Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ПОРОШОК ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ - Патент РФ 2016914
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПОРОШОК ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
ПОРОШОК ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

ПОРОШОК ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: получение плазменных покрытий на деталях, работающих в условиях высоких температур, абразивного износа и ударных нагрузок. Сущность изобретения: порошок для газотермических покрытий содержит, мас.%: тугоплавкую добавку 10 - 50 и стеллит остальное. Тугоплавкая добавка содержит, мас.% : окись алюминия 34 - 55 и хромид алюминия 45 - 66. 1 з.п.ф-лы, 3 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2016914
Класс(ы) патента: C23C4/04
Номер заявки: 4920178/26
Дата подачи заявки: 19.03.1991
Дата публикации: 30.07.1994
Заявитель(и): Институт металлургии Уральского отделения РАН
Автор(ы): Руденская Н.А.; Цхай Е.В.; Костогоров Е.П.; Курылев М.В.; Веприк Б.А.; Сигалов Л.Б.; Токмаков А.М.
Патентообладатель(и): Институт металлургии Уральского отделения РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при получении плазменных покрытий на деталях, работающих в условиях высоких температур, абразивного износа и ударных нагрузок.
Известен порошок для плазменного напыления, содержащий Ni-Cr-Al-Y, используемый для повышения эксплуатационной стойкости лопаток газотурбинных установок [1].
Однако покрытие из этого материала характеризуется низкой износостойкостью, так как интерметаллиды типа Ni-Al и Cr-Al обладают низкой твердостью.
Известен состав жаростойкого покрытия на основе Ni-Cr с тугоплавкой добавкой в виде Al2O3 [2] в количестве 0-30 мас.%. Покрытие, как и в первом случае, напыляется без последующего оплавления, так как в состав материала не входят В и Si, которые обеспечивают самофлюсование покрытия. Поэтому невозможно достичь высокой адгезии напыленных слоев, а следовательно, использовать покрытия при ударном нагружении.
В качестве прототипа выбран состав типа "стеллит" (самофлюсующийся сплав, используемый с последующим оплавлением после напыления покрытий, поэтому рекомендуемый для работы при ударных нагрузках) на основе Со, содержащий Ni, Cr, B, Si, C, W [3]. Недостаток в том, что работоспособность таких покрытий ограничена температурой 850оС и они недостаточно износостойки.
Целью изобретения является повышение износостойкости, жаростойкости покрытий и улучшение их качества за счет снижения пористости.
Для достижения поставленной цели известный порошок стеллита дополнительно содержит тугоплавкую составляющую при следующем соотношении ее к основе - стеллиту, мас.%: тугоплавкая добавка 10-50; стеллит остальное, при этом состав тугоплавкой добавки следующий, мас.%: окись алюминия 34-55 и хpомид алюминия 45-66.
В ходе исследований были установлены пределы входящих в состав порошка компонентов. При содержании в покрытии добавки менее 10 мас.% не достигается требуемых износостойкости, жаростойкости и пористости (табл. 1). Это объясняется недостатком твердых зерен. В случае превышения верхнего предела (50% ) самофлюсующийся сплав (стеллит) плохо смачивает тугоплавкую добавку, так как перестает течь вследствие малого его количества, что является причиной снижения износостойкости из-за выкрашивания твердых зерен; повышения пористости и снижения жаростойкости. Оптимальное содержание добавки составляет 35 мас.%.
Преимуществом предлагаемого технического решения является повышение жаростойкости покрытий, а именно: увеличение температурного интервала, в котором не происходит интенсивного окисления покрытия. Исходя из табл. 2, жаростойкость покрытия предлагаемого состава повышается в 2,9-7,9 раза в зависимости от температуры. Ниже 900оС расхождение степеней окисления стеллита и предлагаемого состава покрытия составляет 2,9 раза, с увеличением температуры выше 1050оС эти расхождения также сужаются до 5,8, 4,7 раза. Максимальное различие наблюдается при 1000оС (7,9 раз).
Если сравнивать абсолютные значения, то жаростойкость покрытия предлагаемого состава при 1100оС можно сравнивать с таковой для стеллита при 875оС, то есть температурный интервал работы предлагаемого состава покрытий расширяется до 1100оС.
Следующим отличительным признаком предлагаемого изобретения является состав тугоплавкой добавки. Увеличение содержания Al2O3 (выше 55%) приводит к снижению износостойкости покрытий и увеличению пористости, что вызвано меньшей смачиваемостью Al2O3 стеллитом, в результате чего тугоплавкая добавка выкрашивается и служит дополнительным абразивом к тем условиям, в которых работают покрытия. Снижение содержания Al2O3 в добавке ниже нижнего предела (34 мас.%) приводит также к снижению износостойкости, что связано с микротвердостью составляющих тугоплавкую добавку компонентов, а именно Al2O3 имеет микротвердость 2500 кг/мм2, а AlCr2 - 400-600 кг/мм2, то есть в покрытии появляется большее количество более пластичной составляющей, преобладающим механизмом износа является микрорезание, царапание. Оптимальный состав добавки: 44,0 мас.% Al2O3 и 56 мас.% AlCr2 (табл. 3).
Сравнительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показал, что композиционный порошок для газотермических покрытий отличается тем, что к стеллиту добавляют тугоплавкую составляющую, содержащую Al2O3 и AlCr2 в определенном соотношении.
П р и м е р. Порошок тугоплавкой добавки получают путем алюмотермического восстановления оксида Cr2O3 и Al в количестве 65 и 35 мас.% соответственно и дисперсностью 5-50 мкм. Механическая смесь подвергается термообработке в режиме горения путем локального теплового инициирования смеси.
Полученную тугоплавкую добавку в количестве 35 мас.% смешивают со стеллитом марки ПГ-10К-01 (65 мас.%), механическую смесь готовят в смесителе типа "пьяная бочка". Далее этот порошок в виде механической смеси напыляют плазменным методом на деталь - подложку (образец) в следующем режиме: ток дуги 230-250А; напряжение 170-180 В; давление воздуха 12,0-2,5 атм; расход природного газа 0,16 м3/ч; расход плазмообразующей смеси 2-4 м3/ч; расход порошка 5 кг/ч, на установке УПУ-ЗД, затем покрытие оплавляют газо-кислородным пламенем на воздухе.
Микротвердость составляющих фаз покрытий измеряли на шлифах согласно ГОСТ 9450-76 на приборе ПМТ-3 вдавливанием четырехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 50 г.
Пористость покрытий определяли микроскопическим методом по ГОСТ 5369-65. На микрошлифе при увеличении х400 с помощью линейки окуляра по всей ее длине рассчитывали отношение общей длины отрезка, соответствующего суммарному размеру пор, лежащих на секущей, к длине секущей (линейки).
Испытания на абразивное изнашивание проводили на машине трения Х4-Б. Образцы цилиндрической формы диаметром 5 мм с покрытием на торцевой поверхности подвергали изнашиванию на абразиве из SiC N 4 (ГОСТ 6456-75). Для каждого испытания шкурку обновляли. Нагрузка на образец составляла 10 кг/см2, путь трения - 15 м. За результат испытаний принимали относительную износостойкость, величину которой рассчитывали по формуле:
ε = , где Gэт, Gобр - износ эталона и образца соответственно, мг;
ρэт, ρобр - плотность эталона и образца соответственно, мг/мм3. В качестве эталона использовали Ст 50, закаленную до твердости 52-54 НRC.
Термографический анализ покрытий проводили на дериватографе G - 1500Д фирмы МОМ. Начальная навеска составляла 1,0-1,5 г, скорость нагрева 15оС/мин, нагрев проводили до 1100оС, на воздухе с интервалом 100оС, измеряя изменение веса образца. Результаты испытаний представлены в табл. 1-3. Эксперименты показали, что предлагаемое техническое решение позволяет повысить износостойкость покрытий в сравнении с прототипом в 1,3-2,4 раза; жаростойкость в 2,9-7,9 раза; снизить пористость покрытий в 1,2-4 раза.
Формула изобретения: 1. ПОРОШОК ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ, содержащий стеллит, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и жаростойкости покрытий, а также улучшения их качества за счет снижения пористости, он дополнительно содержит тугоплавкую добавку при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Тугоплавкая добавка 10 - 50
Стеллит Остальное
2. Порошок по п.1, отличающийся тем, что тугоплавкая добавка содержит, мас.%:
Окись алюминия 34 - 55
Хромид алюминия 45 - 66