Способ нанесения покрытий

Авторы патента:

Коломейченко Александр Викторович (RU)

C23C24/04 - осаждение частиц за счет удара или кинетической энергии

Владельцы патента RU 2485213:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО ОрелГАУ) (RU)

Изобретение относится к электродуговым способам нанесения покрытий на поверхности изделий с использованием металлических проволок и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, в частности в ремонтном производстве при восстановлении формы и размеров деталей. Осуществляют предварительную подготовку поверхности с использованием электрокорунда белого марки 23А зернистостью 80…100 мкм при давлении сжатого воздуха 0,55…0,60 МПа и дистанции обработки 90…100 мм до шероховатости поверхности R_z=120…140 мкм. Затем наносят покрытие сверхзвуковым электродуговым напылением при одновременном распылении различных по химическому составу проволок марок Нп-30Х13 и 65ГА при скорости истечения воздуха из распылительной головки металлизатора 530…540 м/с, давлении сжатого воздуха 0,80…0,85 МПа и рабочем токе дуги 330 А. После этого осуществляют механическую обработку. Повышается прочность сцепления нанесенного покрытия и его износостойкость, снижается пористость покрытия, повышается коэффициент использования напыляемого материала и производительность способа. 1 табл.

Изобретение относится к технологиям нанесения покрытий на поверхности изделий, а именно к электродуговым способам нанесения покрытий с использованием металлических проволок, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, в частности в ремонтном производстве при восстановлении формы и размеров деталей.

Известен способ получения покрытий, включающий использование в качестве рабочего газа предварительно нагретого до температуры 100…350°С воздуха, с помощью которого напыляемый порошкообразный материал разгоняется до скоростей свыше 300 м/с и направляется на поверхность обрабатываемого изделия. В качестве напыляемого материала используют порошки, содержащие, по крайней мере, два компонента: пластичные металлы или их сплавы в количестве не менее 5% по массе и материалы, твердость которых не менее чем в три раза больше твердости включенных в порошкообразный материал пластичных металлов (керамические порошки) [Патент РФ 2038411, С23С 4/00, опубл. в БИ №18, 1995].

Однако данный способ не обеспечивает высокой прочности сцепления напыляемого материала с поверхностью обрабатываемого изделия.

Известен способ нанесения покрытий плазменным напылением, включающий создание потока низкотемпературной плазмы, подачу в него порошкообразного материала и напыление его на изделие ламинарным потоком плазмы с углом расширения 0…3° и удельным теплосодержанием 26…30 кВт·ч/м³ [Патент РФ 770260, С23С 4/12, опубл. в БИ №14, 1997].

Недостатком данного способа является то, что для его реализации необходимо сложное дорогостоящее оборудование.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ восстановления посадочных отверстий, включающий предварительную подготовку поверхности, нанесение покрытия послойно двумя видами газотермического напыления (электродуговым и газопламенным напылением) из материалов с различными физико-механическими свойствами и последующую механическую обработку покрытия [А.С. СССР 1542765, В23Р 6/00, опубл. в БИ №6, 1990 - прототип].

Недостатком данного способа является то, что нанесение покрытия указанными видами газотермического напыления не позволяет обеспечить высокую прочность сцепления покрытия, а использование указанных технологических режимов и оборудования приводит к большим потерям наносимых материалов и снижению физико-механических свойств напыленного слоя.

Задачей изобретения является повышение долговечности деталей, имеющих покрытие, нанесенное по предлагаемой технологии.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности сцепления нанесенного покрытия, снижение его пористости, а также повышение коэффициента использования напыляемого материала, износостойкости и производительности способа.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в известном способе восстановления посадочных отверстий, включающем предварительную подготовку поверхности, нанесение покрытия и последующую механическую обработку, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ предварительную подготовку поверхности проводят используя электрокорунд белый марки 23А зернистостью 80…100 мкм при давлении сжатого воздуха 0,55…0,60 МПа и дистанции обработки 90…100 мм до шероховатости поверхности R_z=120…140 мкм, а нанесение покрытия осуществляют сверхзвуковым электродуговым напылением, одновременно распыляя различные по химическому составу проволоки марок Нп-30Х13 и 65ГА при скорости истечения воздуха из распылительной головки металлизатора 530…540 м/с, давлении сжатого воздуха 0,80…0,85 МПа и рабочем токе дуги 330 А.

Способ осуществляют следующим образом.

Для нанесения покрытия вначале производят предварительную подготовку поверхности детали. При этом используют электрокорунд белый марки 23А ТУ 2-036-00221066-019-97 зернистостью 80…100 мкм, а обработку ведут в специальных камерах (например, типа 02-7112 конструкции ВНИИАвтогенмаш или 026-07.00.000 разработки ВНПО «Ремдеталь») на следующих режимах: давление сжатого воздуха - 0,55…0,60 МПа, дистанция обработки - 90…100 мм, угол наклона струи воздуха с электрокорундом к обрабатываемой поверхности - 80…90°. Участки детали, прилегающие к обрабатываемой поверхности, должны быть защищены специальными экранами. Предварительную подготовку ведут до получения сплошного матового состояния поверхности шероховатостью R_z=120…140 мкм.

После этого на поверхность детали сверхзвуковым электродуговым напылением наносят покрытие. Нанесение покрытия необходимо производить не позднее чем через 2 часа после предварительной подготовки поверхности. Механизированная установка для напыления содержит сверхзвуковой металлизатор ЭДМ-9ШД или ЭДМ-10ШД тянущего типа, выпускаемый ГНУ «ГОСНИТИ» Россельхозакадемии, блок управления, двухкатушечную кассету для присадочной проволоки, камеру для напыления и источник питания ВДУ-506 мощностью 12 кВт. Ручной металлизатор ЭДМ-9ШД целесообразно использовать для нанесения покрытий на плоские поверхности и поверхности, имеющие сложную конфигурацию, а станочный металлизатор ЭДМ-10ШД - для нанесения покрытий на цилиндрические поверхности деталей. При напылении одновременно используют проволоки марок Нп-30Х13 ГОСТ 10543 и 65ГА ГОСТ 1071 диаметром 2,0 мм. Режимы сверхзвукового электродугового напыления: скорость истечения воздуха из распылительной головки металлизатора - 530…540 м/с, давление сжатого воздуха - 0,80…0,85 МПа, рабочий ток дуги - 330 А, рабочее напряжение дуги - 28…30 В, скорость подачи напыляемых проволок - 9…10 м/мин, расстояние от сопла сверхзвукового металлизатора до напыляемой поверхности - 100…110 мм. При напылении необходимо следить за тем, чтобы температура поверхности, на которую наносится покрытие, не превышала 100…120°С. При увеличении температуры необходимо делать небольшие перерывы для охлаждения детали.

После напыления проводят механическую обработку поверхности детали с покрытием. Ее целесообразно осуществлять шлифованием, используя монокорундовые шлифовальные круги марок М7 или М8, а также электрокорундовые круги зернистостью 40…60 на связке M1 или М2 твердостью СТ1, СТ2. Режимы чернового шлифования: скорость вращения круга - 20…25 м/с, глубина резания - до 0,2 мм, подача - до 0,7 м/мин. Режимы чистового шлифования: скорость вращения круга - 25…30 м/с, глубина резания - до 0,05 мм, подача - до 0,4 м/мин.

Прочность сцепления нанесенного покрытия определяли клеевым методом на разрывной машине Р-1,5. Пористость оценивали в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ 9.302 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля». Износостойкость оценивали по результатам сравнительных ускоренных испытаний на изнашивание. Испытания проводили в соответствии с ГОСТ 23.224 «Обеспечение износостойкости изделий. Методы оценки износостойкости восстановленных деталей».

При нанесении покрытия по предлагаемой технологии за счет сверхзвуковой скорости истечения потока воздуха из распылительной головки металлизатора нанесенный слой металла имеет равномерную микроструктуру по всей толщине с минимальной пористостью и плотной переходной зоной. При этом отсутствуют глобулярные частицы. Одновременное использование при напылении двух проволок, имеющих различный химический состав, позволяет получить покрытие с высокими твердостью и износостойкостью. Оборудование, используемое для нанесения покрытий, позволяет значительно снизить угол факела распыла. В результате прочность сцепления нанесенного покрытия, коэффициент использования напыляемого материала, а также износостойкость и долговечность детали с покрытием существенно увеличиваются (таблица).

		Предлагаемый способ
Показатели	Прототип	Предлагаемый способ

1. Прочность сцепления нанесенного покрытия, МПа	51…52	62…64
2. Пористость нанесенного покрытия, %	12…15	2…4
3. Коэффициент использования напыляемого материала	0,55	0,80
4. Износостойкость детали с покрытием, %	100	160
5. Долговечность детали с покрытием, %	100	150

Как видно из таблицы, предлагаемый способ нанесения покрытий позволяет в среднем на 20…25% увеличить прочность сцепления нанесенного покрытия и в 3,5…4,5 раза снизить его пористость, а также на 45% увеличить коэффициент использования напыляемого материала и на 60% - износостойкость детали с покрытием. В результате долговечность детали с покрытием увеличивается не менее чем на 50%.

Способ нанесения покрытий, включающий предварительную подготовку поверхности, нанесение покрытия и последующую механическую обработку, отличающийся тем, что предварительную подготовку поверхности проводят с использованием электрокорунда белого марки 23А зернистостью 80…100 мкм при давлении сжатого воздуха 0,55…0,60 МПа и дистанции обработки 90…100 мм до шероховатости поверхности R_z=120…140 мкм, а нанесение покрытия осуществляют путем сверхзвукового электродугового напыления при одновременном распылении различных по химическому составу проволок марок Нп-30Х13 и 65ГА при скорости истечения воздуха из распылительной головки металлизатора 530…540 м/с, давлении сжатого воздуха 0,80…0,85 МПа и рабочем токе дуги 330 А.

Способ импульсного электрогазодинамического формирования идентификационных меток на поверхности твердого материала // 2479673

Изобретение относится к области информационных технологий и может быть использовано при формировании идентификационных меток и создания баз данных твердых материалов (как металлических, так и диэлектрических).

Способ формирования покрытия внутренней поверхности ствола огнестрельного оружия // 2479672

Изобретение относится к оборонной технике, а именно к производству стрелково-пушечного вооружения, и может быть использовано при ремонтно-восстановительных операциях на ремонтных предприятиях или в местах эксплуатации.

Устройство для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов // 2479671

Изобретение относится к устройствам для газодинамического напыления покрытий из порошковых материалов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях для получения качественных покрытий при ремонте и изготовлении изделий.

Способ нанесения металлического покрытия и элемент конструкции летательного аппарата // 2477339

Изобретение относится к способу нанесения металлического покрытия, а также к элементу конструкции летательного аппарата с упомянутым покрытием. .

Износостойкий сплав на основе никеля для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий на конструкционные элементы микроплазменным или сверхзвуковым газодинамическим напылением // 2476616

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам на основе никеля, используемым в качестве материала для получения износо- и коррозионно-стойких покрытий на функционально- конструкционных элементах методом микроплазменного или сверхзвукового холодного газодинамического напыления.

Способ нанесения покрытия на поверхность субстрата и продукт с покрытием // 2469126

Изобретение относится к способам нанесения покрытий, в частности антикоррозийных. .

Способ газодинамического напыления порошковых материалов и устройство для газодинамического напыления порошковых материалов (варианты) // 2468123

Изобретение относится к области газодинамического напыления порошковых материалов и может быть использовано в машиностроении и других сферах производства для получения покрытий различного функционального назначения.

Способ нанесения полимерного покрытия с использованием ультразвукового воздействия // 2465968

Изобретение относится к способам нанесения полимерных покрытий на поверхности изделий из металлов и сплавов и может быть использовано в медицине для покрытия поверхности имплантатов.

Способ и устройство для холодного газового напыления частиц разной твердости и/или вязкости // 2457280

Изобретение относится к способу холодного газового напыления частиц разной твердости и/или вязкости и к устройству (11) для его реализации. .

Способ нанесения покрытия на металлическую основу // 2487191

Изобретение относится к технологии получения покрытий и может быть использовано в машиностроении при изготовлении или восстановлении деталей

Способ напыления покрытия на изделие из натурального камня или из металлического материала и устройство для его осуществления // 2489519

Изобретение относится к способам и устройствам напыления покрытий на поверхности изделий холодным газодинамическим напылением, в том числе на поверхности художественных изделий и объемных форм из натурального камня или из металлического материала

Конструктивный элемент с каталитической поверхностью, способ его изготовления и применение этого конструктивного элемента // 2490063

Изобретение относится к конструктивному элементу

Устройство газодинамического нанесения покрытий на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделий // 2503745

Изобретение относится к устройствам газодинамического нанесения покрытий на внутреннюю цилиндрическую поверхность изделий и может быть использовано в машиностроении, в автомобильной промышленности, энергетике, строительстве и нефтегазовой отрасли промышленности. Технический результат - повышение качества покрытий, упрощение конструкции устройства, унификация конструкции для различных типоразмеров обрабатываемых изделий. Устройство содержит питатель-дозатор, систему подачи рабочего газа и частиц порошка в форкамеру, сменное радиальное сверхзвуковое сопло и средство перемещения устройства внутри изделия, а также изолирующую камеру с системой отсоса. Диаметр сопла на срезе выбран из соотношения: dex=din-2lns, где din - диаметр отверстия в изделии, lns - расстояние от среза сопла до напыляемой поверхности изделия, выбираемое в пределах (1-10)δex; δex - поперечный размер канала сверхзвуковой части радиального сопла на срезе. Внутренний диаметр радиального сверхзвукового сопла выбран из соотношения: , где δcr - поперечный размер канала сверхзвуковой части радиального сопла в критическом сечении. При этом устройство выполнено с возможностью подачи рабочего газа в форкамеру через тангенциальные или радиальные каналы и подачи порошка через радиальные каналы. 7 ил.

Устройство газодинамического нанесения покрытий на внешние цилиндрические поверхности изделий // 2505622

Изобретение относится к устройству газодинамического нанесения покрытий на внешние цилиндрические поверхности изделий и может быть использовано в машиностроении и других областях хозяйства. Устройство содержит питатель-дозатор, систему подачи рабочего газа и порошка в форкамеру (1), узел напыления и средство продольного перемещения изделия. Узел напыления выполнен в виде Ns>1 многоканальных кольцевых секций, установленных вдоль оси напыляемого изделия на расстоянии друг от друга и зафиксированных относительно друг друга на заданный угол. Каналы, образованные плоскими сменными вставками (4), расположены равномерно по периметру кольцевой секции и образуют плоские сверхзвуковые сопла с размером канала в критическом сечении hcr и углом раскрытия αn, обеспечивающими угол соударения напыляемых частиц с поверхностью изделия 60÷90° и число Маха на срезе сопла Mex=1÷3. Длина и ширина сверхзвуковой части каналов обеспечивает оптимальное ускорение напыляемых частиц. Выбор числа каналов обеспечивает оптимальное перекрытие сверхзвуковых струй непосредственно у напыляемой поверхности. Технический результат: расширение технологических и функциональных возможностей процесса нанесения покрытий на внешние цилиндрические поверхности изделий различных размеров и повышение качества покрытий. 2 ил.

Способ получения медного покрытия на керамической поверхности газодинамическим напылением // 2506345

Изобретение относится к способу получения адгезионно-прочных медных покрытий на керамической поверхности с использованием газодинамического напыления. Проводят предварительное напыление подслоя из оксида меди (1) с последующим напылением медного покрытия и термическую обработку покрытия. Напыление материала подслоя и медного покрытия ведут при давлении воздуха в качестве рабочего газа в интервале 0,5-1,0 МПа, причем для подслоя при температуре в пределах 500-600°С, для медного покрытия - в пределах 300-400°С, а термическую обработку медного покрытия проводят в интервале температур 1065-1070°С в течение 1,0-3,0 часов. Обеспечивается получение медных покрытий, имеющих прочность на отрыв не ниже 50 МПа. 1 пр.

Способ нанесения теплозащитного износостойкого покрытия на детали из чугуна и стали // 2521780

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения теплозащитных износостойких покрытий на деталях из чугуна или стали. Проводят абразивно-струйную обработку карбидом кремния с размером частиц 1,5 мм, осуществляют плазменное напыление подслоя состава Co-Cr-Al-Y и последующее напыление керметной композиции из порошковой смеси, содержащей компоненты, при следующем соотношении, вес.%: нихром 10-20, диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия, 30-20, никельалюминий 30-40, никельтитан 20-10, карбид хрома 5, карбид вольфрама 5. Обеспечивается повышение стойкости покрытия к изнашиванию при трении, твердости покрытия, термостойкости и адгезии покрытия к сплаву основы.6 ил., табл. 1, пр. 1.

Способ получения магнитотвердого покрытия из сплава самария с кобальтом // 2524033

Изобретение относится к способу получения магнитотвердого покрытия из сплава самария с кобальтом и может использоваться при изготовлении постоянных магнитов, используемых в конструкциях малогабаритных двигателей постоянного тока, бортовой измерительной аппаратуре, а также различных устройствах, предназначенных для исследования космического пространства. Осуществляют послойное напыление с помощью плазмотрона на охлаждаемую подложку расплавленного в высокотемпературной зоне плазменной струи порошка сплава самария с кобальтом при следующем соотношении компонентов: самарий - 40 вес.%, кобальт - остальное. Напыление проводят в камере в среде отработанных инертных газов плазмотрона при температуре в пятне напыления 800-900°С. Получается покрытие из магнитотвердого сплава самария с кобальтом, имеющего высокую коэрцитивную силу и низкое значение температурного коэффициента намагниченности. 4 ил., 2 табл.

Способ нанесения покрытия // 2526342

Изобретение относится к машиностроению, а именно к чистовой упрочняющей безабразивной обработке поверхностей деталей из конструкционных сталей. На поверхности дорожки качения подшипника размещают порошок графита или дисульфида молибдена и через слой порошка к поверхности вращающейся детали прижимают индентор, совершающий ультразвуковые механические колебания. Индентор имеет сферическую рабочую поверхность и радиус, равный минимальному значению радиуса профиля дорожки качения. Минимальную силу воздействия индентора на обрабатываемую поверхность устанавливают из условия возникновения контакта индентора по всему профилю обрабатываемой поверхности. Обеспечивается возможность обработки фасонной поверхности, повышение качества покрытия и исправление геометрического профиля. 3 ил.

Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры // 2530975

Изобретение относится к машиностроению, в частности к покрытиям для восстановления и упрочнения запорной и регулирующей арматуры. Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры представляет собой двухслойную систему, состоящую из подслоя и основного слоя. Подслой представляет собой высоколегированную сталь, содержащую по массе: не более 18% хрома, не более 14% никеля, не более 3% молибдена, не более 0,1% углерода. Основной слой представляет собой материал, содержащий металлокерамическую фазу в матрице из сплава на основе никеля, содержащий по массе: не более 28% железа, не более 52% хрома в соединениях, никеля не более 15%, кремния 1,0…1,3%, бора 1,0…1,3%, углерода не более 0,8%. Повышается коррозионная стойкость покрытия, а также обеспечивается возможность противостоять образованию задиров на поверхностях, контактирующих с сальниковым уплотнением, что позволяет увеличить ресурс работы детали с покрытием. 1 пр.