Паста для износостойкой наплавки и износостойкое покрытие

Изобретение может быть использовано для нанесения наплавкой металлокерамических покрытий на изделия, работающих при повышенных температурах в условиях абразивного износа и воздействия коррозионной среды. Первый слой покрытия толщиной 0,5-0,7 мм выполнен из пасты, содержащей компоненты в следующем соотношении компонентов, об.%: порошок карбида бора 15-25, порошок углерода 1,5-2, порошок никеля 3-4, порошок бора аморфного 3-5, порошок хрома 3-4, кремнийорганический лак КО-85 - остальное. Второй слой покрытия толщиной 0,75-2,6 мм выполнен из расплавленной пасты, содержащей компоненты в следующем соотношении, об.%: порошок карбида бора 10,0-30,0, порошок церия 0,1-0,2, аэросил 2,0-5,0, порошок плавикового шпата 0,3-2,0, порошок металла, выбранного из группы, включающей кобальт, никель, железо 30,0-50,0, по меньшей мере, одно связующее, выбранное из группы, включающей жидкое стекло, кремнезоль, алюмозоль – остальное. Наплавленное покрытие обладает высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к технологии нанесения металлокерамических покрытий наплавкой на изделия, работающих при повышенных температурах в условиях абразивного износа и воздействия коррозионной среды.

Известна паста для получения наплавкой борсодержащего покрытия, содержащая в качестве борсодержащего компонента порошок карбида бора, ферробора, буры, фторбората калия, других соединений бора («Ekabor»), а также хлористый аммоний, карбид кремния и связующее: силиконовое масла высокой вязкости, этилсиликат, силикат натрия (жидкое стекло). Переплав пасты на поверхности изделия ведут электронным или лазерным лучами, причем глубина переплава составляет 0,5-1,5 мм.

(DE 4139956, B23K 35/32, C21D 9/30, C23C 8/68, опубликовано 09.06.1993)

Недостатком покрытия, полученного с использованием известной пасты, является его хрупкость и достаточно низкая коррозионная стойкость.

Наиболее близкой по составу компонентов является паста для износостойкой наплавки, включающая порошки графита, карбида бора, карбида хрома и углеводородное связующее при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод (графит) 40-60, карбид бора 0,1-3, карбид хрома 0,25-5, глицерин - остальное. В качестве дополнительной добавки использован порошок железа. Износостойкое покрытие формируют при электроконтактном нагреве пасты, нанесенной на поверхность изделия.

(SU 537780, B23K 35/368, опубликовано 05.12.1976)

Недостатком известной пасты является невысокая твердость наплавленного металла и недостаточная износостойкость вследствие пористости покрытия из-за высокого содержания газообразующих компонентов.

Наиболее близким покрытием, полученным способом наплавки, является покрытие, полученное с использованием двух слоев паст. Паста первого нижнего слоя толщиной 0,1-0,4 мм и массой 0,5-4,0% от массы наплавляемого материала состоит из связующего и нанопорошка тугоплавкого материала с диаметром частиц 10-70 нм и с температурой плавления более чем на 400°C выше температуры жидкого металла сварочной ванны. Паста второго верхнего слоя толщиной 2,0-5,0 мм состоит из связующего и смеси порошков материалов, обеспечивающих служебные свойства наплавляемого покрытия. Наплавку проводят путем полного расплавления обоих слоев паст, а также основного металла. В качестве источника энергии для расплавления могут быть использованы дуга, плазменная струя, луч лазера, электронный луч. В качестве связующего в двух пастах использована карбоксиметилцеллюлоза, причем для получения пасты первого нижнего слоя использован нанопорошок карбида вольфрама, а для получения пасты второго верхнего слоя использована смесь порошков хрома, никеля, ванадия, титана, бора, графита. Глубина проплавления основного металла составляет 0,1-2 мм.

(RU 2350441, B23K 9/04, C23C 4/12, B23K 35/36, опубликовано 27.03.2009)

Недостатком известного технического решения является неопределенность качественного состава паст и соотношений компонентов в пастах, предназначенных для нанесения слоев, подвергаемых переплаву, что делает невозможным спрогнозировать и/или определить служебные характеристики покрытия, который должно обеспечить известное техническое решение. Кроме того, использование карбоксиметилцеллюлозы в качестве связующего не исключает повышенной пористости покрытия и снижение его износостойкости.

Задачей и техническим результатом изобретения является создание пасты для износостойкой наплавки, обеспечивающей повышение износостойкости и коррозионной стойкости наплавленного покрытия, а также создание металлокерамического износостойкого покрытия, полученного с использованием пасты по изобретению.

Технический результат достигается тем, что паста для износостойкой наплавки включает порошки карбида бора, углерода и углеводородное связующее, причем дополнительно содержит порошок никеля, порошок бора аморфного, порошок хрома, а в качестве углеводородного связующего - кремнийорганический лак КО-85 при следующем соотношении компонентов, об. %:

порошок карбида бора 15-25
порошок углерода 1,5-2
порошок никеля 3-4
порошок бора аморфного 3-5
порошок хрома 3-4
кремнийорганический лак КО-85 остальное

Технический результат также достигается тем, что толщина пасты на поверхности изделия перед расплавлением составляет 0,7-3,0 мм.

Технический результат также достигается тем, что износостойкое металлокерамическое покрытие состоит из двух наплавленных слоев, полученных расплавлением двух слоев паст, содержащих смесь порошков и связующее, причем первый слой покрытия толщиной 0,5-0,7 мм выполнен из расплавленной пасты по п. 1, а второй слой покрытия толщиной 0,75-2,6 мм выполнен из расплавленной пасты, содержащей смесь порошков, включающей: порошок карбида бора, порошок церия, аэросил, порошок плавикового шпата, а также, по меньшей мере, один порошок металла, выбранный из группы: кобальт, никель, железо; а в качестве связующего содержит, по меньшей мере, одно связующее, выбранное из группы: жидкое стекло, кремнезоль, алюмозоль, при следующем соотношении компонентов, об. %:

порошок карбида бора 10,0-30,0
порошок церия 0,1-0,2
аэросил 2,0-5,0
порошок плавикового шпата 0,3-2,0
порошок металла, выбранного из
группы: кобальт, никель, железо 30,0-50,0
по меньшей мере, одно связующее,
выбранное из группы: жидкое стекло,
кремнезоль, алюмозоль остальное

Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами, представленными в таблицах 1 и 2.

Пример 1. Композицию пасты по п. 1 изобретения готовили следующим образом. В часть требуемого объема кремнийорганического лака КО-85 (ГОСТ 11066-74, введенного в действие 01.01.1975), представляющего собой смесь раствора полифенилсилоксановой смолы в толуоле и раствора полибутилметакрилатной смолы в смеси ацетона, этилацетата и бутилацетата, при перемешивании последовательно вводили порошок карбида бора (15-25 об. %), порошок углерода (1,5-2,0 об. %), порошок никеля (3-4 об. %), порошок бора аморфного (3-5 об. %) и порошок хрома (3-4 об. %). После этого доводили объем кремнийорганического лака КО-85 до 100%.

При необходимости разбавления и доведения пасты до рабочей вязкости 16-60 с по ВЗ-4 в зависимости от способа нанесения пасты в кремнийорганический лак КО-85 добавляют растворители (ксилол, сольвент 130/150, растворитель Р-5).

После составления пасту по изобретению (таблица 1) выдерживали в течение 0,5-1 часа до удаления пузырьков воздуха, после чего ее наносили на поверхность изделия (образца). Оптимальная толщина слоя пасты составила 0,7-3,0 мм. При нанесении пасты в два слоя время выдержки первого слоя нанесенной пасты до нанесения второго слоя составило 30-50 мин.

Для наплавки износостойкого покрытия с использованием пасты по изобретению использовали стандартную методику аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом с расплавлением нанесенной пасты и поверхности основного металла на глубину 0,1-1,5 мм.

Пример 2. Композицию пасты по п. 1 изобретения (таблица 2) для первого слоя металлокерамического покрытия готовили и наносили на изделие (образец) согласно примеру 1. Суммарная толщина первого слоя пасты для металлокерамического покрытия составила 0,65-0,85 мм.

Композицию пасты для второго слоя металлокерамического покрытия готовили путем последовательного введения при постоянном перемешивании до полного распределения в части требуемого объема связующего аэросил (2,0-5,0 об. %), порошок карбида бора (10-30 об. %), порошок церия (0,1-0,2 об. %), порошок плавикового шпата (0,3-2 об. %), порошок металла (кобальта, или никеля, или железа 30-50 об. %). После этого доводят объем связующего до 100%.

После составления указанную пасту (таблица 2) выдерживали в течение 0,5-1 часа до удаления пузырьков воздуха, после чего ее наносили на поверхность первого слоя пасты для металлокерамического покрытия. Оптимально нанесение пасты в 2 слоя с суммарной толщиной 1,0-3,0 мм. Время выдержки 2-х нанесенных паст составил 30-50 мин.

Для наплавки износостойкого металлокерамического покрытия по изобретению использовали стандартную методику аргонодуговой наплавки неплавящимся электродом с расплавлением нанесенных слоев паст и поверхности основного металла на глубину 0,1-1,5 мм.

После наплавки толщина первого слоя покрытия, полученного расплавлением пасты по п. 1, составила 0,5-0,7 мм, а толщина второго слоя расплавленной пасты - 0,8-2,5 мм в зависимости от толщины второго слоя пасты.

Покрытия, полученные согласно примерам 1 и 2, подвергали испытаниям при одновременном воздействии циклических нагрузок, температуры 190-200°C в коррозионной среде камеры солевого тумана. Кроме того, покрытие также подвергали испытаниям в условиях воздействия абразивных веществ.

Результаты испытаний показали достижение поставленного технического результата. Паста для износостойкой наплавки по изобретению, обеспечивает повышение износостойкости и коррозионной стойкости наплавленного покрытия, а металлокерамическое покрытие, состоящее из двух слоев, одно из которых получено с использованием пасты по изобретению, обладает повышенной износостойкостью и коррозионной стойкостью.

1. Паста для наплавки износостойкого металлического покрытия, включающая порошки карбида бора, углерода и углеводородное связующее, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошок никеля, порошок бора аморфного, порошок хрома, а в качестве углеводородного связующего – кремнийорганический лак КО-85 при следующем соотношении компонентов, об. %:

порошок карбида бора 15-25
порошок углерода 1,5-2
порошок никеля 3-4
порошок бора аморфного 3-5
порошок хрома 3-4
кремнийорганический лак КО-85 остальное

2. Износостойкое металлокерамическое покрытие, состоящее из двух наплавленных слоев, полученных расплавлением пасты, содержащей смесь порошков и связующее, отличающееся тем, что первый наплавленный слой покрытия выполнен толщиной 0,5-0,7 мм расплавлением пасты по п. 1, а второй слой покрытия выполнен толщиной 0,75-2,6 мм расплавлением пасты, содержащей смесь порошков, включающей порошок карбида бора, порошок церия, аэросил, порошок плавикового шпата, и по меньшей мере один порошок металла, выбранный из группы, включающей кобальт, никель, железо, а в качестве связующего – по меньшей мере одно связующее, выбранное из группы, включающей жидкое стекло, кремнезоль и алюмозоль при следующем соотношении компонентов, об. %:

порошок карбида бора 10,0-30,0
порошок церия 0,1-0,2
аэросил 2,0-5,0
порошок плавикового шпата 0,3-2,0
порошок металла, выбранного из
группы, включающей кобальт, никель и железо 30,0-50,0
по меньшей мере одно связующее,
выбранное из группы, включающей жидкое стекло,
кремнезоль и алюмозоль остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано при дуговой наплавке тонкостенных деталей плавящимся электродом. Электрод и деталь подключают к сварочному источнику постоянного тока по схеме обратной полярности.
Изобретение может быть использовано для изготовления или восстановения наплавкой деталей металлургической и машиностроительной техники, работающих в условиях окисления и циклического термомеханического нагружения, в частности, для системы вторичного охлаждения установок непрерывной разливки сталей.

Изобретение может быть использовано при изготовлении или восстановлении деталей из закаливающихся сталей с содержанием углерода не менее 0,20%, работающих в условиях высоких температур, воздействия агрессивных сред, износа или их сочетаний.

Изобретение может быть использовано для получения коррозионно-стойкого медно-никелевого покрытия на уплотнительном поле узла затвора арматуры из алюминиево-никелевой бронзы.

Изобретение может быть использовано при наплавке двумя плавящимися электродами дугой косвенного действия на металлические изделия из сплавов с особыми свойствами.

При обработке детали газовой турбины, включающей металлическую подложку с дефектом поверхности, наносят посредством сварки на дефект поверхности первый слой, содержащий первый наплавочный материал, а затем на первый слой посредством сварки наносят второй слой, содержащий второй наплавочный материал.

Изобретение может быть использовано при обработке и горячем формовании слитков из сплавов. На слиток наносят слой металлического материала в виде наплавленного покрытия толщиной от 0,64 до 1,27 см, металлургически связанного с по меньшей мере участком боковой поверхности цилиндрического слитка из сплава и с по меньшей мере одним торцом цилиндрического слитка из сплава.

Изобретение может быть использовано при восстановлении наплавкой крупногабаритных деталей типа валов, в частности судовых гребных и промежуточных валов. После предварительного контроля восстанавливаемой поверхности на наличие дефектов в виде несплошностей металла исследуют неразрушающим методом контроля макроструктуру металла в поперечном сечении детали на предполагаемом участке перехода от металла наплавки к основному металлу, соответствующем опасному сечению детали.

Изобретение может быть использовано при изготовлении или восстановлении ролика для поддержки и транспортировки горячего материала, в особенности полученной непрерывной разливкой стальной заготовки на рольганге или в установке непрерывной разливки.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к почвообрабатывающим машинам, и может быть использовано при изготовлении и восстановлении ножей рабочих органов культиваторов-плоскорезов, подвергающихся абразивному изнашиванию.
Изобретение может быть использовано для изготовления или восстановения наплавкой деталей металлургической и машиностроительной техники, работающих в условиях окисления и циклического термомеханического нагружения, в частности, для системы вторичного охлаждения установок непрерывной разливки сталей.

Изобретение может быть использовано при производстве свинцовых аккумуляторов, в частности для батарей резервного питания и двойного назначения. Флюс содержит бромистоводородную кислоту, моноэтаноламин, изопропиловый спирт, N-Метил-2-пирролидон и адипиновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: N-Метил-2-пирролидон 35-54, изопропиловый спирт 5-9, адипиновая кислота 15-30, бромистоводородная кислота 40%-ная 10-25, моноэтаноламин 3-10.

Изобретение может быть использовано при сварке металлов плавящимся электродом в качестве защитного средства для поверхности свариваемых изделий и технологического оборудования.

Изобретение может быть использовано в составе порошковых проволок, покрытых электродов и флюсов для сварки и наплавки. Модификатор содержит нанопорошок тугоплавкого соединения, выбранного из группы, включающей карбид, нитрид, оксид, карбонитрид, оксикарбонитрид металла, в качестве инокулятора и протектор.
Изобретение может быть использовано при нанесении лазерной наплавкой на детали покрытий в качестве защитных слоев. Порошкообразная шихта для наплавки содержит дисперсный металлический порошок и армирующий порошок.

Группа изобретений относится к трубчатой сварочной проволоке, способу ее изготовления и сварке деталей с ее использованием. Трубчатая сварочная проволока содержит оболочку и гранулированную сердцевину, расположенную внутри оболочки, содержащую больше чем приблизительно 2,4% по весу активатора стекловидного шлака, в виде одного или более компонентов, выбранных из группы, содержащей диоксид кремния, диоксид титана, борат или оксид натрия, а также газообразующие, легирующие, раскисляющие и денитрифицирующие компоненты.

Изобретение может быть использовано для низкотемпературной пайки металлов и сплавов припоями различных марок в широком интервале температур. Хлоридный флюс содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: хлористый цинк 33-41, хлористый аммоний 4-12, гидрохлорид диэтиламина 28-30, щавелевая кислота 15, глицерин 0-5, вода - остальное.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению и может быть применено при механизированной и автоматической подводной сварке и наплавке металлических деталей.

Изобретение может быть использовано при сварке высоколегированных с содержанием хрома до 25 мас. % и никеля до 30 мас.30% и разнородных сталей.

Изобретение относится к сварочным материалам и может быть использовано при ручной дуговой сварке высоколегированных жаропрочных и жаростойких сталей с содержанием хрома до 26% и никеля до 20%, особенно в труднодоступных местах, где необходимо усиление шва при сварке с одной стороны.

Изобретение относится к сварочным и наплавочным материалам и может быть использовано для получения наплавленного металла и сварных швов на низко-, средне- и высоколегированных сталях и сплавах. В качестве порошков тугоплавкого химического соединения используют тугоплавкие химические соединения переходных металлов, выбранных из IV, V и VI групп Периодической системы, с углеродом, азотом или бором в виде порошкообразной смеси, содержащей нано-, ультра- и микроразмерные частицы. Сначала смешивают упомянутую смесь порошков со смешивающим агентом в соотношении от 2,3:1 до 4:1, полученную смесь продавливают через сито с образованием гранул размером не менее 500 мкм, просушивают их при температуре 250-300°C с обеспечением сухого остатка смешивающего агента 7-14% от массы полученных гранул, затем гранулы смешивают со шлакообразующим компонентом в виде флюса с образованием гранул с размерами в интервале 0,25-1,6 мм в соотношении от 1:2,3 до 1:0,75, нагревают полученную смесь в течение 5-10 мин при температуре Тх, выбираемой из соотношения Ттк>Тх≥Тш+50°C, где Ттк - температура плавления тугоплавкого химического соединения переходных металлов; Тш - температура плавления шлакообразующего компонента, после чего охлаждают, а закристаллизовавшийся шлак измельчают и разделяют на фракции с размером 50-100 мкм. Изобретение позволяет создать модификатор, обеспечивающий при его плавлении в реакционной зоне сварки высокую степень сохранности нано-, ультра- и микроразмерных частиц тугоплавких химических соединений в микрогранулах модификатора, а также повысить стабильность существования сварочной дуги. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение может быть использовано для нанесения наплавкой металлокерамических покрытий на изделия, работающих при повышенных температурах в условиях абразивного износа и воздействия коррозионной среды. Первый слой покрытия толщиной 0,5-0,7 мм выполнен из пасты, содержащей компоненты в следующем соотношении компонентов, об.: порошок карбида бора 15-25, порошок углерода 1,5-2, порошок никеля 3-4, порошок бора аморфного 3-5, порошок хрома 3-4, кремнийорганический лак КО-85 - остальное. Второй слой покрытия толщиной 0,75-2,6 мм выполнен из расплавленной пасты, содержащей компоненты в следующем соотношении, об.: порошок карбида бора 10,0-30,0, порошок церия 0,1-0,2, аэросил 2,0-5,0, порошок плавикового шпата 0,3-2,0, порошок металла, выбранного из группы, включающей кобальт, никель, железо 30,0-50,0, по меньшей мере, одно связующее, выбранное из группы, включающей жидкое стекло, кремнезоль, алюмозоль – остальное. Наплавленное покрытие обладает высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Наверх