Способ подготовки поверхности изделия перед нанесением детонационного покрытия

Авторы патента:

Мухаметова Светлана Салаватовна (RU)

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

Владельцы патента RU 2545883:

Общество с ограниченной ответственностью "Технологические системы защитных покрытий" (RU)

Изобретение относится к области газотермического нанесения покрытий, в частности к способу детонационного напыления покрытия. На поверхность воздействуют потоком абразивных частиц, формируемым с помощью установки детонационного напыления. Порошок для очистки подают на режимах напыления из отдельного дозатора, расположенного на расстоянии от среза ствола, при этом температурой и скоростью очищающих частиц на выходе обеспечивают максимальную степень активации напыляемой поверхности. После завершения этапа подготовки поверхности данный дозатор отключают, а дозатор с порошком для напыления частиц включают без остановки работы детонационной установки. Техническим результатом является повышение степени активации напыляемой поверхности и увеличение производительности. 1 ил.

Изобретение относится к области газотермического нанесения покрытий, конкретнее, к технологии подготовки поверхности изделия перед нанесением детонационного покрытия.

Из уровня техники известен способ подготовки поверхности перед нанесением покрытия, при котором поверхность изделия подвергается воздействию потока частиц корунда, формируемого с помощью пескоструйной установки, описанной в книге «Газотермическое напыление» под общей ред. Л.Х. Балдаева. - МаркетDC, 2007. - стр.66-67. Данный способ заключается в том, что с помощью струи сжатого воздуха частицы корунда направляются на поверхность детали и активируют ее, создавая требуемый микрорельеф, что необходимо для получения высокой прочности сцепления покрытия с подложкой при напылении.

Известный способ имеет ряд недостатков, так выделение этапа подготовки поверхности детали в отдельную операцию приводит к появлению большого промежутка времени между моментом получения ювенильной поверхности при абразивно-струйной очистке и моментом непосредственного напыления покрытия (до нескольких часов). За это время происходит переход поверхности в равновесное состояние. Кроме того, снижается производительность производственного процесса в целом.

Наиболее близким к описываемому изобретению является способ подготовки поверхности изделия перед нанесением детонационного покрытия, включающий воздействие на поверхность потока частиц корунда, формируемого с помощью установки детонационного напыления, описанный в книге «Детонационные покрытия в машиностроении», - Бартеньев С.С., Федько Ю.П., Григоров А.И., Ленинград: Машиностроение, 1982, стр.133.

Указанный способ заключается в том, что подготовка поверхности изделия проводится непосредственно перед нанесением покрытия частицами корунда, ускоренными в самой детонационной установке. При этом подготовка поверхности осуществляется частицами порошка, который в дальнейшем используется для напыления покрытия. Режимы работы детонационной установки подбираются такие, чтобы частицы порошка при выходе из ствола не достигали температуры плавления и сохраняли необходимую твердость для получения требуемого микрорельефа. После завершения этапа подготовки поверхности установку перенастраивают на режимы, при которых температура частиц порошка при выходе из ствола достигает температуры плавления, и начинают процесс напыления покрытия.

Однако остановка работы детонационной установки для ее перенастройки с режима подготовки поверхности на режим напыления покрытия требует времени, достаточного для значительного снижения степени активации. Кроме того, данный способ может приниматься лишь при нанесении покрытий из оксида алюминия (Al₂O₃). При напылении других материалов, например металлов, возможность подготовки поверхности напыления становится проблематичной. Размер частиц корунда, применяемого для получения детонационных покрытий, обычно не превышает 50 мкм. Масса таких частиц даже при скорости 300-400 м/с недостаточна для получения качественного микрорельефа при подготовке поверхности. Для достижения максимально возможной степени активации напыляемой поверхности имеется лишь два параметра технологического процесса для варьирования - состав взрывчатой газовой смеси и степень заполнения ствола смесью, что сужает диапазон регулирования скорости и температуры абразивных частиц.

В связи с вышеуказанными недостатками, несмотря на значительное уменьшение трудоемкости процесса, качество подготовки напыляемой поверхности является невысоким.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является улучшение качества поверхности изделия перед нанесением детонационного покрытия.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении степени активации напыляемой поверхности, что приводит к существенному росту прочности сцепления покрытия с подложкой. Кроме того, благодаря устранению операции перехода от одного режима к другому, связанной с остановкой работы установки, увеличивается производительность.

Технический результат достигается тем, что способ подготовки поверхности изделия перед нанесением детонационного покрытия включает воздействие на поверхность потока абразивных частиц, формируемого с помощью установки детонационного напыления, а порошок для очистки подается на режимах напыления из отдельного дозатора, расположенного на таком расстоянии от среза ствола, чтобы температура и скорость очищающих частиц на выходе обеспечивали максимальную степень активации, при этом после завершения этапа подготовки поверхности данный дозатор отключают, а дозатор с порошком для напыления частиц включают без остановки работы детонационной установки.

Благодаря использованию двух дозаторов предлагаемый способ может применяться не только при напыления оксида алюминия, но и всех материалов, наносимых детонационным методом.

Использование отдельного дозатора для абразивной обработки напыленной поверхности дает возможность использовать для этого порошок с более крупной грануляцией частиц. Частицы с большой массой создают более ярко выраженный микрорельеф напыляемой поверхности, что способствует росту прочности сцепления покрытия с подложкой (σсц).

На рисунке 1 изображена схема расположения оборудования для осуществления предлагаемого способа, где

1 - детонационная установка;

2 - дозатор с порошком для напыления покрытия (дозатор II);

3 - дозатор с порошком для абразивной обработки напыляемой поверхности (дозатор I);

4 - деталь, на которую наносится покрытие;

5 - манипулятор для закрепления и вращения (перемещения) детали;

S1 - глубина загрузки порошка для абразивной обработки напыляемой поверхности;

S2 - глубина загрузки порошка для напыления покрытия.

На стволе детонационной установки 1 на определенном расстоянии от среза, называемой «глубиной загрузки» S1, устанавливается дозатор 3 с порошком для абразивной обработки напыляемой поверхности детали 4. Деталь 4 закрепляется для вращения и (или) возвратно-поступательного перемещения в манипуляторе 5.

Порошок для нанесения детонационного покрытия находится в дозаторе 2, который закрепляется на стволе детонационной установки на глубине загрузки S2. Глубина загрузки S2, а также другие режимы процесса напыления (состав рабочей взрывчатой смеси газов, степень заполнения ствола рабочей смесью, гранулометрический состав порошка, дистанция напыления, длина ствола, частота стрельбы) выбираются такими, чтобы обеспечить разогрев напыляемых частиц до температуры плавления и их максимально возможной скорости для получения высокой адгезии покрытия.

Пример. Деталь, подлежащую абразивной обработке перед детонационным напылением покрытия, закрепляют в специальном манипуляторе для вращения и линейного перемещения. Включают манипулятор для осуществления вращательного и (или) возвратно-поступательного движения детали. Включают детонационную установку с дозатором I, подающим порошок для абразивной обработки поверхности детали. Деталь обрабатывают абразивами на режимах процесса напыления. После завершения этапа подготовки поверхности одновременно выключают дозатор I, подающий порошок для абразивной обработки, и включают дозатор II, подающий порошок для напыления покрытия, при продолжающей работать детонационной установке.

В результате анализа известных технических решений при проведении патентных исследований авторами не обнаружено технических решений с признаками, сходными с отличительными признаками заявляемого решения, поэтому заявляемое решение обладает существенными отличиями.

Способ детонационного нанесения покрытия, включающий подготовку поверхности изделия путем воздействия потоком частиц абразивного порошка и воздействие на обработанную поверхность изделия потоком частиц порошка покрытия, которые формируют с помощью установки детонационного напыления, отличающийся тем, что для подготовки поверхности и для напыления используют установку детонационного напыления, содержащую дозатор для абразивного порошка и дозатор для порошка покрытия, при этом для очистки абразивный порошок подают на режимах напыления, а дозатор с абразивным порошком располагают на расстоянии от среза ствола, при котором температура и скорость очищающих частиц на выходе обеспечивают максимальную степень активации напыляемой поверхности, при этом после завершения подготовки поверхности дозатор с абразивным порошком отключают, а дозатор с порошком для напыления включают без остановки работы детонационной установки.

Изобретение относится к области газотермического нанесения покрытий, а именно к технологии подготовки поверхности изделия перед нанесением газотермических покрытий.

Алмазное покрытие и способ его получения // 2544219

Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно к алмазным нанокристаллическим покрытиям и способам его получения с использованием наноалмазов. Алмазное покрытие состоит из подслоя, содержащего наноалмазные частицы с размером от 2 до 30 нм, и нанесенного осаждением из газовой фазы алмазного слоя.

Способ получения наноструктурированного покрытия // 2542218

Изобретение относится к способу получения наноструктурированных покрытий для защиты поверхностей изделий. Способ включает формирование в камере сгорания распылителя высокотемпературного газового потока путем сжигания топлива в окислителе, подачу в камеру сгорания исходного материала, являющегося источником образования наночастиц, образование и перенос высокотемпературным газовым потоком наночастиц и осаждение их на подложке.

Способ нанесения покрытия на стальную основу // 2542196

Изобретение относится к технологии получения покрытий и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при изготовлении или восстановлении деталей для придания поверхности повышенных характеристик сопротивления коррозии.

Способ объемной обработки алюминиевого литейного сплава // 2538224

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения материалов с заданным уровнем физико-механических характеристик. Способ включает разгон легирующего порошка энергией взрыва зарядом бризантного взрывчатого вещества.

Способ получения антифрикционного восстановительного покрытия на стальном изделии (варианты) // 2532653

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.

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.

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.

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.

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.

Способ получения наноструктурированного слоя на поверхности металлов в условиях звукокапиллярного эффекта // 2547051

Изобретение относится к способу получения наноструктурированного слоя на поверхности металлов в условиях звукокапиллярного эффекта. На первом этапе осуществляют горизонтальное перемещение детали со скоростью υ=(10÷100) мм/мин с обработкой алмазным кругом с заданной зернистостью Z=(125/100÷80/63) мкм на связке M2-01 с концентрацией алмазов 100% с частотой вращения n=(500÷3000) об/мин при пластической деформации поверхности глубиной h=(0,01÷0,1) мм в один проход. На втором этапе задают зазор между полученной поверхностью детали и рабочей поверхностью шлифовального круга h=(0,1±0,05) мм и процесс шлифования осуществляют с одновременной подачей СОЖ с наночастицами металла и включают вибростенд. Обеспечивается образование ударной ультразвуковой волны высокой частоты fУз=(10÷500) кГц непосредственно в СОЖ у поверхности обрабатываемой детали, посредством которых осуществляется образование нанокластеров и блокирование микротрещин поверхностного слоя детали. Технический результат состоит в сокращении времени обработки детали, упрощении технологии и снижении стоимости процесса формирования наноструктурированного слоя на поверхности деталей машин из металлов и сплавов. 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 3 пр., 3 табл.

Способ получения износо-коррозионностойкого градиентного покрытия // 2551037

Изобретение относится к области получения покрытий со специальными свойствами, в частности к покрытиям с высокой стойкостью к коррозионным повреждениям и износу. Способ холодного газодинамического напыления износо-коррозионностойкого градиентного покрытия включает подачу металлического порошка в сверхзвуковой поток газа с образованием гетерофазного потока и нанесение его на поверхность изделия. Металлический порошок подают в потоке инертного газа, затем осуществляют подачу в поток инертного газа с указанным металлическим порошком реакционного газа с увеличением его объемного содержания в упомянутом потоке по линейному или экспоненциальному закону с обеспечением увеличения содержания соединения упомянутого металлического порошка с указанным реакционным газом в виде абсорбированных частиц в покрытии от 0% на поверхности адгезивного слоя до 100% на поверхности получаемого покрытия. В качестве металлического порошка используют порошок циркония или его сплава, или хрома или его сплава. Подачу инертного и реакционного газов осуществляют от двух автономных источников. В частных случаях осуществления изобретения в качестве инертного газа используют, например, гелий или аргон. В качестве реакционного газа используют, например, азот или кислород. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 2 пр.

Способ нанесения защитного коррозионно-стойкого покрытия на наружную и внутреннюю поверхности металлической трубы // 2553742

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и может быть использовано при нанесении защитного покрытия на наружную и внутреннюю поверхности металлической трубы. Проводят предварительную наружную и внутреннюю калибровку кромок трубы под вид соединения труб. Затем устанавливают на обе кромки трубы оснастки, с помощью которых осуществляют вращение трубы, при сохранении наружной поверхности от воздействия внешних контактов, затем осуществляют гидродинамическую очистку внутренней и наружной поверхности трубы. Термическую очистку указанных поверхностей трубы проводят в печи при температуре 390-420°C, выдерживают один час и затем нагретую трубу подвергают механической очистке абразивом вне печи с обеспечением заданной шероховатости поверхностям трубы. На наружную и внутреннюю поверхности трубы наносят слой праймера с последующей его сушкой при комнатной температуре, при этом трубу с помощью оснасток вращают, после чего трубу нагревают в печи до температуры нанесения порошкового слоя коррозионно-стойкого покрытия и наносят указанный слой одновременно на наружную и внутреннюю поверхности трубы. Затем проводят полимеризацию слоя упомянутого покрытия путем нагрева трубы в печи, которую вращают, и осуществляют последующее охлаждение водовоздушной смесью. Обеспечивается надежное и долговечное защитное покрытие за счет увеличения коррозионной стойкости труб, путем повышения качества очистки поверхностей труб и нанесения покрытия на поверхности труб.

Ось колесной пары для рельсового транспортного средства, снабженная защитой от ударов камней, и способ ее изготовления // 2570525

Ось (11) колесной пары для рельсового транспортного средства содержит оболочку (13), которая имеет металлический компонент (14), который максимум такой же электрохимически высококачественный, как и образующий граничную поверхность (17) оси колесной пары металлический материал. Металлический компонент образует матрицу оболочки, которая примыкает к граничной поверхности оси колесной пары. В металлическом компоненте (14) оболочки (13) содержится структурная фаза (15, 18), которая повышает прочность оболочки против ударов камней. Оболочка в соответствии с изобретением может наноситься на ось колесной пары посредством холодного газодинамического напыления Предотвращается возникновение коррозии на оси колесной пары, обеспечивается эффективная защита оси колесной пары от ударов камней. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Алюминиевый элемент токопровода и способ его получения // 2572953

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области токопроводящих шин. Алюминиевый элемент токопровода, имеющий рабочую контактную площадку, представляет собой алюминиевую шину. Рабочая контактная площадка выполнена в виде покрытия толщиной не менее 20-60 мкм и состоит из двух слоев, нанесенных методом газодинамического напыления. Первый слой толщиной 10-30 мкм получен напылением смеси порошков меди, цинка и оксида алюминия при массовом соотношении порошка меди к порошку цинка в интервале соотношений от 0,5:1 до 2:1 с добавкой оксида алюминия в количестве 10-40% от общей массы смеси. Второй слой толщиной 10-30 мкм получен напылением смеси порошков меди, припоя оловянно-свинцового и оксида алюминия при массовом соотношении порошка меди к порошку припоя оловянно-свинцового в интервале соотношений от 0,3:1 до 3:1 с добавкой оксида алюминия в количестве 10-40% от общей массы смеси. Обеспечивается получение контактной площадки, выполняющей электрохимическую защиту от коррозии, ограничение роста переходного контактного сопротивления до значения, не превышающего 150% от начального значения переходного контактного сопротивления после прохождения испытаний при циклическом нагреве и после прохождения испытаний на стойкость к климатическим внешним воздействующим факторам. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Способ детонационного нанесения покрытия из оксида алюминия // 2587370

Изобретение относится к области газотермического напыления покрытий, а именно к технологии подготовки поверхности изделия перед нанесением детонационного покрытия. Способ детонационного нанесения покрытия из оксида алюминия на поверхность медного изделия включает воздействие на обрабатываемую поверхность потоком разогретых абразивных частиц, формируемым в стволе установки детонационного напыления, при этом нанесение покрытия и абразивную обработку поверхности проводят одновременно при одних и тех же режимах детонационного напыления с использованием порошка оксида алюминия Al2O3 с частицами различного размера. Абразивную обработку поверхности осуществляют частицами упомянутого порошка, размеры которых обеспечивают им твердое состояние при разогреве в стволе упомянутой установки. Обеспечивается повышение производительности процесса и качества подготовки поверхности за счет устранения отдельного этапа подготовки напыляемой поверхности. 1 табл., 6 ил., 1 пр.

Способ формирования токоведущей шины на низкоэмиссионной поверхности стекла // 2588921

Изобретение относится к способу формирования токоведущей шины на низкоэмиссионной поверхности стекла методом холодного газодинамического напыления с помощью сопла устройства для газодинамического напыления. Осуществляют перемещение напыляющего сопла в начало траектории напыления токоведущей шины без подачи в него напыляемого порошка, при нахождении напыляющего сопла в начале траектории напыления формируемой токоведущей шины осуществляют подачу в него напыляемого порошка и перемещают напыляющее сопло с постоянной скоростью перемещения от начала до окончания траектории напыления формируемой токоведущей шины. При достижении окончания траектории напыления формируемой токоведущей шины осуществляют реверсное перемещение сопла в сторону начала траектории напыления формируемой токоведущей шины со скоростью перемещения, большей, чем указанная скорость перемещения сопла от начала до окончания траектории напыления формируемой токоведущей шины. Обеспечивается получение токоведущей шины с четкими границами и геометрическими размерами в начале, окончании и разрывах ее траектории в любой заданной зоне поверхности стекла без использования шаблонов и масок. 10 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Способ газодинамического напыления антикоррозионного покрытия из коррозионно-стойкой композиции на поверхности контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, выполненного из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом // 2593041

Изобретение относится к способу газодинамического напыления антикоррозионного покрытия из коррозионно-стойкой композиции на поверхности контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива, выполненного из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и может быть использовано, например, для покрытия полости контейнера, служащей для приема отработавшего ядерного топлива. Напыление покрытия осуществляют с помощью средства для гиперзвуковой металлизации, содержащего камеру сгорания и распылительное сопло. Упомянутое средство устанавливают в положение для нанесения покрытия, затем распыляют проволочный материал, соответствующий по своему химическому составу химическому составу коррозионно-стойкой стали, для чего подключают к проволочному материалу напряжение постоянного тока и зажигают электрическую дугу в упомянутой камере сгорания, в которую подают бутано-воздушную, или пропано-воздушную, или бутано-пропано-воздушную смесь. Затем распыляемый материал в среде этой смеси подают через упомянутое распылительное сопло в направлении к снабжаемым покрытием поверхностям контейнера, при этом упомянутый контейнер равномерно вращают вокруг оси, геометрически совмещенной с его продольной осью, а средство для гиперзвуковой металлизации одновременно поступательно перемещают вдоль упомянутой продольной оси при напылении покрытия на боковые поверхности упомянутого контейнера или радиально по отношению к этой продольной оси при напылении покрытия на торцевые поверхности упомянутого контейнера, причем скорости вращения последнего и поступательного перемещения средства для гиперзвуковой металлизации взаимосвязаны. Обеспечивается нанесение антикоррозионного покрытия на поверхности элементов контейнера для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ нанесения алюминида титана и изделие с поверхностью из алюминида титана // 2619419

Изобретение относится к способам нанесения покрытия из алюминида титана на металлическое изделие и к металлическому изделию с указанным покрытием. Способ нанесения покрытия из алюминида титана на металлическое изделие включает холодное напыление алюминида титана на изделие для формирования покрытия из алюминида титана, причем покрытие из алюминида титана включает тонкую гамма/альфа2 структуру, а алюминид титана, нанесенный на изделие холодным напылением, имеет состав, включающий 45 мас. % титана и 50 мас. % алюминия. В варианте осуществления заявленного изобретения холодное напыление алюминида титана осуществляют из порошкового твердого сырья порошка сплава. Обеспечивается высокая стойкость к высокотемпературному окислению поверхности, а также ремонт изделия, подвергающегося усталостному разрушению, имеющего повреждения от ударов и технологические повреждения. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ нанесения покрытия из антифрикционного твердого сплава // 2619550

Изобретение относится к нанесению покрытия из антифрикционного твердого сплава на металлическую подложку. На поверхность металлической подложки размещают порошковый материал, состоящий из слоев титанового порошка и смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 78 мас. % Cr3C2 и 22 мас. % Ti, между слоем из титанового порошка и слоем из смеси порошков размещают промежуточный слой из смеси порошков карбида хрома и титана в соотношении 60 мас. % Cr3C2 и 40 мас. % Ti, при этом толщина последнего составляет 0,8-1,2 толщины слоя из титанового порошка. После инициируют заряд взрывчатого вещества, расположенный над порошковым материалом, отделенного от него металлической пластиной. Нормально падающая детонационная волна уплотняет порошковый материал до практически беспористого состояния и создает условия для соединения компонентов между собой и со стальной подложкой. Технический результат заключается в увеличении прочности соединения покрытия с металлической подложкой. 2 ил., 3 табл., 1 пр.