Состав шихты для шликерных покрытий

Изобретение относится к области получения материалов, в частности к составам шихты для шликерных покрытий при формировании защитных покрытий на конструкционные материалы, используемые в энергетике, машиностроении, космической, ядерной технике и других областях промышленности. Шихты для шликерных покрытий, содержащая присадочный материал и связующее вещество, дополнительно содержит оксид меди, при этом в качестве присадочного материала используют мелкодисперсный порошок тугоплавких материалов при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%: мелкодисперсный порошок тугоплавких материалов 70-90, оксид меди 5-7, связующее вещество 3-23, при этом в качестве связующего вещества используют оксиэтилцеллюлозу, силикат натрия или калия и воду, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%: оксиэтилцеллюлоза 6,5-7, силикат натрия или калия 27-30, вода - остальное. Изобретение позволяет повысить качество наплавленного слоя.

 

Изобретение относится к области получения материалов, в частности к составам шихты для шликерных покрытий при формировании защитных покрытий на конструкционные материалы, используемые в энергетике, машиностроении, космической, ядерной технике и других областях промышленности.

Известен состав порошковой шихты для шликерных покрытий, содержащий никель, кремний, оксиды кремния, бария, бора, хром борид титана и дисилицид молибдена и шликерные слои (патент РФ №2078849 по кл. C23C 24/00 от 10.05.1997 г.).

Данный состав не позволяет использовать его при лазерной обработке защитных покрытий, а именно при лазерной наплавке путем оплавления шликерного покрытия. Лазерная наплавка предусматривает локальную подачу присадочного материала и кратковременное расплавление материала основы с высокой степенью автоматизации управления термическими циклами процесса. Указанные особенности не реализуемы в патенте №2078849. Кроме того, используемые в данном патенте компоненты шихты, не обеспечивают снижения интенсивности разложения связующих веществ и снижения удаления продуктов разложения при термообработке шихты.

Известен состав шихты для шликерных покрытий, полученный смешением исходных компонентов, содержащих кремний, борид циркония с приготовлением шликера на органическом связующем с последующим термическом воздействии на полученную шихту с изделием, на которое нанесено покрытие (патент РФ №2471751 по кл. C04B 35/58 от 10.01.2013 г.).

Данный состав не позволяет использовать его при лазерной обработке защитных покрытий, преимущественно при лазерной наплавке путем оплавления шликерного покрытия.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в обеспечении возможности лазерной наплавки шликерных покрытий.

Поставленная задача решается за счет того, что состав шихты для шликерных покрытий, содержащий присадочный материал и связующее вещество, дополнительно содержит оксид меди, а в качестве присадочного материала используют мелкодисперсный порошок тугоплавких материалов при следующем соотношении указанных компонентов, мас. %:

мелкодисперсный порошок тугоплавких материалов - 70-90%

оксид меди - 5-7%

связующее вещество - 3-23%,

при этом в качестве связующего вещества используют оксиэтилцеллюлозу, силикат натрия или калия и воду, при следующем соотношении указанных компонентов, мас. %:

оксиэтилцеллюлоза - 6,5-7%

силикат натрия или калия - 27-30%

вода - остальное.

Состав шихты для шликерного покрытия и связующее вещество определяют в конечном итоге качество защитного покрытия. Введение оксида меди в состав шихты обеспечивает повышение сопротивляемости наплавленного слоя образованию трещин.

Для повышения качества наплавленного слоя в результате полного выгорания связующего, с дополнительным выделением теплоты, без остатка и повышения коэффициента поглощения лазерного излучения в состав связующего вещества введены оксиэтилцеллюлоза, силикат натрия или калия.

Указанное соотношение ингредиентов связующего вещества обеспечивает необходимую адгезию к поверхности изделия, на котором формируется защитное покрытие.

Использование мелкодисперсного порошка при указанном соотношении ингредиентов дает возможность осуществлять лазерную наплавку металлических и композиционных покрытий с шликерным слоем, состав которого описан выше. В качестве мелкодисперсного порошка могу быть использованы стандартные порошки на никелевой, кобальтовой и железной основе, а также их смеси с добавлением оксидов и карбидов тугоплавких материалов и др. Выбор определяется требуемыми физическими параметрами порошка и экономическими возможностями.

Пример

Для лазерной наплавки используются порошки на основе никеля ПР-НХ18С5Р4, содержащие следующие химические элементы в весовых процентах:

кобальт - 2%

хром - 17,5%

кремний - 4,6%

бор - 4,2

никель – остальное.

Отмечено, что нанесение полученной шихты с порошком, содержащим указанные химические элементы на поверхность стальных и чугунных образцов, приводило к появлению трещин после лазерной наплавки.

При нанесении же шихты, содержащей оксид меди, трещины в наплавленном покрытии обнаружены не были.

Отсутствие трещин говорит о повышении сопротивляемости наплавленного слоя, снижении развития упругопластических деформаций и увеличении коэффициента использования присадочного материала.

При этом снижается распространение трещин в низкотемпературной зоне лазерного излучения и происходит дополнительный подогрев металла основы в процессе наплавки и, следовательно, снижается коэффициент трещинообразования.

Использование данной шихты для шликерных покрытий при лазерной наплавке позволяет повысить качество сцепления основного и присадочного материала за счет снижения остаточных напряжений и деформаций, исключения образования пор и трещин, а также увеличить коэффициент использования присадочного материала и снизить стоимости готового изделия.

Состав шихты для шликерных покрытий, содержащий присадочный материал и связующее вещество, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид меди, а в качестве присадочного материала используют мелкодисперсный порошок тугоплавких материалов при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

мелкодисперсный порошок тугоплавких материалов - 70-90,

оксид меди - 5-7,

связующее вещество - 3-23,

при этом в качестве связующего вещества используют оксиэтилцеллюлозу, силикат натрия или калия и воду, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

оксиэтилцеллюлоза - 6,5 -7,

силикат натрия или калия - 27-30,

вода - остальное.