Способ обработки никель-хромового газопламенного покрытия

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(72) Авторы Дьячкова Лариса Николаевна Звонарев Евгений Владимирович Ильющенко Александр Федорович Шевцов Александр Иванович (ВУ)(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии (ВУ)(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии (ВУ)Способ обработки никель-хромового газопламенного покрытия, включающий инфильтрацию покрытия в вакууме, отличающийся тем, что инфильтрацию производят при температуре 1100 С порошковым материалом, содержащим олово, алюминий, графит,стеарат цинка, железо и медь в следующем соотнощении, мас.олово 4,О-6,0 алюминий 0,3-0,7 графит 0,3-0,7 стеарат цинка 0,5 железо 4,О-6,0 медь остальное, при этом нагрев в интервале температур 800 - 1100 С производят со скоростью 3-5 С/мин.(56) Шехов В.Б. и др. Теория и практика газотермического нанесения покрытий. - Рига Зинатне, 1980. - Т. 2. - С. 64-67.Изобретение относится к области газопламенного нанесения покрытий, в частности к способам упрочнения никель-хромовых газопламеннь 1 х покрытий.Известен способ повь 1 щения плотности покрытия и прочности сцепления его с основой за счет последующего после напыления жидкофазного спекания с предварительным нанесением легкоплавкого подслоя 1.Однако метод позволяет повысить плотность не всего покрытия, а только прилегающего к основе тонкого промежуточного слоя.Известен также способ заполнения пористости и пустот в образцах, полученных процессом напыления 2.Однако метод предполагает использование металлов с низкой температурой плавления и высокой пластичностью, например свинец, который имеет плохую смачиваемость сжелезом И его сплавами, что ухудшает качество пропитки. Кроме того, Метод предусматривает прерывание процесса напыления для расположения свинцового прута на напыляемую поверхность, что не всегда допустимо.В Качестве прототипа выбран способ упрочнения плазменных покрытий методом инфильтрации, включающий инфильтрацию в водороде или вакууме покрытий припоями систем свинец-олово, серебро-медь, никель-хром-марганец 3.Однако инфильтрация вышеуказанными припоями дорогостоящий процесс, так как дорогими являются сами припои. Кроме того, пропитка припоями не обеспечивает получение качественной поверхности напыленного слоя после инфильтрации, так как после инфильтрации остаются наплывы припоя.Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в повь 1 шении плотности никель-хромового газопламенного покрытия и прочности его сцепления с основой за счет инфильтрации покрытия относительно недорогим материалом, позволяющим получить качественную поверхность покрытия.Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе обработки никельхромового газопламенного покрытия, включающем инфильтрацию покрытия в вакууме, инфильтрацию проводят при температуре 1100 С порошковым материалом, содержащим олово,алюминий, графит, стеарат цинка, железо и медь в следующем соотношении, мас. олово 4,0-6,0 алюминий - 0,3-0,7 графит - 0,3-0,7 стерат цинка - 0,5 железо - 4-6 медь - остальное,при этом нагрев в интервале температур 800-1100 С производят со скоростью 3-5 С/мин.Экспериментально установлено, что инфильтрация материалом вышеуказанного состава обеспечивает качественную поверхность покрытия и снижение его пористости до 23 , а, кроме того, применение скорости нагрева при инфильтрации в интервале температур 800-1100 С 3-5 С/мин обеспечивает повышение прочности сцепления покрытия с основой до 120-150 МПа.Применение для инфильтрации материала с содержанием олова менее 4 не обеспечивает необходимой текучести материала, а также требует повышения температуры инфильтрации, что нецелесообразно, так как вызывает фазовые изменения в покрытии, а увеличение содержания олова выше 6 нецелесообразно, так как удорожает материал, не обеспечивая повышения необходимых свойств. Введение алюминия и графита в материал менее 0,3 не обеспечит получения качественной поверхности покрытия после инфильтрации, а более 0,7 нецелесообразно, так как практически не оказывает изменения качества поверхности. Введение в материал железа в пределах 4-6 необходимо для исключения эрозии в процессе инфильтрации. Добавка стеарата цинка в количестве 0,30,7 обеспечивает хорошую прессуемость материала инфильтрата.Увеличение скорости нагрева при инфильтрации в интервале температур 800-1100 С более 5 С/мин приводит к частичному отслаиванию покрытий от основы в связи с возникновением растягивающих напряжений, снижение скорости нагрева нецелесообразно,так как удлиняет, а следовательно, удорожает процесс инфильтрации.Сущность предлагаемого изобретения поясняется в примерах.Газотермическое покрытие наносилось на образцы из стали 45 диаметром 25 и длиной 30 мм, предварительно подвергнутые струйно-абразивной обработке дробью ДЧК. Напь 1 ление производилось проволокой нихрома марки Нп-Х 20 Н 80 Т с применением газопламенного аппарата МГИ-4 П. Расход проволоки 9 кг/ч, расход кислорода составлял 90 л/мин, расход пропана - 30 л/мин, дистанция напыления - 120 мм. Инфильтрацию напь 1 леннь 1 х образцов осуществляли медным сплавом в виде прессовок в вакууме при температуре 1100 С в течение 30 мин, нагрев в интервале температур 800-1100 С осуществляли со скоростью 4 С/мин.Для пропитки исходные порошки в количестве (мас. ) железо 2 4 5 6 8 олово 2 4 5 6 8 , алюминий - 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 стеарат цинка - 0,5 графит - 0,1 0,30,5 0,7 0,9 , медь - остальное смешивали в лопастном смесителе в течение 0,5 ч. Полученную шихту прессовали при давлении 400 МПа в стальной пресс-форме.Качество поверхности после пропитки определяли высотой наплыва сплава, пористость покрь 1 тия определяли на шлифах с помощью металлографического микроскопа,прочность сцепления с основой - методом нормального отрыва по А 5 ТМ С 633-79, результаты эксперимента приведены в таблице, в таблице также приведена стоимость материала для пропитки и материала по прототипу.Материалом по прототипу - припой системы свинец-олово проводили инфильтрацию покрытия на стали 45, полученного по технологии, описанной выше, в вакууме при температуре 1100 С, скорость нагрева не лимитировалась. Стоимость материала, качество напьшенного слоя после пропитки, его пористость и прочность сцепления с основой приведены в таблице.Качество Скорость поруку поверх- СТО Состав материала инфильтрата, нагрева тость по- Прочность Нести По мость Мас. при про крытия сцепления крытия материа питке в покрытия после интерва- После ИН- с основой, пропитки Ла ИНле 800- фильтра МПа (высота фильтра 1100 С ЦИИ наплы- та уВ/КГ ва), мм 10-1 1 120 1,5 3,2 7-9 1 30 0, 1 4,5 2-3 150 0 5,0 4-5 120 0 5,7 12-14 70 0 6,9 ПОС 90Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить качество поверхности пропитанного покрытия за счет уменьшения высоты наплыва с 3,5 мм до 0, снизить пористость покрытия с 3-4 до 2 , повысить прочность сцепления покрытия с основой с 110120 до 150 МПа, а также снизить стоимость инфильтрата с 10,2 у.е./кг до 5 у.е./кг.3. Шехов В.Б. и др. Теория и практика газотермического нанесения покрытий. - Рига Зинатне, 1980. - Т. 2. - С. 64-67 (прототип).Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.