Спосіб одержання композиційних покриттів

Спосіб одержання композиційних металокерамічних покриттів, який включає нанесення газо 3 16273 від 0 до 27%. Так як напилення відбувається у повітряному середовищі та вміст кисню у покритті становить не менше 20% ат. (8% мас.). При лазерному переплаві таких покриттів відбуваються наступні процеси. Невеликі за розміром краплини ламелі, які мають великий вміст алюмінію активно взаємодіють з киснем і утворюють оксиди алюмінію. Великі за розміром краплини, які містять невелику кількість алюмінію, окислюються не повністю, утворюючи оксиди, суміш оксидів алюмінію, хрому та заліза, при цьому ядро краплини не встигає окислитись і кристалізуються у структурі покриття у вигляді кульок, що являють собою твердий розчин хрому у залізі. Якщо у шихті ПД є менше, ніж 70% мас. алюмінію, то під час лазерної обробки оксиди, які утворюються спливають як шлак на поверхню, а покриття являє собою сплав Fe-Cr-Al без включень оксидів. Якщо у шихті ПД не менше 70% алюмінію, то в процесі лазерного переплаву утворюється велика кількість тугоплавкого оксиду АІ2О3 (Тпл=2100°С), який загущує розплав, робить його в'язким. Тому оксиди алюмінію хрому та заліза не спливають на поверхню розплаву. Така структура керамічного покриття, яка містить у своєму складі кульки пластичного металу забезпечує релаксацію напружень розтягу, які виникають у покритті після лазерного переплаву. Крім цього така структура покриття забезпечує високу його зносостійкість. Оксиди алюмінію мають високу твердість на рівні HV 2000, а отже і високу зносостійкість, а 4 кульки пластичного ферохрому забезпечують низький рівень залишкових напружень розтягу та служать твердою змазкою при контакті пари тертя. При наявності у шихті порошкового дроту алюмінієвого порошку більше 90% кульки пластичного металу відсутні у покритті, в ньому з'являються тріщини, які приводять до викришування покриття в процесі експлуатації. Приклад: напилення покриттів проводили електродуговим способом спеціальним порошковим дротом при наступних режимах: напруга на дузі U=32, струм дуги І=150А, дистанція напилення L=100мм, тиск розпилюючого повітря Р=0,6МПа. Склад шихти ПД (30% ФХБ+70% ПА) наступний ФХБ - лігатура наступного складу Cr - 40%, Fe 32%, В - 20%, Al - 5%, Si - 2%, ПА - порошок алюмінію, хімсклад - 99,9% Al. Напилене покриття має типову для газотермічних покриттів ламелеподібну будову (Фіг.1), з різного роду неметалевими включеннями і порами. У ньому міститься значна кількість кисню, який переважно розчинений у мікропорах як між ламелями, так і всередині, а також в оксидах алюмінію та заліза. Детальний локальний аналіз покриття показав, що воно складається із зерен сплаву FeCr-Al, оксидів заліза, комплексних оксидів заліза і алюмінію перемінного складу, а також оксиду алюмінію АІ2О3, які розміщені по границях ламелей покриття і їх кількість становить 3-5мас. %. (табл.1). Таблиця 1 Хімічний склад покриття, показаного на Фіг.1 (1-4 - місця точкового аналізу) Елементи Al Сг Fe O 1 ат. % 16 5 79 2 мас. % 9 5 87 ат. % 2 1 44 53 3 мас. % 2 1 72 25 Оплавлення покриття проводили за допомогою СО2 - лазера з потужністю променя 1,0кВт, при швидкості переміщення його по поверхні 1000мм/хв у середовищі аргону. Діаметр променя 2мм, крок сканування 1мм, перекриття доріжок 50%. Металографічний аналіз оплавленого покриття (Фіг.2) показав, що воно складається із дріб ат. % 12 2 29 57 4 мас. % 10 4 55 31 ат. % 25 2 14 59 мас. % 27 3 31 39 них світлих сферичних зерен різних розмірів, вкраплених у темнішого кольору матрицю. Хімічний склад (табл.2) показав, що світлі зерна представляють собою твердий розчин хрому у залізі (мікротвердість HV - 260-290), а матриця - це оксиди алюмінію (HV>1000) інколи з домішками заліза та хрому. Таблиця 2 Хімічний склад покриття, показаного на Фіг.2 (1-4 - місця точкового аналізу) Елементи Аl Сr Fe O 1 ат. % 5 95 2 мас. % 4 96 ат. % 36 1 63 3 мас. % 48 1 51 ат. % 50 3 6 41 4 мас. % 54 6 14 26 ат. % 28 4 1 67 мас. % 37 9 3 52 5 16273 Абразивну зносостійкість досліджували шляхом зношування покриттів нанесених на призматичні зразки абразивним кругом марки діаметром 150м, при швидкості обертання 140об/хв. Зусилля притиску Р=5,4МПа. Час випробовувань 30хв. Результати випробовувань показують, що зносостійкість лазерно-оплавленого покриття зростає в порівнянні з напиленим більше від 3 до 10 раз. Джерела інформації: 1. Теория и практика газотермического нанесения покрытий. Тезисы докладов XI Всесоюзной Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 конференции, 1988, том IV, Димитров 1989. А.В. Суслов. Лазерное оплавление газотермических покрытий. - C.114-118. 2. Упрочнение и легирование деталей машин лучом лазера. В.С. Коваленко, Л.Ф. Головко, С.В. Черненко. Киев "Техника", 1990. - С.190. 3. Лазерна обробка плазмових покрить. О.І. Балицький, В.І. Похмурський, М.О. Тихан, ФХММ, 1991, №1 - С.60-65. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601