(54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОГО ИЛИ ПЛАЗМЕННОГО СПОСОБОВ НАПЫЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА Изобретение касаетс материалов дл 1азоппаме11НЬго ипи ппамекного нЬпыпени , главным образом иеметаппи еского огнеупорного материала, примен емого дл создани стойких слоев, а также способов производства таких материалов. В насто щее врем известны и фиМен ютс Дл изготовлени защитных слоев самые разнообразные металлические и не металлические материалы, состав которых мен етс в зависимости от требуемых свойств как в смысле }дг1мического соста ва исходного сырь , так и в смысле его физических свойств. К требуемым свойствам относ тс главным образом, огнестойкость, стойкость против истирани , минимальна по ристость, хороша придержи ваемость к подкладному материалу и стойкость механических ударов и термической нагрузки, а также химическа стойкость против воздействи окружающей србДы, Проблемой, однако, остаетс достижение совокупности всех этих свойств в ОДНШ4 материале, поэтому примен ютс металли:ческие , главным образом благородные дефицитные материалы, такие как.хром, т тан, никель и другие, облагороженные другими присадками или легирующими веществами . Исходные компоненты этих материалов имеют весьма хорошие механические свойства окончательного напылени , но огнестойкость или химическа стойкость напылени , приведённого таким образом, неудовлетворительна.«i Материалами дл напылени служат также неметаллические материалы, преимущественно на базе окисной керамики, где материал дл напылени образован или одним окислом, или смесью нескольких окислов в подвод щем соотношении. Типичными примерами этих материалов Дл напылени 51Вл$потс материалы на базе окиси алюмини АЕ lOj характерной чертой которых вл етс состав напылени , состо щий из смеси гамма и альфамодификаций А 8 -2.0 3. При этом при темпвipatypax вьшге 118О°С происходит необратимый модификационный переход гамма-г Модификации в альфа-модификацию, сопро вождающийс посто нной усадкой и повышением веса. Напылите ли на базе , так. назы B eMbte корундовые напыпители, отличаютс искгаочательной стойкостью против истирани , высокой адгезией к материалу подложки и весьма хорошими эпектрическими свойствами, однако их стойкость против коррозии ниже из-за открытой пористости , котора доставл ет 6-8%, а пр переходе в альфа-модификацию повышаетс до 9-10%. Материалы дл напылени на базе окиси циркони Zr О« облада ют отличными теплоизол ционными свойствами . Покрыти , образованные окисью хрома С л Oj, очень твердые и стойкие против истирани . Плотными и хорошо обрабатываемыми вл ютс материалы Дл -; напылени на базе окиси титана TiO-j и весьма твердыми вл ютс , например, покрыти окиси гафни HfO-. Общим недостатком всех этих однокомпонентных материалов дл напылени вл етс сравни- .тельно больша пористость и вследствии этого - низка стойкость по отношению к агрессивным средам. Этот недостаток частично устран етс в материалах дл напылени на .базе окиси кремни Si 0(2, которые образуют плот ные покрыти с очень низким коэффициентом теплового расширени и с нулевой пористостью. Эти покрыти устойчивы к коррозии и неожиданным изменени м температуры I но их стойкость к мезшничес - КИМ ударам вл етс неудовлетворительной . Проблема улучшени свойств материалов дл плазменного напылени в послед нее врем решена созданием смеси нескольких окисей, например силиката цир кони ггзЮ, в составе напылител которого преобладает Z t О «2. в объемностабильной тетрагональной модифиуации в гомогенной смеси с стеклообразной форме. При температурах выше 115О в напылителе возвратно синтезируетс цирконий. Покрытие обладает высокой стойкостью к температурным изменени м хорошей теплоизол ционной способностью и весьма хорошо сопротивл етс коррозии расплавленной стекл нной массой, стружкой и цветными металлами благодар плохому смачиванию циркони указан- .иыми сплавами. На общее сопротивление коррозии негативно вли ет то, что, несмотр на присутствие стеклообразной SiOtj, открыта пористость покрыти составл ет 15-25%. Другим многокомпонентным материалом дл напылени вл етс например, магнезиальна шпинель котора обладает низкой пористостью, высоким электрическим сопротивлением щ высокой адгезией к материалам подложки, но при этом имеет низкую коррозионную устойчивость . Весьма распространенными вл ютс и многокомпонентные материалы дл напылени на базе с добавлением Ti О а или , в которьк добавление Ti 0-2 повышает, главным образом. плотность напылени при одновременном увеличении сопротивл емости к изменени м температуры, а добавление обеспечивает повышение сопротивл емости к истиранию, однако на остальные недостатки вли ни не оказывает. Известно использование с До . Этот материал обладает бавлением SvO, весьма хорошими механическими свойствами корундовых материалов дл напылени , причем присутствие Si О « повышает и коррозионную устойчивость., Однако и здесь переход гамма- и альфа-модифик;аш1Й АС 12 0знегативно вли ет на окончательную пористость покрыти , то не дает возможности достичь коррозионной устойчивости, требуемой от защитных покрытий. Цель изобретени - получение материала дл защитных покрытий, обладающего стойкостью к коррозии при одновременном достижении высокой огнестойкости, стойкости против исшрани и смены температур . Уменьшить пористость погученного покрыти , повысив тем самым его коррозионную устойчивость можно подбором соответствующей грануп ции исходного материала дл напь1лени или использованием аморфной добавки, например цинка, однако это ухудшает прочность и огнеустойчивость напыленного сло . Известные двухкомпонентные -напылители с аморфной добавкой, кроме того, не обеспечивают Достаточной сопротивл емости напы1ленного сло относительно коррозионной среды данного состава. Дл производства материалов дл газопламенного или плазменного напылени обычно примен ютс традиционные способы обработки плавкой исходных материалов или их смесей в дуговых элек1рических печах с последующей обработкой на зернистость и форму, примен емые дл напылени плазменной горепкой. Эти способы из-оа малого количества обраба тываемого материала довольно неэкономичнры , в особенности, если принимать во внимание высокие температу ры ппавлеЦи , обычные у материалов дл напыпени . Кроме того, при обработке материалов , легированных малым количеством добавок, на очень малых зернах при напылении потоком плазмы негомогенносты про вл етс , как правило, уже в структуре материала, что оказывает отрицательное вли ние на качество полученного покрыти ., Известно также требующее значительного количества энергии легирование материалов дл напылени путем рассеивани соответствующих добавок при высоких температурах или гранул ции смеси зерен отдельных компонентов, применима только дл производства материалов дл напылени , состо пдах из двух или бо лее основных компонентов в смеси с относительно высоким весовым соотношением . Известен и способ, при котором отно сительно большие зерна одного или нескольких компонентов обволакиваютс очень тонкими добавками с размерами зерен меньше 0,3 мкм..Однако и эти способы не дают удовлетворительных резуль татов.. Указанные недостатки известных 1мате риалов дл газопламенного или плазменного напылени устран ютс в материалах дл напылени , состо щих из нескольких окислов металлов, из которых по крайней мере один вл етс стеклообра к дим. Сущность изобретени заключаетс в том, что материал дл напылени образован агломератами по меньшей мере двух основных окислов, главным образом AB JWfO, CaO, BaO, , или 2rO в количестве 50-99 вес.%, и по меньшей мере одним стеклообразукшим окислом с температурой плавлени на 50-1100° С ниже температур основных окислов, главным образом Si в количестве 1 - 5О вес.%. Материал дл напылени моЯсет содержать агломераты вес.% 5О-8О СаО, 15 Q и 18-45 Si Оа или 5О-90 , 1-5«СаО и 5-45 Si О 2, или 9О-95° , 2-8 TiO-j H 1-3 SiO., или 6575 , 2О-30 MqjO и 2-10 SAOa или 3O-40 АЙаОз, 15-23 CaO и 35-5O iOi. или 25-30 APiQj,4O-45 CaO и 25-35 . SiO, или 46-51 ,,33-41 8-21 SiO,, иди 25-3O ACiOj, 25-3O , 25-ЗО2гОт. и lO-25SiO Приведенные недостатки известных способов производства материалов дл газопламенного или плазменного напылени , состо щих из нескольких окислов металлов , из которых хот бы один вл етс стеклообразующим, устранены при напылении предлагаемым способом, когда основной и стеклообразукиций окисел или окислы внос тс отдельно или в виде предварительно приготовленной смеси в поток плазмы с концентрацией зар женных частиц 2, О,3 , особенно плазмы, стабилизированной водой. Затем частицы- напаиваюгг или расплавл ют и возникшие аглометры улавливают вод ной или воздушной завесой. При осуществлении способа в поток плазмь внос т смесь основного окисла с размером частиц 0,01-О,2 мм и стеклообразующего: окисла итШ окислов с размером частиц О,ООР2-О,О4 мм, причем частицы ocHOBHbix окислов напаивают на поверхности. Можно основные окислы и стеклообразующий окисел или окислы вносить раздельно или в предварительно приготовленные смеси в поток плазмы с концентрацией зар женных частиц в пределах 2,0-10 - O,3-10 i главным образом в плазму, стабилизированную . Частицы напаиваютс или расплавл ютс и в таком виде нанос тс непосредственно на поверхность, котора Должна предохран тьс напылением. Пример 1. В ток стабилизированной водой плазмы плазменной горелки, приспособленной дл плазменного напылени порошкообразных материалов, внос т смесь 6 5 вес.% порошкообразного СаО с размером частицО,О4-О,О6 мм, 3 вес.% частиц такого же размера и 32 вес.% 5i02.c размером части«0,ООО5-О,ООО8мм. Отдельные частицы реагируют между собой при 1500О-60ООО С и после реакции улавливаютс вод ной завесой. Возникшие агломераты в преобладающей степени образованы дикальцийсиликатом и, кроме того, 4 еболыш1м количеством монтицелшта в качестве св з)рощей фазы и небольшим количеством стекл нной фазы. П р и м е- р 2. В ток плазмы внос т 7О вес.% MtjO и 28 вес.% при тех же услови х, что и в предыдущем примере . Материалы нанос т на поверхность детали конструкции и оставл ют медленно сохнуть. Материал, в основном, содержит форстерит, небольшое количество периклаза, монтицеллита и стеклофазы. Примерз. Дл напылени , производимого при тех же услови х, что и в 96 примере 1, примен ют смесь 95 вес.% Cr-jOj, 3 вес.% t-tO и 2 вес.% S-fO-i. Попучаекшй материал преимущественно со дер;«{ит эсколит и небольшое количество стекпофазы. П р и м е р 4. Дл напылени НС-. пользуетс смесь, состо ща иэ 7О вес.% , 25 вес.% McjO и 5 вес.% Si О т.. Материал главным образом содержит xpoMHHKotHT и небольшое котщчество форстерита и стеклофазы. Пример 5, Дл напылени используетс смесь, состо ща из 36 вес.% АВ2Оз, 2О вес.% СаО и 44 вес.% SiO. Материал в основном содержит анортит и небольшое количество стеклофазы. Пример 6. Дл напылени используетс смесь, состо ща , из 27 вес.% АБ,0, 41 вес.% ВаО и 32 вес.% SiO. Материал в преобладавшей степени состоит из целсина и небольшого количества стеклофазы. Пример 7. Дл напылени используетс смесь, состо ща из 46-51 вес.% , 33-41 .% 2г р ги12-16вес,% -SiOi. Материал, в осн6внс л, содержит / корунд и небольшое количество бадделита муллита и стеклофазы. Пример- 8. Дл напылени используетс смесь, состо ща из 23 вес.% Ае2Оз, 28 вес.% , 28 вес.% 2 г О и 16 вес.% SiO-i. Материал состоит из приблизитель но одинаковых частей бадделита , рубина, эксколита и небольшого количества стеклофазы. Материалы, приготовленные согласно приведенным примерам, дают гарантию огнестойкости, стойкости по отношению к коррозии металлическими и неметаллическими сплавами, против истираний и резких изменений температ5Гр. ЭТо новые материалы, которые всегда содержат определенное количество стекл нной фазы STO, значительно увепичивающей коррозионную стойкость покрыти ...... .. роме стеклофазы всегда присутствует и кристаллическа фаза.. Физические и химические свойства материалов вл ютс решающими дл устойшвости покрыти по отношению к коррозийной среде данного состава, которое, исход из необходимости достаточно тонкого выбора этих свойств, образован по меньщеЙ мере двум основными окислами. Улавливанием окончательных агломератов водной или воздушной завесой и новым применением их в плазменной горелке достигаетс высока гомогенность проведенных напь1ле П1й при относительно малых количест 4 вах некоторых добавок. Указанные составы с очень хорошими результатами можно наносить непосредственно на защищамую поверхность, причем подбором соотетствующего КроценТного содержани SiO, при соблк: дении очень хороших механических свойств, можно получить рактически беспористое покрытие. о р м у л а изобретени 1. Материал дл напылени дл газопламенного или плазменного способов напылени , состо щий иэ нескольких окислов металлов, из которых не менее чем один должен быть с,Теклообраа ую0шм oiai,eлом , о т л и «1 а ю щи и с TeMi что образован агломератами по меньшей мере двух основных окислов, главным образом . MqjO , СаО, ВаО, , ТтО иш2.Ю,вколичесгае 50-99 вес.% и по меньшей мере одним стеклообразуюишм окислом с температурой плавлени на 5О-11ООС. ниже температуры плавлени основных окислов, главным образом, SiOij, в количестве 1-50 вес.% 2.Материал по п, 1, о тли чающий с тем, что образован 5080 вес.% СаО, 1-5 вес.% MtjO и 18- , 45 вес.% 3i(i. 3.Материал по п. 1, о т ли ч а ю щ и и с тем, что образован 50 90 вес.% M(0, 1-5 вес.% СаО и 545 вес.% SiO. 4.Материал по п. 1, от л и ч а ю lii и и с тем, что образован 9095 вес.% , 2-8 вес.% Ti О и 13 вес.% S-iO-i. ; 5, Материал по п. 1 отличаК ) щ и и с тем, что образован 6575 вес.% , 20-30 вес.% МуО и 2-10 вес.% Si 02. 6. Материал по п. 1, о т л и ч а ю щи и с тем, что образован 30Л/ л/ А Л с - о о ,«. Of f t 4О вес.% АСгОз, 15-23 вес.% СаО и 35-50 вес.% SiО. 7.Материал,по п. 1, о т л и ч а К ) 1ц и и с тем, что образован 25-. 30 вес.% AC-jOj, 4О-45 вес.% ВаО и 25-35 вес.% . 8.Материал по п. 1, о т л и ч а ю щи И с тем,что образован 46-51 вес.% , 33-41 вес.% 8-21 вес.% SiOi. 9.Материал по п. 1, отличающий с тем, что образован 25-ЗОвес./ , 25-30 вес.% , 25-ЗОвес.% 7гО2. и 10-25 вес.% Si OL
10. Способ производства материапа дл напылени по п. 1, отличающий с тем, что основной окисел вноситс отдельно или в предварительно подготовленной смеси в поток плазмы с концентрацией зар женных частиц 2, ,3-10 .главным образом плазмы, стабипизированнЪй водой, частицы напаиваютс или расплавл ютс и возникшие агломераты улавливают, например вод ной или воздушной завесой. . 11. Способ по п. Ю, о т л и ч а ю . ш и и с тем, что в поток плазмы вноситс смесь основных окислов с размером частиц от 0,О1-0,2 мм и стеклообразующего окисла с размером частно О,0002-О,О4 мм, причем частицы основных окислов поверхностно наплавл ютс )
а частицы стеклообразующего окисла илиокислов расплавл ютс .
12, Способ по п. 1, отличающий с тем, 1то основные окислы и стеклообраэуюший окисел или окислы внос тс отдельно или в предварительно подготовленной смеси в поток плазмы с концентрацией зар женных частиц в пределах 2, 0,, главным образом плазмы, стабилизированной водой, частицы нвп11авл ютс или расплавл ютс и наплавленные ипи расплавленные нанос тс непосредственно на поверхность, ко тсфа должна охран тьс напылением.
Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Чехословацкой Соци алистаческой Республики.