Матеріал на основі заліза для газотермічного нанесення покриттів

Изобретение относится к области порошковой металлургии и напыленных покрытий и может применяться для повышения эксплуатационной стойкости изделий из легированных конструкционных сталей, в частности, для упрощения трущи хся деталей гидросистем, коленвалов двигателей, компрессоров, а также поршневых колец. Известен материал, содержащий, мас.%: 0,5 1,0 углерода; 1,0 - 1,5 кремния; 4,0 - 10,0 алюминия; 10 - 13 хрома; 25 - 40 никеля; 3,0 - 10,0 кислорода; остальное - железо [1]. Недостатком такого материала является низкая коррозионная стойкость и нагрузка схва тывания из-за повышенной пористости. Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в уменьшении пористости, повышении антифрикционных свойств и коррозионной стойкости. Указанная задача достигается тем, что материал, включающий углерод, кремний, алюминий, хром, никель, железо, кислород, дополнительно содержит медь и бор при следующем соотношении элементов, мас.%: Технический результат, который может быть получен от использования материалов, позволит уменьшить пористость в 2 - 3 раза, увеличить коррозионную стойкость в 2 - 2,5 раза, увеличить нагрузку схватывания в 1,3 - 1,5 раза, снизить суммарную интенсивность изнашивания в 1,5 - 2 раза, Сопоставительный анализе прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый состав материала отличается от известного введением новых элементов, а именно, меди и бора. Анализ известных составов материалов, используемых для нанесения покрытий, показал, что некоторые введенные в заявляемое решение элементы известны, например, медь. Однако, их применение в материале в сочетании с другими компонентами не обеспечивает таких свойств, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно, уменьшение пористости в результате образования легкоплавкой эвтектики которая, в результате более низкой температуры кристаллизации, чем кристаллизация основного материала, способствует заполнению пор, образующи хся о процессе напыления, что приводит к повышению коррозионной стойкости. Уменьшение пористости также способствует когезионной прочности покрытия, увеличивающей нагрузку схватывания при трении. Этому также содействует мелкодисперсная карбоборидная упрочняющая фаза в результате введения бора, повышение ее твердости и прочности покрытия. Таким образом, данный материал, имеющий предложенный состав элементов, придает покрытию новые свойства. Для экспериментальной проверки заявляемого материала были изготовлены шесть составов материала следующим образом: струю перегретого расплава, состоящую (мас.%) из углерода 0,8 - 1,5; кремния 0,5 - 2,0; алюминия 2,0 - 6,0; хрома 7,0 15,0; никеля 8,0 - 12,0; меди 0,7 - 2,5; бора 0,05 0,35; железа - остальное, распыляют водой. Покрытие из порошков заявляемого состава наносили на торцевую поверхность образцов из стали 30ХГСА плазменным напылением в аргоноазотной плазме по режиму: Толщина покрытия составляла 250 - 300мкм. Испытания проводили по торцевой схеме в гидрожидкости АМГ-10 при нагрузках 15МПа, скорости скольжения 0,15м/с. В качестве контртела использовали бронзу БрАЖМц 10 - 3 - 1,5. Интенсивность изнашивания определяли по потере массы образца путем взвешивания на аналитических весах до и после испытаний и считали по формуле где - величина линейного износа; - путь трения 1000м. Значения интенсивности изнашивания приведены в таблице в относительных единицах см/см. Коррозионную стойкость определяли по потере массы через 24 часа выдержки в 15% растворе Из результатов испытаний (см. таблицу следует, что покрытия из материала заявляемого состава имеют лучшие характеристики, чем материал прототипа. Оптимальными свойствами обладает материал состава 3, содержащий (мас.%): кислорода 1,3; кремния 1,5; алюминия 3,5; хрома 13.0; никеля 11.0; меди 1,7; бора 0,31; остальное - железо. При содержании элементов выше заявляемых пределов наблюдается интенсивный износ контртела ввиду образования в структуре интерметаллидов и крупных боридов. При содержании элементов ниже заявляемых пределов наблюдается увеличение поверхностной пористости. При содержании меди и бора ниже заявляемых пределов наблюдается увеличение интенсивности изнашивания покрытия и снижение нагрузки схватывания.