Способ получения композиционного порошка оксидная керамика-полимер для газопламенного напыления покрытий

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОРОШКА ОКСИДНАЯ КЕРАМИКА-ПОЛИМЕР ДЛЯ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Манойло Евгений Данилович Онащенко Филипп Евгеньевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Способ получения композиционного порошка оксидная керамика-полимер для газопламенного напыления покрытий, при котором механически смешивают порошок оксидно-керамического материала с размером частиц 5-25 мкм и порошок полимера с размером частиц 40-160 мкм, полученную смесь при постоянном перемешивании нагревают до температуры на 10-30 С ниже температуры плавления полимера и охлаждают до температуры окружающей среды. Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения композиционных порошков (КП), применяемых для получения защитных покрытий методами газотермического напыления. Известен способ получения КП для газопламенного напыления покрытий, при котором порошки разнородных материалов смешивают, после чего полученную механическую смесь спекают путем нагрева до температуры, обеспечивающей взаимодиффузию компонентов, затем полученный продукт охлаждают, подвергают дроблению с последующим размолом и классификацией 1. Недостатками данного способа изготовления КП являются значительные затраты энергии на спекание, а также дробление с последующим размолом и классификацией. Кроме того, полученные таким образом частицы имеют осколочную или близкую к ней форму, при которой КП имеет низкую текучесть и плохо подается из питателя в высокотемпературную струю распылителя. Известен способ получения КП, при котором порошки компонентов смешивают в четырехбаночном смесителе в течение 6 часов, затем производят механохимическую активацию порошковой смеси в аттриторе при скорости вращения импеллера 350 об/мин и отношении массы шаров к массе порошковой смеси 10/1, после чего осуществляют синтез в экспериментальной бомбе постоянного давления с использованием предварительного подогрева порошковой смеси до температуры воспламенения, полученный продукт охлаждают, подвергают дроблению с последующим размолом и классификацией 2. 14836 1 2011.10.30 Недостатками данного способа изготовления КП являются значительная трудоемкость,энергоемкость при подготовке порошковой смеси к синтезу, необходимость специального устройства для синтеза, дробильного и размольного оборудования, а также потери, связанные с большим количеством отходов в результате отсева частиц, размеры которых выходят за пределы рекомендованных фракций и подлежат отбраковке и переработке. Наиболее близким из известных способов к заявляемому является способ получения КП для газопламенного напыления покрытий, при котором порошки разнородных материалов смешивают с добавлением органического связующего (как правило, лака, легко сублимирующегося при нагреве), затем производят дробление полученного конгломерата,рассев на необходимые фракции и обеспыливание. В результате получают частицы КП,состоящие из ядра одного компонента и расположенных на его поверхности частиц другого компонента, связанных между собой органическим связующим 3. Недостатками известного способа получения КП являются необходимость операций дробления и обеспыливания, возможность загрязнения материалом связки напыленного покрытия и потери тепловой энергии высокотемпературной струи распылителя на удаление (сублимацию) связки в процессе напыления. Однако такой способ не позволяет получить композиционный порошок оксидная керамика-полимер для газопламенного напыления беспористых покрытий с твердостью и прочностью, обеспечивающей необходимую стойкость деталей, работающих в условиях трения и активной коррозии. Задачей изобретения является создание способа получения композиционного порошка оксидная керамика-полимер для газопламенного напыления покрытий, состоящего из полимерного ядра и расположенных на его поверхности более мелких частиц оксида алюминия, с формой, близкой к сферической. Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании способа получения композиционного порошка оксидная керамика-полимер для газопламенного напыления покрытий, в котором слой из частиц оксида алюминия позволит защитить в процессе напыления полимерное ядро от окисления, а находящийся в расплавленном состоянии при столкновении КП с подложкой полимер обеспечит хорошее смачивание и связь частиц оксида алюминия с подложкой и между собой. При этом формируется практически беспористое, с высокими параметрами твердости и прочности покрытие. Кроме того, форма частиц КП, близкая к сферической, обеспечит более равномерную подачу его в высокотемпературную струю распылителя. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе получения композиционного порошка оксидная керамика-полимер для газопламенного напыления покрытий, при котором механически смешивают порошок оксидно-керамического материала с размером частиц 5-25 мкм и порошок полимера с размером частиц 40-160 мкм, полученную смесь при постоянном перемешивании нагревают до температуры на 10-30 С ниже температуры плавления полимера, охлаждают до температуры окружающей среды. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Подготовленные и взвешенные порции порошков оксидной керамики с размерами частиц 5-25 мкм и полимера - 40-160 мкм смешивают в 4-баночном смесителе с шарами, при отношении массы шаров к массе порошковой смеси 10/1 и скорости вращения вала 100120 об/мин, в течение 10-30 мин. Затем отделяют шарообразные тела от смеси путем просеивания их через сито 016. Полученную порошковую смесь высыпают в металлическую емкость с плоским дном из нержавеющей стали и равномерно распределяют слоем толщиной не более двух сантиметров. После чего производят нагрев емкости с порошковой смесью до температуры, на 10-30 С ниже температуры плавления полимерного порошка. Например, при использовании в качестве полимерного порошка полиамида 11 (торговая марка - ), температура плавления которого равна 180 С, нагрев порошковой смеси производят до 150-170 С. Контроль температуры нагрева осуществляют при помощи пи 2 14836 1 2011.10.30 рометра. В процессе нагрева производят постоянное перемешивание порошковой смеси специальной лопаткой, а также периодическим встряхиванием емкости. После нагрева до установленной температуры подвод тепла прекращают и продолжают перемешивание порошковой смеси до тех пор, пока температура ее не достигнет температуры окружающей среды. На фиг. 1 приведен снимок топографии порошка оксида алюминия на фиг. 2 снимок топографии порошка полиамида 11, на фиг. 3 - снимок топографии порошка полученного КМ. Из фотографий видно, что в исходном состоянии частицы оксида алюминия (фиг. 1) имеют остроугольную форму, а полимера (фиг. 2) - продолговатую или округлую форму с относительно гладкой поверхностью. Форма полученных в результате обработки частиц композиционного порошка (фиг. 3) близка к сферической. При этом размер частиц КП больше частиц полимера на величину, равную толщине слоя из частиц оксида алюминия. Например, при среднем размере частиц полиамида 11, равном 140 мкм, и частиц оксида алюминия 20 мкм средний размер частиц КП составит 180 мкм. Таким образом, после осуществления обработки порошковой смеси в соответствии с предлагаемым способом получают композиционный порошок, состоящий из ядра - частицы полиамида 11, на поверхности которой равномерно расположены более мелкие частицы оксида алюминия. При этом частицы КП имеют форму, близкую к сферической. Расположенный на частицах полимера плотный слой из частиц оксида алюминия позволяет снизить степень возможного окисления и улучшить условия нагрева полимера в высокотемпературной струе распылителя за счет передачи тепла через слой-оболочку из частиц оксида алюминия и благодаря этому повысить качество покрытия. Кроме того,форма частиц, близкая к сферической, способствует более равномерной подаче порошка в высокотемпературную струю распылителя. Источники информации 1. Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.Л., Ардатовская Е.Н. Газотермические покрытия из порошковых материалов Справочник. - Киев Наукова думка, 1987. - 544 с. 2. Витязь П.А., Ильющенко А.Ф., Талако Т.Л. и др. Высокоскоростное газопламенное и детонационное напыление порошков алюминидов железа, полученных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Порошковая металлургия. - 2003. Вып. 26. - С. 135-141. 3. Патент США 3 436 248, МПК 23 4/00, опубл. 01.04.1969. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3