RU2742861C2 - Method of reducing titanium parts - Google Patents
Method of reducing titanium parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2742861C2 RU2742861C2 RU2019121779A RU2019121779A RU2742861C2 RU 2742861 C2 RU2742861 C2 RU 2742861C2 RU 2019121779 A RU2019121779 A RU 2019121779A RU 2019121779 A RU2019121779 A RU 2019121779A RU 2742861 C2 RU2742861 C2 RU 2742861C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- titanium
- nozzle
- supersonic
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
- C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
-
- 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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
-
- 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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/18—After-treatment
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)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий и может быть использовано при ремонте и восстановлении изделий из титановых сплавов (титана), подвергающихся усиленным нагрузкам и агрессивному воздействию внешних факторов окружающей среды во многих отраслях машиностроения. В способе используется метод газодинамического напыления, при котором металлическое покрытие формируется при соударении холодных металлических частиц, ускоренных сверхзвуковым газовым потоком до скорости несколько сот метров в секунду с поверхностью обрабатываемой детали.The invention relates to the field of applying metal coatings and can be used in the repair and restoration of products from titanium alloys (titanium), subjected to increased loads and aggressive effects of external environmental factors in many branches of mechanical engineering. The method uses the method of gas-dynamic spraying, in which a metal coating is formed by collision of cold metal particles accelerated by a supersonic gas flow up to a speed of several hundred meters per second with the surface of the workpiece.
Известно изобретение РФ №2306368 от 25.04.2006 г. «Способ нанесения покрытий», включающий обработку детали абразивным порошковым материалом с размером частиц 30-300 мкм, нагрев сжатого воздуха, подачу его в сверхзвуковое сопло, формирование в сопле сверхзвукового воздушного потока, подачу в поток порошкового материала, предназначенного для формирования покрытия и направление его на поверхность обрабатываемого изделия. Перед обработкой детали абразивным порошковым материалом на поверхность детали наносят флюс по времени активности 0,2-0,25 ч, содержащий до 30% хлористого аммония, до 70% хлористого цинка и до 2% перманганат калия и осуществляют нагрев поверхности по флюсу горелкой с окислительным пламенем до температуры (0,14-0,2)×Тпл, где Тпл - температура плавления чугуна.Known invention of the Russian Federation No. 2306368 dated 04/25/2006, "Method of applying coatings", including processing a part with an abrasive powder material with a particle size of 30-300 microns, heating compressed air, feeding it into a supersonic nozzle, forming a supersonic air flow in the nozzle, feeding into the flow of powder material intended to form a coating and its direction to the surface of the workpiece. Before processing the part with an abrasive powder material, a flux is applied to the surface of the part with an activity time of 0.2-0.25 h, containing up to 30% ammonium chloride, up to 70% zinc chloride and up to 2% potassium permanganate and heating the surface according to the flux with a burner with an oxidizing flame to a temperature of (0.14-0.2) × T pl , where T pl is the melting temperature of cast iron.
Нанесение на поверхность чугунной детали предложенного флюса и подогрева поверхности основы перед абразивно-струйной обработкой чугунной детали происходит очищение поверхности детали от наличия свободного графита и увеличение адгезионной прочности газодинамических покрытий.Applying the proposed flux to the surface of the cast iron part and heating the base surface before abrasive blasting of the cast iron part, the part surface is cleaned from the presence of free graphite and the adhesion strength of gas-dynamic coatings is increased.
Недостатком способа является его многостадийный характер, что ограничивает его производительность, а также невозможность формирования покрытий на поверхности титана использования флюса, так как флюс применяется только к чугунной поверхности. Кроме того использование флюса ведет к удорожанию и увеличению времени проведения технологического процесса.The disadvantage of this method is its multi-stage nature, which limits its productivity, as well as the impossibility of forming coatings on the titanium surface using a flux, since the flux is applied only to the cast-iron surface. In addition, the use of flux leads to a rise in cost and an increase in the time of the technological process.
Известно изобретение РФ №2038411 от 17.11.1993 г. «Способ получения покрытия», включающий ускорение газовым потоком порошкообразного материала и нанесение его на поверхность изделия, отличающийся тем, что порошкообразный материал разгоняют предварительно нагретым до 100-3 50°С потоком воздуха до скоростей более 300 м/с, а в качестве наносимого порошкообразного материала используют порошки, содержащие по крайней мере два компонента: пластичные металлы и их сплавы в количестве не менее 5 мас. и материалы, твердость которых не менее чем в три раза больше твердости, включенных в порошкообразный материал пластичных металлов.Known invention of the Russian Federation No. 2038411 from 17.11.1993, "Method of obtaining a coating", including the acceleration of a gas flow of a powdery material and its application to the surface of the product, characterized in that the powdery material is accelerated by a preheated air stream to 100-350 ° C to speeds more than 300 m / s, and powders containing at least two components are used as the applied powdery material: plastic metals and their alloys in an amount of at least 5 wt. and materials whose hardness is at least three times the hardness included in the ductile metal powder material.
Введение в состав напыляемого порошкообразного материала двух компонентов пластичного и твердого, позволяет значительно расширить ассортимент наносимых материалов, а, следовательно, разнообразить создаваемые покрытия и расширить возможности промышленной реализации способа получения покрытий и упростить технологии путем снижения минимально допустимой скорости частиц напыляемого материала.The introduction of two plastic and solid components into the composition of the sprayed powder material makes it possible to significantly expand the range of applied materials, and, consequently, to diversify the coatings created and expand the possibilities of industrial implementation of the method for producing coatings and to simplify technologies by reducing the minimum permissible particle velocity of the sprayed material.
Недостатки изобретения заключаются в том, что для получения результата предлагается неоптимальный режим нанесения покрытия с недостаточной микро твердостью и адгезией, что ограничивает его производительность и уменьшает временной ресурс использования. Формирование покрытий на поверхности титана, а также применение порошкообразного материала, состоящего из предлагаемых компонентов делает невозможным формирование покрытий на поверхности титана, так как физико-химические свойства состава при взаимодействии с подложкой из железа, который использован в известном способе, отличается от физико-химических свойств при взаимодействии с титаном. Для увеличения прочности сцепления требуется дополнительная предварительная струйно-абразивная подготовка.The disadvantages of the invention lie in the fact that to obtain the result, a non-optimal mode of coating with insufficient microhardness and adhesion is proposed, which limits its productivity and reduces the time resource of use. The formation of coatings on the titanium surface, as well as the use of a powdery material consisting of the proposed components makes it impossible to form coatings on the titanium surface, since the physicochemical properties of the composition when interacting with the iron substrate, which is used in the known method, differs from the physicochemical properties when interacting with titanium. Additional abrasive blasting is required to increase bond strength.
Известно изобретение РФ №2285746 от 27.07.2004 г. «Способ нанесения функциональных покрытий с высокими адгезивными свойствами», включающий подачу порошка в сверхзвуковой поток подогретого рабочего газа, например воздуха, и нанесение его на металлическую поверхность изделия. Для исключения межфазных границ, а также обеспечения изменения химического состава наносимого материала покрытия по линейной или логарифмической зависимости подачу порошков производят одновременно из двух или более автономно работающих дозаторов, причем платность массового расхода порошка из дозатора 1 увеличивают от 0,01 до 2 г/см⋅см2, а плотность массового расхода порошка из дозатора 2 соответственно уменьшают также по линейной или логарифмической зависимости от 2 до 0,01 г/см⋅см2, обеспечивая тем самым изменение химического состава по толщине наносимого покрытия.Known RF invention №2285746 from 27.07.2004, "Method of applying functional coatings with high adhesive properties", including the supply of powder in a supersonic flow of heated working gas, for example air, and applying it to the metal surface of the product. To exclude interphase boundaries, as well as to ensure a change in the chemical composition of the applied coating material according to a linear or logarithmic dependence, the supply of powders is carried out simultaneously from two or more autonomously operating dispensers, and the charge for the mass flow rate of powder from dispenser 1 is increased from 0.01 to 2 g / cm⋅ cm 2 , and the density of the mass flow rate of the powder from the dispenser 2 is accordingly also reduced along a linear or logarithmic dependence from 2 to 0.01 g / cm /cm 2 , thereby providing a change in the chemical composition over the thickness of the applied coating.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание способа нанесения покрытий из разнородных материалов, имеющих разные коэффициенты термического расширения, с высокой адгезионной прочностью. Поставленный технический результат достигается при использовании в методе холодного газодинамического напыления двух или более автономно работающих дозаторов.The technical result of the present invention is to provide a method for applying coatings from dissimilar materials having different coefficients of thermal expansion, with high adhesive strength. The stated technical result is achieved by using two or more autonomously working batchers in the method of cold gas-dynamic spraying.
Недостатки изобретения заключаются в следующем:The disadvantages of the invention are as follows:
- Сложность контролирования подачи порошкового материала из двух дозаторов в процессе напыления по выбранной линейной или логарифмической зависимости,- The complexity of controlling the supply of powder material from two dispensers in the spraying process according to the selected linear or logarithmic dependence,
- Не определен угол положения дозаторов по отношению к подложке и друг к другу, что является определяющим фактором по операции нанесения порошкового материала на обрабатываемую деталь.- The angle of the dispensers position in relation to the substrate and to each other has not been determined, which is a determining factor in the operation of applying the powder material to the workpiece.
- Для осуществления данного способа требуется наличие двух дозаторов, что подразумевает собой дополнительным затраты в виде приобретения двух установок.- To implement this method, two dispensers are required, which implies additional costs in the form of purchasing two units.
Известно изобретение РФ №2619419 от 19.10.2012 г. «Способ нанесения алюминида титана и изделие с поверхностью из алюминида титана», включающий холодное напыление алюминида титана на изделие для формирования покрытия из алюминида титана, где покрытие из алюминида титана включает тонкую гамма/альфа2 структуру, а алюминид титана, нанесенный на изделие холодным напылением, имеет состав, включающий 45 мас. % титана и 50 мас. % алюминия.Known RF invention No. 2619419 from 19.10.2012, "Method for applying titanium aluminide and a product with a titanium aluminide surface", including cold sputtering of titanium aluminide on the product to form a titanium aluminide coating, where the titanium aluminide coating includes a fine gamma / alpha2 structure , and titanium aluminide, applied to the product by cold spraying, has a composition comprising 45 wt. % titanium and 50 wt. % aluminum.
Применение настоящего изобретения направлено на высокое отношение прочности к массе и хорошую стойкость к высокотемпературному окислению, основанные на включении TiAl, включают более мелкий размер зерна, улучшение ремонтопригодности, обеспечение более простого сплавления элементов посредством использования порошкового/твердого сырья, обеспечение сплавления порошкового/твердого сырья в ходе обработки или при осаждении, снижение технологической стоимости по сравнению с более сложными способами, включают уменьшенную или устраненную зону термического воздействия, включают пластинчатую структуру с тонкими гамма/альфа2 пластинами, включают повышенную прочность по сравнению со сдвоенной структурой, включают повышенный срок службы до разрушения от усталости и усталостной долговечности металла до разрушения от ползучести по сравнению со сдвоенной структурой, и их сочетания.The application of the present invention is directed to high strength-to-weight ratio and good high temperature oxidation resistance based on TiAl inclusion, including finer grain size, improved maintainability, providing easier alloying of elements through the use of powder / solid raw materials, ensuring fusion of powder / solid raw materials in during processing or during deposition, lower process costs compared to more complex methods, include a reduced or eliminated heat affected zone, include a lamellar structure with thin gamma / alpha2 plates, include increased strength compared to a double structure, include increased service life to fracture from fatigue and fatigue life of metal to fracture from creep compared with a double structure, and their combinations.
Недостатки изобретения заключаются в следующем:The disadvantages of the invention are as follows:
- Высокая стоимость порошкового материала с титаном.- High cost of titanium powder material.
- Низкая адгезионная прочность.- Low adhesive strength.
- Сложность приготовления порошкового состава, включающий точное процентное соотношение 45% масс титана и 50% масс алюминия.- The complexity of preparing a powder composition, including the exact percentage of 45% by weight of titanium and 50% by weight of aluminum.
- Повышенная хрупкость и низкая пластичность алюминида титана.- Increased fragility and low ductility of titanium aluminide.
Ближайшим аналогом можно считать изобретение РФ №2205897 от 26.12.2001 г. «Способ нанесения покрытия», включающий нагрев сжатого воздуха, подачу его в сверхзвуковое сопло, формирование в сопле сверхзвукового воздушного потока, подачу в поток порошкового материала, предназначенного для нанесения покрытия, ускорение порошкового материала в сопле сверхзвуковым потоком и направление его на поверхность обрабатываемого изделия, отличающийся тем, что сначала в сверхзвуковой поток воздуха подают абразивный порошковый материал, ускоряют его в сопле сверхзвуковым потоком и направляют на поверхность обрабатываемого изделия, причем размеры частиц абразивного порошкового материала составляют 30-300 мкм.The closest analogue can be considered the invention of the Russian Federation No. 2205897 dated December 26, 2001, "Method of coating", including heating compressed air, supplying it to a supersonic nozzle, forming a supersonic air flow in the nozzle, feeding a powder material intended for coating, acceleration powder material in the nozzle by a supersonic flow and directing it to the surface of the workpiece, characterized in that first, an abrasive powder material is fed into the supersonic air flow, accelerated in the nozzle by a supersonic flow and directed to the surface of the workpiece, and the particle size of the abrasive powder material is 30- 300 microns.
Результатом заявляемого решения является увеличение прочности сцепления с основой покрытий, получаемых газодинамическим методом, при одновременном увеличении коэффициента использования порошкового материала и повышении экономичности процесса в целом.The result of the proposed solution is to increase the adhesion strength to the base coatings obtained by the gas-dynamic method, while increasing the utilization rate of the powder material and increasing the efficiency of the process as a whole.
Применение данного способа при восстановлении титановых деталей не представляется возможным, т.к. возникнет недостаточная адгезионная прочность покрытия с основным металлом и недостаточная твердость.The use of this method in the restoration of titanium parts is not possible, because there will be insufficient adhesive strength of the coating with the base metal and insufficient hardness.
Восстановление форм и размеров сильно нагруженных титановых деталей, таких, как фюзеляж крыла, система управления могут осуществляться наплавкой, приваркой или припайкой. Однако эти способы могут отрицательно влиять на микроструктуру и механические свойства титана. При повышении температуры происходит реакция взаимодействия с кислородом, в результате образуется оксид титана (TiO2). Это приводит к образованию хрупких соединений, которые не имеют никакого практического применения. Например, сварка и пайка могут образовать зону термического влияния, что приводит к значительному снижению качества покрытия и прочности адгезии наносимого материала к подложке.The restoration of the shape and size of heavily loaded titanium parts, such as the wing fuselage, and the control system can be carried out by surfacing, welding or brazing. However, these methods can adversely affect the microstructure and mechanical properties of titanium. As the temperature rises, a reaction occurs with oxygen, resulting in the formation of titanium oxide (TiO2). This leads to the formation of brittle joints that have no practical use. For example, welding and brazing can create a heat affected zone, which leads to a significant decrease in the quality of the coating and the strength of adhesion of the applied material to the substrate.
Технический результат заявляемого решения направлен на увеличение адгезионной и поверхностной прочности газодинамического покрытия с использованием неорганического порошка на титановых деталях.The technical result of the proposed solution is aimed at increasing the adhesion and surface strength of the gas-dynamic coating using inorganic powder on titanium parts.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе нанесения покрытия на титановые детали, включающем обработку детали абразивным порошковым материалом, нагрев сжатого воздуха, подачу его в сверхзвуковое сопло, формирование в сопле сверхзвукового воздушного потока, подачу в поток порошкового материала, предназначенного для формирования покрытия. Покрытие подвергается термообработке с целью получения диффузионного слоя на границе покрытий с основным металлом, повышения плотности покрытия и прочности сцепления частиц внутри покрытия.The technical result is achieved by the fact that in the proposed method of coating titanium parts, including processing the part with an abrasive powder material, heating compressed air, supplying it to a supersonic nozzle, forming a supersonic air flow in the nozzle, feeding a powder material intended for forming a coating into the flow. The coating is heat treated in order to obtain a diffusion layer at the boundary of the coatings with the base metal, to increase the density of the coating and the adhesion strength of the particles inside the coating.
Осуществление способа, возможно применение установки «Димет», предназначенной для формирования покрытия из потока частиц газодинамическим способом. При воплощении данной технологии твердые частицы, находящиеся в нерасплавленном состоянии, но обладающие очень высокой скоростью, взаимодействуют с твердой подложкой.The implementation of the method, it is possible to use the installation "Dimet", designed to form a coating from a stream of particles by a gas-dynamic method. In the implementation of this technology, solid particles that are in an unmelted state, but have a very high speed, interact with a solid substrate.
Технология установки включает в себя нагрев сжатого газа или воздуха, подачу его в сверхзвуковое сопло и формирование в этом сопле сверхзвукового воздушного потока, подачу в этот поток порошкового материала, ускорение в этом сопле сверхзвуковым потоком воздуха и направление его на поверхность обрабатываемого изделия.The installation technology includes heating compressed gas or air, feeding it into a supersonic nozzle and forming a supersonic air flow in this nozzle, feeding this flow of powder material, accelerating it in this nozzle by a supersonic air flow and directing it to the surface of the workpiece.
Путем изменения режимов работы установки можно проводить струйно-абразивную обработку поверхности изделия, либо наносить металлические покрытия требуемых составов.By changing the operating modes of the installation, it is possible to carry out blast-abrasive treatment of the product surface, or to apply metal coatings of the required compositions.
Технический результат достигается следующим образом:The technical result is achieved as follows:
Для очищения поверхности титановой подложки от различных загрязнений и создания требуемого микрорельефа, поверхность титановой детали обрабатывают абразивной струей порошкового материала, в качестве которого может использоваться электрокорунд - кристаллический оксид алюминия для получения максимально возможной прочности сцепления покрытия с основой.To clean the surface of the titanium substrate from various contaminants and create the required microrelief, the surface of the titanium part is treated with an abrasive jet of powder material, which can be used as electrocorundum - crystalline aluminum oxide to obtain the maximum possible adhesion of the coating to the base.
Далее поток сжатого воздуха нагревается до температуры 300°С или 600°С.Подается в сопло устройства для формирования сверхзвукового воздушного потока, в который подается порошкообразный материал, предназначенный для формирования покрытия.Next, the compressed air stream is heated to a temperature of 300 ° C or 600 ° C. It is fed into the nozzle of the device for the formation of a supersonic air stream, into which a powdery material is supplied to form the coating.
В предлагаемом способе для создания прочного покрытия титановых деталей состав порошкообразного материала с размером частиц 30-300 мкм, содержит, по меньшей мере два компонента пластичных металлов, например алюминий и цинк, для обеспечения защиты от низкотемпературной коррозии, для обеспечивает дополнительную твердость, прочность сцепления с подложкой и термостойкость нанесенного покрытия.In the proposed method for creating a durable coating of titanium parts, the composition of a powdery material with a particle size of 30-300 microns contains at least two components of plastic metals, such as aluminum and zinc, to provide protection against low-temperature corrosion, to provide additional hardness, adhesion strength with substrate and heat resistance of the applied coating.
После напыления покрытие имеет обычно пористую структуру с большим содержанием кислорода, азота и водорода что подразумевает низкую прочность сцепления с титановой основой, слабое сцепление частиц внутри покрытия и неудовлетворительную пластичность.After sputtering, the coating usually has a porous structure with a high content of oxygen, nitrogen and hydrogen, which implies low adhesion strength to the titanium base, poor adhesion of particles within the coating, and poor ductility.
Так как физико-химические свойства титана отличаются от других металлов, таких как алюминий, сталь, чугун, то нанесенному покрытию требуется дополнительная термообработка при определенном температурном режиме с определенным периодом времени для повышения эксплуатационных характеристик восстановленной титановой детали, таких как улучшение сцепления покрытия с подложкой и уменьшение пористости покрытия.Since the physicochemical properties of titanium differ from other metals, such as aluminum, steel, cast iron, the applied coating requires additional heat treatment at a certain temperature regime for a certain period of time to improve the performance characteristics of the recovered titanium part, such as improving the adhesion of the coating to the substrate and reducing the porosity of the coating.
С целью определения адгезионной прочности сцепления порошкового покрытия с разным содержанием состава порошка с подложкой, а также определения твердости покрытия и влияние термообработки на механические характеристики материала были проведены опытные работы.In order to determine the adhesion strength of the adhesion of a powder coating with different contents of the composition of the powder to the substrate, as well as to determine the hardness of the coating and the effect of heat treatment on the mechanical characteristics of the material, experimental work was carried out.
Проведенные опытные работы состояли из следующих этапов:The experimental work carried out consisted of the following stages:
- изготовление образцов.- making samples.
- обработка торцов образцов тремя вариантами обработки: шлифовка, обработка корундом и пескоструйная обработка.- processing of the ends of the samples with three processing options: grinding, processing with corundum and sandblasting.
- напыление порошками пяти вариантов: А-20-11, А-80-13, N7-00-14, N3-00-14, С-01-01 при двух температурных режимах 300°С и 600°С.- spraying with powders of five options: A-20-11, A-80-13, N7-00-14, N3-00-14, S-01-01 at two temperature conditions 300 ° C and 600 ° C.
- разделение образцов с напылением на четыре части, три из которых подвергались термообработке в трех температурных режимах: 200°С, 400°С, 600°С, а одна часть термообработке не подвергалась.- separation of samples with spraying into four parts, three of which were heat treated in three temperature conditions: 200 ° C, 400 ° C, 600 ° C, and one part was not subjected to heat treatment.
- механические испытания образцов с газодинамическими покрытиями для определения прочности сцепления покрытия с подложкой по штифтовому методу, сущность которого заключается в определении отношения величины разрушающей нагрузки при вытягивании штифта усилием, приложенным к резьбовой части штифта образца, при котором происходит его отделение от слоя покрытия.- mechanical tests of samples with gas-dynamic coatings to determine the adhesion strength of the coating to the substrate using the pin method, the essence of which is to determine the ratio of the breaking load value when the pin is pulled by the force applied to the threaded part of the sample pin, at which it is separated from the coating layer.
- измерение диаметра его торца dm на оптическом приборе с точностью до 0.05 мм на разрывной машине. Определение прочности сцепления покрытия с подложкой проводилось по формуле- measurement of the diameter of its end d m on an optical device with an accuracy of 0.05 mm on a tensile testing machine. The determination of the adhesion strength of the coating to the substrate was carried out according to the formula
σсц= Ротр/0.785dш 2, гдеσ ai = F Neg /0.785d w 2 where
Ротр - усилие отрыва штифтаP neg - pin breakout force
dш - диаметр торца штифтаd w - diameter of the end of the pin
Результаты испытаний, представленные в Таблицах 1 и 2, выявили оптимальный выбор материала покрытия и режим процесса напыления покрытия.The test results presented in Tables 1 and 2 revealed the optimal choice of coating material and the mode of the coating spraying process.
Номер испытаний 1Test number 1
Температура напыления=300°Spraying temperature = 300 °
Номер испытаний 2 Test number 2
Температура напыления=600° 
Опытными работами определено, что применение предлагаемых вариантов обеспечивает дополнительную деформацию металлических частиц поверхности, обеспечивая увеличение глубины диффузионной связи при формировании сплошного слоя из плотноупакованных металлических частиц. Данный процесс ведет к уменьшению пористости покрытия и увеличению когезии (прочности сцепления между частицами) подложки и покрытия.Experimental work has determined that the use of the proposed options provides additional deformation of metal particles of the surface, providing an increase in the depth of diffusion bonding during the formation of a continuous layer of close-packed metal particles. This process leads to a decrease in the porosity of the coating and an increase in the cohesion (adhesion strength between particles) of the substrate and the coating.
Применение операции фиксации покрытия предлагаемой технологии обеспечивает получение восстановленных титановых деталей с высокой производительностью, обладающих при эксплуатации высокой прочностью сцепления с подложкой в условиях больших перепадов температур и механических нагрузок.The application of the operation of fixing the coating of the proposed technology ensures the production of recovered titanium parts with high productivity, which, during operation, have a high adhesion strength to the substrate under conditions of large temperature differences and mechanical loads.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121779A RU2742861C2 (en) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | Method of reducing titanium parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121779A RU2742861C2 (en) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | Method of reducing titanium parts |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2019121779A3 RU2019121779A3 (en) | 2021-01-14 |
| RU2019121779A RU2019121779A (en) | 2021-01-14 |
| RU2742861C2 true RU2742861C2 (en) | 2021-02-11 |
Family
ID=74185079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019121779A RU2742861C2 (en) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | Method of reducing titanium parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2742861C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5268045A (en) * | 1992-05-29 | 1993-12-07 | John F. Wolpert | Method for providing metallurgically bonded thermally sprayed coatings |
| RU2038411C1 (en) * | 1993-11-17 | 1995-06-27 | Совместное предприятие "Петровский трейд хаус" | Method for application of coatings |
| RU2205897C1 (en) * | 2001-12-26 | 2003-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью Обнинский Центр Порошкового Напыления | Coating method |
| KR20080005562A (en) * | 2005-05-05 | 2008-01-14 | 하.체. 스타르크 게엠베하 | Method for coating a substrate surface and coated product |
| RU2506345C1 (en) * | 2012-06-22 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук | Method for obtaining of copper coating on ceramic surface by gas-dynamic sputtering |
-
2019
- 2019-07-09 RU RU2019121779A patent/RU2742861C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5268045A (en) * | 1992-05-29 | 1993-12-07 | John F. Wolpert | Method for providing metallurgically bonded thermally sprayed coatings |
| RU2038411C1 (en) * | 1993-11-17 | 1995-06-27 | Совместное предприятие "Петровский трейд хаус" | Method for application of coatings |
| RU2205897C1 (en) * | 2001-12-26 | 2003-06-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью Обнинский Центр Порошкового Напыления | Coating method |
| KR20080005562A (en) * | 2005-05-05 | 2008-01-14 | 하.체. 스타르크 게엠베하 | Method for coating a substrate surface and coated product |
| RU2506345C1 (en) * | 2012-06-22 | 2014-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук | Method for obtaining of copper coating on ceramic surface by gas-dynamic sputtering |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2019121779A3 (en) | 2021-01-14 |
| RU2019121779A (en) | 2021-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Luo et al. | Deposition behavior, microstructure and mechanical properties of an in-situ micro-forging assisted cold spray enabled additively manufactured Inconel 718 alloy | |
| Sun et al. | Effect of substrate surface condition on fatigue behavior of cold sprayed Ti6Al4V coatings | |
| Tan et al. | Effect of coating thickness on microstructure, mechanical properties and fracture behaviour of cold sprayed Ti6Al4V coatings on Ti6Al4V substrates | |
| Champagne et al. | Interface material mixing formed by the deposition of copper on aluminum by means of the cold spray process | |
| Petrovskiy et al. | Influence of hot isostatic pressing on structure and properties of titanium cold-spray deposits | |
| CN106414803A (en) | Method for producing a corrosion-inhibiting or adhesion-promoting coating | |
| CN104174987B (en) | The method of intermetallic compound coating is prepared at metal base surface | |
| CN101139709A (en) | Method for acquiring highly-adaptive abrasion-proof titanium-based composite material on titanium alloy surface | |
| Dhanda et al. | Development and characterization of hard and wear resistant MMC coating on Ti-6Al-4V substrate by laser cladding | |
| Vo et al. | Cold-spray processing of titanium and titanium alloys | |
| Wang et al. | Review on recent research and development of cold spray technologies | |
| Kosarev et al. | Influence of the powder mixture composition on the deposition coefficient and the properties of NI+ B 4 C CGDS coatings | |
| Champagne et al. | MATERIALS CHARACTERIZATION OF ADVANCED COLD-SPRAY ALUMINUM ALLOYS. | |
| James et al. | Effect of zirconia secondary peening on the microstructure and mechanical behavior of Al6061 cold spray coatings | |
| RU2742861C2 (en) | Method of reducing titanium parts | |
| Sahoo et al. | Thermal spraying and related technologies for the surface modification of AL alloys | |
| Wojdat et al. | Soldering aluminium to copper with the use of interlayers deposited by cold spraying | |
| Ochonogor et al. | Particle variations and effect on the microstructure and microhardness of Ti6al4V hybrid metal matrix system | |
| Morks et al. | The influence of powder morphology on the microstructure and mechanical properties of as-sprayed and heat-treated cold-sprayed CP Ti | |
| Sun et al. | Additive manufacturing of inconel 625 superalloy parts via high pressure cold spray | |
| Rodriguez et al. | Effect of heat treatment on properties of nickel hard surface alloy deposited by HVOF | |
| RU2353706C2 (en) | Manufacturing method of functional surface | |
| Bedfordt et al. | Production of friction surfaced components using steel metal matrix composites produced by Osprey process | |
| Alisin et al. | The restoration of the friction surfaces by laser cladding | |
| RU2598738C2 (en) | Procedure for application of wear-resistant composite coating on wear surfaces of steel products |