Способ формирования защитного покрытия Советский патент 1991 года по МПК B23K15/00 

Изобретение относится к способам электронно-лучевого оплавления материалов и может быть использовано в энергетическом машиностроении для защиты изделий, эксплуатируемых в условиях высокотемпературного газоабразивного износа.

Цель изобретения - создание покрытия, сохраняющего износостойкость и жаростойкость при температурах до 1000°С и минимизирующего при этом тепловую деформацию защищаемого изделия.

При реализации изобретения на предварительно очищенную и подлежащую защите поверхность металлической детали

наносят порошковый защитный материал, стехиометрический состав которого соответствует формуле . Затем защитный слой оплавляют в вакууме электронным пучком на глубину, не превышающую толщину этого слоя.

Интерметаллид NiaAl наносят на защищаемую поверхность методом плазменного напыления, используя порошок, например, сплава ПН85Ю15. При оплавлении напыленного слоя электронным пучком последний переводят в режим сканирования для более равномерного облучения защитной поверхности. При необходимости во время

о

vj

а vi

х|

облучения перемещают изделие и/или электронный излучатель.

Оплавленный слой покрытия является анизотропным интермета л л ид ом стабильного во времени стехиометричесирго соста- ва NiaAl, которому свойственен аномально высокий предел текучести при высоких (до 1000° С) температурах.

Например, при нагреве с 200 до 1000°С его предел текучести ао,2 увеличивается со 100 до 600 МПа. В то время как защищаемая, например, углеродистая сталь 20К при нагреве с 200 до 450°С снижает свой передел текучести ао,2 с 216 до 118 МПа.

Именно упрочнение защитного слоя, разупрочняющегося при высокой температуре защищаемого металла, препятствует тепловой деформации изделия.

Ограничение глубины оплавления защитного слоя его толщиной позволяет исключить возможность перемешивания интерметаллида с защищаемым металлом (что могло бы снизить жаростойкость покрытия) и обеспечивает формирование слоистой структуры слоя, содержащей по- ристый и монолитный интерметаллид одного фазового состава (М1зА1), где пористый итерметаллид демпфирует ударные нагрузки по монолитному интерметаллиду.

Количественный пределы толщины за- щитного слоя при плазменном напылении могут составлять 40-120 мкм.

Изобретение апробировано для защиты труб котлов с кипящим слоем. Трубы изготавливали из углеродистой стали 20/ Их поверхность очищали дробеструйным методом и металлизировали плазменным методом, напыляли на нее порошок сплава ПН85Ю15. Каждую напыленную трубу размещали в вакуумной камере электронно-лу-

чевой установки и оплавляли сканирующим электронным пучком, мощность которого в конкретном случае составляла 3 кВт.

Испытания показали, что эти трубы с покрытиями обладают при 600°С вдвое большей жаростойкостью по сравнению с трубами без покрытия, изготовленного описанным способом. При 800°С жаростойкость покрытия труб возрастает в 2,5 раза, а при 1000°С - в 4 раза в сравнении с незащищенными трубами.

При 1000°С сталь 20 этих защищенных труб окисляется в 2,5 раза медленнее по сравнению с нержавеющей сталью 12Х18Н10Т, а износостойкость оплавленного покрытия в 2,5- 3 раза превышает изностостойкость незащищенной трубы и поддерживается на уровне износостойкости стали 12Х18Н10Т.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется повышением долговечности защищенных металлических изделий и в каждом конкретном случае зависит от масштабов применения.

Формула изобретения

Способ формирования защитного покрытия на поверхности металлической детали, при котором на защищаемую поверхность напыляют порошковый защитный материал и затем оплавляют его электронным пучком в вакууме, отличающийся тем, что, с целью создания покрытия, сохраняющего износостойкость и жаростойкость при температурах до 1000°С и минимизирующего при этом тепловую деформацию защищаемого изделия, в качестве защитного материала используют интерметаллид М1зА1. напыленный слой которого оплавляют на глубину, не превышающую толщину этого слоя.

Изобретение относится к способам электронно-лучевого оплавления материалов и может быть использовано в энергетическом машиностроении для защиты изделий, эксплуатируемых в условиях высокотемпературного газоабразивного износа. Цель изобретения - создание покрытия, сохраняющего износостойкость и жаростойкость при температурах до 1000°С и минимизирующего при этом тепловую деформацию защищаемого изделия. На поверхность изделия напыляют порошковый интерметаллид NlaAl, используя, например, плазменную технологию нанесения покрытий. Затем напыленную поверхность облучают в вакууме сканирующим по ее площади электронным пучком, оплавляя защитный слой на глубину, не превышающую его толщину. Оплавленный защитный слой интер- металлида имеет аномально высокий предел текучести при температурах до 1000°С, характеризуется повышенной износостойкостью и жаростойкостью, что позволяет повысить долговечность защищенного изделия. сл с