SU1704634A3 - Металлотермическа порошкообразна смесь дл газопламенного напылени покрытий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области нанесени  покрытий на металлическую основу из стали, чугуна и цветных металлов и может быть использовано в машиностроении и других отрасл х промышленности. Цель изобретени  повышение адгезни покрыти . Металло- термическа  порошкообразна  смесь дл  газопламенного напылени  содержит частицы напыл емого материала, равномерно смешанные с агломератами экзо- - термической смеси, состо щей из окисла восстанавливаемого металла, выбранного из группы железа и меди и сильного восстановител , например алюмини . В качестве материала покрыти  могут быть использованы металлы, сплавы, а также тугоплавкие окислы, бориды, силициды, карбиды, нитриды тугоплавких металлов IV, V, VI групп Периодической системы. Частицы агломератов и материала покрыти  имеют размеры от 30 до 150 мкм, а размер частиц в агломерате составл ет от 1 до 20 мкм. 5 з.п. ф-лы. г (Л

Description

Изобретение относитс  к области нанесени  покрытий на металлическую основу из стали, чугуна и цветных металлов и может быть использовано в машиностроении и других отрасл х промышленности .

Цель изобретени  - повышение адге- зии покрыти .

Металлотермическах порошкообразна  смесь дл  газопламенного напылени  содержит частицы напыл емого материала , которые равномерно смешаны с агломератами экзотермической смеси зосстанавливаемой окиси металла, св занной посредством термонестойкого св зующего с частицами сильного восстановител , причем металл окиси имеет отрицательную свободную энергию окислени  не выше 60 ккал/г-атом при 25 С, а металл-восстановитель имеет отрицательную свободную энергию окислени  не ниже 90 ккал/г-атом кислорода , частицы, вход гсне в агломерат, имеют размер 1-20 мкм, а размер агломератов и материала покрыти  30- 150 мкм, причем содержание агломератов в смеси составл ет (по массе) 10-80%, а материала покрыти  - 20- 90%, материал покрыти  выбран из группы, содержании металлы, гп.-кшы, тугоплавкие окиси, а также к.фПиды, силициды, нитриды, бориды тугоплавких

Х|

g

О

со

Јь

см

металлов IV, V и VI групп Периодической системы.

В качестве материала покрыти  может быть выбран элемент из группы, содержащей железо, никель, кобальт, медь и сплавы на их основе.

Агломераты металлотермической композиции могут состо ть из частиц по крайней мере одной восстанавливаемой окиси металла, выбранной из группы железа и окиси меди, а в качестве : восстановител  может быть использован алюминий.

В качестве восстанавливаемых окисей металлов могут быть вз ты следующие: FeO, Ке2(э, СоО, NiO, CuzO, Cu() Sb203, Мо()2, Мо)3, WOZ, WU3.

В качестве металлов-восстановителей могут быть вз ты Si, Al,Zr, Be.

При напылении покрытий с использованием указанной металлотермическо композиции образуетс  плам  с повышенной температурой у напыл емой подложки , поэтому, происходит перегрев материала подложки до более высоких температур по сравнению с пламенем, получаемым при напылении смесью по прототипу. Улучшенные характеристики пламени достигаютс  благодар  самопроизвольному взрыву каждого агломерата с выделением большого количеств теплоты от экзотермической реакции. Так как каждый агломерат равномерно смешан с материалом покрыти , то на перегретую подложку попадают частицы материала покрыти , также нагретые до более высоких температур. Все это способствует получению плотного покрыти , имеющего хорошее сцепление с основанием.

Дл  образовани  экзотермического агломерата тонко помолотый порошок -г восстанавливаемой окиси металла смешиваетс  с металлом-восстановителем и с соответствующим количеством нестойкого св зующего агента, такого как смола, или другого кла щего вещества , например силиката щелочного металла. Одним из примеров нестойког св зующего агента  вл етс  метилмет- акрилат, растворенный в метилэтилке- тоне.

Количество примен емой смолы по отношению к общему весу ингредиентов составл ет 1-5% (сухого вещества).

Другими примерами смол, которые могут примен тьс  дл  этих целей,  вл ютс  лкрилаты, например метил 0

0

5

метлкрилаты, полнвииилхлориды, поли- уретан, поливиниловый спирт и т.д.

Смолы примен ютс  в виде растворов , они растворены в совместимых летучих органических растворах, таких как спирты, метилэтилкетон, ксилол и т.д., при этом заранее заданное количество раствора смериваетс  с порошкообразными ингредиентами и растворитель выпариваетс  до образовани  св занных агломератов. Полученные агломераты просеиваютс  через сито дл  выделени  смеси агломератов 5 необходимых размеров (30-150 мкм).

Экзотермическа  смесь может быть применена в относительно широком диапазоне композиций. Желательно, чтобы частицы восстанавливаемой окиси металла и восстановител  в агломерате имели средний размер, наход щийс  в диапазоне до 20 мкм, чаще всего 2-10i мкм, при этом средний размер агломерата находитс  в диапазоне 30-150 мкм.

В композиции теплообразующего агломерата находитс  30-70 мас.% восстанавливаемой окиси металла и от 70 до 30 мас.% металлического восстановител , причем оптимальным  вл етс  содержание 40-60 мас„% восстанавливаемой окиси металла и от 60 до 40 мас.% металлического восстановител .

Содержание тёплообразующих агломератов в порошковой смеси может быть в диапазоне 10-80 мас.%, а содержание материала покрыти  - от 90 до . 20 мас.%, при этом оптимальным  вл етс  содержание агломератов 20 - 60 мас.Х и от 80 до 40 мас.% материала покрыти .

Когда никелево-алюминиевый композит примен етс  как часть напыл емого материала пламенем состава или смеси , он может содержать примерно 75- 98 мас.% никел  и 2-25 мас.% алюмини , либо другой плакирующий металл. Предпочтительно использовать никель или порошок никелевого сплава, плакированный алюминием в виде агломерата , при этом два металла соедин ютс  друг с другом посредством нестойкого св зующего вещества, как описано.

Агломерат может содержать до 15 мас.% огнеупорных веществ, таких как карбиды, бориды, силициды и нитриды металлов IV , V и ;VI групп Периодической системы.

0

5

0

5

0

5

517046 Агломерат, нар ду с многими другими материалам) покрыти  могут быть смешаны с такими веществамм, как сплаьы на основе никел , кобальта, железа и меди. 5

Предпочтительно использовать саморазжижающиес  сплавы, имеющие температуру плавлени  870-1288 С. Саморазжижающиес  сплавы в своем составе г имеют либо 0,5-6 мас.% кремни , либо 0,5-5 мас.% бора.

Сплав на основе никеп  содержит, мас.%:

Кремний1,5-5,0 Бор 1,5-5,0 Хром 0-20 Молибден 0-7 Никель Остальное В этом сплаве никель может быть заменен кобальтом или железом. В сплавы этого типа могут быть добавлены тугоплавкие карбиды, например WC, в виде мелких частиц дл  обеспечени  дополнительного повышени  сопротивлени  абразивному износу.

Сплав на основе кобальта содержит мас.%:

Никель1,0-5,0 Хром 20,0-32,0 Кремний 0,5-3,0 Бор 1,0-3,0 Углерод 0,8-2,0 . Вольфрам 3,5-7,5 Молибден 0-5,0 Кобальт Остальное Сплав на основе меди содержит, мас.%:

Никель15,0-40,0 Кремний 1,0-5,0 Бор 0,15-2,50 Магний 0,2-2,0 Медь Остальное Пример 1. Был образован св зующий порошок, содержащей три ингредиента: 50 маСо% агломерата Ni-Al содержащего 95% Ni и 5% Al, соединенных друг с другом нестойким св зующи представл ющим собой фенольную смолу (2% сухого веса от общего содержани  никел  и алюмини ); 25 мас.% агломе- рированного , образованного распылением смеси 50% NiO - 50% AI (при этом частицы имеют размер 2- 10 мкм) с использованием в качестве св зующего силиката натри ; 25 мас.% сплава на основе никел .

Средний размер частиц агломератов 30-150 мкм, сплава 3 1-105 мкм.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

346

. Напылению подвергалась подвергнута  пескоструйной обработке стальна  поверхность.

Пример 2о Кыла образована следующа  порошкова  смесь, мас.%: осушенные распылением агломераты NiO-Al (50% NiO и 50% А1) 25; сплав Ni-Si, содержащий 93% Ni и 7% Si, предварительно прореагировавший сплав, состо щий из 95% Ni и 5 % А1, 50.

Средний размер частиц порошковой смеси 30 - 150 мкм.

Пример 3. Была образована следующа  порошкова  смесь, мас.%: композит 95% Ni - 5 % Al (агломерат), плакированный соединением TiSis посредством кле щего вещества, 50; осушенные распылением агломераты NiO-Al (50% NiO и 50% Al) 50.

Средний размер частиц порошковой смеси 30-150 мкм.|

Наиболее высокое качество покрытий получаетс  при напылении на стальную подложку. Однако такое покрытие может быть напылено на основание из никел , кобальта, алюминиевых сплавов , меди, некоторые неметаллические основани .

Claims (6)

1. Металлотермическа  порошкообразна  смесь дл  газопламенного напылени  покрытий, содержаща  частицы напыл емого материала, отличающа с , тем, что, с целью повышени , адгезии покрыти , она дополнительно содержит агломераты экзо-1- термической смеси, восстанавливаемой окиси металла, св занной посредством термонестойкого св зующего с частица- ми сильного восстановител , причем металл окисла имеет отрицательную свободную энергию окислени  не выше 60 ккал/г-атом при 25°С, а металл- восстановитель имеет отрицательную свободную энергию окислени  не ниже 90 ккал/г-атом кислорода, частицы, вход щие в агломерат, имеют размер 1-20 мкм, а размер агломератов и материала покрыти  от 30 до 150 мкм, причем содержание агломератов в смеси составл ет (по массе) 10-80%, а материала покрыти  - 20-90%, материал покрыти  выбран из группы, со,;ержащей металлы, сплавы, тугоплавкие окиси, а также карбиды, силициды нитриды

и О op iv IN тугоплавких мета пон V, V, VI групп Периодической системы.

2. Смесь по и.1, о т л и ч л п - щ а   с   тем, что агломерат содержит мас.% окиси метапла и 70-30 мас.% восстановител .

3. Смесь по п.1, о т л н Ч а ю - щ а   с   тем, что содержание агломератов в ней составл ет 60 мае . / , а содержание нДпдл емого материала - 80-40 мас.Х.

4. Смесь по п.1, отличаю- щ а   с  . тем, что восстанавливаема  окись металла агломерата выбрана из

группы, содержащей окись металла группы железа и окиси меди,   восстановителем в агломерате  вл етс  алюминий .

5. Смесь по п.1, отличающа  с   тем, что окисью металла в агломерате  вл етс  окись никел , а восстановителем  вл етс  алюминий.

6. Смесь по п.1, отличающа  с   тем, что средний размер материала покрыти  в порошкообразной смеси находитс  в диапазоне от 30 До 150 мкм. .