СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1996 года по МПК C23C4/18 C23C4/04 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения изделий с покрытиями.

Известен способ получения газотермических покрытий путем напыления псевдосплава медь-сталь. Показано, что комбинированные покрытия из псевдосплава медь-сталь обладают более высокой износостойкостью, чем покрытия из стали (ВНИИАВТОГЕНМАШ. Справочные материалы. Вып. 21. Антифрикционные материалы. М. 1960, с. 25). Однако, такие покрытия обладают невысокой износостойкостью по сравнению со сталеалюминиевыми.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения газотермических покрытий путем напыления сталеалюминиевого псевдосплава с содержанием каждого компонента в напыляемом материале по 50 по массе и последующей его шлифовке (Антошин Е. В. Нанесение металлических и неметаллический покрытий посредством газотермического напыления. М. 1965, с. 57). Однако, покрытия обладают невысокой износостойкостью из-за небольших обжатий, возникающих при шлифовке.

Задачей изобретения является повышение срока службы изделий с покрытием. При этом техническим результатом является повышение износостойкости покрытия.

Напыление сталеалюминиевого псевдосплава с содержанием стали в напыляемом материале по массе в интервале 50 65 и последующая его обработка давлением с обжатиями определяются соотношением:
ε = k(2a-65), (1)
где ε обжатие покрытия,
k коэффициент, изменяющийся в интервале 0,9 1,1;
a содержание стали в напыляемом материале по мас.

позволяет получить оптимальный состав псевдосплава, т. е. жесткой арматуры (твердых частиц интерметаллидов, образующихся при напылении покрытия) и мягкой матрицы (алюминий, сталь), и обеспечить оптимальную пластическую деформацию мягкой составляющей, происходящей в результате срыва окисных пленок с ее частиц. С ростом содержания стали в псевдосплаве увеличиваются обжатия, обеспечивающие срыв окисных пленок с поверхности частиц. Срыв окисных пленок приводит к повышению когезионной прочности покрытия, в результате чего происходит значительное увеличение его износостойкости, а, следовательно, повышение срока службы изделий с покрытиями.

Что касается состава сталеалюминиевого псевдосплава с содержанием стали в напыляемом материале 50 то его износостойкость повышается только в результате последующей обработки давлением с обжатиями, определяемыми по соотношению (1). Обработка с обжатиями, противоречащими соотношению (1), в т. ч. и шлифовкой, практически не повышает износостойкость такого покрытия.

Напыление псевдосплава с содержанием стали в напыляемом материале по массе меньше 50 позволяет получить больше мягкой составляющей в псевдосплаве из-за неполного расплавления алюминия. Содержание стали по массе больше 65 приводит также к увеличению мягкой составляющей из-за неполного расплавления стали. В обоих случаях будет низкая износостойкость покрытия.

Обработка давлением псевдосплава с обжатиями меньше, чем по соотношению (1) не срывает окисные пленки с поверхности частиц стали и алюминия, что не приводит к повышению износостойкости покрытия. При обжатиях больше, чем по соотношению (1), имеют место сдвиговые деформации на границе раздела твердых частиц интерметаллидов и мягкой составляющей, что значительно снижает износостойкость покрытия. Зависимость для определения обжатий была получена в результате математической обработки экспериментальных данных, полученных в результате напыления псевдосплава на стальные образцы размером 2,0 х 20 х 70 мм и последующей его прокатки (см. таблицу). Толщина напыляемого псевдосплава не превышала 200 мкм. Износостойкость оценивали по уменьшению толщины покрытия после его дробеструйной обработки, которую проводили при помощи воздействия на него чугунной колотой дроби при давлении воздуха 4 атм и времени воздействия 1,0 мин.

Описываемый способ осуществляется следующим образом. На металлическое изделие напыляют сталеалюминиевый псевдосплав с содержанием стали в напыляемом материале по массе в интервале 50 65 Далее покрытие обрабатывают давлением с обжатиями, определяемыми по соотношению (1).

Пример 1.

На образцы из стали 10 размером 2,0 х 20 х 70 мм напыляли сталеалюминиевый псевдосплав толщиной 200 мкм с содержанием стали в напыляемом материале по массе 50 на стационарном металлизаторе ЭМ-12. Далее покрытие подвергали обработке давлением на четырехвалковом реверсивном стане 320 с обжатиями, приведенными в таблице. Испытания на износ проводили при помощи воздействия на покрытие чугунной колотой дроби при давлении воздуха 4 атм. и времени воздействия 1,0 мин. Результаты испытаний приведены в таблице. Износостойкость оценивали по уменьшению толщины покрытия после дробеструйной обработки, которую измеряли микрометром. Из таблицы видно, что обработка давлением покрытия с содержанием стали в напыляемом материале 50 с обжатием 31,5 38,5 позволяет существенно повысить его износостойкость.

Пример 2.

На образцы из стали 10 размером 2,0 х 20 х 70 мм напыляли сталеалюминиевый псевдосплав толщиной 150 мкм с содержанием стали в напыляемом материале по массе 65 на ручном металлизаторе ЭМ-10. Далее покрытие подвергали обработке давлением на четырехвалковом реверсивном стане 320 с обжатиями, приведенными в таблице. Испытания на износ проводили аналогично примеру 1 и таким же образом оценивали износостойкость. Из таблицы видно, что обработка давлением покрытия с содержанием стали в напыляемом материале 65 с обжатиями 58,5 71,5 позволяет существенно повысить его износостойкость.

Пример 3.

На образец из стали 10 аналогично примеру 1 напыляли сталеалюминиевый псевдосплав с содержанием стали в напыляемом материале по массе 50 Далее покрытие, подобно прототипу, подвергали шлифовке. Испытания на износ показали невысокую износостойкость покрытия (см. таблицу).

Следовательно, напыление сталеалюминиевых псевдосплавов с содержанием стали в напыляемом материале 50 65 по массе и их последующая обработка давлением с обжатиями, определяемыми по соотношению (1), позволяют существенно повысить их износостойкость. ТТТ1

Газотермические покрытия получают путем напыления сталеалюминиевого псевдосплава с содержанием стали 50 - 65 мас. % и последующей обработки давлением с обжатиями, определяемыми из соотношения: ε = k(2a-65), где ε - обжатие покрытия, %; k -коэффициент, изменяющийся в интервале 0,9 - 1,1; a - содержание стали в напыляемом материале по массе, %. 1 табл.

Способ получения газотермических покрытий путем напыления сталеалюминиевого псевдосплава и последующей его обработки давлением, отличающийся тем, что напыляют сталеалюминиевый псевдосплав с содержанием стали 50-65 мас. а обработку давлением осуществляют с обжатием, определяемым из следующего соотношения:
Е К(2а 65),
где Е обжатие покрытия,
К коэффициент, составляющий 0,9-1,1,
а содержание стали в напыляемом материале, мас.