RU2735688C1 - Method of forming coating on metal with electron-beam surfacing of ceramic powder - Google Patents

Method of forming coating on metal with electron-beam surfacing of ceramic powder Download PDF

Info

Publication number
RU2735688C1
RU2735688C1 RU2020117352A RU2020117352A RU2735688C1 RU 2735688 C1 RU2735688 C1 RU 2735688C1 RU 2020117352 A RU2020117352 A RU 2020117352A RU 2020117352 A RU2020117352 A RU 2020117352A RU 2735688 C1 RU2735688 C1 RU 2735688C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electron
powder
surfacing
metal
article
Prior art date
Application number
RU2020117352A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Юрьевич Бакеев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
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 «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
Priority to RU2020117352A priority Critical patent/RU2735688C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2735688C1 publication Critical patent/RU2735688C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to methods of processing powder materials using electron-beam surfacing processes, and can be used to form hardening and wear-resistant coatings on the surface of metal articles. Method of forming ceramic coating on metal surface of article with electron-beam surfacing includes surfacing of powder material in zone of fusion of surface of article created by electron beam and moved along surface of article. Powder material used is a ceramic powder mixed with an organic binder, which is applied on a surface of a metal article, is placed in a vacuum chamber and inert gas is fed to pressure of 5-30 Pa, then ceramic powder is surfaced on article surface moving with constant speed along preset trajectory with electron beam with power of up to 5 kW and electron energy of 15-30 keV, focused to diameter of up to 0.8 mm.
EFFECT: simplified composition of powder mixture and reduced flow rate during electron-beam surfacing of ceramic coating on metal.
1 cl, 1 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к способам обработки порошковых материалов с применением процессов электронно-лучевой наплавки, и может быть использовано для формирования упрочняющих и износостойких покрытий на поверхности металлических изделий. Необходимость использования таких упрочняющих покрытий обусловлена стремлением увеличить срок службы изделий из конструкционных и функциональных марок стали, работающих в условиях интенсивного абразивного износа, или функционирования при повышенных давлений или температурах. The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular, to methods for processing powder materials using electron-beam surfacing processes, and can be used to form hardening and wear-resistant coatings on the surface of metal products. The need to use such hardening coatings is due to the desire to increase the service life of products made of structural and functional steel grades operating under conditions of intense abrasive wear or functioning at elevated pressures or temperatures.

Сложность технической реализации создания упрочняющих покрытий на металлах связана со значительным различием механических свойств изделия и упрочняющего материала, в качестве которого могут выступать либо твердосплавные металлы, либо обеспечивающие наилучшие по сравнению с ними упрочняющие свойства композиционные материалы с твердофазными керамическими частицами на основе карбидов, оксидов, нитридов и пр.The complexity of the technical implementation of creating hardening coatings on metals is associated with a significant difference in the mechanical properties of the product and the hardening material, which can be either hard-alloy metals, or composite materials with solid-phase ceramic particles based on carbides, oxides, nitrides that provide the best hardening properties compared to them. etc.

В настоящее время существует множество способов электронно-лучевой наплавки покрытий, существенно отличающихся по типу наплавляемого материала и способа подачи на поверхность металлического изделия. Известен способ электронно-лучевой наплавки, при котором создают на поверхности обрабатываемого изделия зону оплавления при помощи электронного пучка и подают в эту зону наплавляемый материал в виде проволоки или ленты [1]. К ключевым недостаткам данного способа можно отнести возможность использования для наплавления лишь металлического твердосплавного металла, изготовление из которого проволоки или ленты для подачи существенно осложнено его хрупкостью.Currently, there are many methods of electron-beam surfacing of coatings, which differ significantly in the type of deposited material and the method of supplying to the surface of a metal product. There is a known method of electron-beam surfacing, in which a reflow zone is created on the surface of the workpiece with the help of an electron beam and the deposited material is fed into this zone in the form of a wire or tape [1]. The key disadvantages of this method include the possibility of using only metal carbide metal for deposition, the manufacture of which wire or tape for feeding is significantly complicated by its fragility.

Существенное расширение состава наплавляемого материала было достигнуто при использовании подачи его в виде порошка в зону оплавления при помощи специального устройства. Так, известен способ электронно-лучевой наплавки [2], при котором на поверхности наплавляемого изделия создается зона оплавления электронным пучком с линейной разверткой, наплавляемое изделие перемещают, а наплавляемый порошковый материал подают в промежуток между линиями развертки пучка. К недостаткам указанного способа можно отнести то, что в процессе наплавления частиц порошка происходит процесс их заряда рассеянными или отраженными электронами и реактивных сил, возникающих в результате разрыва прочной окисной оболочки (пленки) частиц порошка вследствие роста внутреннего давления из-за разогрева и расширения материала частиц при их попадании под электронный пучок. В результате этого снижаются производительность и экономичность процесса наплавки. Решение указанных проблем может заключаться в использовании дополнительного наплавочного материала в виде проволоки на расстоянии от наплавляемой поверхности, как это продемонстрировано в способе [3]. A significant expansion of the composition of the deposited material was achieved by using its supply in the form of a powder to the reflow zone using a special device. So, the known method of electron-beam surfacing [2], in which on the surface of the welded product is created a reflow zone with an electron beam with a linear scan, the deposited product is moved, and the deposited powder material is fed into the gap between the beam scan lines. The disadvantages of this method include the fact that in the process of fusing powder particles, the process of their charging by scattered or reflected electrons and reactive forces arising as a result of rupture of a strong oxide shell (film) of powder particles due to an increase in internal pressure due to heating and expansion of the material of the particles when they fall under the electron beam. As a result, the productivity and economy of the surfacing process are reduced. The solution to these problems can be the use of additional surfacing material in the form of a wire at a distance from the surface to be deposited, as demonstrated in the method [3].

Решение проблемы образования окисных пленок и растворенных газов в приповерхностном слое наплавленного покрытия, свойственное при использовании порошковых материалов, достигается предварительной очисткой наплавляемой поверхности электронным пучком без подачи материала, а также использование для наплавки смеси термореагирующих порошков [4]. Недостатком данного известного способа является то, что при формировании наплавки из порошкового композиционного материала тугоплавкие частицы частично (TiC) или полностью (WC) растворяются в жидкометаллической ванне расплава и при быстрой дальнейшей кристаллизации и охлаждении не успевают полностью выделиться из твердого раствора. Нерастворившиеся частицы упрочнителя и частично выделившиеся зерна неравномерно распределяются по толщине упрочненного слоя из-за существенной разности их плотностей с плотностью жидкометаллической ванны расплава. Формирование неоднородной структуры наплавки на основе твердого раствора по ее толщине способствует неравномерному износу, невозможности контролировать и прогнозировать ее работоспособность, что, в конечном итоге, приводит к преждевременному выходу из строя изделия.The solution to the problem of formation of oxide films and dissolved gases in the near-surface layer of the deposited coating, which is typical when using powder materials, is achieved by preliminary cleaning of the surface to be deposited with an electron beam without material supply, as well as by using a mixture of thermosetting powders for surfacing [4]. The disadvantage of this known method is that when forming a surfacing from a powder composite material, refractory particles partially (TiC) or completely (WC) dissolve in a liquid metal bath of the melt and, upon rapid further crystallization and cooling, do not have time to completely separate from the solid solution. The undissolved particles of the hardener and partially separated grains are unevenly distributed over the thickness of the hardened layer due to the significant difference in their densities with the density of the liquid metal bath of the melt. The formation of a non-uniform structure of surfacing based on a solid solution along its thickness contributes to uneven wear, the inability to control and predict its performance, which ultimately leads to premature failure of the product.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению, взятым за прототип, позволяющим формировать покрытия с относительно высокой однородностью на основе дисперсных тугоплавких частиц, является способ электронно-лучевой наплавки [5], заключающийся в процессе формирования покрытия в несколько проходов, где последний проход выполняют расфокусированным электронным пучком без подачи наплавляемого материала, обеспечивая температуру нагрева покрытия 650-700°С. К недостаткам данного способа к настоящему времени можно отнести необходимость использования многокомпонентных порошковых смесей и высокий расход порошковой смеси в процессе наплавки.The closest analogue to the proposed technical solution, taken as a prototype, allowing the formation of coatings with relatively high uniformity based on dispersed refractory particles, is the method of electron-beam surfacing [5], which consists in the process of forming a coating in several passes, where the last pass is performed with a defocused electronic beam without supply of deposited material, providing a heating temperature of the coating 650-700 ° C. The disadvantages of this method to date include the need to use multicomponent powder mixtures and a high consumption of the powder mixture during surfacing.

Ключевой технической проблемой, присущей всем перечисленным аналогам изобретения, использующим для электронно-лучевой наплавки порошковых материалов, является высокий расход порошковой смеси, обусловленный способом ее подачи в зону оплавления электронным пучком в виде порошковой струи. Неполное попадание частиц порошка в зону оплавления, наряду с эффектами зарядки частиц и возникновения реактивных сил в результате их нагрева, несмотря на найденные к настоящему времени решения [3-5], делают невозможным полное расходование порошковой смеси на наплавляемое покрытие. Решение указанной технической проблемы в настоящем изобретении достигается тем, что наплавляемый порошок наносится в необходимом количестве тонким слоем на наплавляемую поверхность металлического изделия при помощи органического связующего и наплавляется перемещающимся по поверхности наплавляемого изделия сфокусированным электронным пучком в вакуумной камере при давлениях 5-30 Па.The key technical problem inherent in all of the listed analogs of the invention, which are used for electron-beam surfacing of powder materials, is the high consumption of the powder mixture due to the way it is fed into the reflow zone with an electron beam in the form of a powder jet. Incomplete penetration of powder particles into the reflow zone, along with the effects of particle charging and the appearance of reactive forces as a result of their heating, despite the solutions found to date [3-5], make it impossible to completely consume the powder mixture for the deposited coating. The solution to this technical problem in the present invention is achieved by the fact that the deposited powder is applied in the required amount in a thin layer on the surface of the metal product to be welded using an organic binder and deposited by a focused electron beam moving along the surface of the welded product in a vacuum chamber at pressures of 5-30 Pa.

В изобретении в отличие от прототипа, в котором наплавка производится подачей в зону расплава потока порошка, существенная часть которого не попадает в зону расплава, наплавка сфокусированным электронным пучком уже нанесенного на поверхность изделия при помощи связующего порошка позволяет реализовать ряд преимуществ: низкое потребление порошковой смеси, так как практически вся доля порошка участвует в наплавлении покрытия, и возможность использования односоставных порошков только из тугоплавкой составляющей. Возможность электронно-лучевой наплавки слоя керамического порошка, сформированного при помощи органического связующего, связана с используемым диапазоном давлений и параметрами сфокусированного электронного пучка. Так, процесс наплавления покрытия осуществляется потоком электронов пучка с энергией от 15 до 30 кэВ и мощностью пучка до 5 кВт, сфокусированным в пятно на наплавляемой поверхности размером менее 0,8 мм. В зависимости от материала металлического изделия и порошка достижение различной температуры в месте прохода электронного пучка осуществляется регулировкой мощности электронного пучка. Указанный диапазон давлений 5-30 Па обеспечивает зарядовую компенсацию облучаемой электронным пучком поверхности сформированного слоя керамического порошка, а также позволяет контролировать давление при интенсивном испарении органического связующего в процессе наплавки. Давление менее 5 Па неприменимо, так как не удается эффективно снимать заряд с поверхности наплавляемого керамического порошка, вследствие чего значительно уменьшается передача энергии от пучка. Давление больше 30 Па приводит к ухудшению условий фокусировки электронного пучка. Указанная совокупность и последовательность операций позволяет достичь цели изобретения – упрощении состава порошковой смеси и снижении ее расхода в процессе электронно-лучевой наплавки керамического покрытия на металле.In the invention, in contrast to the prototype, in which surfacing is performed by feeding a powder flow into the melt zone, a significant part of which does not fall into the melt zone, surfacing with a focused electron beam already applied to the surface of the product using a binder powder allows a number of advantages to be realized: low consumption of the powder mixture, since almost the entire fraction of the powder is involved in the fusion of the coating, and the possibility of using single-component powders only from the refractory component. The possibility of electron-beam cladding of a ceramic powder layer formed with an organic binder is associated with the pressure range used and the parameters of the focused electron beam. Thus, the process of fusing the coating is carried out by a beam of electrons of a beam with an energy of 15 to 30 keV and a beam power of up to 5 kW, focused into a spot on the surface to be welded with a size of less than 0.8 mm. Depending on the material of the metal product and powder, the achievement of different temperatures in the place of passage of the electron beam is carried out by adjusting the power of the electron beam. The specified pressure range of 5-30 Pa provides charge compensation for the surface of the formed ceramic powder layer irradiated by an electron beam, and also allows one to control the pressure during intense evaporation of the organic binder during surfacing. A pressure of less than 5 Pa is inapplicable, since it is not possible to effectively remove the charge from the surface of the ceramic powder being deposited, as a result of which the energy transfer from the beam is significantly reduced. A pressure higher than 30 Pa leads to a deterioration in the conditions for focusing the electron beam. The specified set and sequence of operations allows to achieve the goal of the invention - to simplify the composition of the powder mixture and reduce its consumption in the process of electron-beam surfacing of a ceramic coating on a metal.

На рисунке (Фиг.) изображена схема реализации предлагаемого способа нанесения упрочняющего покрытия. На верхнем фланце вакуумной камеры 1 размещен электронный источник 2, формирующий сфокусированный электронный пучок 3. Пучок направлен на металлическое изделие 4, на поверхность которого нанесен слой порошкового покрытия 5 при помощи органического связующего. При достижении необходимой мощности электронного пучка 3 на поверхности в точке, в которую сфокусирован электронный пучок, образуется зона расплава, охватывающая как порошок, так и металл. При этом электронный пучок перемещается с постоянной скоростью по заданной траектории 7 по поверхности наплавляемого изделия.The figure (Fig.) Shows a diagram of the implementation of the proposed method of applying a hardening coating. An electronic source 2 is placed on the upper flange of the vacuum chamber 1 , which forms a focused electron beam 3 . The beam is directed to a metal product 4 , on the surface of which a layer of powder coating 5 is applied using an organic binder. When the required power of the electron beam 3 is reached, a melt zone is formed on the surface at the point where the electron beam is focused, covering both powder and metal. In this case, the electron beam moves at a constant speed along a predetermined trajectory 7 over the surface of the weldment.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом. На поверхность металлического изделия 4 наносится слой 5 обмазки, содержащей керамический порошок и органическое связующее. После высыхания органического связующего металлическое изделие 4 с нанесенным слоем порошка 5 помещается в вакуумную камеру 1. Из вакуумной камеры откачивают воздух, после чего в камеру напускают инертный газ до рабочего давления. На следующем этапе включают электронный источник 2, и сфокусированный электронный пучок 3 нагревает поверхность слоя порошка 5 и лежащую под ним область металлического изделия до температуры плавления металла. Органическое связующее при нагреве испаряется, а керамические частицы порошка наплавляются в зоне расплава. При помощи блока развертки электронного пучка зона расплава 6 перемещается с постоянной скоростью по поверхности наплавляемого изделия. При необходимости, для улучшения однородности покрытия, после прохода электронным пучком всей поверхности металлического изделия процесс перемещения электронного пучка запускается повторно. По завершению наплавления покрытия на необходимую поверхность металлического изделия 4 электронный источник 2 выключается. Изделие 4 выдерживается в вакуумной камере в течение 30 мин до полного остывания до комнатной температуры, после чего в камеру напускается воздух и готовое изделие извлекается из вакуумной камеры. The proposed method is implemented as follows. On the surface of the metal product 4, a coating layer 5 is applied containing a ceramic powder and an organic binder. After the organic binder has dried, the metal product 4 with the applied layer of powder 5 is placed in the vacuum chamber 1 . Air is evacuated from the vacuum chamber, after which an inert gas is admitted into the chamber to the working pressure. At the next stage, the electronic source 2 is turned on , and the focused electron beam 3 heats the surface of the powder layer 5 and the region of the metal product lying under it to the metal melting temperature. The organic binder evaporates when heated, and the ceramic particles of the powder are fused in the melt zone. With the help of the electron beam scanning unit, the melt zone 6 moves at a constant speed over the surface of the product being welded. If necessary, in order to improve the uniformity of the coating, after the passage of the electron beam over the entire surface of the metal product, the process of moving the electron beam is restarted. Upon completion of the deposition of the coating on the required surface of the metal product 4, the electronic source 2 is turned off. Product 4 is kept in a vacuum chamber for 30 minutes until it cools completely to room temperature, after which air is admitted into the chamber and the finished product is removed from the vacuum chamber.

Пример. В качестве металлического изделия использовались образцы быстрорежущей стали марки Р6М5 размером 20×20×10 мм3. В качестве порошка использовался 99% керамический порошок оксида алюминия Al2O3 со средним размером частиц 10 мкм, в качестве органического связующего подготавливался клей на основе клея БФ-6 и смешивался с керамическим порошком в объёмном соотношении 1:1. Толщина нанесенного порошкового слоя на поверхности после высыхания органического связующего составляла 500 мкм. Параметры электронного источника во время наплавки: энергия электронов 20 кэВ, мощность пучка 120 Вт, диаметр электронного пучка на поверхности изделия 0,8 мм. Электронный пучок перемещался по поверхности наплавляемого изделия по траектории в виде растра с расстоянием между соседними линиями 0,5 мм. Скорость перемещения пучка составляла 2 см/с. Средняя толщина нанесенного покрытия составила 220 мкм.
Пористость покрытия – 85 %. Микротвердость поверхности с покрытием по Виккерсу составила 20 ГПа (микротвердость исходного образца – 8 ГПа).Example. Samples of high-speed steel grade R6M5 with dimensions of 20 × 20 × 10 mm 3 were used as a metal product. A 99% ceramic powder of aluminum oxide Al 2 O 3 with an average particle size of 10 μm was used as a powder, an adhesive based on BF-6 glue was prepared as an organic binder and mixed with ceramic powder in a volume ratio of 1: 1. The thickness of the applied powder layer on the surface after drying of the organic binder was 500 μm. Parameters of the electronic source during surfacing: electron energy 20 keV, beam power 120 W, diameter of the electron beam on the surface of the product 0.8 mm. The electron beam moved along the surface of the workpiece along a trajectory in the form of a raster with a distance between adjacent lines of 0.5 mm. The beam travel speed was 2 cm / s. The average coating thickness was 220 μm.
Coating porosity - 85%. The Vickers microhardness of the coated surface was 20 GPa (the microhardness of the initial sample was 8 GPa).

Использованные источникиUsed sources

1. Щенников Д.В., Качалов В.М. Электронно-лучевая наплавка металлов // Сварочное производство, 1984, 3, с. 16-17.1. Shchennikov D.V., Kachalov V.M. Electron-beam surfacing of metals // Welding production, 1984, 3, p. 16-17.

2. Патент РФ 2118243, МПК В23К15/00, 27.08.1998. Способ электронно-лучевой наплавки / Батырев Н.И., Каплан А.А., Косоногов Е.Н., Белюк С.И., Сидякин С.Г.; патентообладатель Акционерное общество «Технолуч».2. RF patent 2118243, IPC V23K15 / 00, 27.08.1998. Method of electron beam surfacing / Batyrev N.I., Kaplan A.A., Kosonogov E.N., Belyuk S.I., Sidyakin S.G .; patentee of the Joint Stock Company "Technoluch".

3. Патент РФ 2217279, МПК B23K 15/00, B23K 9/04, 21.05.2001. Способ электронно-лучевой наплавки / Белюк С.И., Панин В.Е., Дураков В.Г., Безбородов В.П..; патентообладатели Институт физики прочности и материаловедения СО РАН и Российский материаловедческий центр.3. RF patent 2217279, IPC B23K 15/00, B23K 9/04, 05/21/2001. Method of electron beam surfacing / Belyuk S.I., Panin V.E., Durakov V.G., Bezborodov V.P.; Patent holders are the Institute of Strength Physics and Materials Science of the SB RAS and the Russian Materials Science Center.

4. Патент РФ 2205094, МПК В23К9/04, В23К15/00, В23К35/368, 27.05.2003. Способ электронно-лучевой наплавки / Панин В.Е., Белюк С.И., Дураков В.Г., Клименов В.А., Гальченко Н.К., Самарцев В.П., Прибытков Г.А.; патентообладатели Институт физики прочности и материаловедения СО РАН и Ассоциация учебно-научных организаций «Российский материаловедческий центр».4. RF patent 2205094, IPC V23K9 / 04, V23K15 / 00, V23K35 / 368, 27.05.2003. The method of electron beam surfacing / Panin V.E., Belyuk S.I., Durakov V.G., Klimenov V.A., Galchenko N.K., Samartsev V.P., Pribytkov G.A .; patent holders are the Institute of Strength Physics and Materials Science of the SB RAS and the Association of Educational and Scientific Organizations "Russian Materials Science Center".

5. Патент РФ 2309827, МПК B23K15/00, C23C26/02, C21D9/50, 10.11.2007. Способ электронно-лучевой наплавки / Гнюсов С.Ф., Гнюсов К.С., Дураков В.Г., Маков Д.А. Советченко Б.Ф.; патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет.5. RF patent 2309827, IPC B23K15 / 00, C23C26 / 02, C21D9 / 50, 10.11.2007. Method of electron beam surfacing / Gnyusov S.F., Gnyusov K.S., Durakov V.G., Makov D.A. B.F.Sovietchenko; patentee State educational institution of higher professional education Tomsk Polytechnic University.

Claims (1)

Способ формирования керамического покрытия на металлической поверхности изделия электронно-лучевой наплавкой, включающий наплавку порошкового материала в зоне оплавления поверхности изделия, создаваемой электронным пучком и перемещаемой по поверхности изделия, отличающийся тем, что в качестве порошкового материала используют керамический порошок, смешанный с органическим связующим, который наносят слоем на поверхность металлического изделия, размещают изделие в вакуумной камере и напускают инертный газ до давления 5-30 Па, затем осуществляют наплавку керамического порошка на поверхность изделия перемещающимся с постоянной скоростью по заданной траектории электронным пучком с мощностью до 5 кВт и энергией электронов 15-30 кэВ, сфокусированным в диаметр до 0,8 мм. A method of forming a ceramic coating on a metal surface of an article by electron-beam surfacing, including surfacing of a powder material in the fusion zone of the surface of an article, created by an electron beam and moved along the surface of the article, characterized in that a ceramic powder mixed with an organic binder is used as a powder material. is applied in a layer on the surface of a metal product, the product is placed in a vacuum chamber and an inert gas is admitted to a pressure of 5-30 Pa, then ceramic powder is deposited on the surface of the product by an electron beam moving at a constant speed along a given trajectory with a power of up to 5 kW and an electron energy of 15 30 keV, focused up to 0.8 mm in diameter.
RU2020117352A 2020-05-27 2020-05-27 Method of forming coating on metal with electron-beam surfacing of ceramic powder RU2735688C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020117352A RU2735688C1 (en) 2020-05-27 2020-05-27 Method of forming coating on metal with electron-beam surfacing of ceramic powder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020117352A RU2735688C1 (en) 2020-05-27 2020-05-27 Method of forming coating on metal with electron-beam surfacing of ceramic powder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2735688C1 true RU2735688C1 (en) 2020-11-05

Family

ID=73398458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020117352A RU2735688C1 (en) 2020-05-27 2020-05-27 Method of forming coating on metal with electron-beam surfacing of ceramic powder

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2735688C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114833415A (en) * 2022-06-02 2022-08-02 南昌航空大学 Method for brazing single crystal high-temperature alloy blade tip wear-resistant coating by vacuum electron beam
RU2802948C1 (en) * 2022-12-23 2023-09-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method for electron-beam additive production of products from copper and aluminum-silicon alloy with a functionally graded structure
CN117983933A (en) * 2024-04-01 2024-05-07 烟台大学 High-flux interface reaction device and method for rare earth single crystal alloy and ceramic

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2543444A1 (en) * 1975-09-29 1977-03-31 Siemens Ag Electron beam welding molybdenum to obtain vacuum tight weld - where joint is coated with other metals before welding
RU2205094C2 (en) * 2000-03-30 2003-05-27 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Method for electron-beam surfacing
RU2309827C1 (en) * 2006-06-26 2007-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method for electron-beam surfacing of multimodal-structure coatings
RU2649218C1 (en) * 2016-11-18 2018-03-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) Method for forming anti-corrosive coating on articles from low-carbon steel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2543444A1 (en) * 1975-09-29 1977-03-31 Siemens Ag Electron beam welding molybdenum to obtain vacuum tight weld - where joint is coated with other metals before welding
RU2205094C2 (en) * 2000-03-30 2003-05-27 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН Method for electron-beam surfacing
RU2309827C1 (en) * 2006-06-26 2007-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method for electron-beam surfacing of multimodal-structure coatings
RU2649218C1 (en) * 2016-11-18 2018-03-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) Method for forming anti-corrosive coating on articles from low-carbon steel

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114833415A (en) * 2022-06-02 2022-08-02 南昌航空大学 Method for brazing single crystal high-temperature alloy blade tip wear-resistant coating by vacuum electron beam
RU2802948C1 (en) * 2022-12-23 2023-09-05 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Method for electron-beam additive production of products from copper and aluminum-silicon alloy with a functionally graded structure
CN117983933A (en) * 2024-04-01 2024-05-07 烟台大学 High-flux interface reaction device and method for rare earth single crystal alloy and ceramic

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2735688C1 (en) Method of forming coating on metal with electron-beam surfacing of ceramic powder
US4157923A (en) Surface alloying and heat treating processes
RU2445378C2 (en) Method for obtaining wear-resistant surface of metals and their alloys (versions)
Sokolov et al. New additive technologies based on ion beams.
Sharipov et al. Increasing the resistance of the cutting tool during heat treatment and coating
JPS5996945A (en) Stratiform work material with function layer executed on substrate and its manufacture
RU2625618C1 (en) Method of making multi-layer compositive coating
JP2003525351A5 (en)
Nowotny et al. Surface protection of light metals by one-step laser cladding with oxide ceramics
Golyshev et al. The effect of using repetitively pulsed laser radiation in selective laser melting when creating a metal-matrix composite Ti-6Al-4V–B 4 C
RU2497978C2 (en) Coating formation method, and plant for its implementation
Filippov et al. Selective laser sintering of cermet mixtures Ti and B4C
RU2645631C1 (en) Method of applying the coating on the sample (variants) and the device for its implementation (variants)
RU2309827C1 (en) Method for electron-beam surfacing of multimodal-structure coatings
RU2736126C1 (en) Method of three-stage laser facing
Chernikov et al. Gradient materials formation by laser cladding of powder compositions
CN106811749B (en) A kind of preparation method of titanium-based surface composite coating
RU2799193C1 (en) Method for additive laser deposition of a wear-resistant non-magnetic coating on the protective elements of the housing of rotary controlled systems
Gasser et al. Remelting of surface coatings on steel by CO2 laser radiation
Alam et al. Recent trends in surface cladding on AISI 1045 steel substrate: a review
Glova et al. Coating formation at laser irradiation of a dusty gas medium
Golyshev et al. Analysis of the effect of laser action modes on cold spray coatings based on Ti-B4C
JPS62224669A (en) Ceramic coating method with laser
RU2215821C2 (en) Metal coating formation method
RU2693716C1 (en) Method of producing a wear-resistant coating