Способ нанесения покрытий с использованием дуги пульсирующей мощности


 


Владельцы патента RU 2503739:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к технологии нанесения металлических композиционных материалов плазменным напылением с использованием выносной электрической дугой пульсирующей мощности и может найти использование для изготовления или восстановления изношенных деталей, работающих в условиях повышенного износа и высоких контактных нагрузок в судостроительной промышленности, энергетике, прецизионном машино- и приборостроении. Осуществляют очистку и промывку напыляемой поверхности детали и поверхности детали, прилегающей к напыляемым зонам, на расстояние не менее 50 мм. Струйно-абразивной обработкой придают поверхности шероховатость по параметру RZ не менее 20 мкм. Обдувают подготовленную поверхность сжатым воздухом. Осуществляют плазменное напыление с подачей порошкового материала из по крайней мере одного дозатора. Для транспортирования порошка в плазмотрон используют сжатый воздух, а в качестве плазмообразующего газа используют сжатый воздух с добавкой пропана. Выносную электрическую дугу питают пульсирующим током 60 А от отдельного источника током с частотой следования импульсов 25-200 Гц и при средней мощности пульсирующей дуги 2,5 кВт. Получаемые покрытия обладают высокими адгезионными качествами при отсутствии перегрева обрабатываемой поверхности. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Изобретение относится к технологии нанесения металлических композиционных материалов плазменным напылением с выносной электрической дугой пульсирующей мощности и может найти использование для изготовления или восстановления изношенных деталей, работающих в условиях повышенного износа и высоких контактных нагрузок в судостроительной промышленности, энергетике, прецизионном машино- и приборостроении и других отраслях машиностроения.

Известен способ получения композиционного покрытия на стальной детали плазменным напылением, включающий ввод напыляемого порошка в плазменную струю, термическое активирование обрабатываемой поверхности возбуждением выносной электрической дуги, которую совмещают с плазменной струей, и транспортирование порошка плазменной струей к обрабатываемой поверхности (см., например, Кулагин И.Д. и др. «Поверхностное упрочнение деталей дуговых разрядов», сб. Теория и практика газотермического нанесения покрытий, Дмитров, 1985, с.73-74).

Задачей данного изобретения является получение покрытий высокого качества за счет увеличения его локальной плотности и адгезионной прочности без перегрева обрабатываемой поверхности.

Это достигается тем, что в способе плазменного нанесения покрытий, включающем ввод напыляемого порошка в плазменную струю, термическое активирование обрабатываемой поверхности, возбуждением выносной электрической дуги, которую совмещают с плазменной струей, и транспортирование порошка плазменной струей к обрабатываемой поверхности, сначала осуществляют очистку и промывку напыляемой поверхности детали и поверхности детали, прилегающей к напыляемым зонам на расстояние не менее 50 мм, струйно-абразивную обработку для придания поверхности шероховатости по параметру RZ не менее 20 мкм, и обдувку подготовленной поверхности сжатым воздухом, а плазменное напыление осуществляют с подачей порошкового материала из по крайней мере одного дозатора, для транспортирования порошка в плазмотрон используют сжатый воздух, в качестве плазмообразующего газа используют сжатый воздух с добавкой пропана, а выносную электрическую дугу питают пульсирующим током 60 А от отдельного источника током с частотой следования импульсов 25-200 Гц и при средней мощности пульсирующей дуги 2,5 кВт.

Для получения покрытия из разнородных материалов подачу порошка осуществляют из двух дозаторов, при этом используют порошки разного состава.

В качестве напыляемого порошка используют оксид хрома или оксид алюминия.

Очистка и промывка напыляемой поверхности детали позволяет увеличить прочность сцепления покрытия с основой, причем экспериментально установлено, что необходимо выполнять очистку и промывку также поверхности детали, прилегающей к напыляемым зонам на расстояние не менее 50 мм, что позволяет получить качественное покрытие в краевых зонах детали. Струйно-абразивную обработку осуществляют для придания поверхности шероховатости по параметру RZ не менее 20 мкм, что повышает сцепление покрытия с основой, т.е. во много раз повышает адгезийную прочность покрытия.

Использование выносной дуги, питаемой пульсирующим током, позволяет обеспечить более эффективный и равномерный прогрев подаваемого порошка за счет улучшения условий теплообмена плазмы и порошка при импульсном изменении температуры и скорости плазменной струи, а также оптимизировать тепловое воздействие дуги на поверхность детали вследствие диффузии опорного пятна электрической дуги по поверхности, что ведет к повышению плотности и адгезионной прочности покрытия, так как оно формируется из проплавленных частиц на термически активированной или расплавленной поверхности. При этом экспериментально установлено, что для предотвращения коробления подложки и повышения устойчивости дуги, мощность пульсирующей дуги должна быть 2,5 кВт, частота следования импульсов 25-200 Гц а ток дуги 60 А.

Пример.

Осуществляют покрытие стальной детали. Для напыления используют порошки Т-Термо №60, (аналог отечественного порошка ПГСР4 (Ni Cr B Si), или оксид хрома или оксид алюминия фракцией 40-60 мкм.

Технологический процесс получения плазменного покрытия включает следующие этапы: подготовку порошков; подготовку поверхности, подлежащей напылению; нанесение покрытия; промежуточный контроль качества и размеров покрытия; окончательный контроль полученного покрытия.

Перед использованием порошки просушивают. Сушку порошков осуществляют в сушильном шкафу при температуре 130-150°C в течение 2-3 час на протвинях их нержавеющей стали, периодически помешивая. Затем осуществляют подготовку поверхности детали, подлежащей наплавке. Для этого поверхности очищают и промывают от масла, грязи и ржавчины с помощью волосяных или металлических щеток. Очистке и промывке подлежат также поверхности, прилегающие к наплавляемым зонам на расстоянии не менее 50 мм. Кроме того, поверхности детали, подлежащей наплавке, придают шероховатость струйно-абразивной обработкой. Шероховатость по параметру RZ должна быть не менее 20 мкм по параметру RZ по ГОСТ 2789. Данная операция позволяет повысить адгезийную прочность покрытия. После обработки поверхность детали обдувают сжатым воздухом. В дозатор засыпают порошковый материал, закрепляют деталь в патроне манипулятора, устанавливают соответствующие напыляемому порошковому материалу расход порошка. Для транспортирования порошка в плазмотрон использую сжатый воздух. Осуществляют напыление порошка. С помощью электрической дуги, горящей внутри плазменного генератора постоянного тока, нагревают поток газа, протекающий через него и создающий плазменную струю. В качестве газа используют сжатый воздух с добавкой пропана. В плазменную струю вводят порошок, напыляемый на поверхность. С осью плазменной струи совмещают электрическую дугу, питаемую от источника пульсирующего тока. Режимы напыления приведены в таблице 1, режимы электрической выносной дуги пульсирующей мощности - в таблице 2.

Табл. 1
Режимы напыления Состав получаемого покрытия
Т-Термо N6O Т-Оксид Аl2O3 Т-Оксид хром
Давление газа, атм 3.5-4.5 2.7-3.2 2.7-3.2
Расход газа л/мин 35-45 30-40 30-40
Сила тока, А 160-190 210-230 210-230
Напряжение, В 190-210 240-260 240-260
Расход порошка, г/с 4-5 2.5-4 2.5-4
Дистанция напыления, мм. 160-180 140-160 140-160
Табл. 2
мощность ЭДПМ 2,5 кВт;
сила тока ЭДПМ 60 А
частота пульсаций ЭДПМ 100 Гц

В результате получены покрытия, свойства которых приведены в таблице 3.

Табл. 3
Свойства Покрытие
Т-Термо N6O Т-Оксид Al2O3 Т-Оксид хром
Твердость, HRC 55-60 60-80 60-80
Адгезия, МПа 45-55 35-45 35-45
Рабочая температура, °C не более 800 1200 1100
Толщина покрытия, мкм 50-1000 50-1000 50-1000

Данный способ позволяет повысить качество покрытия за счет увеличения адгезионной прочности и плотности получаемых покрытий, при этом уменьшается процент брака, вызванного отслоением покрытий. Кроме того, за счет повышения коэффициента использования наносимого материала обеспечивается экономия дорогих и дефицитных порошковых материалов.

1. Способ получения композиционного покрытия на стальной детали плазменным напылением, включающий ввод напыляемого порошка в плазменную струю, термическое активирование обрабатываемой поверхности возбуждением выносной электрической дуги, которую совмещают с плазменной струей, и транспортирование порошка плазменной струей к обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что сначала осуществляют очистку и промывку напыляемой поверхности детали и поверхности детали, прилегающей к напыляемым зонам, на расстояние не менее 50 мм, струйно-абразивную обработку для придания поверхности шероховатости и обдувку подготовленной поверхности сжатым воздухом, плазменное напыление осуществляют с подачей порошкового материала из, по крайней мере, одного дозатора, при этом для транспортирования порошка в плазмотрон используют сжатый воздух, в качестве плазмообразующего газа используют сжатый воздух с добавкой пропана, а выносную электрическую дугу питают пульсирующим током 60 А от отдельного источника током с частотой следования импульсов 25-200 Гц и при средней мощности пульсирующей дуги 2,5 кВт.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу порошка осуществляют из двух дозаторов, при этом используют порошки разного состава.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве напыляемого порошка используют оксид хрома или оксид алюминия.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что струйно-абразивной обработкой придают поверхности шероховатость по параметру RZ не менее 20 мкм.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для защиты теплонагруженных узлов и элементов конструкции двигательных установок от теплового и эрозионного разрушения в струе высокотемпературных продуктов сгорания топлива, содержащих, в частности, конденсированную фазу, путем плазменного напыления эрозионностойких теплозащитных покрытий.

Изобретение относится к области нанесения покрытий, а именно к электровзрывному напылению композиционных покрытий системы Al-TiB2 на алюминиевые поверхности. Технический результат - повышение износостойкости и микротвердости покрытия, увеличение его адгезии к основе.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении абразивных кругов, работающих на повышенных скоростях, или при силовом шлифовании.

Изобретение относится к технологии нанесения защитно-декоративных покрытий. .
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к электродуговым способам нанесения покрытий на поверхности изделий с использованием металлических проволок, в частности, ремонтном производстве при восстановлении формы и размеров деталей.

Изобретение относится к области химии. .

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

Изобретение относится к технологии напыления покрытий на металлические поверхности и может быть использовано в электротехнической промышленности для напыления на контактные поверхности покрытий, обладающих высокой электроэрозионной стойкостью.

Изобретение относится к реагирующему с водой алюминиевому композитному материалу, реагирующей с водой алюминиевой пленке, способу получения данной алюминиевой пленки и составляющему элементу для пленкообразующей камеры.

Изобретение относится к реагирующему с водой алюминиевому композитному материалу, реагирующей с водой алюминиевой пленке и способу получения данной алюминиевой пленки.
Изобретение относится к области получения на деталях наплавкой износостойких покрытий из порошковых материалов и может найти применение для изделий судостроения, авиационной промышленности, теплоэнергетического машиностроения, нефтегазодобывающей, металлургической и химической промышленности. Подвергаемые наплавке поверхности детали очищают, промывают и подвергают струйно-абразивной обработке для придания обеспечивающей адгезию с покрытием шероховатости с последующей обдувкой сжатым воздухом. Очистке и промывке дополнительно подвергают поверхности детали, прилегающие к зоне наплавки. Подготавливают порошковый материал, который затем из двух дозаторов подают на поверхность детали в зону наплавки потоком аргона и выполняют наплавку импульсным лазерным лучом в среде аргона. Из одного дозатора в поток аргона подают армирующий неметаллический дисперсный порошок агломерированного карбида вольфрама WC фракцией 80,0-150,0 мкм, а из другого дозатора - металлический порошок сплава кобальта В3К фракцией 53-106 мкм. Наплавку осуществляют по крайней мере в два слоя лазерным лучом мощностью 2 кВт при скорости его перемещения в процессе наплавки 2 м/мин. При наплавке первого слоя порошок карбида вольфрама и порошок сплава кобальта подают в соотношении 1:4, а при наплавке второго слоя устанавливают соотношение 1:5. Способ позволяет получать функционально-градиентные износостойкие покрытия с регулируемой твердостью по толщине. 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к медицине, а именно к челюстно-лицевой хирургии и травматологии, и может быть использовано для формирования антимикробного покрытия при изготовлении внутритканевых эндопротезов на титановой основе. Для этого осуществляют предварительную подготовку серебросодержащего раствора, предварительную подготовку поверхности имплантата и формирование покрытия. При подготовке серебросодержащего раствора сначала помещают порошок гидроксиапатита в 0,04% раствор AgNO3. Затем осуществляют выдержку порошка на воздухе при комнатной температуре в течение времени, необходимого для качественной пропитки частиц гидроксиапатита раствором AgNO3. Далее отфильтровывают осадок, который затем промывают горячей водой и высушивают при 200°-300°C в течение 4-6 часов, а затем отжигают при 600°-700°C в течение 2-3 часов. Предварительную подготовку поверхности имплантата осуществляют путем струйной обработки поверхности порошком электрокорунда под давлением. Формирование покрытия производят плазменным напылением сначала титанового подслоя и затем серебросодержащего порошка гидроксиапатита. При этом плазменное напыление титанового подслоя осуществляют при напряжении 35 В, силе тока 450 A, дистанции напыления 100 мм и дисперсности титанового порошка 100-120 мкм, расход аргона 55-60 л/мин. Плазменное напыление серебросодержащего порошка гидроксиапатита производят при силе тока 450 А, напряжении 35 В, дистанции 80 и 120 мм, дисперсности 70-75 мкм и расходе аргона 65-70 л/мин. Способ обеспечивает получение покрытия имплантата, способствующее быстрой и надежной остеоинтеграции этого имплантата за счет формирования развитой морфологии поверхности и создания антимикробного эффекта в прилежащих к эндопротезу тканях. 4 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к нанесению детонационных покрытий на поверхности деталей машин. Технический результат - повышение равномерности толщины получаемого покрытия. Способ включает напыление частиц покрытия на поверхность, при этом часть напыляемых частиц направляют непосредственно на поверхность детали, а часть отклоняют от исходной траектории за счет рикошета от наклонной поверхности отражателя. Перемещение детали при напылении осуществляют с формированием пятен покрытия, прилегающих друг к другу без зазоров и наслоений. При этом используют отражатель, позволяющий получать пятна покрытия заданной формы, обеспечивающей упомянутое прилегание пятен друг к другу. 3 ил.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к детонационному напылению. Может использоваться для разгона и нагрева порошков при нанесения покрытий. Горючую смесь одновременно подают и смешивают в двух камерах сгорания. Детонацию инициируют последовательно, сначала в форкамере устройством для поджигания. Затем ударными или детонационными волнами в основной и вспомогательных боковых камерах сгорания. Причем, в боковых камерах формируются сходящиеся ударные или детонационные волны, что позволяет увеличить амплитуду и скорость волны. Ускорение порошка осуществляют детонационными и ударными волнами, и продуктами сгорания последовательно следующими из основной и боковых камер. Устройство имеет две или более камер сгорания с независимыми системами подачи, смешивания и акустического активирования подаваемых в них горючих смесей. Инициирование детонации в камерах сгорания осуществляется последовательно с синхронизацией за счет конструктивных особенностей систем сопряжения камер. Обеспечивается повышение скорости порошка и качества покрытия. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 ил., 7 пр.

Изобретение относится к способам нанесения износостойких покрытий, а именно покрытий из нитрида титана, и может быть использовано в металлообработке. Способ включает очистку поверхности пескоструйной обработкой и нанесения покрытия детонационным методом. При этом покрытие получают из исходного титанового порошка в присутствии азотирующей добавки азида натрия. Технический результат - повышение производительности нанесения, снижения энергоемкости процесса и снижения нагрева подложки в процессе нанесения покрытия. 2 ил.
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.
Изобретение относится к способам получения защитно-декоративных покрытий на изделиях из древесины. Технический результат заключается в повышении качества и долговечности покрытия за счет увеличения прочности сцепления покрытия с подложкой и устранения водопроницаемости покрытия, и снижении энергоемкости процесса. Предварительно поверхность древесины покрывают первым слоем из эпоксидной смолы и вторым слоем из эпоксидной смолы с порошком алюминия в соотношении 1:1. Напыление слоев металла или сплава осуществляют плазмотроном мощностью 3,9 кВт и расходом плазмообразующего газа 0,8 м3/мин. 2 пр., 3 табл.

Изобретение относится к способу металлизации изделий из древесины. Технический результат изобретения заключается в повышении качества и долговечности покрытия за счет увеличения прочности сцепления покрытия с подложкой, устранения пористости покрытия и увеличения водонепроницаемости покрытия, снижении трудоемкости и энергоемкости процесса. Перед напылением поверхность древесины покрывают слоем из жидкого стекла. На незатвердевшую поверхность этого слоя напудривают слой порошка алюминия. Напыление слоев металла или сплава осуществляют плазмотроном с мощностью 4,5 кВт и расходом плазмообразующего газа 0,5 м3/мин. 2 пр., 3 табл.

Изобретение относится к нанесению защитных износостойких покрытий из порошковых материалов. Способ восстановления внутренней поверхности ступицы направляющего аппарата центробежного электронасоса, включает нанесение на внутреннюю цилиндрическую поверхность ступицы, имеющей диаметр D и длину рабочего канала L, износостойкого порошкового материала детонационным напылением при помощи ствола детонационной установки с диаметром d, равным (0,7-0,8)D. Ствол детонационной установки устанавливают от внутренней цилиндрической поверхности на расстоянии (2-3)D и ориентируют под углом наклона к внутренней цилиндрической поверхности, равным arctg(D/L)±5°. Прицеливание ствола производят в центр напыляемого пояска - в точку, расположенную на внутренней цилиндрической поверхности на расстоянии L/2±1 мм. Обеспечивается повышение качества нанесенного износостойкого покрытия на внутренней цилиндрической поверхности ступицы. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способу лазерной наплавки направленно упрочненного металлического материала. Осуществляют подачу порошка на поверхность подложки (4) конструктивного элемента (1, 120, 130) из упрочненного металлического материала, имеющего дендриты (31), ориентированные в направлении (32). Параметры наплавки, такие как скорость санирования лазерного луча, лазерная мощность, диаметр лазерного луча, фокус порошкового пучка / или расход порошка, устанавливают из условия обеспечения локальной ориентации температурного градиента (28) на фронте (19) кристаллизации, который меньше, чем 45° к направлению (32) дендритов (31) в подложке (4). В результате обеспечивается монокристаллический рост дендритов при лазерной наплавке и соответственно предотвращается образование трещин. 23 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх