (purity 99.9), steel type 40G (Fe-Mn-0.4 C), brass L63 (Cu-37 Zn) with a thickness of 0, 2 mm to 0.8 mm collected package. The melting was carried out in argon on a copper substrate. The following parameters were implemented: pulse amplitude - 400 A, duration - 500 microseconds, frequency - 5000 Hz, duty arc - 50 A. Microhardness of the surface layer of the coating obtained was 7.1 GPa.

Пример 3Example 3

В тонкостенную медную трубку упаковывали смесь порошков (W, Nb, Mo, Cr, Zr, Ti, Та). Переплавку проводили в среде гелия на стальной подложке, по предлагаемому режиму с параметрами: амплитуда импульсов - 100 А, длительность - 20 микросекунд, частота - 200 Гц, дежурная дуга - 12 А. Микротвердость поверхностного слоя полученного покрытия составила 8,3 ГПа.A mixture of powders (W, Nb, Mo, Cr, Zr, Ti, Ta) was packed into a thin-walled copper tube. The melting was carried out in helium medium on a steel substrate, according to the proposed mode with parameters: pulse amplitude - 100 A, duration - 20 microseconds, frequency - 200 Hz, pilot arc - 12 A. Microhardness of the surface layer of the coating obtained was 8.3 GPa.

Таким образом, предложенный способ может быть использован для получения наплавок из многокомпонентных сплавов, позволяющих формировать покрытия различной толщины, значительно превышающие характеристики подложки по прочностным свойствам.Thus, the proposed method can be used to obtain surfacing from multicomponent alloys, which allow the formation of coatings of various thickness, significantly exceeding the characteristics of the substrate in terms of strength properties.

Claims (1)

Способ получения многокомпонентных покрытий из цветных металлов, включающий переплав исходных металлических материалов на подложке электрической дугой с нерасходуемым вольфрамовым электродом в атмосфере инертного газа, отличающийся тем, что исходные металлические материалы используют в виде заготовок из скрученных проволок, пакета пластин или смеси порошков, приготовленных из Al, Ti, Ni, Cr, Fe, Mo, Mn, Cu, Zn, W, Nb, Zr, Та или их сплавов, а переплав осуществляют в импульсном режиме, обеспечивающем динамический режим горения электрической дуги, с амплитудой импульсов тока 100-400 А, длительностью импульсов 20-500 мкс, частотой следования импульсов 200-5000 Гц, дежурным током на интервале между импульсами 12-50 А, при перемещении подложки относительно электрода.A method of producing multicomponent coatings from non-ferrous metals, including remelting the source metal materials on a substrate with an electric arc with a non-consumable tungsten electrode in an inert gas atmosphere, characterized in that the source metal materials are used in the form of blanks from twisted wires, a package of plates or a mixture of powders made from Al , Ti, Ni, Cr, Fe, Mo, Mn, Cu, Zn, W, Nb, Zr, Ta or their alloys, and remelting is carried out in a pulsed mode, providing a dynamic mode of electric arc, with ampl It has a current pulse of 100-400 A, a pulse duration of 20-500 μs, a pulse repetition rate of 200-5000 Hz, a standby current in the interval between pulses of 12-50 A, when the substrate moves relative to the electrode.
RU2018123837A 2018-07-02 2018-07-02 Method of producing multicomponent coatings from nonferrous metals RU2690265C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018123837A RU2690265C1 (en) 2018-07-02 2018-07-02 Method of producing multicomponent coatings from nonferrous metals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018123837A RU2690265C1 (en) 2018-07-02 2018-07-02 Method of producing multicomponent coatings from nonferrous metals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2690265C1 true RU2690265C1 (en) 2019-05-31

Family

ID=67037734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018123837A RU2690265C1 (en) 2018-07-02 2018-07-02 Method of producing multicomponent coatings from nonferrous metals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690265C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4136273A (en) * 1977-03-04 1979-01-23 Nippon Steel Corporation Method and apparatus for tig welding
RU2431684C1 (en) * 2010-05-12 2011-10-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys
RU2437960C2 (en) * 2009-12-09 2011-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" Procedure for heat resistant coating of tungsten or tantalum
RU2641427C1 (en) * 2016-07-20 2018-01-17 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method of applying multicomponent coating by electric arc metalization

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4136273A (en) * 1977-03-04 1979-01-23 Nippon Steel Corporation Method and apparatus for tig welding
RU2437960C2 (en) * 2009-12-09 2011-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" Procedure for heat resistant coating of tungsten or tantalum
RU2431684C1 (en) * 2010-05-12 2011-10-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" Procedure for surface hardening cylinder items of hardenable alloys
RU2641427C1 (en) * 2016-07-20 2018-01-17 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Method of applying multicomponent coating by electric arc metalization

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Фирстов С.А. и др., Механические свойства литых многокомпонентных сплавов при высоких температурах, Современные проблемы физического материаловедения, 2009, вып. 18, с. 140-147. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106735967B (en) A kind of method of ultrasonic vibration assistant electric arc increasing material manufacturing control shape control
EP2691197B1 (en) Method and arrangement for building metallic objects by solid freedom fabrication
RU2333086C2 (en) Refractory metal and its alloy purified with laser treatment and melting
CN109648082A (en) A kind of 4D Method of printing of Ti-Ni marmem and application
US20100193480A1 (en) Deposition of materials with low ductility using solid free-form fabrication
EP3380265A1 (en) System and method for single crystal growth with additive manufacturing
CN108326463B (en) Method for preparing intermetallic compound part by using cable type welding wire
CN109396434B (en) Method for preparing titanium alloy part based on selective laser melting technology
US20130287934A1 (en) Liquid Metal Digital Manufacturing System
US20160074937A1 (en) Method for manufacturing overhanging material by pulsed, voxel-wise buildup
CN101338428A (en) Strengthen process for pick head by laser fusing and coating wear-resistant coating
WO2010016121A1 (en) Electric discharge surface treatment method
CN113894391A (en) Multi-wire arc additive manufacturing in-situ preparation method for high-entropy alloy structural member
Johnson et al. Directed energy deposition of molybdenum
Zhou et al. Investigation of the WAAM processes features based on an indirect arc between two non-consumable electrodes
RU2690265C1 (en) Method of producing multicomponent coatings from nonferrous metals
CN114378312A (en) Steel/aluminum structure molten drop deposition composite TIG electric arc additive manufacturing device and method
JP2005054197A (en) Three-dimensional free shaping method, free coating method and apparatus therefor
Jain et al. Metal deposition: Plasma-based processes
CN103993313A (en) Preparation process of densely-arranged columnar crystal ceramic coating based on laser remelting technology
CN113134670B (en) Additive machining equipment and machining method
AU2017294025B2 (en) Fluid-cooled contact tip assembly for metal welding
EP2488677B1 (en) Method and apparatus for production of rotatable sputtering targets
CN212094335U (en) Electromagnetic induction heating metal wire semi-liquid 3D printing control device
CN110711922A (en) Method for additive manufacturing of stainless steel through MIG (metal-inert gas) fuse and surface treatment