ПОРОШКОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2010 года по МПК C23C4/06 B22F1/00 

Изобретение относится к процессам нанесения покрытий, в частности к материалам для газотермического напыления покрытий, а именно к порошковым материалам на основе железа для плазменного напыления покрытий, используемых для повышения износостойкости деталей узлов трения и восстановления изношенных поверхностей, в том числе цилиндровых втулок дизелей типа 6Д49 и К6 S310DR.

Известен ряд порошков на основе железа для нанесения износостойких плазменных покрытий:

ПГ-С27, содержащий, мас.%: хром - 25-28; никель - 1,5-2,0; молибден - 0,08-0,015; кремний - 1,0-2,0; углерод - 3,3-4,5; марганец - 0,8-1,5; вольфрам - 0,2-0,4; железо - остальное (ГОСТ 21448-75).

ПГ-С1, содержащий, мас.%: хром - 27,0-31,0; никель - 3,0-5,0; кремний - 2,8-4,2; углерод - 2,5-3,5; марганец - 0,4-1,5; железо - остальное (ГОСТ 21448-75).

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является сплав ПГ-ФБХ6-2, содержащий, мас.%: хром - 32,0-37,0; кремний - 1,0-2,5; углерод - 3,5-5,5; марганец - 1,5-4,0; бор - 1,9-2,0; железо - остальное (SU №1738564, В23К 35/30, 1990, ГОСТ 21448-75).

Основными недостатками покрытий из данных порошков являются склонность к трещинообразованию, невысокая адгезионная и когезионная прочность и пластичность, недостаточная жидкотекучесть сплавов, повышенный коэффициент трения, относительно низкая износостойкость и прирабатываемость.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является устранение вышеуказанных недостатков, повышение одного из основных триботехнических свойств покрытия - износостойкости, а также снижение пористости напыляемых слоев.

Указанный технический результат достигается в техническом решении согласно изобретению, в котором порошковая смесь для газотермического напыления износостойкого покрытия содержит, вес.%: порошок стали Х18Н9 - 30,0-33,0; порошок меди - 17,0-20,0, порошок ПГ-ФБХ6-2 - остальное.

Порошок стали марки Х18Н9 имеет следующий химический состав по ТУ 14-1-3540-83, вес.%: никель - 9,0-11,0; углерод - 0,12; хром - 17-19; кремний - 0,35; марганец - 0,35; сера не более 0,008; фосфор не более 0,018; кислород 0,08.

Включение в состав заявленной смеси порошка стали Х18Н9 менее 30 % приводит к повышенному износу нанесенного покрытия, а более 33% ухудшает прирабатываемость покрытия.

Содержание в заявленной смеси порошка меди менее 17% приводит к повышению пористости покрытия, а более 20% является нецелесообразным, поскольку существенно не улучшает свойств получаемой порошковой смеси, но приводит к увеличению ее стоимости.

Пример.

Предлагаемую порошковую смесь для плазменного напыления покрытия получают следующим образом.

Исходные компоненты порошок ПГ-ФБХ6-2 по ГОСТ 21448-75, порошок стали Х18Н9 по ТУ 14-13540-83 и порошок меди тщательно перемешивают между собой при различных соотношениях компонентов.

Для экспериментальной оценки износостойкости покрытия, получаемого при использовании предлагаемой порошковой смеси, составляют смеси с различным составом компонентов. В таблице представлены составы подготовленных порошковых смесей.

Подготовленные порошковые смеси методом газоплазменного напыления покрытия наносят на образцы-ролики, изготовленные из чугуна марки СЧХНМД, диаметром 40 мм. После нанесения газоплазменного покрытия поверхность образцов-роликов подвергается шлифованию. Шероховатость поверхности Ra=2,2-3,7 мкм.

Таблица 1 п/№ Содержание компонентов, вес. % Качество получаемого покрытия Порошок ПГ-ФБХ6-2 Порошок стали Х18Н9 Порошок меди 1 60 40 - недостаточная прирабатываемость, высокий коэффициент трения, повышенный износ (22,3 мкм) и повышенная пористость (25 %) покрытия 2 38 37 25 недостаточная прирабатываемость, повышенный износ покрытия (21,0 мкм) 3 53 30 17 низкий износ (13,0 мкм) и низкая пористость покрытия (10 %) 4 65 25 10 повышенный износ (23,0 мкм) и высокая пористость (25%) покрытия 5 45 45 10 недостаточная прирабатываемость, высокая пористость (25%) покрытия 6 48 32 20 низкий износ (14 мкм) и низкая пористость покрытия (9 %) 7 53 28 19 повышенный износ (20%) 8 47 35 18 недостаточная прирабатываемость 9 49 32 19 минимальный износ (12,5 мкм) и низкая пористость покрытия (6 %) 10 45 33 22 обеспечивается снижение износа и пористости покрытия, но увеличивается стоимость порошковой смеси 11 51 31 18 низкий износ (13 мкм) и низкая пористость покрытия (8 %) 12 52 32 16 высокая пористость (15%) покрытия

Испытания на износостойкость проводят на серийной машине трения СМЦ-2 по схеме «ролик-колодка» в условиях граничной смазки. В качестве контртела при испытании применяют колодку изготовленную из чугуна СЧХМ с хромированной поверхностью трения толщиной 20-30 мкм, и смазку - дизельное масло М14В₂. Длительность испытания каждой пары трения 50 часов. Из данных таблицы следует, что использование порошковой смеси для газотермического напыления износостойкого покрытия только при заявленном соотношении компонентов (см. №3, 6, 9 и 11) обеспечивает получение недорогого и качественного покрытия, обладающего одновременно пониженным износом и низкой пористостью напыляемого слоя.

Изобретение относится к процессам нанесения покрытий, в частности к материалам для газотермического напыления покрытий, и может быть использовано для повышения износостойкости деталей узлов трения и восстановления изношенных поверхностей, например, цилиндровых втулок дизелей. Порошковая смесь содержит в вес.%: порошок стали Х18Н9 - 30,0-33,0; порошок меди - 17,0-20,0, порошок ПГ - ФБХ6-2 - остальное. Технический результат - повышение износостойкости и снижение пористости покрытия. 1 табл.

Порошковая смесь для газотермического напыления износостойкого покрытия, содержащая порошок ПГ - ФБХ6-2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошок стали X18H9 и порошок меди при следующем соотношении компонентов, вес.%:
порошок стали X18H9 30,0-33,0 порошок меди 17,0-20,0 порошок ПГ - ФБХ6-2 остальное