SU1824455A1 - Способ упрочнения деталей из алюминиевых сплавов 2 - Google Patents
Способ упрочнения деталей из алюминиевых сплавов 2 Download PDFInfo
- Publication number
- SU1824455A1 SU1824455A1 SU904872581A SU4872581A SU1824455A1 SU 1824455 A1 SU1824455 A1 SU 1824455A1 SU 904872581 A SU904872581 A SU 904872581A SU 4872581 A SU4872581 A SU 4872581A SU 1824455 A1 SU1824455 A1 SU 1824455A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- sublayer
- spraying
- distance
- coating
- copper
- Prior art date
Links
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
Изобретение относится к области восстановления и упрочнения рабочих поверхностей деталей методом плазменного напыления.
Цель изобретения - обеспечение максимальной прочности сцепления покрытия и упрощение технологии напыления.
Цель достигается применением специальной разработанной авторами технологии напыления, суть которой заключается в следующем: в качестве подслоя и основного слоя используют один и тот же материал, причем напыление подслоя осуществляют на дистанции от детали, на 30-40% превышающей дистанцию напыления основного слоя покрытия.
Обеспечить прочность сцепления покрытия, которая необходима для того, чтобы деталь соответствовала своим служебным характеристикам, применительно к подлож кам из алюминиевых сплавов задача достаточно сложная. Это объясняется специфическими свойствами сплавов на основе алюминия: низкая температура плавления (660°С), высокий коэффициент термического расширения, интенсивное образование на поверхности алюминиевых сплавов тонкой оксидной пленки, особенно под воздействием плазменной струи.
Как правило, ее решают, используя специальные промежуточные слои (подслои) другого состава, которые выравнивают перепад коэффициентов термического расширения между алюминиевым сплавом и покрытием, позволяют снизить термическое напряжение и тем самым обеспечивают адгезионную прочность сцепления.
Однако применение подслоя из состава отличного от покрытия, связано с определенными технологическими трудностями:
1824455 А1 материалы подслоя и основного слоя покрытия обладают различными теплофизическими характеристиками, что требует отработки технологических режимов напыления индивидуально для каждого материала, Кроме того, материал подслоя должен обладать свойствами, близкими к основному покрытию и к подложке одновременно, что также усложняет процесс подбора материалов и ограничивает диапазон их применения.
Кроме того, конструкция установки должна предусматривать либо два бункера для порошков, либо специальный двухсекционный бункер, что предполагает усложнение конструкции и дополнительные материальные затраты.
Для упрочнения и восстановления деталей пар трения из алюминиевых сплавов часто используют покрытия на основе меди, так как медные сплавы близки по коэффициенту термического расширения к алюминиевым сплавам и отличаются высокими смазывающими характеристиками, хорошей стойкостью к окислению в условиях эксплуатации, высокой износостойкостью, низким коэффициентом трения. Однако их также напыляют с применением подслоя, например никель-алюминий, т.к. обеспечить при обычной технологии химическое взаимодействие материалов покрытия и подложки сложно. Прочность сцепления определяют силы механического зацепления и физического взаимодействия, которые не могут обеспечить высокую адгезию покрытия и подложки.
Авторы поставили задачу использовать в качестве подслоя материал покрытия с применением специальной технологии, позволяющей обеспечить развитие химического взаимодействия в контактной зоне подслой-подложка.
Известно, что увеличение температуры контакта в зоне частица-подложка увеличивает скорость химической реакции на границе взаимодействия. Таким образом, увеличивая на несколько десятков градусов ее величину, мы сможем добиться увеличения адгезионной прочности сцепления покрытия и подложки.
Существуют различные способы увеличить температуру в контакте (повышение температуры частиц, подогрев подложки), однако все они требуют дополнительных тепловложений за счет изменения режимов напыления или использование дополнительного источника нагрева, что повлечет значительные энергетические затраты.
Предложенный технологический прием не требует дополнительных гепловложений. он основан на использовании свойств плазменной струи, с одной стороны, и свойств напыляемого материала, с другой.
Плазменное напыление покрытия обычно ведется с оптимального расстояния (дистанции), которое определяется следующими факторами: она должна обеспечить прогрев порошка до температуры плавления материала в момент встречи с подложкой; обеспечить минимальное тепловыделение в напыляемую деталь и при этом не превышать границу, за которой частица начинает остывать. Варьировать дистанцию напыления можно, изменяя скорость полета частиц. которая в первую очередь зависит от скорости плазменной струи и плотности напыляемого материала. Однако для группы материалов, сходных по своим теплофизическим свойствам, в частности сплавов на основе меди, диапазон применяемых скоростей постоянен и, следовательно, дистанция напыления, обеспечивающая при данной скорости прогрев частиц до температуры плавления, также одинакова для материалов с близкими теплофизическими характеристиками.
Ограничивая дистанцию напыления величиной, необходимой для прогрева частиц до температуры плавления (оптимальная дистанция), мы получаем слой покрытия с минимальным содержанием оксидов, низкой пористостью и хорошими физико-механическими свойствами, которые требуются на рабочей поверхности детали, На такой дистанции напыляется основной слой покрытия. Однако использование такого покрытия без подслоя не обеспечивает необходимую прочность сцепления с основным материалом детали (подложкой) из-за низкой адгезии. Как показали эксперименты, увеличение адгезии покрытия можно получить за счет дополнительного окисления частиц порошка, что достигается временем пребывания частиц порошка в полете в процессе напыления. Поэтому, не изменяя режимы напыления, авторы предложили увеличение дистанции напыления как средство для увеличения времени пребывания частиц в полете для дополнительного окисления и увеличения температуры контакта подслой-подложка.
Как показала практика, при напылении материалов на основе меди оптимальная дистанция равна 100...105 мм.
По мере удаления от среза сопла плазменная струя насыщается воздухом, содержание которого достигает 80-90% уже на расстоянии 80 мм.
Поэтому частица материала, попадая в плазменную струю, окисляется. Однако вследствие высокой скорости и малой длительности пребывания в струе пленка оксида на ее поверхности очень тонкая, порядка нескольких X. 5
Когда частица медного сплава пролетает расстояние, превышающее оптимальную дистанцию напыления более чем на 40%. она начинает остывать, поэтому дальнейшее окисление замедляется, рост оксидной пленки не происходит, кроме того, снижение температуры частиц ниже температуры плавления не способствует хорошей адгезии. Поэтому увеличение дистанции напыления больше чем на 40% приводит к снижению адгезии и прочности сцепления. Частица, разогретая до температуры плавления, с оксидной пленкой на поверхности ударяется о подложку из алюминие- 20 вого сплава, в результате чего в зоне контакта протекает реакция ЗСигО + 2AI = AI2O3 *· 6Си с выделением тепла, что вызывает повышение температуры в зоне контакта на не- 25 сколько десятков градусов, а это, в свою очередь, способствует увеличению адгезионной прочности сцепления.
Оптимальные границы дистанции напыления по толщине оксидной пленки опреде- 30 ляли расчетным путем.
Данные по толщине пленки оксида для различных сплавов на медной основе при разных дистанциях напыления приведены в табл.1. 35
Данные экспериментального определения прочности сцепления покрытий на основе меди приведены в табл.2.
Данные табл.1 и 2 подтверждают оптимальность границ дистанции напыления покрытия на основе меди в соответствии с предложенной формулой.
Как видно из таблиц, при увеличении дистанции напыления подслоя на 30 40% обеспечивается максимальная прочность сцепления подслоя к подложке.
Дальнейшее напыление основного слоя покрытия на подслой не представляет трудности. т е в данном случае используются 10 материалы с однородными физико-механическими и теплофизическими свойствами, что обеспечивает хорошее химическое взаимодействие между частицами покрытия и подслоя, а равные коэффициенты термиче15 ского расширения не способствуют развитию напряжений на границе их взаимодействия, что обеспечивает хорошую адгезию на границе подслой-основа.
Применение описанного способа позволяет обеспечить максимальную прочность сцепления покрытия и подложки без использования подложки другого состава без дополнительных затрат энергии, которые сопряжены с дополнительными материальными затратами.
Claims (1)
- Формула изобретенияСпособ упрочнения деталей из алюминиевых сплавов, включающий предварительное нанесение на поверхность детали подслоя и плазменное напыление основного слоя покрытия из порошковых износостойких материалов на основе меди, отличающийся тем, что. с целью упрощения технологического процесса и повышения прочности сцепления покрытия, в качестве подслоя и основного слоя используют один и тот же материал, причем напыление подслоя осуществляют на дистанции от детали, на 30-40% превышающей дистанцию напы40 ления основного слоя покрытия.Таблица 1
Диет, напыления, мм Толщина оксида, А Алюминевая бронза Оловянистая бронза Медь 100 40 35...40 50 120 50 50 70 130 130 1120 150 140 140 140 160 150 145 140 165 ΊТаблица 2Дистанция напыле- НИЯ, мм Прочность сцепления покрытия, МПа Алюминевая бронза Оловянистая бронза Медь 100 - оптимальная 25 22 20 120 28 25 24...26 130 35...40 30..33 . 32...36 140 35...40 31.„33 32...36 150 26 23 22
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904872581A SU1824455A1 (ru) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | Способ упрочнения деталей из алюминиевых сплавов 2 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904872581A SU1824455A1 (ru) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | Способ упрочнения деталей из алюминиевых сплавов 2 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1824455A1 true SU1824455A1 (ru) | 1993-06-30 |
Family
ID=21539620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904872581A SU1824455A1 (ru) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | Способ упрочнения деталей из алюминиевых сплавов 2 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1824455A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2667557C2 (ru) * | 2013-07-25 | 2018-09-21 | Х.Е.Ф. | Механическая деталь, покрытая слоем аморфного углерода, для скольжения по другому менее твердому компоненту |
-
1990
- 1990-10-11 SU SU904872581A patent/SU1824455A1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2667557C2 (ru) * | 2013-07-25 | 2018-09-21 | Х.Е.Ф. | Механическая деталь, покрытая слоем аморфного углерода, для скольжения по другому менее твердому компоненту |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ramesh et al. | Tribological characteristics of nickel based composite coatings | |
US4588607A (en) | Method of applying continuously graded metallic-ceramic layer on metallic substrates | |
JP4589458B2 (ja) | 滑り対偶に属する機械部材および当該機械部材の製造方法 | |
US8507105B2 (en) | Thermal spray coated rolls for molten metal baths | |
US4309474A (en) | Stratification mass for the production of top surfacing layers | |
KR940006427A (ko) | 마그네틱-서어멧 유전체 합성 입자의 플라즈마 스프레이 처리에 의한 코팅 형성방법 | |
Ulianitsky et al. | Fabrication of layered ceramic-metal composites by detonation spraying | |
KR100794294B1 (ko) | 내마모성 금속-세라믹 복합체 코팅 형성 방법 | |
US5766690A (en) | Method for producing a self lubricating coating on a substrate | |
Huang et al. | Friction and wear characteristics of plasma-sprayed self-lubrication coating with clad powder at elevated temperatures up to 800° C | |
SU1824455A1 (ru) | Способ упрочнения деталей из алюминиевых сплавов 2 | |
EP0480727B1 (en) | Coated hearth roll and process for its production | |
JP2000345314A (ja) | 高硬度炭化物サーメット溶射皮膜被覆部材およびその製造方法 | |
JPH11209863A (ja) | 耐摩耗部品の製造方法 | |
Guu et al. | The tribological characteristics of titanium nitride coatings. Part II. Comparisons of two deposition processes | |
JP2003105426A (ja) | 冶金用水冷ランスおよびその製造方法 | |
JP2612127B2 (ja) | 耐久性に優れた溶融亜鉛めっき浴浸漬用部材 | |
JPH0258347B2 (ru) | ||
KR102632776B1 (ko) | 3d 레이저 프린팅 적용 브레이크 디스크 및 그 브레이크 디스크 세라믹 코팅 방법 | |
JPS59200750A (ja) | 表面被覆方法 | |
JP3502332B2 (ja) | 溶融金属めっき浴用部材およびその製造方法 | |
US5242363A (en) | Water cooled rolls for cooling steel sheets | |
SU1763046A1 (ru) | Способ получени металлополимерного антифрикционного покрыти | |
JPH05209259A (ja) | 溶融金属耐食性および耐剥離性に優れた皮膜を有する溶融金属浴用部材およびその製造方法 | |
Murthy et al. | Processing and characterization of multi-layered wear-resistant ceramic coatings |