СПОСОБ ПЛАЗМЕННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2000 года по МПК C23C4/12 

Описание патента на изобретение RU2155822C1

Изобретение относится к области нанесения покрытий и может быть использовано в машиностроении для получения защитных покрытий на деталях машин, работающих в условиях повышенного износа и высоких контактных нагрузок.

Известен способ плазменного нанесения покрытий, включающий ввод напыляемого порошка в плазменную струю, термическое активирование обрабатываемой поверхности возбуждением выносной электрической дуги, совместной с плазменной струей, и транспортирование порошка плазменной струей к обрабатываемой поверхности (см. Кулагин И. Д. , Борисов А.П., Краснов Ю.И. Поверхностное упрочнение деталей дуговых разрядов.- В сб.: Теория и практика газотермического нанесения покрытий.- Дмитров, 1985, с. 73-74).

Целью изобретения является повышение качества покрытий за счет увеличения его локальной плотности и адгезионной прочности без перегрева материала обрабатываемой поверхности.

Это достигается тем, что в способе плазменного нанесения покрытий, включающем ввод напыляемого порошка в плазменную струю, термическое активирование обрабатываемой поверхности возбуждением выносной электрической дуги, совмещенной с плазменной струей, и транспортирование порошка плазменной струей к обрабатываемой поверхности, выносную электрическую дугу питают пульсирующим током с частотой следования импульсов 25 - 100 Гц при средней мощности пульсирующей дуги 1 - 8,5 кВт.

Использование выносной дуги, питаемой пульсирующим током, позволяет обеспечить более эффективный и равномерный прогрев присадочного порошка за счет улучшения условий теплообмена плазмы и порошка при импульсном изменении температуры и скорости плазменной струи, а также оптимизировать тепловое воздействие дуги на поверхность заготовки вследствие диффузии опорного пятна электрической дуги по поверхности, что ведет к повышению плотности и адгезионной прочности покрытия, так как оно формируется из проплавленных частиц на термически активированной или расплавленной поверхности. Кроме того, уменьшаются потери наносимого материала, связанные с рикошетированием непроплавленных частиц от поверхности обрабатываемого изделия.

Данный способ плазменного нанесения покрытий реализуется следующим образом (см.чертеж).

С помощью электрической дуги, горящей внутри плазменного генератора постоянного тока (1), нагревают поток газа (2), протекающий через него и создающий плазменную струю (3). В плазменную струю (3) вводят порошок (4), напыляемый на поверхность (5). С осью струи (3) совмещают электрическую дугу (6), горящую от катода (7) на поверхность (5) и питаемую от источника пульсирующего тока (8).

Если мощность пульсирующей дуги выше максимального значения, то происходит полное оплавление напыленного слоя и образование на границе раздела общей "сварочной ванны", что в некоторых случаях приводит к короблению подложки и ее деструктивным изменениям. Если мощность дуги ниже минимальной, дуга горит неустойчиво и слабо активируется подложка. При правильно выбранной мощности на поверхности напыленного слоя в местах "привязки" опорного пятна выносной дуги возникает зона локального расплавления покрытия, простирающаяся от поверхности слоя до подложки, а в месте контакта этой зоны с поверхностью возникает химическое взаимодействие, приводящее к повышению адгезионной прочности. На поверхности покрытия появляется характерная "пятнистость" (пятна - вершины зон локального расплавления). При правильном выборе частоты следования импульсов количество пятен составляет 10...50 на 1 см2. Указанные зоны являются своеобразными "заклепками", прикрепляющими напыленный слой к подложке, при этом полного расплавления покрытия не происходит.

Например, при нанесении покрытия толщиной 1 • 10-3 м из порошка самофлюсующегося сплава ПГХН80СРЗ (никель-хром-бор-кремний - с температурой плавления легкоплавких эвтектик 1050-1150oC) на установке с использованием выносной дуги, совмещенной с плазменной струей, адгезионная прочность составила - 110-120 МН-2 м. Коэффициент использования наносимого материала - 80%. Выносная дуга создавалась последовательным включением балластного реостата и двухполупериодного выпрямителя без сглаживающего фильтра, гальванически развязанного от силовой сети трансформатором.

Параметры выносной дуги, совмещенной с плазменной струей: частота импульса 100 Гц, диапазон пульсаций мощности 0,8 - 6,3 кВт.

Данный способ позволяет повысить качество покрытия за счет увеличения адгезионной прочности и плотности получаемых покрытий, при этом уменьшается процент брака, вызванного отслоением покрытий. Кроме того, за счет повышения коэффициента использования наносимого материала обеспечивается экономия дорогих и дефицитных порошковых материалов. При нанесении самофлюсующихся порошков повышается производительность процесса за счет совмещения в одной операции процессов нанесения и оплавления покрытия, которые в известных способах выполняются последовательно.

Похожие патенты RU2155822C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДУГИ ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ МОЩНОСТИ 2011
  • Бурякин Алексей Владимирович
  • Михайлов Андрей Александрович
  • Бурмистрова Елена Евгеньевна
  • Пузряков Александр Анатольевич
  • Пузряков Анатолий Филиппович
RU2503739C2
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ 2001
  • Станчев Д.И.
  • Кадырметов А.М.
  • Винокуров А.В.
  • Бухтояров В.Н.
RU2211256C2
Способ плазменного напыления износостойких покрытий толщиной более 2мм 2017
  • Кузьмин Виктор Иванович
  • Ващенко Сергей Петрович
  • Гуляев Игорь Павлович
  • Ковалёв Олег Борисович
  • Николаев Сергей Анатольевич
  • Сергачёв Дмитрий Викторович
  • Волокитин Олег Геннадьевич
  • Шеховцов Валентин Валерьевич
RU2665647C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2009
  • Носачев Леонид Васильевич
RU2405739C1
СПОСОБ ПЛАЗМЕННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ 2000
  • Минин И.Б.
  • Анищенко А.М.
  • Седугин В.И.
  • Пушин В.Л.
RU2198239C2
Способ нанесения износостойкого покрытия на детали газотурбинной установки 2023
  • Дорофеев Антон Сергеевич
  • Тарасов Дмитрий Сергеевич
  • Фокин Николай Иванович
  • Ивановский Александр Александрович
  • Гуляев Игорь Павлович
  • Ковалев Олег Борисович
  • Кузьмин Виктор Иванович
  • Сергачев Дмитрий Викторович
RU2813538C1
Способ газопламенного напыления порошковых материалов с получением покрытия на никелевой основе посредством распылителя 2021
  • Синолицын Эммануил Константинович
  • Сиденков Владимир Александрович
  • Бацемакин Максим Юрьевич
RU2775984C1
СПОСОБ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА РАБОЧИЕ ПОВЕРХНОСТИ ШНЕКА 2022
  • Жачкин Сергей Юрьевич
  • Трифонов Григорий Игоревич
  • Пеньков Никита Алексеевич
RU2782903C1
СТЕКЛОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ДЕКОРАТИВНОЕ ПОКРЫТИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2003
  • Бессмертный В.С.
  • Трубицын М.А.
  • Дюмина П.С.
  • Семененко С.В.
  • Панасенко В.А.
RU2251538C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭРОЗИОННОСТОЙКИХ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ 2013
  • Маркин Кирилл Николаевич
  • Солопов Евгений Владимирович
  • Пильщик Марина Анатольевна
  • Сайгин Владимир Валентинович
  • Полежаева Екатерина Михайловна
  • Тишина Галина Николаевна
RU2534714C2

Реферат патента 2000 года СПОСОБ ПЛАЗМЕННОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

Изобретение может быть использовано в машиностроении для получения защитных покрытий на деталях машин, работающих в условиях повышенного износа и высоких контактных нагрузок. Способ включает ввод напыляемого порошка в плазменную струю, термическое активирование обрабатываемой поверхности возбуждением выносной электрической дуги, совмещенной с плазменной струей, и транспортирование порошка плазменной струей к обрабатываемой поверхности, при этом выносную электрическую дугу питают пульсирующим током с частотой следования импульсов 25 - 100 Гц при средней мощности пульсирующей дуги 1 - 8,5 кВт. Способ позволяет повысить качество покрытий за счет увеличения его локальной плотности и адгезионной прочности без перегрева материала обрабатываемой поверхности. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 155 822 C1

Способ плазменного нанесения покрытий, включающий ввод напыляемого порошка в плазменную струю, термическое активирование обрабатываемой поверхности возбуждением выносной электрической дуги, совмещенной с плазменной струей, и транспортирование порошка плазменной струей к обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что выносную электрическую дугу питают пульсирующим током с частотой следования импульсов 25 - 100 Гц при средней мощности пульсирующей дуги 1 - 8,5 кВт.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2155822C1

КУЛАГИН И.Д
и др
Поверхностное упрочнение деталей дуговым разрядом
В сб
Теория и практика газотермического нанесения покрытий
- Дмитров, 1985, с.73 - 74
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ (ВАРИАНТЫ) 1995
  • Карпышев А.В.
  • Лосев С.В.
  • Лепешинский И.А.
  • Зуев Ю.В.
  • Решетников В.А.
RU2081202C1
СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ 1991
  • Деев Г.Ф.
  • Карих В.В.
  • Черкасов Е.В.
RU2064524C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ СПЛАВОВ 1995
  • Мамыкин С.М.
  • Балабанов В.И.
  • Вологдин В.В.
RU2102523C1
Огнетушитель 0
  • Александров И.Я.
SU91A1
US 5733662 A, 31.03.1998
Способ отбора молочнокислых бактерий для сыроделия 1974
  • Уманский Марк Соломонович
  • Боровкова Юлия Александровна
  • Климовский Ириней Иванович
SU531527A1
Установка для получения гранул металлов и сплавов 1973
  • Северденко Василий Петрович
  • Степаненко Александр Васильевич
  • Исаевич Леонид Александрович
SU455812A1
БАРАБАННЫЙ ГРАНУЛЯТОР 1999
  • Михайлов Ю.И.
  • Водопьянов В.Г.
  • Солдатов А.В.
RU2153392C1
СПОСОБ НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 1988
  • Петров А.В.
  • Никитин Ю.Т.
  • Рыжов А.В.
  • Шубина А.Л.
  • Редчиц В.В.
RU1625045C

RU 2 155 822 C1

Авторы

Гонопольский А.М.

Пузряков А.Ф.

Даты

2000-09-10Публикация

1999-08-25Подача