Состав для изготовления эрозионностойкого защитного покрытия

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

885226 (6I ) Дополнительное к авт. свил-еу (22)Заявлено 05.03.80 (21) 2892523/29-33 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5t)M. Кл.

С 04 В 41/06

3Ъвударстаанный квинтет

СССР лв делам изабретеннй к открыткй

Опубликовано 30. 11. 81. Бюллетень № 44

Дата опубликования. описания 01. 12. 81 (53) УДК 666. 767 (088. 8) А. Я. Алябьев, А. К. Соловейкина, . Е. П. Иикащук, Б. Н. Соловейкин, А. Н. Гладченко и А. 3. Шарыпов

I (72) Авторы изобретения

Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт i инженеров гражданской авиации (7I ) Заявитель (54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭРОЗИОННОСТОЙКОГО

ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ

Изобретение. относится к неорга= ническим покрытиям по металлу и может быть применено в машиностроении для получения покрытий в агрегатах, подверженных воздействию скоростных газо-воздушных, жидкостных и запыленных потоков с абразивным воздействием.

Такие покрытия необходимы, например, на металлургических заводах для защиты лопаток колеса нагнетателя от абразивного износа запыленной газовой струей.

В каналы рабочего колеса поступает воздух, содержащий. большое количество мелких твердых частиц руды. Последние, действуя как абразив, стирают рабочие поверхности лопаток и быстро выводят их из строя, что влечет вынужденную остановку компрессорной машины для замены лопаток. На отдельных машинах некоторых металлургических заводов срок службы новых лопаток составляет 1530 сут.

В авиационной промышленности компрессорные лопатки двигателя также подвержены абразивному изнашиванию от взаимодействия с запыленной воздушной средой. За 1000 ч работы двигателя в

5 неблагоприятных условиях износ лопаток составляет примерно 3/4 от первоначального веса.

Проблема изнашивания деталей и узлов механизмов в подобных условиях

10 частично может быть решена использованием защитных покрытий.

Известны фосфатные покрытия, которые все чаще находят применение для решения различных технических задач.

Состоят они в основном из ортофосфорной кислоты и различных окислов и формируются на основе процессов кислотно-основного взаимодействия, зависящего от активности окислов fI).

Вместо ортофосфорной кислоты в со став покрытий вводят также алюмофосфатное связующее..Например, применяется покрытие, состоящее из порошков

8852

Т а б л и ц а 1

Состав материала Вес до испыта Вес после ис Уменьшение ния, r пытания, г веса, r

498

537

Сталь ЗОХГСА

Сталь ЗОХГСА с покрытием

1И-107. (Ni-Cr-Si Â) . ВК6-907. (WC-CO) 477

480

Zr0g и А1 0 в сочетании с алюмофосфатным связующим (2).

Известно покрытие, имеющее высокую адгезию к следующим металлам, мн/м стали 1Х18Н9Т 20,8; бронзы БрХ08 17,8; сплава ВЖ-98 8,6, Данное покрытие применяется для защиты узлов и деталей от эрозионного воздействия газовых потоков. Наносят- 10 ся подобные составы методами стержневого газопламенного или плазменного напыления 1,3).

Изготовление покрытий подобными методами технологически сложно и невозможно в случае покрытия внутренних, поверхностей деталей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является эрозион- р0 ностойкое покрытие на основе карбида

Основным недостатком известного покрытия является высокая температура формирования, что приводит к нарушению структуры подложки металла и окис40 лению покрытия. Операции формирования покрытия и восстановления механических свойств требуют применения дорогостоящего оборудования (вакуумные, энергоемкие печи).

Цель изобретения — повышение тех43 нологичности при одновременном удешевлении изготовления покрытия.

Указанная цель достигается тем, что состав для изготовления эрозионностойкого защитного покрытия, включаю- @ щий карбид вольфрама и оксид кобальта, дополнительно содержитс -окись алюминия, оксиды свинца и меди, тетраборно кислый натрий и ортофосфорную кислоту, йри следующем соотношении компонен- .И тов, мас.Ж:

Карбид вольфрама 24-27

Оксид кобальта 8-10

26 4 вольфрама (WC) со связкой Ni-Cr-Si-В и добавкой кобальта 141.

Для приготовления состава данного покрытия берут тонкодисперсные порошки карбида вольфрама (WC) и кобальта в количестве от 2 до 8 вес.Ж и вводят связку в виде системы N!-Cr-Si-8. Покрытие наносят на поверхность изделий методом распыления из суспензии, изготовленной на.основе спиртоводного раствора. Покрытие формируется при .обжиге в вакуумной электропечи с разо, режением 10 мм рт.ст. при 1280-1320 С

Далее при нанесении такого покрытия необходимо включение операции исправления структуры и восстановления механических свойств подложки, нарушенных при обжиге.

Износостойкость покрытия образцов в сравнении с эталонными приведена в табл. 1. о Окись алюминия 15-18

Оксид свинца 5-7

Оксид меди 2-3

Тетраборнокислый натрий 9-10

Ортофосфорная кислота 30-32

Использование реакции взаимодействия oLAt<0, Со О, Pb0, Си0, Ма 8 07

10Н О с ортофосфорной кислотой позволяет получить материал (покрытие) на основе (ЩС) при низкотемпературной (до 300 С) термообработке, проявляющий адгезионнь1е свойства за счет химического взаимодействия композиции с ортофосфорной кислотой.

Каждый ингредиент композиции вносит в материал как свои первоначальные свойства, так и свойства продуктов взаимодействия их с ортофосфорной кислотой, обеспечивая при данном сочетании достижение необходимых характеристик материала.

8852

Изготовление материала, используемого в качестве эрозионностойкого покрьгтия, сводится к следующему.

Предварительно смешивают порошки с(А1 0, Со О, Pb0, CuO, Na>B< О>

l0H О дисперсностью 3-6 мкм с после2 дующим порционным введением карбида вольфрама (WC) затем затворяют состав ортофосфорной кислотой (Н РО4 )

85Х-ной концентрации. !О

Полученный состав представляет собой вязкую однородную композицию, которая наносится на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность изделия методами облива, пульверизации, окунания, намазки. В зависимости от требований и условий эксплуатации возможно увеличивать толщину покрытия послойным нанесением суспензии с последующей сушкой каждого слоя формиро- 0

Полученный материал имеет физикомеханические свойства, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

Весовой из- Кажущаяся нос, И мг пористость, Е

Ударная вяз- Прочность кость, ИН/м сцепления, ИН/м

Термообр ботка, Состав, вес.Ж

5-8

0,006-0,008

16-18

П р и м е ч а н и е. Результаты весового износа получены на установке

ИФК У 1 в условиях реверсивного трения контактирующих образцов. Площадь контакта 0,5 см . Испытания проведены

2 при амплитуде А = 1 мм, частоте колебаний = 30 Гц, удельной нагрузке Р 1 = 20 MIIa количестве циклов

Я = 27 -1.0 . дупреждающей окисление карбида вольфрама и под. ох<ки металла как для известного материала (вакуум с разрежением в 10 9. При низкотемпературном формировании износостойкого покрытия не происходит изменения структуры и механических свойств металла подложS5 ки, которые требуют восстановления .

При использовании предлагаемого изобретения экономический эффект моWC 27-24

A 120 15-18

Со О 10-8

РЬО 5-7

СОО 2-3

Na Br0-1 - Н, 0 9-10 280-300 80-100

Н РО 32-30

Покрытие из предложенного материала на основе карбида вольфрама отличается простотой и технологичностью по сравнению с известными покрытиями на основе ИС. Покрытие из предложенного материала на основе WC имеет более низкую (280-.300 С) температуру формирования, вместо 1280 С для иза вестного материала. Кроме того, при низкотемпературной термообработке не требуется защитной атмосферы, пре26 6 ванне покрытия производят при 280800 С в среде воздуха. Скорость подь" о о ема температуры 1,5-2 С в мин. Выдержка образцов при конечной температуре — 1-3 ч. Охлаждение произвольное.

Предлагаемый состав легко распреде-, ляется слоем 40-150 мк и может при-. меняться для изделий сложной конфигурации и внутренних поверхностей. Пос.ле термообработки при 250-300 С устойчив к воздействию воды и ее паров, отличается высокими значениями механической прочности, не выделяет газов и запахов в окружающую среду, биостоек, поддается механической обработке.

885226

24-27.

8-10

15-18

5-7

2-3

9-10

30-32

Формула изобретения

Составитель Н. Соболева

Редактор М. Лысогорова Техред З.Фанта . Корректор M. Пожо.

Заказ 10442732 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ралпская наб. д. 4/5

Филиал IIIGI "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 жет быть получен за счет увеличения ресурса работы деталей и исключения из технологического процесса высокотемпературного обжига в вакууме, а также операций по восстановлению струк- туры металла, которые требуют дорогостоящего и энергоемкого оборудования.

Защитный слой покрытия может ремонтироваться. При изнашивании он может быть восстановлен по вьппеописан- 10 ной технологии.

Состав для изготовления эрозионностойкого защитного покрытия, включающий карбид вольфрама и оксид кобальта, отличающийся тем, что,. с целью упрощения технологии при од- рр новременном удешевлении изготовления .покрытия, он дополнительно содержит с =окись алюминия, оксиды свинца и меди, тетраборнокислый натрий и ортофосфорную кислоту при следующем соот- д ношении компонентов, мас.Ж:

Карбид вольфрама

Оксид кобальта а -окись алюминия

Оксид свинца

Оксид меди

Тетраборнокислый натрий

Ортофосфорная кислота

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.,Голынко-Вольфсон С.А. и др. Химические основы технологии и применения фосфатных связок и покрытий. M., "Химия", 1968, с. 117.

2. Копейкин В.А. и др. Материалы на основе металлофосфатов. M. "Химия", 1976, с. 185 °

3. Самсонов Г.В., Эпик A.Ï. Тугоплавкие покрытия. M., "Металлургия", 1973, с. 112-113.

4. Неорганические и органосиликатные покрытия. Труды 6-го Всесоюзного. совещания по аэростойким покрытиям. Л,, "Наука", 1975, с. 300.

Состав для изготовления эрозионностойкого защитного покрытия Состав для изготовления эрозионностойкого защитного покрытия Состав для изготовления эрозионностойкого защитного покрытия Состав для изготовления эрозионностойкого защитного покрытия 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения тугоплавкого соединения титана, которое может быть использовано в металлообрабатывающей и химической промышленности

Изобретение относится к неорганическим материалам и может быть использовано в огнеупорной промышленности, металлургии, двигателестроении, энергетике, в частности, для изделий, работающих при высоких температурах и нагрузках на воздухе или в контакте с агрессивными средами, а также при ударных нагрузках

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для получения особо твердых и износостойких материалов, используемых в качестве элементов бронезащиты и индивидуальной защиты от стрелкового оружия, для изготовления сопл пескоструйных аппаратов, работающих в условиях интенсивного абразивного изнашивания и др

Изобретение относится к технологии изготовления керамических изделий в системе Al2O3 - Sic-C и может быть использовано в огнеупорной промышленности
Наверх