Способ нанесения детонационных покрытий (варианты)



Способ нанесения детонационных покрытий (варианты)
Способ нанесения детонационных покрытий (варианты)

 


Владельцы патента RU 2542206:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Группа изобретений относится к технологии детонационного напыления композиционных износостойких покрытий. Засыпают в детонационную установку дозированное количество смеси порошковых материалов для напыления покрытия и напыляют смесь на обрабатываемую поверхность с использованием энергии детонации. В способе по варианту 1 используют смесь порошковых материалов для напыления покрытия, которая содержит до 25% ультрадисперсных алмазов, до 50% оксида алюминия и остальное - порошок на основе карбида вольфрама. В способе по варианту 2 в ствол пушки детонационной установки устанавливают мишень с нанесенным на ее поверхность покрытием из карбида вольфрама, а в качестве смеси порошковых материалов для напыления покрытия используют смесь, содержащую до 25% ультрадисперсных алмазов и остальное - оксид алюминия. Обеспечивается повышение качества наносимого покрытия. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к технологии детонационного напыления композиционных износостойких покрытий.

Известен аналогичный способ детонационного напыления покрытий [1], в котором в ствол пушки автоматизированного детонационного комплекса засыпают дозированное количество напыляемого порошка и порошкового конденсированного взрывчатого вещества фракции 80 мкм в соотношении по объему, %: 97-3, или 95-5, или 93-7, или 92-8. В камере пушки производят подрыв детонирующей газовой смеси. При этом энергия взрыва детонирующей газовой смеси, форсированная энергией взрыва порошкового конденсированного взрывчатого вещества, разгоняет, разогревает и наносит напыляемый порошок на обрабатываемую поверхность.

Недостатком данного способа является повышенная опасность применения взрывчатых веществ в автоматизированной детонационной установке, а также недостаточное качество получаемого покрытия.

В качестве прототипа выбран способ [2]. В данном способе при нанесении детонационных покрытий в дозатор засыпают порошок с величиной частиц не более 60 мкм на основе оксида алюминия, который дополнительно содержит диоксид циркония при следующем соотношении компонентов, мас.%: диоксид циркония (ZrO2) 15,0-30,0; оксид алюминия (Al2O3) - остальное.

Недостатком способа-прототипа является недостаточное качество получаемого покрытия.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении качества наносимого покрытия.

Технический результат достигается тем, что способ нанесения износостойкого детонационного покрытия на обрабатываемую поверхность включает засыпку в детонационную установку дозированного количества смеси порошковых материалов для напыления покрытия и напыление ее на обрабатываемую поверхность с использованием энергии детонации, при этом смесь порошковых материалов для напыления покрытия содержит до 25% ультрадисперсных алмазов, до 50% оксида алюминия и остальное - порошок на основе карбида вольфрама. Указанный результат достигается также тем, что способ нанесения износостойкого детонационного покрытия на обрабатываемую поверхность включает засыпку в детонационную установку дозированного количества смеси порошковых материалов для напыления покрытия и напыление ее на обрабатываемую поверхность с использованием энергии детонации, при этом в ствол пушки детонационной установки устанавливают мишень с нанесенным на ее поверхность покрытием из карбида вольфрама, а в качестве смеси порошковых материалов для напыления покрытия используют смесь, содержащую до 25% ультрадисперсных алмазов и остальное - оксид алюминия.

Наиболее перспективными материалами для получения твердых износостойких покрытий являются порошки оксида алюминия и карбида вольфрама. Однако применение этих порошков в отдельности нецелесообразно, поскольку оксид алюминия обладает низкой теплопроводностью и недостаточной стойкостью к абразивному изнашиванию, а использование покрытий карбида вольфрама имеет недостаток, заключающийся в повышенной хрупкости и дороговизне получаемого покрытия. При этом рациональным является использование смеси этих материалов при детонационном напылении.

Наиболее высокие эксплуатационные характеристики твердых покрытий можно получить в том случае, когда в материале присутствуют твердые частицы различных размеров, включая наночастицы, заполняющие пустоты между частицами более крупных размеров. Данную структуру покрытия можно получить за счет введения в дозатор детонационной установки смеси порошковых материалов различной дисперсности. При этом, поскольку оксид алюминия имеет более высокую температуру плавления (2046,5°С) по сравнению с кобальтовой связкой (1492°С), содержащейся в порошке карбида вольфрама, в процессе выстрела детонационной установки сначала происходит плавление кобальтовой связки и диспергирование частиц порошка карбида вольфрама за счет их разбивания более легкими и быстрыми частицами оксида алюминия. Это приводит к формированию равномерной структуры с содержанием фрагментов порошка карбида вольфрама, имеющих наноскопические размеры.

Кроме того, предлагается ввести в напыляемую смесь порошков ультрадисперсных алмазов (УДА) дисперсностью от нескольких единиц до нескольких десятков нанометров, находящиеся в виде агрегатов дисперсностью до 1 мкм. При взрыве детонирующей газовой смеси агрегаты распадаются до частиц наноразмеров, заполняя и связывая собой за счет высокой поверхностной активности твердые частицы более крупных размеров. В процессе эксплуатации деталей с нанесенными на них детонационными покрытиями, полученными данным способом, наночатицы УДА повышают противоизносные и антифрикционные свойства покрытий.

Другой вариант получения аналогичной структуры детонационного покрытия осуществляется за счет срезания поверхностного слоя мишени, например диафрагмы, вставленной в ствол детонационной установки, разогнанными твердыми частицами напыляемого порошка. Если в качестве напыляемого порошка использовать частицы оксида алюминия, а поверхность мишени покрыть слоем карбида вольфрама, то на обрабатываемую поверхность будет наноситься покрытие на основе оксида алюминия с частицами карбида вольфрама, имеющими наноразмерную фазу.

Описание способа по первому варианту. Изготавливают смесь порошковых материалов, включающую до 50% оксида алюминия (Al2O3) и до 25% частиц УДА, остальное - порошок на основе карбида вольфрама (ВК-12, ВК-16 и т.п.). Концентрация добавок выше указанных значений не рекомендуется, поскольку при этом повышается хрупкость покрытия и снижается его абразивная стойкость. Далее в ствол детонационной установки, заполненный детонирующей газовой смесью (пропан + воздух, ацетилен + кислород и т.п.), с помощью дозатора подается приготовленная смесь. Затем электрической искрой возбуждается детонация газовой смеси. За счет энергии детонации смесь порошков, разгоняясь и разогреваясь, наносится на обрабатываемую поверхность.

Описание способа по второму варианту. Изготавливают мишень в виде диафрагмы с нанесенным на ее поверхность покрытием карбида вольфрама. Вставляют мишень в ствол детонационной установки с натягом. Приготавливают смесь порошковых материалов на основе оксида алюминия, включающую до 25% частиц УДА. Далее в ствол детонационной установки, заполненный детонирующей газовой смесью, с помощью дозатора подается приготовленная смесь. Затем электрической искрой возбуждается детонация газовой смеси. За счет энергии детонации смесь порошков, разгоняясь и разогреваясь, попадает в диафрагму. В процессе прохождения через диафрагму твердые частицы порошковой смеси царапают ее поверхность, срезая с нее нано- и микрочастицы карбида вольфрама, и вместе со срезанными частицами наносятся на обрабатываемую поверхность.

Пример. На стальные пластины размером 15×10×5 мм наносили детонационные покрытия. Для напыления использовали смесь порошков: ВК-12 (70%)+Al2O3(5%)+УДА (25%) и сравнивали его с детонационными покрытиями из чистых порошков ВК-12 и Al2O3. Триботехнические испытания детонационных покрытий проводили при следующих режимах: схема испытаний - «кольцо-плоскость»; среда - алмазная абразивная паста; давление - 25 МПа; контробразец - сталь 40Х (HRC 45); частота вращения - от 600 мин-1; приведенный диаметр поверхности трения - 5,5 мм; ширина дорожки трения - 1 мм; длительность испытаний - 10 минут. Результаты испытаний приведены в таблице.

Полученные результаты показали, что покрытия, полученные по заявленному способу, обладают более высокими противоизносными характеристиками, чем покрытия из чистых порошков.

Металлографический анализ полученных покрытий показал (фиг. 1), что в их структуре имеются фазы с различной дисперсностью, включая наночастицы с размерами менее 100 нм.

На фиг. 1 показаны микроструктура и наноструктура детонационного покрытия.

Используемая литература

1. Патент РФ № 2383655. Способ детонационного нанесения покрытий. / Калашников В.В., Ненашев М.В., Деморецкий Д.А., Нечаев И.В., Ганигин С.Ю., Мурзин А.Ю., Богомолов P.M., Макейкин И.В. Опубл. 10.03.2007, бюл. № 7.

2. Патент РФ №2382115. Способ обработки деталей погружных установок электрических центробежных насосов. / Хижняков В.П., Исаев К.Н., Сулейманов А.А. Опубл. 20.02.2010, бюл. № 5.

1. Способ нанесения износостойкого детонационного покрытия на обрабатываемую поверхность, включающий засыпку в детонационную установку дозированного количества смеси порошковых материалов для напыления покрытия и напыление ее на обрабатываемую поверхность с использованием энергии детонации, отличающийся тем, что смесь порошковых материалов для напыления покрытия содержит до 25% ультрадисперсных алмазов, до 50% оксида алюминия и остальное - порошок на основе карбида вольфрама.

2. Способ нанесения износостойкого детонационного покрытия на обрабатываемую поверхность, включающий засыпку в детонационную установку дозированного количества смеси порошковых материалов для напыления покрытия и напыление ее на обрабатываемую поверхность с использованием энергии детонации, отличающийся тем, что в ствол пушки детонационной установки устанавливают мишень с нанесенным на ее поверхность покрытием из карбида вольфрама, а в качестве смеси порошковых материалов для напыления покрытия используют смесь, содержащую до 25% ультрадисперсных алмазов и остальное - оксид алюминия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения композиционных покрытий из порошковых материалов и может быть использовано в машиностроительном производстве при изготовлении и ремонте деталей технологической оснастки и инструмента.

Изобретение относится к формированию покрытий на медных электрических контактах и может быть использовано в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка диборида титана массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва, формирование на ней композиционного покрытия системы TiB2-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30 имп.

Изобретение относится к формированию на медных электрических контактах покрытий на основе молибдена, углеродистого молибдена и меди, которые могут быть использованы в электротехнике как электроэрозионно-стойкие покрытия с высокой адгезией с основой на уровне когезии.

Изобретение относится к технике нанесения покрытий напылением и может быть использовано в машиностроении для формирования покрытий на поверхностях деталей. Способ металлизации изделий включает напыление покрытия на основу путем подачи проволок-электродов, подключенных к источнику питания, в направлении их пересечения, нагрев и плавление их прерывистым дуговым разрядом, запускаемым в зазоре между концами проволок-электродов бесконтактным пробоем высоковольтным напряжением газового промежутка, и распыление полученного расплавленного металла струей транспортирующего газа.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при ремонте радиаторов из алюминиевых сплавов всех типов и назначений для герметизации мест утечек в труднодоступных местах без трудоемких разборочно-сборочных операций.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к способам получения антифрикционных восстановительных покрытий методом газодинамического напыления на стальных изделиях, используемых в технологических процессах восстановления деталей в узлах машин и в авиационной технике.

Изобретение относится к области газотермического напыления, в частности к оборудованию для нанесения износостойких или коррозионостойких металлических покрытий методом электродуговой металлизации при восстановлении, упрочнении или защите рабочих поверхностей деталей, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, нефтегазодобывающей промышленности, на ремонтных предприятиях других отраслей, связанных с ремонтом быстроизнашивающихся деталей и узлов основного и вспомогательного оборудования.

Изобретение относится к способу лазерно-плазменного наноструктурирования металлической поверхности обрабатываемого металла. Способ включает образование в непрерывном оптическом разряде приповерхностной лазерной плазмы в парах металла и подачу в лазерную плазму ионов активных химических элементов от независимого плазменного источника энергии.

Изобретение относится к способу и устройству для формирования аморфной покрывающей пленки (варианты). Пленку формируют посредством выпуска пламени, содержащего частицы материала для пламенного напыления, струей из пистолета для пламенного напыления по направлению к материалу-основе, вызывания плавления частиц посредством пламени и охлаждения как частиц, так и пламени посредством охлаждающего газа перед тем, как частицы достигают материала-основы.

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.

Изобретение относится к формированию покрытий на медных электрических контактах и может быть использовано в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка диборида титана массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва, формирование на ней композиционного покрытия системы TiB2-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30 имп.

Изобретение относится к области получения покрытий на полюсные наконечники (ПН) (анод и катод) эндокардиального электрода (ЭКЭ) электрокардиостимулятора. Тонкопленочное покрытие состоит из пористого слоя биосовместимого металла толщиной L/n1, где n1=1,3÷3, образованного из порошка металлов со средним размером фракций d=L/n1, где L - шероховатость рабочей поверхности ПН ЭКЭ, слоя биосовместимого нитрида металла MeN, полученного PVD методом со столбчатой высокопористой структурой толщиной Λ=d/n2, где n2=1,3÷10, и ионно-модифицированного поверхностного слоя MeN толщиной δ=Λ/n3, где n3=1,3÷100.
Изобретение относится к получению покрытий. Может использоваться в различных отраслях машиностроения при изготовлении или восстановлении деталей.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности для получения уплотнительного покрытия методом газотермического напыления. Может использоваться при производстве паровых или газовых турбин для обеспечения стабильности зазоров в сопряженных элементах проточной части турбины.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным прецизионным сплавам на основе никеля для получения покрытий микроплазменным или холодным сверхзвуковым напылением.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным сплавам на основе никеля для получения износостойких покрытий на металлические конструктивные элементы.

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на поверхности трения. Способ включает размещение порошковой навески из карбида титана между двумя слоями молибденовой фольги, электрический взрыв фольги с формированием импульсной многофазной плазменной струи, оплавление плазменной струей поверхности трения при значении удельного потока энергии 3,5…4,5 ГВт/м2 и напыление на оплавленный слой компонентов плазменной струи с последующей самозакалкой и получением композиционного покрытия, содержащего карбид титана и молибден.
Изобретение может быть использовано при получении высокопрочных материалов. Для получения корундовой микропленки осаждают слой корунда на пленочную основу или барабан из материала с пониженной адгезией, в качестве которого используют фторопласт, а затем снимают корундовую пленку с пленочной основы или барабана.

Изобретение относится к теплозащитным электропроводящим покрытиям. Способ нанесения теплозащитного электропроводящего покрытия на углеродные волокна и ткани включает плазменное напыление керметной композиции в виде механической порошковой смеси, содержащей 5-15 вес.% нихрома, 15-5 вес.% диоксида циркония, 70 вес.% алюминия, 10 вес.% никельалюминия и 4-7 вес.% оксида иттрия в качестве стабилизирующей добавки для диоксида циркония.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу диспергирования наноразмерного порошка диоксида кремния в жидкой среде. Может использоваться в качестве модифицирующей добавки в лакокрасочные материалы, бетоны, клеи для укладки плитки.
Изобретение относится к композиции, применяемой в технологии лазерной наплавки покрытий на металлическую подложку, и может быть использовано в инструментальном производстве при изготовлении и ремонте деталей технологической оснастки и инструмента. Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является обеспечение равномерного распределения твердых включений по объему покрытия за счет синтеза карбида титана, что в итоге позволяет улучшить качество покрытия, а именно увеличить его твердость и износостойкость. Порошковая композиционная смесь для лазерной наплавки на металлическую подложку включает порошки из титана и карбида кремния с размером частиц 20-100 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: титан - 5-7; карбид кремния - 3-6. Частицы порошка титана могут быть выполнены в виде сфер. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Наверх