Композиционный порошковый материал для нанесения покрытий
Изобретение относится к порошковой металлургии. Цель изобретений - повышение жаростойкости, термостойкости и коррозионной стойкости. В композиционный порошковый материал, содержащий хром и кремний, вводят железо, углерод и никель или кобальт. Причем хром, кремний, железо и углерод порошковый материал содержит в виде частиц ферросиликохрома, а кобальт или никель - в виде плакирующей оболочки на частицах ферросиликохрома при следующем соотношении компонентов в материале , мас.%: частицы ферросиликохрома 55,5-62,5; плакирующие оболочки из кобальта или никеля остальное. Жаростойкость полученных покрытий при 1100°С составляет 0,47-0,68 г/м2. ч. коррозионная стойкость в 50%-ном НМОз при 20°С равна 1,48-2 г/м «ч, термостойкость полученных покрытий при нагреве до 950°С и охлаждении составляет 160-217 циклов. 1 табл.
COIO3 СО8ЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
"IO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
О (лЭ 4 3 (21) 4668525/02 (22) 02.01.89 (46) 07.01.92. Бюл. ¹ 1 (71) Научно-исследовательский институт композиционных систем и покрытий (72) Т.П. Гелеишвили, 3.Ш; Окросцваридзе и
Г.В. Прангулашвили (53) 669.018.95:621.762(088.8) (55) Борисов Ю.С. Газотермические покрытия иэ порошковых материалов.: Справочник, — Киев.: Наукова думка, 1987, с. 218. (54) КОМПОЗИЦИОННЫЙ ПОРОШКОВЫЙ
МАТЕРИАЛ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии. Цель изобретения — повышение жаростойкости, термостойкости и коррозионной стойкости. В композиционный
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым материалам для нанесения покрытий на детали машин и механизмов, работающих в условиях высоких температур и в агрессивных средах, Цель изобретения — повышение жаростойкости, термостойкости, коррозион ной стойкости, Предложенный композиционный порошковый материал для нанесения покрытий содержит хром и кремнии, а также дополнительно железо, углерод и никель или кобальт, При этом хром, кремний, железо и углерод порошковый материал содержит в виде частиц ферросиликохрома, а кобальт или никель — в виде плакирующей оболочки на частицах ферросиликохрома при следующем соотношении компонентов в материале, мас.%;
Частицы ферросиликохрома 55.5 62.5
„„5lJ „„1703712 А1
55,5-62,5: плакирующие оболочки из кобальта или никеля остальное. Жаростойкость полученных покрытий при 1100 С составляет 0,47 — 0,68 г/м ° ч. корроэионная 2 стойкость в 50%-ном НИОз при 20 С равна 1,48-2 г/м .ч, термостойкость полученных 2 покрытий при нагреве до 950 С и охлаждении составляет 160-217 циклов. 1 табл. Плакирующие оболочки из кобальта или никеля Остальное В отличие рт прототипа в структуре покрытий, полученных из предлОженного композиционного материала, основные структурные составляющие — аустенит и феррит (содержание феррита 10-30 об.%) не имеют больших химических микронеоднородностей. Перепад концентрации между аустенитом и ферритом по хрому составляет 2-3,5, а по никелю 1,5 — 2,2%. Кроме того, карбиды хрома, которые наблюдаются в структуре, имеют стехиометрию (Сг„Геу)тСз с содержанием хрома в пределах 30-36% и перепад концентрации по хрому между твердым раствором и карбидами достигает 10-15% (в случае прототипа 60%). Таким образом, в покрытии, полученном из предложенного состава композиционного порошка, по сравнению с 1703712 покрытием, полученным из известного nopnw кового материала, достигается большая химическая однородность, что и обеспечивает повышение служебных характеристик покрытия. Для получения композиционного материала используется порошок ферросиликохрома марки ФСХ20 с размером частиц 40-100 мкм, каждая частица которого в asтоклаве плакируется никелем или кобальтом толщиной 10 — 25 мкм. Пример 1. Композиционный порошковый материал с содержанием ферросиликохрома 55.5$ получают следующим образом. 180 л раствора сульфата никеля с концентрацией никеля 50 г/и, сульфата аммония 98 г/л и 30 г/л свободного аммиака заливается в автоклав емкостью 250 л. В раствор добавляется 7,8 кг порошка ферросиликохрома с размером частиц 40-100 мкм и 0,15 г/л антрахинона, После загрузки автоклав герметиэируется, продувается азотом и заполняется водородом под давлением 25 кг/см . При непрерывном перемешивании раствора автоклав нагревается до 135 С. При таком режиме находящийся в растворе никель восстанавливается до металла и плвкирует частицы ферросиликохрома слоем толщиной 10 мкм. После окончания процесса восстановления автоклав охлаждается, полученный композиционный порошковый материал в количестве 15,7 кг промывается и сушится. Пример 2. Для получения композиционного порошкового материала с содержанием ферросиликохрома 59 берется 200 л раствора сульфата никеля с концентрацией 50 г/л, 110 г/л сульфата аммония и 34 г/л свободного аммиака и заливается в автоклав емкостью 250 л. В раствор добавляется 10,2 кг порошка ферросиликохрома с размером частиц 40 — 100 мкм и 0,15 г/п антрахинона. После" загрузки автоклав герметизируется, продувается азотом и заполняется водородом под давлением 25 кг/см, При непрерывном перемешивании раствора автоклав нагревается до 135 С. При таком режиме находящийся в растворе никель восстанавливается до металла и ппакирует частицы ферросипикохрома слоем толщиной 17,5 мкм, После окенчания процесса восстановления автоклав охлаждается, полученный композиционный порошковый материал в количестве 16,8 кг промывается и сушится. Пример 3. Для получения композиционного порошкового материала с содержанием ферросиликохрома 62,5 (, берется 225 и раствора сульфата никеля с концентрацией 55 никеля 50 г/л. сульфата аммония 116 г/л и 38 г/л свободного аммиака и заливается в автоклав емкостью 250 л. В раствор добавляется 12,3 кг порошка ферросиликохрома с размером частиц 40-100 мкм и 0,15 г/л антрахинона. После загрузки автоклав герметизируется, продувается азотом и заполняется водородом под цавлением 25 кг/см, При непрерывном перемешивании 2 раствора автоклав нагревается до 135 С. При таком режиме находящийся в растворе никель восстанавливается до металла и плакирует частицы ферросиликохрома слоем толщиной 25 мкм, После окончания процесса восстановления автоклав охлаждается, полученный композиционный порошковый материал в количестве 20,3 кг промывается и сушится, Аналогичным способом плакируется порошок ферросиликохрома кобальтом. Полученный композиционный порошковый материал наносится на Ст, 3 методом плазменного напыления. В качестве плазмообразующего и защитного газа использовался аргон. Напыление проводилось при следующих режимах: ток 350А, напряжение 55 В, дистанция напыления 120 — 150 мм. Толщина слоя после напыления получена в пределах 1-2 мм. В таблице даны предельные и средние значения составов предложенного композиционного порошкового материала и значения жаростойкости, термостойкости и коррозионной стойкости покрытия в сравнении со свойствами покрытия, полученного из известного порошкового материала. Как видно из таблицы, предложенный композиционный порошковый материал в сравнении с известным порошковым материалом обеспечивает повышение жаростойкости в 2 раза, термостойкости в 3 раза и коррозионной стойкости в 2,3 раза. Формула изобретения Композиционный порошковый материал для нанесения покрытий, содержащий хром и кремний, отличающийся тем, что, с целью повышения жаростойкости, термос1ойкости, корроэионной стойкости, он дополнительно содержит железо, углерод и никель или кобальт, причем хром, кремний, железо и углерод он содержит в виде частиц ферросиликохрома. а кобальт или никель — в виде плакирующей оболочки на частицах ферросиликохрома при следующем соотношении компонентов в материале, мас.7ь: Частицы ферросиликохрома 55 5-62 5 Плакирующая оболочка из кобальта ипи никеля Остальное ь а с 1 4 СГъ ф т I ! 1 ! Г"- О Г 4 ОЪ С> СЧ Г о а* т о э а СCÞYCZÄY 1 — тт-: л! т 144O а! !Ос С О л 1 ОГО!3 4l $ э И C о>-ССГЧ! лс v o u g 1 44 сГ Х Е IC 1- К 1 ОЪ й СО о м 3 4 ГЧ ОЪ .Ф 3А СЧ ГЧ 1 т о * т о О м ° Ъ f v а 4с Ф lA О\ ОЪ о сч О tg Y: л 1А о Г Ф CI IA о ОЪ >О о С> >О о CO о о Г ОЪ о о 1 О 1 ! t о 1А о ОЪ СО о О м о Гч lA С> 4Ч ОЪ о СГЪ ССЪ о м lA о ЪО о I 1 1 1 О о 1 о à —— OO О с> м 3 Ъ о Г Ъ lA о lA О С> Г4 Ф о 3 Ъ о Ф о Г у о С> lA о СЧ 3 \ С!! А 4 ° lA еч С>! м lA -Ф о I о ОЪ 1 ОЪ ОЪ г о ОЪ Г СЭ Г gI 4t а Р» ъ о С4! А С> 3° t а Г. 1 >Х ы о v Ф >т Г ф Сч о 1а tg v ф а Гч > ст,ЛС .- ОЪ .т al,ь ъ ovu ст Ф а 34>u и Г- Й Кй 3 О 1 ОЪ + ф + оzФ ъ а tg а! a4t 03n g+ 3g Щ Ф +ОX>g -О ав а!a 0 o31Э 1 а 41 3g 44 I+ o z сч а а а + . X ГЧ а 2" В С+ О ОЪ т м а а!а о 3g I е ъ 1- а u Yix оо* О С 3I о Ф >Х Д 3I >z ъ яс> ст lA -Ф .О С> СГ lA Гч 34 Ъ о и 1 I 3 ОЪ I O ОЪ 1 м! ! 1 41 I g3 L о Г Г 1 v ! OO м С ! CO С Ъ С 4 3\ О\ СЧ CO >О 4 4 4\ ОЪ СЧ CO ъо СЧ 1 I . I 1 ОЪ 1 м lA ОЪ м Г lA ОЪ м Гч ОЪ 3 Ъ о 1 1 I ° I и I ОЪ О СЧ ЧЭ CO ОЪ >О 3 4 >О ОО СЧ м С> м м С> м I ФбТ 8т OhX0 Ф Ч ОС С4 Сс\ I t 1 . 1 1 о t u I I .л 1 I 1 1 44 а>ax y о со ОЪ -Ф -О О\ 3 > Yz r44 о з е z g u 3gZOZ C Г С О \ Г 3 Ъ и с О\ 1 1 Z ооce c z r ° I а Ф ст о Ф Ф 3g а 3g 3Z lA ОЪ О\ СЪ ОЪ С/\ ОЪ С 4 .О ОЪ О \ 3,ГЪ о О \ ОЪ О \ с4 >О Э О Фс>сат Г о Г С> м Г С> Г о Г о м Г С> 4 Ъ Ф 3g 3v о 1 ст Ф I1 44 c v О Zig g z а ао о ч w sc X С > С \ tg о с C 4t 3g * *т о ао в а >С gCt0 >Ъ 4 -Т 3 Ъ -Ф м 3 \ -О ГГ> т ъ т >v Ф Ф Cl О о I 1 1 ° 4 1 3>Ъ 1 т I z ОЪ ЪО iA >О О\ ОЪ lA ОЪ >О о СЧ У X т Г— I l4 1 ОЪ I cO 4А ОЪ сО >Ф c>t ОЪ ОЪ СО СО О\ Г Ъ е и а с Р ° и >4 O т ф л л 3- а v э оъ с >Х 43 0 О Iт х O. Y о с Ф 4I о Гz т с о 14 а И I I 3P ! 3>, 1 ! 1 1 —.4 1 1 I 1 и I 1 Ф t z t zoo ос accz Ф— 1703 112
