Способ формирования защитного покрытия

 

Изобретение относится к способам электронно-лучевого оплавления материалов и может быть использовано в энергетическом машиностроении для защиты изделий , эксплуатируемых в условиях высокотемпературного газоабразивного износа. Цель изобретения - создание покрытия, сохраняющего износостойкость и жаростойкость при температурах до 1000°С и минимизирующего при этом тепловую деформацию защищаемого изделия. На поверхность изделия напыляют порошковый интерметаллид NlaAl, используя, например, плазменную технологию нанесения покрытий . Затем напыленную поверхность облучают в вакууме сканирующим по ее площади электронным пучком, оплавляя защитный слой на глубину, не превышающую его толщину . Оплавленный защитный слой интерметаллида имеет аномально высокий предел текучести при температурах до 1000°С, характеризуется повышенной износостойкостью и жаростойкостью, что позволяет повысить долговечность защищенного изделия. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)5 В 23 К 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .";-.,"л,.х„, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4461165/27 (22) 17.06.88 (46) 15.09.91. Бюл. hl. 34 (71) Алтайский политехнический институт им. И. И; Полэунова (72) М. 8. Радченко, E. Н. Косоногов, Н. И.

Батырев, С. А. Степаненко, А. Н. Сидоров, П.

П. Антонов и А. А. Дорожков (53) 69,1.791.72(088.8) (56) Vincent W., Grutzner Н, Keramlkschlchten.

kraftung elnhelzen. Machlnenmarkt. Т. 92;

1986, М 16, с. 54-58.

Blasl D., Schuler А., Tauslhltz Ch.

Е rze u g un g schlagverschlelbfeater:

Oberflachenschlchten durch Umschmelzen

mit Elektronenstrahl. DVS-Ber, 1983, М 81, с.

12-16. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАЩИТНОГО FlOKPbITVIR (57) Изобретение относится к способам электронно-лучевого оплавления материалов и может быть использовано в энергетиИзобретение относится к способам электронно-лучевого оплавления материалов и может быть использовано в энергетическом машиностроении для защиты иэделий, эксплуатируемых в условиях высокотемпературного газоабразивного износа.

Цель изобретения — создание покрытия, сохраняющего износостойкость и жаростойкость при температурах до 1000 С и минимизирующего при этом тепловую деформацию защищаемого изделия.

При реализации изобретения на предварительно очищенную и подлежащую защите поверхность металлической детали,, Ы,, 1676771 А1 ческом машиностроении для защиты изделий, эксплуатируемых в условиях высокотемпературного газоабразивного износа.

Цель изобретения — создание покрытия, сохраняющего износостойкость и жаростойкость при температурах до 1000 С и минимизирующего при этом тепловую деформацию защищаемого изделия. На поверхность иэделия напыляют порошковый интерметаллид й!зА1, используя, например, плазменную технологию нанесения покрытий. Затем напыленную поверхногть облучают в вакууме сканирующим по ее площади электронным пучком, оплавляя защитный слой на глубину, не превышающую его толщину. Оплавленный защитный слой интерметаллида М!ЗА1 имеет аномально высокий предел текучести при температурах до

1000 С, характеризуется повышенной износостойкостью и жаростойкостью, что позволяет повысить долговечность защищенного изделия; наносят порошковый защитный материал, стехиометрический состав которого соответствует формуле Й!зА1. Затем защитный

° юай слой оплавляют в вакууме электронным пучком на тлубину, не превышающую толщину

: этого слоя. ° ввеЪ

Интерметаллид Й!зА! наносят на защищаемую поверхность методом плазменного напыления, используя порошок, например, сплава "ПН85Ю15". При оплавлении напыленного слоя электронным пучкам последний переводят в режим сканирования для более равномерного облучения защитной поверхности. При необходимости во время

1676771

Составитель Е.Мамутов

Редактор M.Ïeòðîâà Техред М,Моргентал Корректор ТМалец

Заказ 3069 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издвтелвскии комбинат "Петлит", г. Узггород, ул.Гвгаринв, 101 облучения перемещают изделие и/или электронный излучатель.

Оплавленный слой покрытия является анизотропным интерметаллидом стабильного во времени стехиометрического состава ИЬА!, которому свойственен аномально высокий предел текучести при высоких (до

1000 С) температурах.

Например, при нагреве с 200 до 1000 С его предел текучести (T p,2 увеличивается со

100 до 600 МПа. В то время как защищаемая, например, углеродистая сталь 20К при нагреве с 200 до 450 С снижает свой передел текучести 0 о,г с 216 до 118 МПа.

Именно упрочнение защитного слоя, разупрочняющегося при высокой температуре защищаемого металла,. препятствует тепловой деформации иэделия.

Ограничение глубины оплавления защитного слоя .его толщиной позволяет исключить возможность перемешивания интерметаллида с защищаемым металлом (что могло бы снизить жаростойкость покрытия) и обеспечивает формирование слоистой структуры слоя, содержащей пористый и монолитный интерметаллид одного фазового состава (МзА0, где пористый итерметаллид демпфирует ударные нагрузки по монолитному интерметаллиду, Количественный пределы толщины защитного слоя при плазменном напылении могут составлять 40 — 120 мкм.

Изобретение апробировано для защиты труб котлов с "кипящим слоем". Трубы изготавливали из углородистой стали 20. Их йоверхность очищали дробеструйным методом и металлизировали плазменным методом, напыляли на нее порошок сплава

ПН85Ю15. Каждую напыленную трубу размещали в вакуумной камере электронно-лучевой установки и оплавляли сканирующим электронным пучком, мощность которого в конкретном случае составляла 3 кВт.

Испытания показали, что эти трубы с

5 покрытиями обладают при 600 С вдвое большей жаростойкостью по сравнению с трубами без покрытия, изготовленного описанным способом, При 800 С жаростойкость покрытия труб возрастает в 2,5 раза, 10 а при 1000 С вЂ” в 4 раза в сравнении с незащищенными трубами.

При 1000 С сталь 20 этих защищенных труб окисляется в 2,5 раза медленнее по сравнению с нержавеющей сталью

15 12Х18Н10Т, а износостойкость оплавленного покрытия в 2,5 — 3 раза превышает изностостойкость незащищенной трубы и поддерживается на уровне иэносостойкости стали 12Х18Н10Т.

20 Технико-экономическая эффективность изобретения определяется повышением долговечности защищенных металлических изделий и в каждом конкретном случае зависит от масштабов применения.

25 Формула изобретения

Способ формирования защитного покрытия на поверхности металлической детали, при котором на защищаемую поверхность вапыляют порошковый защитный

30 материал и затем оплавляют его электронным пучком в вакууме, отличающийся тем, что, с целью создания покрытия, сохраняющего износостойкость и жаростойкость при температурах до 1000 С и минимизиру35 ющего при этом тепловую деформацию защищаемого изделия, в качестве защитного материала используют интерметаллид

И!зА!; напыленный слой которого оплавляют на глубину, не превышающую толщину

40 этого слоя.