Способ нанесения алюминиевого газотермического покрытия

 

Сущность изобретения: поверхность стальной подложки готовят под напыление обычными методами. Нанесение алюминиевого покрытия осуществляют, преимущественно , электродуговой металлизацией параллельными полосами при толщине покрытия до 2000 мкм. Ныпыляемые полосы располагают в продольном относительно изделия направлении, толщину и разнотолщинность покрытия определяют из предложенных математических выражений в зависимости от требуемых значений общего обжатия и обжатия стальной основы при последующей прокатке основы покрытием. Пластическое деформирование изделия с напыленным покрытием осуществляют прокаткой .

СОЮЭ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 4/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент ссср1

«оя

1 -л ее,e ..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю к ° ъм — =(0,781...0,903)-0,576 ест

b (21) 4812658/26 (22) 20.02.90 (46) 30.01.93. Бюл. ¹ 4 (71) Московский институт стали и сплавов (72) А.Е.Титлянов и А.Г.Редюк (56) 1, Получение покрытий высокотемпературным распылением, Под ред. Л.К,Дружинина, M,: Атомиздат, 1973, с. 226-227.

2. Англ, з-ка N 2136452, кл. С 23 С 7/00, 1984. (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ (57) Сущность изобретения: поверхность стальной подложки готовят под напыление

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при нанесении и последующей обработке газотермических покрытий.

Известен способ нанесения газотермических покрытий параллельными полосами с обеспечением практически равномерной толщины покрытия (1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ нанесения алюминиевых газотерми.ческих покрытий, при котором покрытием напыляют на стальную основу и пластически деформируют (2).

Однако несмотря на повышение антикоррозионных свойств покрытия способ не позволяет получать требуемые значения толщины покрытия и основы после пластического деформирования, т,к. отсутствуют рекомендации по режимам напыления по„„QJ „„17914б4 А1 обычными методами. Нанесение алюминиевого покрытия осуществляют, преимущественно, электродуговой металлизацией параллельными полосами при толщине покрытия до 2000 мкм. Ныпыляемые полосы располагают в продольном относительно изделия направлении, толщину и разнотолщинность покрытия определяют из предложенных математических выражений в зависимости от требуемых значений общего обжатия и обжатия стальной основы при последующей прокатке основы покрытием.

Пластическое деформирование изделия с напыленным покрытием осуществляют про-, К8ТКОА. н (I

| крытия заданной толщины и разнотолщин- .. а ности.

Целью изобретения является получение:, р требуемых значений толщины покрытия и основы после пластического деформирования, Для достижения поставленной цели в О" описываемом способе нанесения алюминие-, Фь вого газотермического покрытия преимущественно толщнной до 200 мкм, включающем ) напыление покрытия на основу преимущественно из малоуглеродистой стали параллельными полосами и последующее пластическое деформирование, покрытие . напыляют со средней толщиной и разнотолщинностью, определяемыми из следующих соотношений:

1791464 — "" =-0.022+0,719 " -0,433 " е+

Н Н

+0,531 (" ) (2) а пластическое деформирование произво- 5. дят прокаткой, при этом полосы покрытия напыляют со смещением и с амплитудой, определяемыми иэ следующих соотношений: — =0,712+0,562, (3) — — -0,026+1,126—

a S

Н (4) где Н, h — средняя толщина покрытия до и после прокатки, соответственно; 15 а, е,т — обжатия общее и стальной основы. соответственно;

Йех разнотолщинность покрытия до прокатки;

A ix — разнотолщинность покрытия по- 20 сле прокатки;

S — смещение полос; о — половина ширины полосы напыления; а — амплитуда полосы.. 25

Нанесение покрытия толщиной и с разнотолщинностью, определяемыми по зависимостям (1, 2) позволяет по сравнению с известным способом получить покрытие необходимой толщины и разнотолщинности 30 при напылении в зависимости оттребуемых толщины и разнотолщинности в результате прокатки. Соотношения (3, 4) показывают, как можно получить необходимую разнотолщинность покрытия при его нане- 35 сении параллельными полосами и с какой амплитудой необходимо наносить полосу, т.е. обеспечивается достижение нового результата по сравнению с известным решением.

Получение зависимостей для определения необходимых толщины и разнотолщинности покрытия при нанесении, а также амплитуды и смещения полос проводился экспериментально путем напыления алю- 45 миниевого покрытия на ленты иэ малоугле"родистых марок стали и последующей холодной прокатки. Ширину полосы напыления изменяли эа счет изменения расстояния от металлизатора до листов, указанного 50 в инструкции, от 20 мм до 60 мм с шагом 4 мм с точностью до 1 мм. Менее 20 мм ширину полосы выбирать нецелесообразно, т.к. частицы напыляемого материала не успевают приобрести необходимую скорость. При- 55 нимать ширину полосы напыления более 60 мм также нецелесообразно, т.к. частицы успевают остыть за время полета. В обоих случаях будет невысокая прочность сцепления покрытия и основы, Величину смещения полос изменяли от 2 мм до 2 О с шагом 2 мм.

Меньше 2 мм практически не удаетсц, установить смещение полос, а при 2 а не происходит их наложение, Толщину стальной основы изменяли от

0,4 до 2,0 мм, что соответствует наиболее распространенным ее значениям при холодной прокатке, Среднюю толщину покрытия при напылении изменяли от 0,03 до 0,2 мм. Толщина менее 0,03 мм не обеспечивает требуемые антикорроэионные свойства стальной основы, а более 0,2 мм может привести к дефектам формы при прокатке, т.к.. разнотолщинность покрытия увеличивается с ростом его толщины, Толщину покрытия по ширине листа измеряли при помощи магнитного толщиномера MT-41 НЦ. Разнотолщинность определяли как разность между максимальной и минимальной толщиной покрытия по ширине листа, а среднюю толщину по формуле: и

Х HI

i =1

Н =— и где Н -толщина в )-й точке по ширине листа; и — число точек измерения.

Для каждого листа вычисляли отношение разнотолщинности покрытия к его средней толщине. В качестве амплитуды выбирали максимальное значение толщины полосы напыления по ширине. В результате математической обработки результатов с помощью регрессионного анализа, получили соотношения (3, 4).

Напыленные листы были прбкатаны с разным количеством проходов. Величину относительного обжатия листов с покрытием изменяли до 0,7. При обжатии более 0,7 напряжения сдвига на границе раздела покрытия и основы могут превысить критические значения, что приведет к отслоению покрытия от основы. Разнотолщинность, среднюю толщину покрытия и обжатие общее и основы вычисляли после каждого прохода. В результате математической обработки результатов с помощью регрессионного анализа, получили соотношения (1, 2).

Описываемый способ осуществляется следующим образом. Известны толщины стальной основы до и после прокатки и диапазон требуемой толщины покрытия после прокатки. Вычисляя обжатие стали по формуле:

Нст — пст сст

Нст

1791464 и среднюю толщину покрытия после прокатки; макс + мин

h—

5 ,pe h-- h " — кс а ая ная толщина покрытия после прокатки, соответственно, определяют среднюю толщину напыляемого покрытия по соотношению (1).

Зная толщину слоев до и после прокатки, определяют общее обжатие; + Наст — h — пст

Я

H+Нст

Определив разнотолщиннрсть покрытия после прокатки как 5, „ = hM "" "— h ""„ вычисляют отношение разнотолщийности к средней толщине покрытия (Л ых/h ), Подставляя Ьаых/Н и е в соотношение (2), вычисляют отношение разнотолщинности к средней толщине после напыления: —. ах ах

Подставляя () в соотношение (3), вычисляют отношение величины смещения полос напыления к половине ширины полосы (— ), а следовательно, по заданному значе- 30

0 нию сгопределяют S . Подставляя отношение (— ) в соотношение (4), вычисляют

S отношение —, а следовательно, требуе- 35 а мую амплитуду полосы напыления.

Затем после произведенных расчетов на изделия иэ малоуглеродистой стали по- „ средством металлизатора, перемещаемого в продольном относительно изделия направлении, наносят первую полосу с амплитудой а, которую подбирают на пробной заготовке путем изменения режимов напыления, в частности, скорости движения металлизатора вдоль заготовки. Затем металлизатор смещают в перпендикулярном относительно изделия направлении на расчетную величину S и производят напыление следующей полосы с той же амплитудой а и т.д. После завершения напыления изделие прокатывают с общим расчетным обжатием е. В результате получают изделие с требуемыми значениями толщины покрытия и основы. Следует отметить, что описываемый способ справедлив и в случае, когда стальная основа не деформируется при прокатке, а происходит лишь уплотнение покрытия.

Пример 1. Для получения ленты из стали 10 с алюминиевым покрытием, идущей на изготовление металлорукавов, толщина стальной основы должна составлять

0,3 мм, а толщина покрытия должна колебаться в диапазоне 20„.30 ммкм. В этом случае Аых =10 мкм, à h=25 мкм, т.е. алых 0,4, Толщина ленты без покрытия составляет 0,4 мм, следовательно, ест -0,25, По соотношению (1) Н =36 мкм (использовано среднее значение свободного члена в соотношении (1), равное 0,842). Следовательно, общее обжатие составит я=0,254.

Подставляя „=0,4 и с =0,254 в (2) и.

Ьых решая квадратное уравнение относительно

Йх, получаем =0,487. По соотношеАх нию (3) — =0 986. Выбирая 2 о из диапазона

О

20„.60 мм, оговоренного в инструкциях на металлизаторы, равную 20 мм, вычисляем

$=9,86 мм. По соотношению (4) — =1,136, т,е. а=40,7 мкм. На стальную ленту шириной

200 мм наносили алюминиевое покрытие стационарным металлиэатором ЭМ-12М, перемещаемым вдоль ленты. После нанесения первой полосы с амплитудой 40,7 мкм, металлиэатор смещали в перпендикулярном направлении на 9,86 мм и производили напыление следующей полосы с той же амплитудой. Наобходимую амплитуду подбирали на пробной заготовке путем изменения скорости движения металлиэатора вдоль заготовки. После окончания напыления ленту прокатывали на 4-х валковом реверсивномстане320, с я=0,254, В результате получили плакированную сталь с требуемыми значенилми йст, и . Далее ленту алых распускали на требуемую ширину 10 мм.

Пример 2. Для получения стальных труб (ст.20) с алюминиевым покрытием для трубопроводов горячего водоснабжения толщина стальной основы должна составлять 2,0 мм, а толщина покрытия должна колебаться в диапазоне 90... t10 мкм. В этом случае Лаb x =20 мкм, à h=100 мкм, т.е. — Б 0,2. Толщина стенки трубы без по еых

h крытия также составляет 2,0 мм, следовательно, я ст =Р. По соотношению (1) Н =119 мкм. Общее обжатие составит я=0,009.

Подставляя ()=-0,2 и я=0,009 в соотноЬаых шение (2), получаем -"4),26. По соотноЬ х

1791464

Составитель А. Радюк

Техред М,Моргентал

Корректор С. Лисина

Редактор A. Егорова

Заказ 135 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 шению (3) — =0,858. Выбирая 2о равную 30

S мм,вычисляем S=12,9 мм. По соотношению (4) — =0,992, т.е. а=118 мкм.

Н

На стальную трубу с толщиной 2,0 мм наносили алюминиевое покрытие стационарным металлизатором ЭМ-12М, перемещаемым вдоль трубы, После напыления первой полосы с амплитудой,118 мкм металлизатор смещали в перпендикулярном направлении на 12,9 мм и производили напыление следующей полосы с той же амплитудой, После окончания напыления трубу прокатывали на трубоправильном стане с а =0,009. В результате получили плакирован ную трубу с требуемыми значениями

Ьых ст, Прокатка стальных изделий с алюминиевым покрытием после напыления позволяет не только получать покрытие и основу требуемой толщины, но и повышает антикоррозионные свойства изделий за счет. устранения сквозной пористости, а также когезию покрытия, Ф ормула изобретения

Способ нанесения алюминиевого газотермического покрытия, преимущественно толщиной до 200 мкм, включающий напыление покрытия на основу, преимущественно из малоуглеродистой стали, параллельными полосами и последующее пластическое деформирование, о т л и ч à ю шийся тем, что, с цельюполучения требуемых значений толщины покрытия и основы, после пластического деформирования покрытие напыляют со средней толщиной и разно5 толщинностью, определенными из следующих соотношений: — = (0,781 „,0,903)-0,576 ест

10 h . Н Н вЂ” ц" = -0,022+0,719 " -0,433 " e +

+0,531(„" ) а пластическое деформирование производят прокаткой, при этом полосы покрытия

15 напыляют со смещением и с амплитудой, определяемыми из следующих соотношений: — =0,712+0,562

О Н

20 а S — =0,026+1,126 —, Н где h — средняя толщина покрытия до и после прокатки соответственно, е, @> — обжатие общее и основы, соот25 ветственно;

Л х — разнотолщинность покрытия до прокатки; <> — разнотолщинность покрытия после прокатки;

S —. смещение полос;

Ь вЂ” половина ширины полосы напыления; а — амплитуда полосы.