Способ нанесения уплотнительного покрытия

 

Изобретение относится к области нанесения покрытий напылением. Технический результат - повышение адгезии и когезии напыленного уплотнительного покрытия без изменения служебных свойств напыленного уплотнительного покрытия. Способ включает напыление материала покрытия и отработку покрытия путем локальных нагревов в местах наибольших внутренних напряжений покрытия до температуры плавления металлических составляющих на границе раздела металл - уплотнительное покрытие. Локальный нагрев напыленного уплотнительного покрытия можно осуществлять на контактной сварочной машине, лазерной установке, электронно-лучевой установке и т.д.

Изобретение относится к нанесению покрытий напылением.

Известен способ обработки покрытий, при котором детали с покрытием нагревают и подвергают оплавлению в виде отдельных полосок (а.с. СССР N 645984, C 23 C 7/00, 1977).

Недостатком известного способа является изменение служебных свойств уплотнительного покрытия.

Наиболее близким по технической сущности является способ повышения качества напыленного покрытия, при котором оплавляют только напыленное покрытие источником тепловой энергии (заявка ФРГ N 2360547, C 23 C 7/00, 1979).

Недостатком известного способа является изменение служебных свойств уплотнительного покрытия. Сложно контролировать оплавленную поверхность. Изменяется структура и химический состав уплотнительного покрытия.

Задачей изобретения является повышение адгезии и когезии напыленного уплотнительного покрытия без изменения служебных свойств напыленного уплотнительного покрытия.

Поставленная задача решается тем, что в способе нанесения уплотнительного покрытия, включающем напыление материала покрытия и его обработку путем нагрева, обработку покрытия проводят в местах наибольших внутренних напряжений напыленного уплотнительного покрытия путем локальных нагревов до температуры плавления металлических составляющих покрытия на границе раздела основной металл - уплотнительное покрытие.

Уплотнительные покрытия имеют ряд особенностей: они должны быть достаточно большой толщины (до 5 мм); в их составе должны быть сухие смазки (графит, нитрид бора); для жаростойкости и стойкости к теплосменам в покрытие добавляют жаростойкие интерметаллиды и оксиды (Ni-Al, ZrO, AlO). Уплотнительное покрытие должно иметь пористость около 40%.

Газотермическое напыление позволяет получать уплотнительное покрытие с необходимыми служебными свойствами (срабатываемость, жаростойкость, теплосмены). Условия неразрушаемости уплотнительного покрытия в основном выполняются за счет механического зацепления неровностей контактирующих поверхностей микрочастиц. Это приводит к снижению прочностных характеристик по всему сечению уплотнительного покрытия.

Наиболее низкая прочность сцепления наблюдается на границе раздела основной металл - нанесенное уплотнительное покрытие из-за внутренних напряжений, пропорциональных толщине напыленного уплотнительного покрытия, и образования на границе раздела промежуточных фаз в виде интерметаллидов и окислов.

Для повышения адгезии применяется ряд способов.

Известен способ пластического деформирования нанесенного покрытия (а.с. СССР N 893407, C 23 C 7/00, 1980; патент США N 4172155, C 23 C 7/00, 1979).

Недостатком известного способа является изменение служебных свойств уплотнительного покрытия.

Известен способ, при котором на основной металл наносят грунтовку, а затем покрытие. Изделие подвергают термообработке (патент США N 3837894, C 23 C 7/00, 1974; заявка Японии 56-21832, C 23 C 7/00, 1975; заявка Великобритании N 2007263, C 23 C 7/00, 1979; положительное решение по заявке РФ N 97116086, C 23 C 4/00, 1997).

Недостатком известного способа является изменение служебных свойств уплотнительного покрытия.

По предлагаемому способу структура и служебные свойства напыленного уплотнительного покрытия не изменяются.

Способ осуществляется следующим способом.

Деталь с напыленным уплотнительным покрытием подвергают локальному (точечному) нагреву в местах наибольших внутренних напряжений до температуры плавления металлических составляющих. Из-за пористой структуры напыленного уплотнительного покрытия в зоне локального нагрева выделяется большое количество тепла, образуются дополнительные физико-химические связи по всему сечению напыленного уплотнительного покрытия (спекание, пайка, диффузия).

Повышается адгезия и когезия напыленного уплотнительного покрытия. Служебные свойства напыленного покрытия не изменяются.

Локальный нагрев напыленного уплотнительного покрытия можно осуществлять на контактной сварочной машине, лазерной установке, электронно- лучевой установке и т.д.

Пример конкретного выполнения.

На деталь из материала ВЖ - 98 напылили уплотнительный материал на основе никеля, содержащий, мас.%: нитрид бора 10 - 15, графит 5 - 10, фосфатное связующее 5 - 12 и интерметаллид никеля - остальное (патент RU N 2075530, C 22 C 19/03, 1993). Толщина напыленного уплотнительного покрытия 4 мм. Прочность сцепления уплотнительного покрытия с основным металлом 10 МПа.

Для ликвидации краевого эффекта на контактной сварочной машине типа МГВ 3501 произведен локальный нагрев при импульсе тока I = 8 кА и давлении P = 800 кг. Площадь детали 2940 мм² (ширина - 42 мм, длина 70 мм). Площадь одного локального нагрева 7,06 мм². Выполнено 8 локальных нагревов общей площадью 56,52 мм² (1,9% площади детали). Прочность сцепления уплотнительного покрытия с основным металлом составила 26 МПа. Служебные свойства напыленного уплотнительного покрытия не изменились.

Формула изобретения

Способ нанесения уплотнительного покрытия, включающий напыление материала покрытия и его обработку путем нагрева, отличающийся тем, что обработку покрытия проводят в местах наибольших внутренних напряжений напыленного уплотнительного покрытия путем локальных нагревов до температуры плавления металлических составляющих покрытия на границе раздела основной металл - уплотнительное покрытие.