Порошок для газополуменевого напилення

Порошок для газополуменевого напилення, який містить залізо та вуглець, який відрізняється тим, що додатково містить хром, алюміній та бор, при цьому вміст усіх складових компонентів порошку має наступний склад (мас.%): Винахід відноситься до порошкової металургії, зокрема, до складу порошкових матеріалів (композиційних) на основі заліза для газололуменевого напилення захисних покриттів на поверхню деталей агрегатів та механізмів автомобільної та авіаційної техніки, що працюють в умовах тертя та зношення. Відомий порошок на основі заліза для газополуменового напилення, який містить у своєму складі по масі 0,1% вуглецю, решта - залізо [1]. Недоліком відомого порошку на основі заліза для газополуменевого напилення є те, що покриття на його основі мають низьку адгезійну міцність зчеплення з підложкою та мікротвердість поверхневого шару [2]. Відомий порошок на основі заліза для газополуменевого напилення, який містить у своєму складі по масі 0,5% вуглецю, решта - залізо [3]. Недоліком відомого порошку на основі заліза для газополуменевого напилення є те, що покриття на його основі мають низьку адгезійну міцність зчеплення з підложкою та мікротвердість поверхневого шару [2). Найбільш відповідним технічним рішенням, яке обрано за прототип, є порошок на основі заліза для газополуменевого напилення, який містить залізо та вуглець [4]. Недоліком відомого порошку на основі заліза для газополуменевого напилення, який обрано за прототип, є те, що покриття на його основі мають низьку адгезійну міцність зчеплення з підложкою та мікротвердість поверхневого шару. Технічною задачею, яка вирішується даним винаходом, є підвищення мікротвердості покриття та адгезійної міцності зчеплення з підложкою при газополуменевому напиленні шляхом введення додаткових хімічних елементів у вигляді порошків. Рішенням технічної задачі в порошку на основі заліза для газополуменевого напилення, який містить залізо та вуглець, є додаткове введення порошків хрому, алюмінію та бору, при цьому зміст усі х складових компонентів порошку має наступний, у відсотках, склад по масі: За межами визначеної кількості зазначених компонентів значення мікротвердості та міцності зчеплення зменшуються. При визначеному оптимальному змісті компонентів досягається максимальна мікротвердість і міцність зчеплення за рахунок взаємодії всіх елементів порошку між собою і з матеріалом підложки. Це веде до створення особливої структури покриття у вигляді складнолегірованого розчину на основі заліза, що містить широкий спектр дрібнодисперсних зміцнюючих фаз з карбідних та боридних з'єднаннь, яким притаманні високі властивості, а також до найбільш ефективної взаємодії елементів матеріалу підложки і покриття. A (13) 36925 (11) Мас.% 0,98-1,03 1,5-1,7 9,8-10,2 5,9-6,3 решта UA Компоненти Вуглець Хром Алюміній Бор Залізо Мас.% 0,98-1,03 1,5-1,7 9,8-10,2 5,9-6,3 решта (19) Компоненти Вуглець Хром Алюміній Бор Залізо 36925 Рішення технічної задачі дійсно можливе при газополуменевому напиленні пропонованого порошку за допомогою установки УПТР-85. Робота установки для газополуменевого напилення пропонованого порошку дозволяє використовувати частки несферичної форми з середнім розміром 45-90 мкм, при цьому витрати порошку складають 7-7,5 кг/годину. При роботі установки витрати інших речовин складають: ацетилена - 0,9 кг/годину, кисня - 1,8 кг/годину. Дистанція напилення порошку на лідложку зі сталі 45 складала 0,15-0,17 м, при цьому була досягнута товщина напиленого шару 290-З00 мкм. Мікротвердість покриття при використанні порошку на основі заліза для газополуменевого напилення (зі складовими компонентами порошку, у відсотках, складу по масі: вуглець 0,96-1,03%; хром 1,5-1,7%; алюміній 9,8-10,2%; бор 5,9-8,3%; залізо - решта) досягла 65506600 МПа та міцності зчеплення з підложкою 6570 МПа. Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що порошок на основі заліза для газополуменевого напилення відрізняється тим, що додатково введені хром, алюміній та бор, при цьому вміст усіх складових компонентів порошку має наступний, у відсотках, склад по масі: вуглець 0,96-1,03%; хром 1,5-1,7%; алюміній 9,8-10,2%; бор 5,9-6,3%; залізо - решта. Таким чином, порошок на основі заліза для газополуменевого напилення відповідає критерію винаходу "новизна". Порошковий матеріал на основі заліза для газополуменевого напилення отримується згідно наступної методики: 1. Підготовка порошкових матеріалів (хром ПХ-1, ТУ 14-274-75; алюміній ПАД, ТУ 48-01-82-71; бор аморфний; сталь У10А ДСТУ 1435-75; розмір часток 50-150 МкМ): - промивання; - сушіння - 2 години при температурі 130150°С. 2. Приготування шихти: - рівномірне завантаження у ніхромовий контейнер (ящик) перемішаної порошкової суміші з усі х компонентів з добавленням 1,5-3% NH4CI. 3. Хіміко-термічна обробка: - обробка при температурі 1000-1050°С протягом 7-10 годин. 4. Роздрібнення: - проводиться у шаровому млині з подальшим виділенням фракції 45-90 мкм, що обумовлено технологічними умовами газополуменевого методу напилення. Приклад конкретного виконання винаходу: установка для напилення УПТР-85; середній розмір часток порошку 45-90 мкм; витрати порошку 7,3 кг/годину; витрати ацетилену - 0,9 кг/годину, кисню – 1,8 кг/годину; дистанція напилення 0,16 м; підложка зі сталі 45. При товщині напиленого шару 296 мкм, максимальна мікротвердість покриття склала 6580 МПа і міцність зчеплення 66 МПа. У таблиці 1 приведені марки порошків-аналогів, прототипу і запропонованого порошку та властивості покриттів на їх основі [2]. Таблиця 1 Марка порошку Сталь 10 Сталь 50 Сталь У12А Порошок, який пропонується (Fе-С-Сr-АІ-В) Мікротвердість НН, МПа 3600-5000 3300-5000 3600-5250 Міцність зчеплення, sСЦ, Мпа 29.1-36,2 28,2-33.2 23,5 -34,4 6550-6600 65-70 Суть винаходу пояснюється таблицею 2, де приведений хімічний оклад часток порошку . Таблиця 2 Складові елементи Вуглець Хром Алюміній Бор Залізо Зміст по масі у % 0,88-1,03 1,5-1,7 9,8-10,2 5,9-6,3 решта Підвищення ефективності застосування порошку на основі заліза для газополуменевого напилення, в порівнянні з прототипом, досягається за рахунок оптимальної пропорції усіх складових компонентів порошку для отримання мікротвердості покриття (при використанні порошку на основі заліза для газополуменевого напилення зі складовими компонентами вищезазначеного порошку, у відсотках, окладу по масі: вуглець 0,98-1,03%; хром 1,5-1,7%; алюміній 9,8-10,2%; бор 5,9-6,3%; залізо - решта) не менше 6550-6600 МПа та міцності зчеплення з підложкою 65-70 МПа. Джерела інформації: 1. Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.П., Ардатовская Е.Н. Гаэотермичеоие покрытия из порошковых материалов: Справочник / Под ред. В.И.Трефилова. - Киев: На укова думка, 1987. – С. 188 (Сталь 10) - аналог. 2. Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.П., Ардатовская Е.Н. Газотермичесие покрытия из порошковых материалов: Справочник / Под ред. В.И.Трефилова. - Киев: Наукова думка, 1987. С. 240. 3 Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.П., Ардатовская Е.Н. Газотермичесие покрытия из порошковых материалов: Справочник / Под ред. В.И.Трефилова. - Киев: На укова думка, 1987. – С.188 (Сталь 50) - аналог. 4. Борисов Ю.С, Харламов Ю.А., Сидоренко С.П., Ардатовская Е.Н. Гаэотермичеоие покрытия из порошковых материалов: Справочник / Под ред. В.И. Трефилова. - Киев: На укова думка, 1987. – С.188 (Сталь У12А) - прототип. 2 36925 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 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