Состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей



Владельцы патента RU 2715273:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО РГУПС) (RU)

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных деталей, в частности, к составу для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей. Состав содержит термореактивную отверждающуюся и коксующуюся смесь эпоксидированного новолака (А), триэтаноламинотитаната (Б) и нефтяного пека (В) в соотношении А:Б:В от 70:10:20 до 50:40:10. Смесь наносят на поверхность металла слоем от 5 до 15 мм и отверждают при температуре от 120°С до 170°С в течение от 5 до 30 минут. Затем подвергают воздействию лазерного луча при температуре 1200-1300°С в течение от 5 до 20 минут до образования кокса и нитрида титана. После чего воздействуют лазерным лучом до деструкции и удаления кокса и органических примесей. Состав обеспечивает повышение поверхностной твердости и термостойкости обработанной поверхности. 4 пр.

 

Изобретение относится к области химико-термической обработки стальных деталей, в частности, к составу для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей.

Известен состав для лазерного легирования поверхностей деталей из конструкционных сталей, состоящий из окиси хрома, карбида бора и ферросилиция (см. А.С. СССР 1607433, МКИ С23С 12/02). Недостатками этого состава являются неравномерность его распределения по площади (как следствие, неоднородность прочностных показателей) и недостаточная термостойкость.

Ближайшим прототипом заявляемого изобретения является состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей, включающий углерод, окись хрома и борный ангидрид (см. патент RU 2345174 С1 от 12.07.2007 г.).

Недостатками состава, описанного в прототипе, является необходимость применения чрезвычайно высоких температур для осуществления реакции окиси хрома с борным ангидридом, т.к. окись хрома плавится при 2265°С, а учитывая очень большую разницу в температурах плавления борного ангидрида (450÷470°С), она будет носить гетерогенный характер и не достигнет полноты прохождения. Возможны также большие потери расплава борного ангидрида вследствие возгонки, т.е. процесс будет трудновоспроизводимым. Кроме того, возможно протекание и других реакций углерода с бором, окиси хрома с углеродом, которые не обеспечат высокой термостойкости покрытий.

Целью заявляемого изобретения является состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей, повышающий поверхностную твердость и термостойкость, отличающийся тем, что он состоит из коксующегося термореактивного полимерного состава, состоящего из эпоксидированного новолака (А), триэтаноламинотитаната (Б) и нефтяного пека (В) в соотношении А : Б : В от 70:10:20 до 50:40:10, который отверждается на поверхности металла в виде слоя от 5 до 15 мм при температуре от 120°С до 170°С в течение от 5 до 30 минут и затем подвергается воздействию лазерного луча при температуре до 1200÷ 1300°С в течение от 5 до 20 минут, до образования кокса и нитрида титана, после чего подвергается воздействию лазерного луча при температуре до 1600÷1800°С в течение от 5 до 20 минут до деструкции и удаления кокса и органических примесей.

Пример 1.

В реактор, снабженный обогревом и мешалкой, загружают эпоксидированный новолак (новолачную смолу промышленной марки ЭН-6), представляющий собой продукт эпоксидирования фенолформальдегидного новолака (в отвержденном состоянии имеет коксовое число 45%) (А), температуру повышают до +50°С, затем добавляют триэтаноламинотитанат (промышленная марка ТЭАТ) (Б) и коксующийся нефтяной пек (В) в соотношении А : Б : В=60:25:15. Смесь разбавляют добавкой ацетона до 5%. Приготовленную пастообразную смесь шпателем наносят на упрочняемую поверхность слоем 10 мм (или наливом при большем разбавлении). Затем нанесенный состав отверждают при 150°С в течение 12 минут. Отвержденный состав представляет собой полимер (макромолекула), с прочностью при сжатии 150 МПа, температурой начала деструкции 380°С, после деструкции при 1000°С коксовый остаток ~50%.

Отвержденное покрытие не разрушается под действием колебаний температур от -110°С до +120°С, случайных ударов и может быть подвергнуто лазерному воздействию в любое время после его отверждения.

Воздействие лазерным лучом осуществляют в два этапа. Первый этап - 1250°С 12 минут, в течение которого полимер деструктирует, высвобождая чрезвычайно активные при этой температуре атомы титана, поглощающие также активные атомы азота* (*Поглощение азота титаном при высоких температурах описано во многих работах), и атомы углерода, катализирующие реакцию образования нитрида титана. При этом подвижные атомы азота не рассеиваются благодаря образованию кокса - 50% от исходной массы. Второй этап - 1700°С 7 минут, во время которого деструктирует кокс и все возможные примеси, а на оплавленной поверхности металла образуется слой нитрида титана с примесью карбида титана (имеют температуру плавления ~3000°С), с микротвердостью 1900 кг/мм2 (на уровне алмаза).

Пример 2.

Осуществляют аналогично примеру 1, но соотношение компонентов наносимой смеси А : Б : В=70:10:20, которую наносят слоем 15 мм, отверждают при 120°С в течение 30 минут и подвергают лазерному воздействию при 1200°С в течение 20 минут, а затем 1800°С в течение 5 минут. Микротвердость покрытия 1950 кг/мм2. Термостойкость ~3000°С.

Пример 3.

Осуществляют аналогично примеру 1, но соотношение компонентов берут А : Б : В=50:40:10 и наносят слоем 5 мм, отверждают при 170°С в течение 5 минут и подвергают лазерному воздействию при 1300°С в течение 5 минут, а затем при 1600°С в течение 20 минут. Микротвердость покрытия 1850 кг/мм2. Термостойкость ~3000°С.

Пример 4.

Осуществляют аналогично примеру 1, но лазерному воздействию подвергают при 1800°С в течение 20 минут. Микротвердость покрытия 1950 кг/мм2. Термостойкость ~3000°С.

Состав для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей, отличающийся тем, что он содержит термореактивную отверждающуюся и коксующуюся смесь эпоксидированного новолака (А), триэтаноламинотитаната (Б) и нефтяного пека (В) в соотношении А:Б:В от 70:10:20 до 50:40:10.



 

Похожие патенты:

Заявляемое изобретение относится к области материаловедения, а именно к способам получения двухслойных структур, состоящих из светопоглощающего слоя галогенидного полупроводника состава АВХ3 и находящегося в контакте с ним слоя электропроводящего материала, для использования в качестве компонента фотоэлектрических устройств, в частности твердотельных, в том числе тонкопленочных, гибких или тандемных солнечных элементов, а также оптоэлектронных и светоизлучающих устройств.

Изобретение относится к покрытию на основе AlCrN, обеспечивающему исключительную устойчивость к кратерному износу в ходе операций сухого резания, например при зубофрезеровании.

Изобретение относится к области материаловедения, а именно к способам получения пленки полупроводника на основе комплексных галогенидов с перовскитоподобной структурой, которая может быть использована в качестве светопоглощающего слоя в твердотельных, в том числе тонкопленочных, гибких или тандемных солнечных элементах, а также для создания оптоэлектронных, в частности светоизлучающих устройств.

Изобретение относится к области электрофизической и электрохимической обработки, в частности к электроэрозионному легированию (ЭЭЛ), и может быть использовано для обработки поверхностей деталей машин и металлорежущих инструментов.

Изобретения заявленной группы относятся к области горячей штамповки и могут быть использованы для изготовления плакированного листа для изготовления из него горячей штамповкой компонента и изготовления транспортного средства с указанным компонентом.

Изобретение может быть использовано при лазерной обработке материалов, в том числе керамических, в частности при формировании отверстий и резке. Очистку поверхности проводят кипячением в хромовой смеси.

Изобретение относится к области материаловедения, а именно к технологии получения тонких пленок или контактных микропечатных планарных структур галогенидных полупроводников состава АВХ3, в том числе с органическими катионами, которые могут быть использованы в качестве светопоглощающего слоя в твердотельных, в том числе тонкопленочных, гибких или тандемных солнечных элементах или для создания светоизлучающих устройств.

Изобретение относится к получению на поверхности алюминия и его сплавов супергидрофобных покрытий, обладающих влагозащитными и антиобледенительными свойствами, и может быть использовано для обеспечения долговременной защиты от гололедно-изморозевых отложений и сопутствующей коррозии различных конструкций и сооружений.

Изобретение относится к изготовлению закаленных под прессом деталей из стальных листов или стальных лент с покрытием на основе алюминия. Предложен способ, в котором на стальной лист или стальную ленту наносят основной слой покрытия на основе алюминия методом горячего погружения, после которого до процесса формования стальной лист или стальную ленту с основным слоем покрытия подвергают плазменному оксидированию и/или обработке горячей водой, и/или обработке водяным паром, и на поверхности основного слоя покрытия путем образования оксидов или гидроксидов образуют поверхностный слой, содержащий оксид и/или гидроксид алюминия.

Изобретение относится к области получения металл-алмазного покрытия путем химического или электрохимического осаждения из раствора или электролита, содержащего источник ионов осаждаемого металла и алмазосодержащую добавку.

Изобретение может быть использовано для автоматической сварки на переменном токе под флюсом теплоустойчивых сталей перлитного класса, применяемых в атомном энергетическом машиностроении.

Изобретение может быть использовано для механизированной сварки в среде защитных газов и лазерно-дуговой сварки конструкций из низколегированных высокопрочных сталей с пределом текучести до 690 МПа.

Изобретение относится к наплавочным материалам, в частности к порошковым и композиционным проволокам для дуговой наплавки. Композиционная проволока состоит из никелевой оболочки, внутри которой находятся проволочные компоненты из алюминия, вольфрама, молибдена, лента из тантала и порошкообразная шихта, содержащая хром и цирконий, а также микроразмерные порошки диборида титана и диоксида церия с размером частиц в диапазонах 10-30 мкм.

Изобретение может быть использовано для сварки проволокой с флюсовым сердечником стальных пластин, в том числе пластин с высокой прочностью на растяжение и толстых пластин.

Изобретение относится к составам флюсов для низкотемпературной пайки с повышенной термостойкостью. Водорастворимый флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас %: глицерин 60-62, сорбит 27-28, щелочь 8-9, ингибитор в виде тетрабората натрия или борной кислоты 2-4.

Изобретение относится к составам флюсов для низкотемпературной пайки с повышенной термостойкостью. Водорастворимый флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас %: глицерин 60-62, сорбит 27-28, щелочь 8-9, ингибитор в виде тетрабората натрия или борной кислоты 2-4.

Порошковая проволока может быть использована восстановления и упрочнения деталей, работающих на истирание в условиях воздействия абразивного потока с большими контактными нагрузками, в частности, транспортирующих шнеков экструдеров.

Изобретение относится к покрытому стержневому электроду для дуговой сварки. Часть электродной проволоки электрода, содержащей Fe, покрыта покрывным агентом.

Изобретение может быть использовано для лазерного нанесения материала при аддитивном производстве и ремонте металлических компонентов из суперсплавов. Флюс имеет состав компонентов, который обеспечивает образование шлака при охлаждении после процесса лазерного нанесения в количестве не более 5 мас.% и содержит по меньшей мере один компонент, образующий при нагревании во время процесса лазерного нанесения по меньшей мере один газ, который является более тяжелым, чем воздух.

Изобретение может быть использовано для лазерного нанесения материала при аддитивном производстве и ремонте металлических компонентов из суперсплавов. Флюс имеет состав компонентов, который обеспечивает образование шлака при охлаждении после процесса лазерного нанесения в количестве не более 5 мас.% и содержит по меньшей мере один компонент, образующий при нагревании во время процесса лазерного нанесения по меньшей мере один газ, который является более тяжелым, чем воздух.

Изобретение относится к устройству для управления положением лазерной головки относительно обрабатываемой поверхности заготовок лазерным лучом. Лазерная головка 1 выполнена с приводом 2 для вертикального перемещения лазерной головки для поддержания заданного расстояния относительно обрабатываемой поверхности 3.

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных деталей, в частности, к составу для поверхностного лазерного упрочнения деталей из конструкционных сталей. Состав содержит термореактивную отверждающуюся и коксующуюся смесь эпоксидированного новолака, триэтаноламинотитаната и нефтяного пека в соотношении А:Б:В от 70:10:20 до 50:40:10. Смесь наносят на поверхность металла слоем от 5 до 15 мм и отверждают при температуре от 120°С до 170°С в течение от 5 до 30 минут. Затем подвергают воздействию лазерного луча при температуре 1200-1300°С в течение от 5 до 20 минут до образования кокса и нитрида титана. После чего воздействуют лазерным лучом до деструкции и удаления кокса и органических примесей. Состав обеспечивает повышение поверхностной твердости и термостойкости обработанной поверхности. 4 пр.

Наверх