RU2807251C1 - Method for producing heat-resistant coating on copper plate surfaces - Google Patents
Method for producing heat-resistant coating on copper plate surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807251C1 RU2807251C1 RU2023104787A RU2023104787A RU2807251C1 RU 2807251 C1 RU2807251 C1 RU 2807251C1 RU 2023104787 A RU2023104787 A RU 2023104787A RU 2023104787 A RU2023104787 A RU 2023104787A RU 2807251 C1 RU2807251 C1 RU 2807251C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nichrome
- plates
- layers
- layer
- heat
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 83
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 144
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 claims abstract description 73
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims abstract description 34
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- 238000005269 aluminizing Methods 0.000 claims description 13
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 14
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 9
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 abstract description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 17
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 9
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 2
- 229910018507 Al—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 102220504526 Dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase subunit 4_V23K_mutation Human genes 0.000 description 1
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N aluminum iron Chemical compound [Al].[Fe] CYUOWZRAOZFACA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения покрытий на металлах с помощью энергии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано при изготовлении деталей энергетических и химических установок, обладающих повышенной жаростойкостью. The invention relates to a technology for producing coatings on metals using the energy of explosives and can be used in the manufacture of parts for energy and chemical installations with increased heat resistance.
Известен способ получения износостойкого покрытия на поверхности титановой пластины, при котором составляют пакет под сварку взрывом из слоев алюминия и титана с соотношением толщин слоев 1:(2-8) при толщине слоя алюминия 1-1,5 мм, располагают на поверхности пакета заряд ВВ и осуществляют сварку взрывом при скорости детонации 1760-2700 м/с. Высоту заряда ВВ и сварочный зазор между пластинами пакета выбирают из условия получения скорости соударения при сварке в пределах 550-650 м/с. После сварки пакет подвергают отжигу путем нагрева до температуры, превышающей температуру плавления алюминия на 90-100°С в течение 1,5-3 часов с формированием между слоями алюминия и титана сплошной интерметаллидной прослойки. Затем производят обжатие пакета стальными пуансонами до полного удаления с поверхности интерметаллидной прослойки остатков алюминиевого слоя. Полученную заготовку нагревают до температуры 730-740°С, выдерживают в течение 0,2-0,3 часов, а затем ускоренно охлаждают между металлическими пластинами с высокой теплопроводностью с получением на поверхности титановой пластины высокотвердого интерметаллидного покрытия. Полученное износостойкое интерметаллидное покрытие на титановой пластине обладает значительной толщиной и высокой твердостью при высокой скорости роста его толщины. (Патент РФ №2373036, МПК B23K 20/08, С23С 26/00, опубл. 20.11.2009, бюл. №32).There is a known method for obtaining a wear-resistant coating on the surface of a titanium plate, in which a package for explosion welding is made from layers of aluminum and titanium with a layer thickness ratio of 1:(2-8) with an aluminum layer thickness of 1-1.5 mm, an explosive charge is placed on the surface of the package and carry out explosion welding at a detonation speed of 1760-2700 m/s. The height of the explosive charge and the welding gap between the plates of the stack are selected from the condition of obtaining a collision speed during welding in the range of 550-650 m/s. After welding, the package is subjected to annealing by heating to a temperature exceeding the melting point of aluminum by 90-100°C for 1.5-3 hours with the formation of a continuous intermetallic layer between the layers of aluminum and titanium. Then the package is compressed with steel punches until the remaining aluminum layer is completely removed from the surface of the intermetallic layer. The resulting workpiece is heated to a temperature of 730-740°C, held for 0.2-0.3 hours, and then rapidly cooled between metal plates with high thermal conductivity to obtain a high-hard intermetallic coating on the surface of the titanium plate. The resulting wear-resistant intermetallic coating on a titanium plate has significant thickness and high hardness with a high growth rate of its thickness. (RF Patent No. 2373036, IPC B23K 20/08, C23C 26/00, publ. 11/20/2009, Bulletin No. 32).
К недостаткам данного способа относится повышенная склонность к хрупкому разрушению получаемого по нему покрытия при теплосменах и динамических нагрузках, что связано с его весьма высокой твёрдостью, достигающей 7-7,5 ГПа, а также малая жаростойкость получаемого покрытия: допускаемая рабочая изделий с такими покрытиями в окислительных газовых средах не превышает 900°С, что ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок.The disadvantages of this method include an increased tendency to brittle destruction of the coating obtained using it during thermal changes and dynamic loads, which is associated with its very high hardness, reaching 7-7.5 GPa, as well as the low heat resistance of the resulting coating: the permissible working capacity of products with such coatings is oxidizing gas environments does not exceed 900°C, which limits the possibility of using this method in the manufacture of heat-resistant parts for power and chemical plants.
Известен способ получения износостойких покрытий, при котором осуществляют сварку взрывом пластин титана и стали, а затем проводят высокотемпературную диффузионную термическую обработку сваренной заготовки для формирования на границах раздела металлов интерметаллидного слоя заданной толщины, сварку взрывом пластины из титана со стальной пластиной осуществляют на режимах, обеспечивающих амплитуду волн в зоне соединения металлов, равную 0,18-0,37 мм, при этом процесс ведут при скорости соударения свариваемых пластин, равной 440-650 м/с и регламентированной скорости детонации ВВ, затем сваренную заготовку нагревают до температуры 900-950°C и выдерживают при этой температуре в вакуумной печи 10-14 часов до образования в сформированной при сварке взрывом волнообразной зоне соединения титана и стали высокотвердой интерметаллидной диффузионной прослойки толщиной 160-300 мкм, после этого заготовку охлаждают вместе с печью, а затем нагревают до температуры 930-950°C, выдерживают при этой температуре 3-8 минут, а затем охлаждают в воде для отделения титана от стали по диффузионной прослойке с формированием при этом на титане и стали высокотвердых износостойких покрытий с регулярной волнообразной поверхностью. Полученные по этому способу покрытия обладают высокой износостойкостью (Патент РФ №2350442, МПК B23K 20/08, опубл. 27.03.2009, бюл. №9).There is a known method for producing wear-resistant coatings, in which explosion welding of titanium and steel plates is carried out, and then high-temperature diffusion heat treatment of the welded workpiece is carried out to form an intermetallic layer of a given thickness at the interfaces of metals; explosion welding of a titanium plate with a steel plate is carried out in modes that provide amplitude waves in the metal joining zone equal to 0.18-0.37 mm, while the process is carried out at a collision speed of the welded plates equal to 440-650 m/s and a regulated explosive detonation speed, then the welded workpiece is heated to a temperature of 900-950°C and maintained at this temperature in a vacuum furnace for 10-14 hours until a high-hard intermetallic diffusion layer 160-300 microns thick is formed in the wave-shaped zone of the titanium-steel joint formed during explosion welding, after which the workpiece is cooled along with the furnace, and then heated to a temperature of 930- 950°C, maintained at this temperature for 3-8 minutes, and then cooled in water to separate titanium from steel along a diffusion layer, thereby forming high-hard wear-resistant coatings with a regular wavy surface on titanium and steel. The coatings obtained using this method have high wear resistance (RF Patent No. 2350442, IPC B23K 20/08, published 03/27/2009, Bulletin No. 9).
Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено малой жаростойкостью получаемых по этому способу покрытий: допускаемая рабочая температура изделий с такими покрытиями в окислительных газовых средах не превышает 700°C. Кроме того, развитая волнообразная поверхность таких покрытий способствует снижению их жаростойкости, что ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении жаростойких деталей энергетических и химических установок. This method has a low technical level, which is due to the low heat resistance of the coatings obtained using this method: the permissible operating temperature of products with such coatings in oxidizing gas environments does not exceed 700°C. In addition, the developed wavy surface of such coatings helps to reduce their heat resistance, which limits the possibility of using this method in the manufacture of heat-resistant parts for power and chemical plants.
Известен способ получения жаростойкого интерметаллидного покрытия на поверхности стальной пластины при котором алюминиевую пластину размещают между пластинами из низкоуглеродистой стали. Полученный трехслойный пакет располагают между пластинами из легированной стали. Полученный пятислойный пакет сваривают взрывом при заданной скорости детонации заряда ВВ. Высоту заряда ВВ и сварочные зазоры между пластинами в пятислойном пакете выбирают из условия получения заданных скоростей соударения пластин. Проводят термическую обработку сваренной пятислойной заготовки и охлаждение с печью до заданной температуры. Последующее охлаждение на воздухе заготовки приводит к самопроизвольному отделению алюминия от стальных слоев по интерметаллидным диффузионным прослойкам с образованием двух биметаллических пластин. Каждая из полученных пластин состоит из слоя легированной и слоя низкоуглеродистой стали и имеет сплошное жаростойкое покрытие системы алюминий-железо на поверхности слоя из низкоуглеродистой стали. Способ обеспечивает одновременное получение двух биметаллических пластин, состоящих из слоёв легированной и низкоуглеродистой стали с сплошными жаростойкими покрытиями на поверхностях слоев из низкоуглеродистой стали при проведении одной операции сварки взрывом. (Патент РФ №2649922, МПК B23K 20/08, С23С 26/00, опубл. 05.04.2018, бюл. №10).There is a known method for producing a heat-resistant intermetallic coating on the surface of a steel plate in which an aluminum plate is placed between low-carbon steel plates. The resulting three-layer package is placed between alloy steel plates. The resulting five-layer package is welded by explosion at a given detonation speed of the explosive charge. The height of the explosive charge and the welding gaps between the plates in a five-layer package are selected from the condition of obtaining the specified plate collision velocities. The welded five-layer workpiece is heat treated and cooled in a furnace to a predetermined temperature. Subsequent cooling of the workpiece in air leads to spontaneous separation of aluminum from the steel layers along intermetallic diffusion layers with the formation of two bimetallic plates. Each of the resulting plates consists of a layer of alloy and a layer of low-carbon steel and has a continuous heat-resistant coating of the aluminum-iron system on the surface of the low-carbon steel layer. The method ensures the simultaneous production of two bimetallic plates consisting of layers of alloy and low-carbon steel with continuous heat-resistant coatings on the surfaces of the low-carbon steel layers during one explosion welding operation. (RF Patent No. 2649922, IPC B23K 20/08, C23C 26/00, published 04/05/2018, Bulletin No. 10).
Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено невозможностью нанесения жаростойких покрытий на медные пластины, а также недостаточно высокой жаростойкостью получаемых по этому способу покрытий: допускаемая рабочая температура изделий с такими покрытиями в окислительных газовых средах не превышает 950-1000°C, что ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении ряда жаростойких деталей энергетических и химических установок. This method has a low technical level, which is due to the impossibility of applying heat-resistant coatings to copper plates, as well as the insufficiently high heat resistance of the coatings obtained using this method: the permissible operating temperature of products with such coatings in oxidizing gas environments does not exceed 950-1000°C, which limits the possibilities application of this method in the manufacture of a number of heat-resistant parts for power and chemical installations.
Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения покрытия, при котором составляют пакет из никелевой пластины толщиной 1-1,2 мм и стальной пластины, сваривают их взрывом при скорости детонации заряда ВВ 2000-2700 м/с, высоту заряда ВВ, а также сварочный зазор между метаемой никелевой пластиной и неподвижной стальной пластиной выбирают из условия получения скорости их соударения в пределах 420-480 м/с, затем осуществляют горячую прокатку сваренного двухслойного пакета при температуре 900-950°C с обжатием до толщины никелевого слоя, составляющей 0,3-0,5 его исходной толщины, после чего составляют пакет под сварку взрывом из полученной биметаллической заготовки и алюминиевой пластины толщиной 1,5-2 мм, сваривают их взрывом при скорости детонации заряда ВВ 2000-2700 м/с, высоту заряда ВВ, а также сварочный зазор между метаемой алюминиевой пластиной и никелевым слоем неподвижной биметаллической заготовки выбирают из условия получения скорости их соударения в пределах 420-500 м/с, термообработку сваренной трехслойной заготовки для образования сплошной интерметаллидной диффузионной прослойки между алюминием и никелем проводят при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч с охлаждением на воздухе, приводящим к самопроизвольному разделению алюминия и никеля по интерметаллидной диффузионной прослойке. Этим способом на поверхности стальной пластины получают двухслойное покрытие с наружным, наиболее жаростойким слоем из интерметаллидов системы алюминий-никель, толщиной 0,045-0,065 мм, с рабочей температурой в окислительных газовых средах до 1000°C. Промежуточный слой толщиной 0,3-0,6 мм - из пластичного никеля, благодаря которому полученное данным способом покрытие имеет пониженную склонность к образованию трещин при теплосменах (термоциклировании). (Патент РФ №2486999, МПК В23К 20/08, С23С 26/00, опубл. 10.07.13, бюл. №19 - прототип).The closest in terms of technical level and achieved result is the method of obtaining a coating, in which a package is made up of a nickel plate with a thickness of 1-1.2 mm and a steel plate, welded by explosion at a detonation speed of the explosive charge of 2000-2700 m/s, the height of the explosive charge, and also the welding gap between the thrown nickel plate and the stationary steel plate is selected from the condition of obtaining their collision speed in the range of 420-480 m/s, then the welded two-layer package is hot rolled at a temperature of 900-950°C with compression to a nickel layer thickness of 0.3-0.5 of its original thickness, after which they make up a package for explosion welding from the resulting bimetallic billet and an aluminum plate 1.5-2 mm thick, weld them by explosion at a detonation speed of the explosive charge of 2000-2700 m/s, charge height The explosive, as well as the welding gap between the thrown aluminum plate and the nickel layer of the stationary bimetallic workpiece is selected from the condition of obtaining a speed of their collision in the range of 420-500 m/s; heat treatment of the welded three-layer workpiece to form a continuous intermetallic diffusion layer between aluminum and nickel is carried out at a temperature of 600 -630°C for 1.5-7 hours with cooling in air, leading to spontaneous separation of aluminum and nickel along the intermetallic diffusion layer. In this way, a two-layer coating is obtained on the surface of a steel plate with an outer, most heat-resistant layer of intermetallic compounds of the aluminum-nickel system, 0.045-0.065 mm thick, with an operating temperature in oxidizing gas environments of up to 1000°C. The intermediate layer, 0.3-0.6 mm thick, is made of ductile nickel, due to which the coating obtained by this method has a reduced tendency to form cracks during thermal changes (thermal cycling). (RF Patent No. 2486999, IPC V23K 20/08, S23S 26/00, publ. 07/10/13, Bulletin No. 19 - prototype).
Данный способ имеет невысокий технический уровень, что обусловлено невозможностью нанесения этим способом двусторонних жаростойких покрытий на медные пластины, недостаточно высокой их жаростойкостью: допускаемая рабочая температура изделий с такими покрытиями в окислительных газовых средах не превышает 1000°C, а также склонность к хрупкому разрушению таких покрытий при воздействии на них концентрированных источников нагрева, что ограничивает возможности применения данного способа при изготовлении ряда жаростойких деталей энергетических и химических установок. This method has a low technical level, which is due to the impossibility of applying double-sided heat-resistant coatings to copper plates using this method, their insufficiently high heat resistance: the permissible operating temperature of products with such coatings in oxidizing gas environments does not exceed 1000°C, as well as the tendency for such coatings to undergo brittle fracture when exposed to concentrated heat sources, which limits the possibility of using this method in the manufacture of a number of heat-resistant parts of power and chemical plants.
В связи с этим важнейшей задачей является разработка нового способа получения двухслойного жаростойкого покрытия на поверхности пластины из меди, обеспечивающего изделиям с такими покрытиями более высокую допускаемую рабочую температуру в окислительных газовых средах и способность длительно эксплуатироваться в них при повышенных температурах.In this regard, the most important task is to develop a new method for producing a two-layer heat-resistant coating on the surface of a copper plate, providing products with such coatings with a higher permissible operating temperature in oxidizing gas environments and the ability to operate in them for a long time at elevated temperatures.
Техническим результатом заявленного способа является получение покрытия с повышенной жаростойкостью в окислительных газовых средах и повышенной стойкостью к хрупкому разрушению при термоциклировании и динамических нагрузках, способного длительно сопротивляться газовой коррозии даже в случае повреждения наружного слоя покрытия.The technical result of the claimed method is to obtain a coating with increased heat resistance in oxidizing gas environments and increased resistance to brittle fracture under thermal cycling and dynamic loads, capable of long-term resistance to gas corrosion even in the event of damage to the outer layer of the coating.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе получения жаростойкого покрытия на поверхностях медной пластины, включающем составление пакета из металлических пластин, размещение над ним защитной прослойки с зарядом взрывчатого вещества, осуществление сварки взрывом, прокатку сваренных пластин и термическую обработку, при этом составляют трёхслойный пакет из плакирующих нихромовых пластин толщиной 0,8-1 мм и плакируемой медной пластины толщиной 4-8 мм, размещают на поверхностях плакирующих пластин защитные прослойки с одинаковыми зарядами взрывчатого вещества и осуществляют сварку взрывом полученной сборки при скорости детонации зарядов взрывчатого вещества 1900-2930 м/с, при этом материал и толщину защитных прослоек на поверхностях плакирующих нихромовых пластин, а также сварочные зазоры между свариваемыми слоями выбирают из условия получения скорости соударения нихромовых пластин с плакируемой медной пластиной в пределах 320-430 м/с, холодную прокатку полученной трёхслойной заготовки производят с обеспечением обжатия нихромовых слоёв до толщины, равной 0,4-0,5 мм, после чего производят алитирование нихромовых слоёв прокатанной трёхслойной заготовки в расплаве алюминия при температуре 720-760°С в течение 1,2-6 минут, затем проводят термическую обработку полученной заготовки при температуре 850-900°С в течение 15-20 часов с образованием на поверхностях медной пластины сплошного жаростойкого покрытия.This technical result is achieved by the fact that in the proposed method of obtaining a heat-resistant coating on the surfaces of a copper plate, including making a package of metal plates, placing a protective layer with an explosive charge over it, performing explosion welding, rolling the welded plates and heat treatment, this constitutes a three-layer a package of cladding nichrome plates with a thickness of 0.8-1 mm and a clad copper plate with a thickness of 4-8 mm, protective layers with identical explosive charges are placed on the surfaces of the cladding plates and explosion welding of the resulting assembly is carried out at a detonation speed of the explosive charges of 1900-2930 m /s, while the material and thickness of the protective layers on the surfaces of the clad nichrome plates, as well as the welding gaps between the welded layers are selected from the condition of obtaining the collision speed of the nichrome plates with the clad copper plate in the range of 320-430 m/s, cold rolling of the resulting three-layer workpiece is carried out ensuring compression of the nichrome layers to a thickness of 0.4-0.5 mm, after which the nichrome layers of the rolled three-layer billet are aluminized in molten aluminum at a temperature of 720-760°C for 1.2-6 minutes, then heat treatment is carried out the resulting workpiece at a temperature of 850-900°C for 15-20 hours with the formation of a continuous heat-resistant coating on the surfaces of the copper plate.
Способ получения жаростойкого покрытия на поверхностях медной пластины характеризуется тем, что для изготовления плакирующих пластин используют нихром марки Х20Н80.The method for producing a heat-resistant coating on the surfaces of a copper plate is characterized by the fact that X20N80 grade nichrome is used for the manufacture of cladding plates.
Способ получения жаростойкого покрытия на поверхностях медной пластины характеризуется тем, что для изготовления плакируемой пластины используют медь марки М1.The method for producing a heat-resistant coating on the surfaces of a copper plate is characterized by the fact that M1 grade copper is used to manufacture the clad plate.
Способ получения жаростойкого покрытия на поверхностях медной пластины характеризуется тем, что для алитирования используют алюминий марки АД1.The method for producing a heat-resistant coating on the surfaces of a copper plate is characterized by the fact that AD1 grade aluminum is used for aluminizing.
Новый способ получения жаростойких покрытий имеет существенные отличия по сравнению с прототипом как по методам формирования покрытий на металлических поверхностях, их составу, строению, так и по совокупности технологических приёмов и режимов при их получении. Так предложено составлять трёхслойный пакет из чередующихся пластин из нихрома толщиной 0,8-1 мм и меди толщиной 4-8 мм, с симметричным расположением плакируемой медной пластины относительно одинаковых плакирующих пластин из нихрома, размещать на поверхностях плакирующих пластин защитные прослойки с одинаковыми зарядами ВВ и осуществлять сварку взрывом полученной при этом сборки при скорости детонации зарядов ВВ 1900-2930 м/с, при этом материал и толщину защитных прослоек на поверхностях плакирующих нихромовых пластин, а также сварочные зазоры между свариваемыми слоями выбирать из условия получения скорости соударения нихромовых пластин с плакируемой медной пластиной в пределах 320-430 м/с, что обеспечивает надёжную сварку нихромовых пластин с медной пластиной, исключает нарушение сплошности тонких нихромовых слоёв при сварке взрывом, создает благоприятные условия для получения при дальнейших технологических операциях качественных покрытий с повышенной жаростойкостью и долговечностью.The new method for producing heat-resistant coatings has significant differences compared to the prototype, both in the methods of forming coatings on metal surfaces, their composition, structure, and in the set of technological methods and modes for their production. Thus, it is proposed to compose a three-layer package of alternating plates of nichrome with a thickness of 0.8-1 mm and copper with a thickness of 4-8 mm, with a symmetrical arrangement of the clad copper plate relative to identical cladding plates of nichrome, to place protective layers with identical explosive charges on the surfaces of the clad plates and carry out explosion welding of the resulting assembly at a detonation speed of explosive charges of 1900-2930 m/s, while the material and thickness of the protective layers on the surfaces of the clad nichrome plates, as well as the welding gaps between the layers being welded, are selected from the condition of obtaining the collision speed of the nichrome plates with the clad copper plate in the range of 320-430 m/s, which ensures reliable welding of nichrome plates with a copper plate, eliminates disruption of the continuity of thin nichrome layers during explosion welding, and creates favorable conditions for obtaining high-quality coatings with increased heat resistance and durability during further technological operations.
Толщина каждой нихромовой пластины менее 0,8 мм является недостаточной для обеспечения стабильных сварочных зазоров между металлическими слоями пакета из-за гибкости нихромовых слоёв, а это, может приводить к снижению качества сварных соединений между слоями пакета. Её толщина более 1 мм является избыточной, поскольку это хоть и не ухудшает качество получаемых покрытий, но приводит к чрезмерному расходу дорогостоящего нихрома в расчёте на одно изделие. The thickness of each nichrome plate of less than 0.8 mm is insufficient to ensure stable welding gaps between the metal layers of the package due to the flexibility of the nichrome layers, and this can lead to a decrease in the quality of welded joints between the layers of the package. Its thickness of more than 1 mm is excessive, since although this does not deteriorate the quality of the resulting coatings, it leads to excessive consumption of expensive nichrome per product.
Плакируемую медную пластину предложено изготавливать толщиной 4-8 мм, что обеспечивает получение качественных трёхслойных заготовок без неконтролируемых поперечных деформаций, исключает необходимость применения дополнительной металлической оснастки при сварке взрывом, а это, в свою очередь, способствует удешевлению процесса получения покрытий.It is proposed to produce a clad copper plate with a thickness of 4-8 mm, which ensures the production of high-quality three-layer workpieces without uncontrolled transverse deformations, eliminates the need to use additional metal equipment during explosion welding, and this, in turn, helps to reduce the cost of the coating production process.
При скорости детонации зарядов ВВ и скорости соударения плакирующих нихромовых пластин с плакируемой медной пластиной ниже нижних предлагаемых пределов возможно появление непроваров в зонах соединения металлов, что снижает качество сварки слоёв пакета. При скорости детонации ВВ и скорости соударения между пластинами пакета выше верхних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации металлических слоёв с нарушениями сплошности нихромовых слоёв, что может привести к невозможности дальнейшего использования сваренной заготовки для формирования на ней качественных покрытий.When the speed of detonation of explosive charges and the speed of collision of the clad nichrome plates with the clad copper plate are below the lower proposed limits, lack of fusion may occur in the areas of metal connection, which reduces the quality of welding of the layers of the package. When the explosive detonation speed and the collision speed between the stack plates are higher than the upper proposed limits, uncontrolled deformations of the metal layers are possible with violations of the continuity of the nichrome layers, which can lead to the impossibility of further using the welded workpiece to form high-quality coatings on it.
Предложено производить холодную прокатку полученной трёхслойной заготовки с обеспечением обжатия нихромовых слоёв до толщины, равной 0,4-0,5 мм, что способствует получению оптимальной толщины нихромовых слоёв, которые при последующем алитировании и термообработке частично превращаются в слои из интерметаллидов и твёрдых растворов, обладающих повышенной жаростойкостью и долговечностью при повышенных температурах, а остальные его части обеспечивают повышенную стойкость покрытий к хрупкому разрушению при термоциклировании и динамических нагрузках. Холодная прокатка приводит к увеличению длины и ширины полученной трёхслойной заготовки с одновременным уменьшением её толщины, что способствует снижению расхода дорогостоящего нихрома в расчете на одно изделие. Обжатие до получения толщины каждого нихромового слоя менее 0.4 мм является избыточным, поскольку это может привести к снижению служебных свойств получаемых покрытий. Обжатие до толщины каждого нихромового слоя более 0,5 мм приводит к лишнему расходу нихрома в расчёте на одно изделие.It is proposed to carry out cold rolling of the resulting three-layer billet, ensuring compression of the nichrome layers to a thickness of 0.4-0.5 mm, which helps to obtain the optimal thickness of nichrome layers, which, with subsequent aluminization and heat treatment, are partially converted into layers of intermetallic compounds and solid solutions with increased heat resistance and durability at elevated temperatures, and its remaining parts provide increased resistance of coatings to brittle fracture under thermal cycling and dynamic loads. Cold rolling leads to an increase in the length and width of the resulting three-layer billet while simultaneously reducing its thickness, which helps reduce the consumption of expensive nichrome per product. Compression until the thickness of each nichrome layer is less than 0.4 mm is excessive, since this can lead to a decrease in the service properties of the resulting coatings. Compression to a thickness of each nichrome layer of more than 0.5 mm leads to unnecessary consumption of nichrome per product.
Предложено после холодной прокатки производить алитирование нихромовых слоёв прокатанной трёхслойной заготовки. Алитирование нихромовых слоёв в расплаве алюминия с последующей термической обработкой полученной заготовки приводит к получению на поверхностях медной пластины сплошных жаростойких покрытий с необходимыми свойствами. Без такой обработки нихромовые слои могут контактировать с окислительными газовыми средами с температурой, достигающей 1100°С, лишь непродолжительное время. После алитирования каждого нихромового слоя в расплаве алюминия на его поверхности остаётся сплошной тонкий слой алюминия, который при последующей термообработке, взаимодействуя с нихромом, трансформируется в жаростойкое покрытие с необходимой толщиной и свойствами. Предложено алитирование нихромовых слоёв в расплаве алюминия производить при температуре 720-760°С в течение 1,2-6 минут. Температура и время алитирования ниже нижних предлагаемых пределов не приводит к образованию на поверхностях нихромовых слоёв сплошных слоёв из алюминия, что, в свою очередь, приводит к браку получаемой продукции. Температура и время алитирования выше верхних предлагаемых пределов являются избыточными, поскольку это приводит к лишним энергетическим затратам и, как следствие этого, к удорожанию получаемой продукции. It is proposed to aluminize the nichrome layers of the rolled three-layer billet after cold rolling. Aluminizing nichrome layers in an aluminum melt followed by heat treatment of the resulting workpiece leads to the production of continuous heat-resistant coatings with the necessary properties on the surfaces of a copper plate. Without such treatment, nichrome layers can be in contact with oxidizing gas environments with temperatures reaching 1100°C for only a short time. After aluminizing each nichrome layer in the aluminum melt, a continuous thin layer of aluminum remains on its surface, which, during subsequent heat treatment, interacting with nichrome, is transformed into a heat-resistant coating with the required thickness and properties. It is proposed to aluminize nichrome layers in molten aluminum at a temperature of 720-760°C for 1.2-6 minutes. The aluminizing temperature and time below the lower proposed limits does not lead to the formation of continuous layers of aluminum on the surfaces of nichrome layers, which, in turn, leads to defective products. The aluminizing temperature and time above the upper proposed limits are excessive, since this leads to unnecessary energy costs and, as a consequence, to an increase in the cost of the resulting product.
Предложено после алитирования нихромовых слоёв в расплаве алюминия проводить термическую обработку полученной заготовки при температуре 850-900°С в течение 15-20 часов, приводящей к образованию на поверхностях медной пластины сплошных жаростойких покрытий с необходимыми свойствами. Температура и время термической обработки ниже нижних предлагаемых пределов не приводит к образованию на поверхностях медной пластины покрытий требуемого качества, Температура и время термической обработки выше верхних предлагаемых пределов являются избыточными, поскольку это приводит к излишним энергетическим затратам и к снижению качества получаемой продукции. It is proposed that after aluminizing nichrome layers in an aluminum melt, heat treatment of the resulting workpiece is carried out at a temperature of 850-900°C for 15-20 hours, leading to the formation of continuous heat-resistant coatings with the necessary properties on the surfaces of the copper plate. The temperature and time of heat treatment below the lower proposed limits do not lead to the formation of coatings of the required quality on the surfaces of the copper plate. The temperature and time of heat treatment above the upper proposed limits are excessive, since this leads to unnecessary energy costs and a decrease in the quality of the resulting product.
Предложено для изготовления нихромовых пластины использовать нихром марки Х20Н80, поскольку этот жаростойкий сплав обладает высокой пластичностью, не склонен к образованию нежелательных хрупких фаз при сварке взрывом с медью и дальнейших технологических операциях предлагаемого способа. В случае каких-либо аварийных ситуаций, приведших к повреждению наружного слоя покрытия, нихромовые прослойки в повреждённом материале могут достаточно долго защищать медный слой (до 150 часов) от воздействия окислительных газовых сред при температуре до 1100°С.It is proposed to use nichrome grade X20N80 for the manufacture of nichrome plates, since this heat-resistant alloy has high ductility and is not prone to the formation of undesirable brittle phases during explosion welding with copper and further technological operations of the proposed method. In the event of any emergency situations leading to damage to the outer layer of the coating, nichrome layers in the damaged material can protect the copper layer for quite a long time (up to 150 hours) from exposure to oxidizing gas environments at temperatures up to 1100°C.
Предложено для изготовления медной пластины использовать медь марки М1, поскольку она обладает хорошей свариваемостью с нихромом, необходимой пластичностью при прокатке, достаточно высокой температурой плавления и весьма высокой теплопроводностью, благодаря чему повышается стойкость к хрупкому разрушению наружных слоёв покрытий при воздействии на них концентрированных источников нагрева. Предложено для алитирования использовать алюминий марки АД1, как наиболее дешевый металл, пригодный для получения жаростойких покрытий требуемого качества.It is proposed to use M1 grade copper for the manufacture of a copper plate, since it has good weldability with nichrome, the necessary ductility during rolling, a fairly high melting point and very high thermal conductivity, due to which the resistance to brittle destruction of the outer layers of coatings when exposed to concentrated heat sources increases. It is proposed to use AD1 grade aluminum for aluminizing, as the cheapest metal suitable for producing heat-resistant coatings of the required quality.
Предлагаемый способ получения жаростойких покрытий, осуществляется в следующей последовательности. Составляют трехслойный пакет из предварительно очищенных от окислов и загрязнений чередующихся пластин нихрома толщиной 0,8-1 мм и меди толщиной 4-8 мм. Пластины в пакете располагают параллельно друг другу на расстоянии одинаковых технологических сварочных зазоров. Располагают на поверхностях плакирующих пластин одинаковые защитные металлические прослойки, например, из стали, с одинаковыми зарядами ВВ, располагают полученную сборку вертикально на песчаном грунте и осуществляют сварку взрывом плакирующих нихромовых слоёв с плакируемым медным слоем путём одновременного взрыва зарядов ВВ с помощью электродетонатора и двух отрезков детонирующих шнуров равной длины. Скорость детонации каждого заряда ВВ должна быть равной 1900-2930 м/с, при этом высоту зарядов ВВ, а также сварочные зазоры между пластинами трехслойного пакета выбирают с помощью компьютерной технологии из условия получения скорости соударения каждой плакирующей нихромовой пластины с плакируемой медной пластиной в пределах 320-430 м/с. Холодную прокатку полученной трёхслойной заготовки производят с обеспечением обжатия нихромовых слоёв до толщины, равной 0,4-0,5 мм, После прокатки, например, на фрезерном станке обрезают боковые кромки у прокатанной трёхслойной заготовки с краевыми эффектами, производят зачистку покрываемых поверхностей нихромовых слоёв, например, наждачной бумагой, обезжиривание, например, ацетоном, наносят на них специальный флюс, например, на основе полиэфирной смолы и этилацетата. Полученную при этом заготовку погружают в ёмкость, содержащую расплавленный алюминий, например, марки АД1, нагретый до температуры 720-760°С, выдерживают в течение 1,2-6 минут, после чего алитированную заготовку извлекают из расплава алюминия и, после охлаждения на воздухе, подвергают её термической обработке, например, в электропечи, при температуре 850-900°С в течение 15-20 часов с последующим охлаждением на воздухе.The proposed method for producing heat-resistant coatings is carried out in the following sequence. A three-layer package is made up of alternating plates of nichrome 0.8-1 mm thick and copper 4-8 mm thick, pre-cleaned from oxides and contaminants. The plates in the package are placed parallel to each other at a distance of the same technological welding gaps. They place identical protective metal layers on the surfaces of the cladding plates, for example, made of steel, with identical explosive charges, place the resulting assembly vertically on sandy soil and carry out explosion welding of the cladding nichrome layers with the clad copper layer by simultaneous explosion of explosive charges using an electric detonator and two sections of detonating cords of equal length. The detonation speed of each explosive charge should be equal to 1900-2930 m/s, while the height of the explosive charges, as well as the welding gaps between the plates of the three-layer stack, are selected using computer technology from the condition of obtaining the collision speed of each clad nichrome plate with a clad copper plate within 320 -430 m/s. Cold rolling of the resulting three-layer workpiece is carried out to ensure compression of the nichrome layers to a thickness equal to 0.4-0.5 mm. After rolling, for example, on a milling machine, the side edges of the rolled three-layer workpiece with edge effects are cut off, the coated surfaces of the nichrome layers are cleaned, for example, with sandpaper, degreasing, for example, with acetone, a special flux is applied to them, for example, based on polyester resin and ethyl acetate. The resulting workpiece is immersed in a container containing molten aluminum, for example, AD1 grade, heated to a temperature of 720-760°C, kept for 1.2-6 minutes, after which the aluminized workpiece is removed from the molten aluminum and, after cooling in air , subject it to heat treatment, for example, in an electric furnace, at a temperature of 850-900°C for 15-20 hours, followed by cooling in air.
В результате на поверхностях медной пластины получают сплошные двухслойные жаростойкие покрытия, способные длительно сопротивляться газовой коррозии в окислительных газовых средах при температуре до 1100°С в течение времени до 6000 часов. Полученные покрытия с каждой стороны медного слоя состоят их двух слоёв. Наружные, наиболее стойкие к газовой коррозии при повышенных температурах слои толщиной 0,18-0,25 мм, сформированные в результате диффузионного взаимодействия алюминия с нихромом, состоят из пластичных интерметаллидов и твёрдых растворов: NiAl(Cr), Ni3Al(Cr) и Ni(Cr, Al). Твёрдость их составляет 3,4-3,6 ГПа. Промежуточные, примыкающие к меди пластичные слои толщиной 0,2-0,26 мм, состоят из нихрома. Их твёрдость примерно вдвое ниже твёрдости наружных слоёв и составляет 1,7-1,9 ГПа. Благодаря такому оптимальному сочетанию твёрдости и пластичности слоёв, нанесённых на медный слой покрытий, они обладают повышенной стойкостью к хрупкому разрушению при термоциклировании и динамических нагрузках при температурах окружающей среды до 1100°С в течение времени до 6000 часов, а, в случае повреждения наружных слоёв покрытий, их нихромовые слои могут осуществлять защиту медного слоя в таких условиях до 150 часов, что повышает надёжность и долговечность материалов, изготовленных по предлагаемому способу. Благодаря высокой теплопроводности медного слоя, повысилась стойкость полученных покрытий, в сравнении с прототипом, к хрупкому разрушению при воздействии на их наружные слои концентрированных источников нагрева.As a result, continuous two-layer heat-resistant coatings are obtained on the surfaces of the copper plate, capable of long-term resistance to gas corrosion in oxidizing gas environments at temperatures up to 1100°C for up to 6000 hours. The resulting coatings on each side of the copper layer consist of two layers. The outer layers, most resistant to gas corrosion at elevated temperatures, 0.18-0.25 mm thick, formed as a result of the diffusion interaction of aluminum with nichrome, consist of plastic intermetallic compounds and solid solutions: NiAl(Cr), Ni 3 Al(Cr) and Ni(Cr, Al). Their hardness is 3.4-3.6 GPa. Intermediate plastic layers adjacent to copper, 0.2-0.26 mm thick, consist of nichrome. Their hardness is approximately half the hardness of the outer layers and amounts to 1.7-1.9 GPa. Thanks to this optimal combination of hardness and ductility of the layers deposited on the copper coating layer, they have increased resistance to brittle fracture during thermal cycling and dynamic loads at ambient temperatures up to 1100°C for up to 6000 hours, and, in the event of damage to the outer coating layers , their nichrome layers can protect the copper layer in such conditions for up to 150 hours, which increases the reliability and durability of materials manufactured using the proposed method. Due to the high thermal conductivity of the copper layer, the resistance of the resulting coatings, in comparison with the prototype, to brittle fracture when exposed to concentrated heat sources on their outer layers has increased.
Сущность способа поясняется примерами. Основные технологические режимы и составы получаемых материалов по предлагаемым примерам 1-3 и примеру по прототипу, приведены в таблице (значения параметров в таблице указаны с округлением до сотых).The essence of the method is illustrated by examples. The main technological modes and compositions of the resulting materials according to the proposed examples 1-3 and the prototype example are given in the table (the parameter values in the table are indicated rounded to the nearest hundredth).
В качестве исходных материалов для сварки взрывом используют очищенные от окислов и загрязнений пластины из нихрома марки Х20Н80 и меди марки М1, из которых составляют трехслойный пакет под сварку взрывом. Размеры нихромовых пластин: длина 270 мм, ширина 220 мм, толщина 0,8-1 мм. У медной пластины длина и ширина такие же, как у нихромовых пластин, но толщина 4-8 мм. При сборке пакета предварительно, с помощью компьютерной технологии, определяют величину необходимых сварочных зазоров между свариваемыми слоями, определяют материал и толщину защитных прослоек, устанавливаемых на поверхности нихромовых пластин. Для сварки взрывом пакета используют ВВ со скоростью детонации 1900-2930 м/с. Такие скорости обеспечивают ВВ, представляющие собой смеси из порошкообразного аммонита 6ЖВ и аммиачной селитры в соотношениях 1:1, 1:2 и 1:3. ВВ помещают в контейнеры с обеспечением высоты каждого заряда ВВ 40-50 мм, длиной 290 мм, шириной 240 мм. На наружные поверхности нихромовых пластин пакета устанавливают защитные прослойки из стали Ст3 длиной 270 мм, шириной 220 мм, толщиной 1,5-2 мм, защищающие наружные поверхности плакирующих пластин от повреждений продуктами детонации ВВ, а на них располагают одинаковые заряды ВВ. Для получения скорости соударения металлических слоёв в пределах предлагаемого диапазона, при выбранных параметрах зарядов ВВ, величина сварочных зазоров была в пределах 0,8-1,5 мм, что обеспечивает скорость соударения слоёв при сварке взрывом 320-430 м/с. Располагают полученную сборку вертикально на песчаном грунте и осуществляют сварку взрывом плакирующих нихромовых слоёв с плакируемым медным слоем путём одновременного взрыва зарядов ВВ с помощью электродетонатора и двух отрезков детонирующих шнуров равной длины. После сварки взрывом, например, на фрезерном станке, обрезают у сваренной трёхслойной заготовки боковые кромки с краевыми эффектами. После обрезки длина заготовки 250 мм, ширина - 200 мм, толщина 5,6-10 мм. As starting materials for explosion welding, plates of nichrome grade X20N80 and copper grade M1, cleaned of oxides and contaminants, are used, of which they make up a three-layer package for explosion welding. Dimensions of nichrome plates: length 270 mm, width 220 mm, thickness 0.8-1 mm. The copper plate has the same length and width as nichrome plates, but the thickness is 4-8 mm. When assembling the package, the size of the required welding gaps between the welded layers is first determined, using computer technology, and the material and thickness of the protective layers installed on the surface of the nichrome plates are determined. For explosion welding of a package, explosives with a detonation speed of 1900-2930 m/s are used. Such speeds are provided by explosives, which are mixtures of powdered ammonite 6ZhV and ammonium nitrate in ratios of 1:1, 1:2 and 1:3. Explosives are placed in containers ensuring that the height of each explosive charge is 40-50 mm, length 290 mm, width 240 mm. Protective layers made of St3 steel 270 mm long, 220 mm wide, 1.5-2 mm thick are installed on the outer surfaces of the nichrome plates of the package, protecting the outer surfaces of the cladding plates from damage by explosive detonation products, and identical explosive charges are placed on them. To obtain the collision speed of metal layers within the proposed range, with the selected parameters of the explosive charges, the value of the welding gaps was in the range of 0.8-1.5 mm, which ensures the collision speed of the layers during explosion welding of 320-430 m/s. The resulting assembly is placed vertically on sandy soil and explosion welding of clad nichrome layers with a clad copper layer is carried out by simultaneous explosion of explosive charges using an electric detonator and two sections of detonating cords of equal length. After explosion welding, for example, on a milling machine, the side edges with edge effects are cut off from the welded three-layer workpiece. After trimming, the length of the workpiece is 250 mm, width - 200 mm, thickness 5.6-10 mm.
Холодную прокатку полученной трёхслойной заготовки производят с обеспечением обжатия нихромовых слоёв до толщины, равной 0,4-0,5 мм, После прокатки, например, на фрезерном станке обрезают боковые кромки у прокатанной трёхслойной заготовки с краевыми эффектами. После обрезки боковых кромок с краевыми эффектами у прокатанной трёхслойной заготовки длина 430 мм, ширина 200 мм, толщина 2,8-5 мм. Производят зачистку покрываемых поверхностей нихромовых слоёв, например, наждачной бумагой, обезжиривание их, например, ацетоном, наносят на них специальный флюс, например, на основе полиэфирной смолы и этилацетата. Полученную при этом заготовку погружают в ёмкость, содержащую расплавленный алюминий, например, марки АД1, нагретый до температуры 720-760 оС, выдерживают в течение 1,2-6 минут, после чего алитированную заготовку извлекают из расплава алюминия и, после охлаждения на воздухе, подвергают её термической обработке, например, в электропечи, при температуре 850-900°С в течение 15-20 часов с последующим охлаждением на воздухе.Cold rolling of the resulting three-layer workpiece is carried out to ensure that the nichrome layers are compressed to a thickness of 0.4-0.5 mm. After rolling, for example, the side edges of the rolled three-layer workpiece with edge effects are cut off on a milling machine. After trimming the side edges with edge effects, the rolled three-layer billet has a length of 430 mm, width of 200 mm, thickness of 2.8-5 mm. The surfaces of the nichrome layers to be coated are cleaned, for example, with sandpaper, degreased, for example, with acetone, and a special flux is applied to them, for example, based on polyester resin and ethyl acetate. The resulting workpiece is immersed in a container containing molten aluminum, for example, AD1 grade, heated to a temperature of 720-760 o C, kept for 1.2-6 minutes, after which the aluminized workpiece is removed from the molten aluminum and, after cooling in air , subject it to heat treatment, for example, in an electric furnace, at a temperature of 850-900°C for 15-20 hours, followed by cooling in air.
получения материалаreceiving material
аммонит 6ЖВ1:3, 1:1, and also
ammonite 6ZHV
Продолжение таблицыTable continuation
получения материалаreceiving material
прокаткиrolling
(Горячая прокатка)900-950
(Hot rolling)
алитированияaluminizing
алитированияMaterial for
aluminizing
Продолжение таблицыTable continuation
получения материалаreceiving material
покрытия после алитированияcoatings after aluminizing
слоёв у полученных покрытий, ммOuter thickness
layers of the resulting coatings, mm
покрытия, ммThickness of each intermediate layer
coating, mm
нихромовых слоёв - 1,7-1,9For outer layers - 3.4-3.6 GPa, for intermediate layers
nichrome layers - 1.7-1.9
Продолжение таблицыTable continuation
полученных материалов с жаростойкимиthe resulting materials with heat-resistant
покрытиями coatings
Таким образом, способ получения жаростойких покрытий, при котором составляют трехслойный из чередующихся пластин из нихрома толщиной 0,8-1 мм и меди толщиной 4-8 мм, с симметричным расположением плакируемой медной пластины относительно одинаковых плакирующих пластин из нихрома, размещают на поверхностях плакирующих пластин защитные прослойки с одинаковыми зарядами взрывчатого вещества и осуществляют сварку взрывом полученной при этом сборки при скорости детонации зарядов взрывчатого вещества 1900-2930 м/с, при этом материал и толщину защитных прослоек на поверхностях плакирующих нихромовых пластин, а также сварочные зазоры между свариваемыми слоями выбирают из условия получения скорости соударения нихромовых пластин с плакируемой медной пластиной в пределах 320-430 м/с, холодную прокатку полученной трёхслойной заготовки производят с обеспечением обжатия нихромовых слоёв до толщины, равной 0,4-0,5 мм, после чего производят алитирование нихромовых слоёв прокатанной трёхслойной заготовки в расплаве алюминия при температуре 720-760°С в течение 1,2-6 минут, затем проводят термическую обработку полученной заготовки при температуре 850-900°С в течение 15-20 часов, приводящей к образованию на поверхности медной пластины сплошных жаростойких покрытий, позволяет получать на поверхностях медных пластин сплошные двухслойные жаростойкие двусторонние покрытия, с значительно большей, в сравнении с прототипом, жаростойкостью в окислительных газовых средах, способных эксплуатироваться в них при температурах, достигающих 1100°С в течение времени до 6000 часов, с обеспечением при этом повышенной стойкости полученных покрытий к хрупкому разрушению при термоциклировании и динамических нагрузках, а также к хрупкому разрушению наружных слоёв покрытий при воздействии на них концентрированных источников нагрева, способных длительно, до 150 часов, сопротивляться газовой коррозии при температурах до 1100°С даже в случае повреждения наружных слоёв покрытий, свидетельствует о достижении заявляемого технического результата.Thus, the method for producing heat-resistant coatings, in which a three-layer layer is composed of alternating plates of nichrome with a thickness of 0.8-1 mm and copper with a thickness of 4-8 mm, with a symmetrical arrangement of the clad copper plate relative to identical cladding plates of nichrome, is placed on the surfaces of the cladding plates protective layers with identical explosive charges and carry out explosion welding of the resulting assembly at a detonation speed of the explosive charges of 1900-2930 m/s, while the material and thickness of the protective layers on the surfaces of the cladding nichrome plates, as well as the welding gaps between the welded layers are selected from conditions for obtaining the collision speed of nichrome plates with a clad copper plate in the range of 320-430 m/s, cold rolling of the resulting three-layer workpiece is carried out ensuring compression of the nichrome layers to a thickness equal to 0.4-0.5 mm, after which aluminization of the nichrome layers of the rolled material is carried out three-layer workpiece in molten aluminum at a temperature of 720-760°C for 1.2-6 minutes, then the resulting workpiece is heat treated at a temperature of 850-900°C for 15-20 hours, leading to the formation of continuous heat-resistant materials on the surface of the copper plate coatings, makes it possible to obtain continuous two-layer heat-resistant double-sided coatings on the surfaces of copper plates, with significantly greater, in comparison with the prototype, heat resistance in oxidizing gas environments, capable of operating in them at temperatures reaching 1100 ° C for up to 6000 hours, ensuring at This increased resistance of the resulting coatings to brittle fracture under thermal cycling and dynamic loads, as well as to brittle fracture of the outer layers of coatings when exposed to concentrated heat sources, capable of resisting gas corrosion for a long time, up to 150 hours, at temperatures up to 1100°C even in the event of damage external layers of coatings, indicates the achievement of the claimed technical result.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807251C1 true RU2807251C1 (en) | 2023-11-13 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486999C1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of producing coating |
| RU2488468C1 (en) * | 2012-05-04 | 2013-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding |
| CN105562920A (en) * | 2015-12-24 | 2016-05-11 | 重庆乐乎科技有限公司 | Manufacturing method for explosive composite board |
| CN205950086U (en) * | 2016-08-30 | 2017-02-15 | 葫芦岛金属复合材料有限公司 | Explosion welding metal clad sheet |
| RU2701699C1 (en) * | 2019-07-03 | 2019-09-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of obtaining wear-resistant coatings on surfaces of plates from aluminum alloy and copper |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2486999C1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of producing coating |
| RU2488468C1 (en) * | 2012-05-04 | 2013-07-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of producing composite articles with inner cavities by explosion welding |
| CN105562920A (en) * | 2015-12-24 | 2016-05-11 | 重庆乐乎科技有限公司 | Manufacturing method for explosive composite board |
| CN205950086U (en) * | 2016-08-30 | 2017-02-15 | 葫芦岛金属复合材料有限公司 | Explosion welding metal clad sheet |
| RU2701699C1 (en) * | 2019-07-03 | 2019-09-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Method of obtaining wear-resistant coatings on surfaces of plates from aluminum alloy and copper |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3619040B1 (en) | A method for the manufacturing of liquid metal embrittlement resistant galvannealed steel sheet | |
| KR102065287B1 (en) | Austenitic hot-dip aluminum coated steel sheet with excellent plating property and weldability, and a manufacturing method thereof | |
| CN100434223C (en) | Copper/aluminum joined structure | |
| CS227664B2 (en) | Method of connecting parts on the base of aluminium and parts steel | |
| RU2807251C1 (en) | Method for producing heat-resistant coating on copper plate surfaces | |
| RU2807264C1 (en) | Method for producing heat-resistant coating | |
| RU2807253C1 (en) | Method for producing heat-resistant coating on surface of heat-resistant steel plate | |
| RU2807255C1 (en) | Method for producing heat-resistant coating on the surface of heat-resistant steel plate | |
| RU2807248C1 (en) | Method for producing heat-resistant coating | |
| EP0893653B1 (en) | Protective coatings for turbine combustion components | |
| US11548091B2 (en) | Pretreatment of weld flanges to mitigate liquid metal embrittlement cracking in resistance welding of galvanized steels | |
| JP2022535056A (en) | Method for manufacturing sheet metal components from flat steel products with corrosion protection coating | |
| RU2807243C1 (en) | Method for producing heat-resistant coating | |
| RU2807245C1 (en) | Method for producing heat-resistant coating on titanium plate surfaces | |
| RU2642240C1 (en) | Method for production of coatings | |
| RU2725510C1 (en) | Method of producing heat-resistant coatings on steel | |
| JP3548491B2 (en) | High strength galvannealed steel sheet with good corrosion resistance and good press workability | |
| JP3188666B2 (en) | High temperature thermal spray coating member and method of manufacturing the same | |
| RU2725503C1 (en) | Method of producing heat-resistant coatings on steel | |
| JP4313459B2 (en) | High temperature exposed member and manufacturing method thereof | |
| KR102443926B1 (en) | Plated steel sheet having multilayer structure and welded structure using the same, and manufacturing method for the plated steel sheet having multilayer structure | |
| Longa et al. | Laser processing of high-chromium nickel-chromium coatings deposited by various thermal spraying methods | |
| Imaizumi | Welding of aluminium to dissimilar metals | |
| RU2725501C1 (en) | Method of producing heat-resistant coating on steel | |
| JPH0747810B2 (en) | Method of manufacturing low yield ratio hot-dip galvanized hot-rolled steel sheet with excellent fire resistance for construction and steel material for construction using the steel sheet |