Порошковый материал для нанесения износостойкого газотермического покрытия, получаемый самораспространяющимся высокотемпературным синтезом

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым материалам для нанесения износостойких покрытий методами газотермического напыления на различные детали машин и оборудования, подвергаемые интенсивному абразивному износу в процессе их эксплуатации. Порошковый материал для нанесения износостойкого газотермического покрытия, получаемый самораспространяющимся высокотемпературным синтезом, состоит из смеси порошка сплава на основе никеля, содержащего хром, бор, кремний, железо и углерод, и порошка оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок оксида алюминия - 10, порошок сплава на основе никеля - 90. Изобретение направлено на улучшение структуры наносимого слоя, достижение высокой термостойкости и химической устойчивости компонентов порошкового материала, влияющие на качество наносимого на поверхность покрытия. 4 пр., 3 табл.

 

Изобретение относится к порошковой металлургии для получения износостойких покрытий методами газотермического наплавления на различных деталях машин и оборудования, подвергающихся интенсивному абразивному износу в процессе их эксплуатации.

Известен износостойкий материал (патент № 2062813 RU, C22C 29/10 C22C 1/04, опубл. 27.06.1996), содержащий карбид титана, никель, углерод, железо и кобальт при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбид титана 10-60; никель 4-15; углерод 0,2-1,5; кобальт 1-6; железо остальное. Описываемый материал характеризуется высокой износостойкостью.

Известен порошковый материал для получения износостойких покрытий (патент №2055936 RU, С23С 4/04, С22С 29/02, опубл. 10.03.1996), содержащий карбид титана и сплав алюминия с одним и более компонентами из группы: железо, никель, кобальт, титан, цирконий, тантал, хром, кремний, включающий, мас. %: алюминий 30-99; компонент из группы: железо, никель, кобальт, титан, цирконий, тантал, хром, кремний остальное при следующем соотношении компонентов, мас. %: карбид - титана 10-90; сплав - остальное. Данный порошковый материал обеспечивает высокую износостойкость упрочняемых изделий.

Прототипом изобретения является порошковый материал для нанесения износостойкого газотермического покрытия методом само распространяющегося высокотемпературного синтеза (патент №2728124 RU, С23С 4/067, С23С 4/10, С22С 32/00, опубл. 28.07.2020), отличающийся тем, что он состоит из смеси порошка сплава на основе никеля, содержащий хром, бор, кремний, железо и углерод, и порошка оксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. %: порошок оксида алюминия - 10, порошок сплава на основе никеля - 90.

Недостатком известных порошковых материалов является недостаточная износостойкость и прочность сцепления получаемых покрытий с основой поверхности металла.

Технической задачей изобретения является улучшение структуры наплавленного слоя, достижение высокой термостойкости и химической устойчивости компонентов порошкового материала, влияющие на качество наплавляемой поверхности.

Техническая задача обеспечивается тем, что порошковый материал для нанесения износостойкого газотермического покрытия, получаемый самораспространяющимся высокотемпературным синтезом, состоит из смеси порошка сплава на основе никеля, содержащего хром, бор, кремний, железо, углерод, и дополнительно содержит порошок оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас. %: порошок оксида алюминия - 10, порошок сплава на основе никеля - 90.

Нанесенное предлагаемым порошковым материалом покрытие представляет собой композиционный материал, структура которого образована матрицей на основе никелевого порошка, в объеме которого распределены частицы оксиды алюминия.

Высокая вязкость нанесенного покрытия обеспечивается наличием в составе наплавляемого порошка пластичного никелевого сплава, а необходимая твердость наплавленного слоя достигается путем добавления в состав оксида алюминия. Сочетание вязкости и твердости является результатом достижения повышенной износостойкости получаемого наплавленного слоя.

Для экспериментальной проверки предлагаемого решения были подготовлены 4 образца порошковых материалов для нанесения износостойкого газотермического покрытия при следующем соотношении компонентов смеси, мас. % (таблица 1):

Для проведения экспериментов использовали порошковую смесь ПГ-12Н-02 и металлический компонент оксид алюминия Al2O3. Соотношение оксида алюминия и порошковой смеси варьировали в составе исходной смеси для синтеза. В таблице 2 приведены соотношения компонентов порошковых материалов.

Из указанных соотношений компонентов получены образцы порошковых материалов для нанесения износостойкого газотермического покрытия различного состава методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в восстановительной среде. Средний диаметр зерен готового смешанного материала составлял 90 мкм, максимальный 160 мкм, и минимальный 45 мкм.

Структура частиц, полученных порошковых материалов, включала матрицу на основе сплава никеля с распределенными в ней частицами оксида алюминия Al2O3. Соотношение оксидной и матричной составляющих в частицах порошка варьировали составом исходной смеси для синтеза.

Нанесение покрытий осуществляли на установке газопламенного наплавления, состоящей из горелки наплавочной модели EuroJet XS-8, пропанобутановая смесь в качестве горючего газа и кислорода при следующих режимах: пропанобутановая смесь - 0,5 бар, кислород - 2 бар, температура пламени факела горелки составляла приблизительно 2380°С, расстояние от среза сопла мундштука до наплавляемой поверхности 180 мм, скорость перемещения частиц на выходе около 200 м/с, толщина наносимого слоя составляла 0,4-0,6 мм, на плоские образцы из стали 65Г, предварительно подвергнутые пескоструйной обработке.

Структуру частиц полученных порошков исследовали методом оптической металлографии на приборе «Metaval», растровой электронной микроскопии на приборе «TeslaBS-300». Микротвердость наплавленных покрытий измеряли на приборе ПМТ-3. Испытания на износостойкость проводили на стенде для ускоренных испытаний рабочих органов почвообрабатывающих машин согласно ГОСТ 33687-2015 "Машины и орудия для поверхностной обработки почвы. Методы испытаний". В качестве материала для сравнения использовали образец из стали 65Г. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице 3.

Из данных таблицы 3 следует, что введение в состав порошкового материала для нанесения износостойкого покрытия оксида алюминия приводит к существенному повышению износостойкости получаемого покрытия. В результате проведенных экспериментов выявлено, что состав 2 является оптимальным, приведенный в таблице 1. В связи с тем, что относительная износостойкость нанесенного покрытия составом 2 является выше, чем в составах 1, 3, 4, следовательно, порошковый материал, полученный на основе состава 2, способен обеспечить высокую износостойкость поверхности рабочих органов почвообрабатывающих машин, работающих в интенсивном контакте с абразивной средой.

Порошковый материал для нанесения износостойкого газотермического покрытия, получаемый самораспространяющимся высокотемпературным синтезом, состоящий из смеси порошка сплава на основе никеля, содержащего хром, бор, кремний, железо и углерод, отличающийся тем, что дополнительно содержит порошок оксида алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок оксида алюминия - 10, порошок сплава на основе никеля - 90.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к технологии формирования локальных карбидных покрытий на штамповых сталях, и может быть использовано для повышения поверхностных характеристик штампового инструмента.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к конструкции деталей и сборочных единиц (ДСЕ) соплового аппарата турбины высокого давления (СА ТВД) газотурбинного двигателя, преимущественно для высокоманевренных самолетов.
Изобретение относится к способам нанесения покрытия путем распыления материала в расплавленном состоянии и может быть использовано в оборонной технике и различных видах боеприпасов многофакторного и запреградного действия.

Изобретение относится к способам плазмохимической обработки стальных изделий сложных форм и может быть использовано для защиты металлических материалов и изделий, которые могут подвергаться воздействию твердых частиц в потоках газов или жидкости, а также находящихся в химически агрессивных средах.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу изготовления композиционного материала на основе неметаллического порошка и металла-оболочки.

Изобретение относится к области медицины, а именно к созданию тромборезистентных медицинских изделий, и раскрывает способ получения тромборезистентных изделий медицинского назначения, выполненных из титана и сплавов на его основе.

Изобретение относится к изделию с покрытием и способу его изготовления. Изделие с покрытием содержит подложку и самовосстанавливающееся покрытие, нанесенное на поверхность подложки, содержащее сплошную металлическую матрицу, сформированную из Ni, Cu, Ag, Au, Sn, Fe, In, W, Ti, Co, Al, Mg, Cr, Mo, или их сплавов, или комбинации, и множество микро- или наноразмерных частиц, диспергированных в сплошной металлической матрице.

Изобретение относится к области нанесения покрытий из дисперсных материалов на внутренние поверхности изделий небольших размеров, в частности к плазмотрону для нанесения покрытия на внутренние поверхности изделий, и может найти применение в ракетно-космической, авиационной, металлургической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии, ортопедии, стоматологии, и может быть использовано в качестве покрытия для внутрикостных имплантатов, выполненных из сплавов титана.

Изобретение относится к чёрным керамическим композитных покрытиям и может быть использовано в оптических устройствах. Керамическое композитное покрытие содержит керамическую оксидную матрицу с внедренными в нее карбидными наночастицами, в частности, наночастицами карбида металла, и/или внедренными в нее металл-углеродными композитными наночастицами с отдельными фазами металла и углерода.
Наверх