Матеріал для плазмового напилення покриттів

Матеріал для плазмового напилення покриттів, що включає карбід хрому, який відрізняється тим, що в склад шихти додатково введений карбід титану, нікель-хромове в'яжуче у співвідношенні 4:1 та гідрид інтерметаліду при наступних співвідношеннях компонентів, %: Сr3С2 - 42...45 ТіС - 28...30 гідрид інтерметаліду - 9...10 NiCr - решта. (19) (21) 98042024 (22) 22.04.1998 (24) 15.12.2000 (33) UA (46) 15.12.2000, Бюл. № 7, 2000 р. (72) Дубровська Галина Миколаївна, Биков Валентин Іванович, Губар Євген Якович, Частоколенко Ігор Павлович, Шматков Валерій Юрійович, Антонова Майя Максимівна, Мухачев Анатолій Петрович (73) ЧЕРКАСЬКИЙ ІНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ 30706 Введення до складу шихти карбіду титану сприяє збільшенню зносостійкості і пластичності внаслідок утворення більш контактних карбідів, які мають дрібнозернисту структуру та малий питомий об'єм. Карбід хрому в кількості 42...45% мас. Сприяє отриманню сплавів з високими показниками твердості та зносостійкості, при зменшенні % його добавки твердість зменшується. Таким чином, нові компоненти ТіС і гідридінтерметаліди в шихті та наявність Сr3С2 і Ni-Cr зв'язки в загальній сукупності відомих та нової ознак, забезпечують досягнення мети і підтверджують відповідність запропонованого матеріалу критерію "новизна". З відомих джерел інформації (див. патентний пошук) нами не виявлені матеріали для плазмового напилення, які містять гідриди-інтерметаліди, та мають властивість зменшувати процеси окислення і створювати можливість отримання покриття на основі Сr7С3-TiC-NiCr, із зносостійкістю при підвищених температурах 1000...200°С. Приклади Були виготовлені три шихти матеріалу для плазмового напилення за складом, який містить інгредієнти в кількості (мас. %): карбід хрому - 45 (42, 48); карбід титану - 30 (28, 31), змочуючі речовини (нікель і хром разом взяті у співвідношенні 4:1 (-21(18, 25); гідрид інтерметаліду по відношенню до суміші 10:1 і 30:1-9(3,10). В дві шихти добавлявся гідрид інтерметаліду на основі Hf-Fe-H. В гідриді вміст Hf - 70%, Н - 3,3%, інше - Fe. Спосіб приготування однорідної маси шихти для напилення включає наступні операції: складові компоненти змішують в сухому стані в атриторі в середовищі аргону або гексану при температурі 20-22°С на протязі 1,5-2 годин. Розмір зерен (частинок) складає 60...150 мкм. В процесі плазмового напилення на установці ОПН-11 приготованого матеріалу шихти на зразки із сталі 12Х1МФ отримали надійне покриття з Сr7С3-TiC-NiCr з включенням карбідів HfCх, які утворені з інтерметалідів. Наплавочні покриття без пор, раковин і тріщин як в покритті, так і в граничній зоні основапокриття. Отримані покриття та їх властивості представлені в таблиці. Ці дані підтверджуються актом лабораторних випробувань матеріалу покриття. Як видно з таблиці мікротвердість складного карбіду 15340...15070 МПа. Оптимальний вміст компонентів відповідає складу матеріалу шихти № 2, з якого формується покриття з найменшою інтенсивністю зношування при різних умовах випробування. Вміст компонентів-карбідів менш нижніх границь у складі шихти забезпечує отримання структури сплаву із збільшеним об'ємом Ni-Сr у вигляді прошарків значної товщини і окремих включень інтерметалідних фаз, що надає цим сплавам зниженої твердості та підвищеного зношування за рахунок вибіркового руйнування металічної зв'язки. Вміст компонентів у складі матеріалу вище верхніх границь, що вказані у запропонованому рішенні, забезпечує отримання структури сплаву, в якій спостерігаються дрібні тріщини-сітки легованої металічної зв'язки навколо твердих частинок карбіду хрому - карбіду титану. Це призводить до викришування карбідів на зношування, тобто знижується зносостійкість покриття. Результати випробування і отримання покриття із запропонованого складу на установці ОПН-11: 1. Номінальна потужність, кВт 45 2. Номінальний струм, А 500 3. Номінальна напруга, В 70 4. Витрата газів, л/хв 25...30 5. Розміри деталей для нанесення покриття: d, mm 40...60 h, мм 8...9 товщина стінки, мм 4...4,5 6. Частота обертання деталей, об/хв 29 7. Швидкість переміщення плазмотро1,44 ну, мм/с Результати вимірювань інтенсивності зношування, приведені в таблиці, отримані при випробуваннях на повітрянострумінній установці АП-1М при наступних режимах: тиск повітря перед соплом - 0,5 МПа; кути напрямку атаки газоабразивного потоку з поверхнею зразка - 30°; продукт впливу кварцовий пісок (d»100...500 мкм); випробування проводилися з підігріванням до 200°С. Перевага запропонованого складу матеріалу в порівнянні з відомим наплавочним складом: 1) можливість нанесення покриттів у повітряній плазмі, що економить використання дефіцитних газів; 2) отримання покриття з низькою інтенсивністю зношування в порівнянні з відомим Сr3С2Al2O3MgO-ZrO2×ZrF2. Джерела інформації 1. Борисов Ю.С., Борисова А.Л. Сучасні тенденції в розвитку методу плазмового напилення покриттів // Захисні покриття на металах. Вип. № 16. – К.: Наук. думка, 1982. 2. Вербицький В.Н., Мітрохін С.В., Семененко К.Н. Взаємодія з воднем сплавів системи Ti-VFe, Ж.н.х. - Вип. 2. – Т. 28. - 1983. 3. Антонова М.М. Свойства гидридов металлов: Справ. - К.: Наук. думка, 1975. – 128 с. 2 30706 Таблиця Порівняльні властивості покриттів з шихт, які містять гідриди-інтерметаліди № п/п 1 2 3 4 Матеріал, склад, мас. % Сr3С2=45; ТіС=30; (70%HfFe-H)=10; Ni+Сr(4:1)=решта Сr3С2=2; ТіС=28; (70%Hf-FeH)=9; Ni+Cr(4:1)=peштa Сr3С2=48; ТіС=31; (70%HfFe-H)=3; Ni+Cr(4:1)=peштa Сr3С2 + фторцирконат, АlMg-Ni (прототип) Мікротвердість, МПа Інтенсивність зношування, см3/кг за 30 с t=20°C t=200°C 15070±540 0,041 0,17 15540±210 0,011 0,014 14350±890 0,043 0,21 12050±200 0,18 0,40 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3