Порошок для газотермических покрытий

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПОРОШОК ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ(71) Заявитель Инновационное республиканское унитарное предприятие Научно-технологический парк БНТУ Метолит(72) Авторы Руденская Наталия Александровна Неронов Владимир Александрович Гулецкий Владимир Алексеевич Алексеев Юрий Геннадьевич(73) Патентообладатель Инновационное республиканское унитарное предприятие Научно-технологический парк БНТУ Метолит(57) Порошок для газотермического покрытия, состоящий из смеси самофлюсующегося сплава на основе кобальта или никеля и 25-50 мас.плакированной тугоплавкой добавки, содержащей ядро из борида хрома и борида алюминия и металлическую оболочку, отличающийся тем, что металлическая оболочка выполнена из никеля, а между ядром и никелевой оболочкой расположена многослойная оболочка, состоящая из 2-х слоев и содержащая хром, бор и никель при следующем соотношении ингредиентов, мас.хром 64-69 бор 16-24 никель 7-20,или состоящая из 3-х слоев и содержащая хром, бор, никель и алюминий при следующем соотношении ингредиентов, мас.хром 44-61 бор 17-38 никель 17-22 алюминий 8-18,или состоящая из 4-х слоев и содержащая хром, бор, никель и алюминий при следующем соотношении ингредиентов, мас.хром 46-63 бор 17-36 никель 4-20 алюминий 9-24,при этом массовое соотношение ядра, многослойной оболочки и никелевой оболочки составляет (46-70(15-47)(7-30). 11196 1 2008.10.30 Изобретение относится к области порошковой металлургии, более конкретно к упрочнению и восстановлению деталей, эксплуатируемых при одновременном воздействии ударных нагрузок, износа, повышенных температур, газотермическими методами. Известен порошок для газотермических покрытий, состоящий из смеси самофлюсующегося матричного сплава на основе кобальта и 25-30 мас.тугоплавкой добавки, частицы которой состоят из тугоплавкого ядра и металлической оболочки при следующем соотношении компонентов, мас.тугоплавкое ядро - 64-73, металлическая оболочка 27-36, при этом тугоплавкое ядро содержит борид-диборид хрома, додекаборид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.борид-диборид хрома - 10-36, додекаборид алюминия - 11-22, оксид алюминия - остальное до 100. В порошке оболочка выполнена из кобальта 1. Покрытия из известного порошка обладают недостаточной твердостью и износостойкостью. Задачей изобретения является разработка порошка для газотермических покрытий, состав и структура которых позволяют повысить эксплуатационную стойкость деталей в экстремальных условиях. Поставленная задача решена путем использования предлагаемого порошка для газотермического покрытия, состоящего из смеси самофлюсующегося сплава на основе кобальта или никеля и 25-50 мас.плакированной тугоплавкой добавки, содержащей ядро из борида хрома и борида алюминия и металлическую оболочку, отличающегося тем, что металлическая оболочка выполнена из никеля, а между ядром и никелевой оболочкой расположена многослойная оболочка, состоящая из 2-х слоев и содержащая хром, бор,никель при следующем соотношении ингредиентов, мас.хром 6469 бор 1624 никель 720,или состоящая из 3-х слоев и содержащая хром, бор, никель и алюминий при следующем соотношении ингредиентов, мас.хром 4461 бор 1738 никель 1722 алюминий 818,или состоящая из 4-х слоев и содержащая хром, бор, никель и алюминий при следующем соотношении ингредиентов, мас.хром 4663 бор 1736 никель 420 алюминий 924,при этом массовое соотношение ядра, многослойной оболочки и никелевой оболочки составляет (46-70)(15-47)(7-30). Анализом патентной и научно-технической литературы не выявлен состав порошка для газотермических покрытий, в котором соотношение ядра, многослойной оболочки и никелевой оболочки составляет соответственно (4670)(1547)(730) мас. . Пределы содержания компонентов в составе предлагаемого порошка и количество слоев в плакированной частице были определены экспериментально. В случае если количество плакирующих слоев достигает двух, микротвердость повышается на 64 кг/мм 2. Увеличение количества плакирующих слоев до 4 приводит к повышению микротвердости на 1464 единицы. Соответственно возрастает и износостойкость композиции в условиях абразивного трения. Полученный результат объясняется именно многослойностью при взаимной диффузии элементов ядра и обо 2 11196 1 2008.10.30 лочки, ускоряющейся за счет конвективных потоков, вызванных расплавлением части объема гранул, формируется несколько слоев различного химического состава. Увеличивается количество межзеренных границ, эффект усиливается появлением междуслойных границ, протяженность которых возрастает при переходе к многослойным композициям. Верхний предел повышения микротвердости не зафиксирован. Следующий отличительный признак - соотношение компонентов частицы ядра, многослойной оболочки и никелевой оболочки. При формировании трехслойной оболочки между ядром и никелем соотношение указанных микрообъектов в частице составляет соответственно 631522. Увеличение количества слоев приводит к сокращению доли ядра и никелевой оболочки по массе. Границы верхнего предела также не выявлены. Основной характеристикой, влияющей на состав микрокомпозитов при заданных режимных параметрах, является дисперсность тугоплавких частиц. Предлагаемый порошок может быть получен следующим образом. Полидисперсные порошки (менее 100 мкм) диборида хрома (СВ 2) и додекаборида алюминия (АВ 12) смешивают с порошком никеля дисперсностью менее 10 мкм. Приготовленную смесь подают под срез сопла секционированного плазмотрона установки УПСП-1 во взвешенном состоянии из двухкамерного бачка-питателя. Режимные условия работы плазмотрона подводимая мощность 54-80 кВт, расход плазмообразующего газа (аргона) 3,03,5 м 3/ч. Полученный плакированный порошок в количестве 2550 мас.смешивают с самофлюсующимся сплавом, в качестве которого могут быть использованы сплавы на основе кобальта или никеля, и напыляют плазменным методом на установке 15-ВБ на стальные детали (образцы) в следующем режиме ток дуги 230-250 А, напряжение 170-180 В, давление газа 2,0-2,5 атм., расход природного газа 0,16 м 3/ч, расход плазмообразующей смеси 2-4 м 3/ч, расход порошка 5 кг/ч. Микротвердость составляющих фаз микрочастиц измеряют на шлифах согласно ГОСТ 9450-76 на приборе ПМТ-3 вдавливанием четырехгранной алмазной пирамиды при нагрузке 50 г. Испытания на абразивное изнашивание проводят на машине трения Х 4-Б. Образцы цилиндрической формы диаметром 5 мм с покрытием на торцевой поверхности подвергают изнашиванию на абразиве А 2 О 34 (ГОСТ 6456-75). Для каждого испытания шкурку обновляют. Нагрузка на образец составляет 10 кг/см 2, путь трения 15 м. За результат испытаний принимают относительную износостойкость, величину которой рассчитывают по формуле.. , .. где эт., обр. - износ эталона и образца соответственно, мг эт., обр. - плотность эталона и образца соответственно, мг/мм 3. В качестве эталона используют сталь 50, закаленную до твердости 52-54 . Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами. Пример Берут конгломерированный порошок, приготовленный из 50 г диборида хрома (СВ 2) и 50 г додекаборида алюминия (АВ 12) дисперсностью 80-100 мкм в количестве 70 мас.и 30 мас.порошка никеля дисперсностью менее 10 мкм. Полученную смесь подают под срез сопла секционированного плазмотрона установки УПСП-1 во взвешенном состоянии из двухкамерного бачка-питателя. Режимы описаны выше. Полученную добавку смешивают с самофлюсующимся сплавом на основе кобальта или никеля и напыляют на стальные детали. В результате получают покрытие, микротвердость упрочняющей добавки в котором составляет 2400 кг/мм 2, а износостойкость - 7,5. Другие примеры приведены в табл. 1 и 2. 3 Количество и состав слоев оболочки 1. Прототип 1 слой - 1002. 3 лоя Относительная износостойкость покрытия 7,1 Таблица 2 Соотношение компонентов частиц ядра, многослойной оболочки и никелевой оболочки, мас.-оболочка 1 70 30 2 63 15 22 3 54 31 15 4 46 47 7- прототип. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить микротвердость упрочняющей фазы в сравнении с прототипом на 2,7-62,6 , повысить износостойкость на 5,6-25,4 . Источники информации 1. Патент РФ 2191216 / Н.А.Руденская, В.А.Жиляев, В.А.Копысов, В.А.Неронов. Порошковый материал для газотермических покрытий, МПК С 23 С 4/10, 22 1/02. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4