Способ газопламенного напыления порошковых материалов Советский патент 1993 года по МПК C23C4/12 

Изобретение относится к технологии машиностроения, в частности к способам нанесения покрытий газопламенным напылением порошковых материалов, в частности тугоплавких и неэлектропроводных, и может быть использовано для восстановления или упрочнения быстроизнашивающихся деталей машин, например рабочих органов почвообрабатывающих агрегатов.

Известен способ газопламенного напыления порошковых материалов 1, заключающийся в смешении рабочих газов в газосмесительном устройстве термораспылителя, их горении с образованием высоко- темперагурного факела, нагреве и ускорении транспортируемых в факел по его оси частиц порошка и дополнительном их ускорении вторичным газовым потоком, концентрично охватывающим на определенном расстоянии от термораспылителя первичный поток.

Недостатком известного способа являются низкие значения физико-механических свойств покрытий из порошков относительно тугоплавких материалов или материалов с низкой теплопроводностью (пористость 30...50%, прочность сцепления 6...10 МПа), поскольку, увеличивая скорость частиц до 50...70 м/с, вторичный поток их охлаждает и уменьшает время пребывания в активной зоне пламени.

Известен способ газопламенного напыления порошковых покрытий, выбранный в качестве прототипа, включающий смешение рабочих газов в газосмееительном устройстве термораспылителя, их горение с образованием высокотемпературного факела, нагрев и ускорение транспортируемых в

VJ

00

VJ

Сл)

факел по его оси частиц порошка и дополнительный их нагрев и ускорение в пламени вторичного газового потока, концентрично охватывающего на определенном расстоянии первичный поток 2. При этом происходит недостаточный нагрев частиц порошков тугоплавких металлов и материалов с низкой теплопроводностью во вторич- Ht)ui пламени, что обуславливает высокую п ористЪсть покрытий (более 30%) и низкую прбчн ость сцепления с основой(менее 12 МПа). Поскольку максимальная плотность теплового потока вторичного факела в зоне его формирования образуется на периферии фронтального сечения потока, а не в его центре, где в основном летят частицы порошка, последние не прогреваются до температур, позволяющих получить качественные покрытия.

Цель изобретения - повышение качества покрытий.

Цель достигается тем, что в известном способе газопламенного напыления порошковых покрытий, включающем смешение рабочих газов в газосмесительном устройстве термораспылителя, их горения с образованием высокотемпературного факела, нагрев и ускорение транспортируемых в факел частиц порошка, дополнительный их нагрев и ускорение в пламени соосно расположенного с первичным вторичного факела, транспортирование порошка осуществляют между первичным факелом и вторичным, при этом смесь рабочих газов, образующую вторичный факел, подают из термораспылителя по оси первичного факела, а скорость истечения газовой смеси вторичного факела определяют из выражения

V(T2G+

10

8

-) W,

О)

М -Ti

где Vr - скорость горения смеси, м/с; П, Т2 - максимальная температура горения смеси первичного и вторичного факелов соответственно, град.К; d0 - средний размер частиц напыляемого порошка, м: G, М - коэффициенты, зависящие от состава вторичной смеси (для смеси СзНя+С4Ню+02:М 2,08 град/м; G 30,94 х хЮ 1/град.; для смеси С2Н2+02:М 1,56 град/м; G 32,06х10 5 1 /град.)

Нагреваясь и ускоряясь в первичном факеле, частицы порошка попадают непосредственно в самую активную зону вторич

ного факела, имеющую максимальную плотность теплового потока, причем в предлагаемом варианте активная зона вторичного факела расположена внутри порошкового

5 потока, что обуславливает максимальный прогрев частиц.

В табл.1 приведены физико-механические свойства покрытий, напыляемых предлагаемым способом.

Ю Данные, приведенные втабл.1, показывают, что в результате использования предлагаемого способа удалось нанести покрытия с физико-механическими свойствами, удовлетворяющими требованиям.

15 Кроме того, данный способ позволил напылить порошками окислов покрытия, близкие по характеристикам к покрытиям, полученным плазменным напылением,

Пример. Способ использовали при

20 упрочнении рабочей кромки дисковых сошников почвообрабатывающих агрегатов.

Напыление покрытий осуществляли на модернизированной установке УПТР-1-85, термораспылитель которой позволял пропу25 екать через центральный канал соплового наконечника газовую смесь для формирования вторичного факела. Материал покрытия - карбид хрома, плакированный никелем (толщина оболочки 5...10 мкм), раз30 мер частиц 40.,.50 мкм. Факел первичного пламени образовывался в результате сгорания пропан-бутан - кислородной смеси, режимы соответствуют паспортным данным установки. Факел вторичного пламени фор35 мировали с использованием также пропан- бутан - кислородной смеси. Используя выражение (1), определили, что скорость истечения должна превышать скорость горения в 1,73 раза, при этом воспламенение

40 вторичного факела происходит на расстоянии 116-119 мм от сопла термораспылителя. Эти же рабочие газы и порошок использовали для напыления по технологии, предложенной в прототипе. В табл.2

45 приведены свойства покрытий, полученных по предлагаемому способу и по прототипу.

Таким образом, напыление покрытий из порошков тугоплавких металлов, окислов,

50 ситаллов, стеклоэмалей по предлагаемому способу позволяет получить слои с достаточно высокими механическими свойствами.

Формула изобретения

Способ газопламенного напыления порошковых материалов, преимущественно тугоплавких неэлектропроводных покрытий, включающий смешение рабочих газов, их горение с образованием высокотемпературного факела, нагрев и ускорение транспортируемых в факел частиц порошка и дополнительный их нагрев и ускорение в пламени соосно расположенного с первым вторичного факела, отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытий, транспортирование порошка осуществляют между первичным факелом и вторичным,

при этом смесь горючих газов вторичного факела подают по оси первичного факела, а скорость истечения газовой смеси вторичного факела определяют из выражения

V(T2G+

do 10

s

-)Vr,

0

5

М -Ti где Vr-скорость горения, 1 м/с;

TI, Та - максимальная температура горения смеси первичного и вторичного факелов соответственно, град.К.;

d0 - средний размер частиц напыляемого порошка, м;

G, М - коэффициенты, зависящие от состава вторичной смеси,

Таблица 1

Использование: для получения покрытий из тугоплавких и неэлектропроводных материалов. Сущность изобретения: способ включает смешение рабочих газов, их горение с образованием высокотемпературного факела, нагрев и ускорение транспортируемых в факел частиц порошка и дополнительный их нагрев и ускорение в пламени соосно расположенного с первым вторичного факела. При этом транспортирование порошка осуществляют между первичным факелом и вторичным, причем смесь горючих газов, образующих вторичный факел, подают по оси первичного факела, а скорость истечения газовой смеси вторичного факела определяют из выражения: 8 V rr2G+ 10 -)Vr, М.-Ti где Vr - скорость горения смеси, с/м; Ti, Т2 - максимальная температура горения смеси первичного и вторичного факела, соответственно, град.К; do - средний размер частиц напыляемого порошка, м; G, М - коэффициенты, зависящие от состава вторичной смеси. 2 табл. со с

Таблица 2