Способ газопламенного напыления металлических порошков

 

Изобретение относится к газотермическим технологиям и может быть использовано при нанесении покрытий методом газопламенного напыления. Способ включает введение в пламя, образованное при сгорании ацетилена и кислорода, струи, состоящей из транспортирующего газа-аммиака и напыляемого порошка. Изобретение направлено на увеличение длины газового пламени, повышение времени пребывания частиц порошка в зоне горения и повышение прочности сцепления расплавленных частиц с основой. 1 ил.

Изобретение относится к области газотермических технологий и может быть использовано при нанесении покрытий методом газопламенного напыления.

Известные способы получения газопламенного напыления состоят в том, что определенная смесь кислорода (или воздуха) с горючим газом поступает в горелку, где поджигается и образует факел. В этот высокотемпературный поток газа подается порошковый материал, который нагревается до пластического состояния и уносится на основу, где образует покрытие (см. книгу В.А.Линник, П.Ю.Пекшев "Современная техника газотермического нанесения покрытий", М., Машиностроение, 1985, с.7).

Основным недостатком таких металлических покрытий является низкая (3-5 МПа) прочность сцепления с основой. Поэтому для устранения указанного недостатка напыленные детали стремятся подвергнуть технологическому отжигу в вакууме или оплавлению на воздухе.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ напыления порошковых металлов ацетилено-кислородным пламенем, реализуемый, например, с помощью установки УПН-8-67 (см. там же, с. 13). В пламя, образованное при сгорании ацетилена вместе с кислородом, непрерывно вдувается по осевому каналу горелки струя, состоящая из транспортирующего газа (кислорода) и напыляемого металлического порошка. В результате образуется напылительный поток.

Однако транспортирующий газ отбирает тепло от основного пламени и таким образом существенно сокращает протяженность активной зоны струи, возможность расплавления в ней осаждаемого порошка и как следствие - неудовлетворительная прочность сцепления напыленного металлического покрытия.

Способ иллюстрируется фиг.1,а,б.

Для поиска путей повышения теплофизических свойств струи рассмотрим процесс нагрева порошка в газовом пламени. Согласно существующим представлениям тепловая эффективная мощность q при нагреве порошка в струе газов пропорциональна температуре газового пламени Т (конец зоны II фиг.1,а), длине этой зоны l, коэффициенту теплоотдачи α и обратно пропорциональна скорости истечения смеси V_с: Анализ составляющих уравнения показывает, что наиболее просто повысить эффективность нагрева порошка путем увеличения длины зоны II неполного сгорания (восстановления) струи l, т.е. путем увеличения длительности пребывания частиц в высокотемпературной зоне.

Этого можно достигнуть посредством подачи в активную зону струи дополнительного количества водорода при неизменном расходе основной горючей смеси, т.к. водород, имея меньшую скорость горения и не требующий для этого избытка воздуха (кислорода), увеличивает длину пламени.

Цель в предполагаемом техническом решении - повысить в полтора и более раз прочность сцепления металлических покрытий с основой.

Это достигается тем, что в известном способе газопламенного напыления металлических порошков, заключающемся в введении в пламя, образованное при сгорании любого горючего газа, например ацетилена и кислорода, струи, состоящей из транспортирующего газа и напыляемого металлического порошка, согласно изобретению, в качестве транспортирующего газа используют аммиак.

При осуществлении способа используют серийное оборудование, подача металлического порошка в активную зону пламени производится через осевой канал горелки газообразным аммиаком.

В результате диссоциации аммиака (NH₃ ---> N+3H) в ядре основного пламени и внешнего бескамерного горения смеси атомарного водорода с воздухом происходит удлинение факела, выравнивание профилей температур, интенсификация процесса передачи тепла от струи к порошку, а также его защита от окисления (см. фиг.1,б).

Прочность сцепления напыленных покрытий ряда конструкционных металлов и сплавов на никелевой основе, установленная по клеевой методике, превышает 20 МПа.

Формула изобретения

Способ газопламенного напыления металлических порошков, включающий введение в пламя, образованное при сгорании ацетилена и кислорода, струи, состоящей из транспортирующего газа и напыляемого порошка, отличающийся тем, что в качестве транспортирующего газа используют аммиак.

РИСУНКИ

Рисунок 1