Термостійке покриття і спосіб його одержання (варіанти)

1. Термостійке покриття на поверхні виробів, виконане з твердого вуглецевмісного матеріалу, яке відрізняється тим, що воно виконано двоша C2 1 3 65027 4 зок розплавленого металу що приварилися, з поджуються, під визначеним кутом, що легко можна верхонь сопла і мундштука відриваються ділянки виконати на плоскій поверхні. При складній геомепокриття, що викликає збільшення кількості і стутрії (сфера, циліндр та ін.) деталі цю умову пракпеня приварювання бризок розплавленого металу тично неможливо виконати і захисне покриття до тих поверхонь сопла і мундштука, що мають одержують неоднорідним за структурою і, відповіпорушення суцільності покриття. дно, за властивостями. У результаті на покритті Відомо термостійке покриття, що містить 5з'являються області, що виявляють недостатні 35мас. % однієї чи двох солей металу неорганічної захисні властивості, внаслідок чого відбувається кислоти, обраних із групи, у котру входять солі інтенсивне прилипання бризок розплавленого мелужних металів, лужноземельних металів, солі талу. аміну і солі амонію неорганічних кислот типу борЯк прототип нами обраний останній з аналогів. ної, алюмінієвої, кремнієвої й ін. Склад також місВ основу дійсного винаходу поставлена задатить 1-20мас. % поверхнево-активної добавки, ча розробки способу одержання термостійкого обраної з числа неіонних, аніонних, катіонних і покриття і самого покриття, що забезпечили б виамфотерних систем [заявка №3072324 Японія, сокі міцністні характеристики покриття за рахунок В23К35/36]. підвищення адгезії до поверхні, зменшення прилиНеіонні добавки не розкладаються, незважаюпання бризок до поверхні і збільшення терміну чи на підвищену температуру зварювання, легко їхньої експлуатації. віддаляються за допомогою кислот, лугів, розріРішення поставленої задачі забезпечується джувачів і не створюють проблем на наступних тим, що термостійке покриття виконане з твердого стадіях обробки. вуглецево місткого матеріалу, відповідно до винаОднак відоме покриття має невисоку адгезію ходу, виконано двошаровим, при цьому перехіддо поверхні і легко віддаляється з поверхні при ний шар крім матеріалу поверхні додатково місвлученні на неї бризок розплавленого металу, що тить кремній і вуглець, а зовнішній шар являє визначає невеликий термін служби покриття. собою карбід кремнію чи легований карбід кремВідомі термостійкі покриття наносять на повенію. рхні механічним шляхом (кистю, поливанням), у Рішення поставленої задачі забезпечується і результаті чого одержують нерівномірні по товщитим, що в способі одержання термостійкого покні покриття, що обумовлює нерівномірність мехариття, що включає попередню обробку поверхні, її нічних властивостей покриття і характеризуються орієнтацію щодо падаючого потоку часток і настузначною шорсткістю, що сприяє налипанню бризок пне осадження потоку часток іонів вуглецю, відпометалу. відно до винаходу, у потік, що осаджується, додатВідомо термостійке покриття, виконане у виді ково вводять іони кремнію, осадження потоку алмазоподібної плівки вуглецю, що утворюється в здійснюють у перебігу часу необхідного для одеррезультаті одночасного нагрівання і впливу СВЧ жання плівки заданої товщини. на суміш водню і метану [а.с. №1433712 СССР, Рішення задачі також забезпечуються і тим, В23К35/36]. що для тих сопел або мундштуків, що експлуатуОднак відома будівля алмазоподібної плівки ються при температурі >300°С, додатково вводять не забезпечує необхідного зчеплення з поверхнею іони кремнію і легуючі домішки, осадження потоку сопла та мундштука, внаслідок чого одночасно з здійснюють протягом часу необхідного для одерналиплими бризами розплавленого металу відрижання покриття заданої товщини. ваються також частки покриття. Введення в потік іонів вуглецю, що осаджуєтьТаким чином, порушення суцільності покриття ся, іонів кремнію не забезпечує утворення хімічних сприяє підвищенню інтенсивності приварювання сполук на поверхні сопел і мундштуків, матеріалом бризок розплавленого металу до поверхні сопла і яких є мідь або її сплави, але при цьому забезпемундштука, що викликає зниження терміну їхньої чується одержання перехідного шару, що складаексплуатації. ється з атомів міді, кремнію і вуглецю, що перехоВідомо термостійке покриття, виконане у виді дить у плівку карбіду кремнію чи легованого алмазоподібної плівки вуглецю, що містить області карбіду кремнію. У результаті одержують єдине гексагонального алмазу, що має форму, близьку ціле, що складається з мідної поверхні - механічноїсуміші Сu, С, Si - плівка карбіду кремнію чи  легованого карбіду кремнію. до еліпсоїда обертання з осями величиною 9-10 A Завдяки, цьому одержують високоміцне тер мостійке покриття до якого якщо і прилипають і 5-6 A , а граничні ділянки між ними являють собризи, то легко віддаляються, не порушуючи субою сукупність одиночних тетраедрів, обсяг границільності покриття. Такі властивості захисного почних ділянок у 1,4-1,6 рази перевищує обсяг облакриття забезпечуються завдяки високій інертності і стей гексагонального алмазу [а.с. №1737035, стійкості карбіду кремнію в широкому діапазоні СССР, С30В29/04, В23К10/02]. температури та його високим механічним властиСпосіб одержання відомого покриття включає востям. Прилипання бризок до поверхні захисного попередню обробку поверхні шляхом чистового покриття викликано тільки капілярними силами і шліфування до одержання шорсткості поверхні тому сила його незначна. Такі прилиплі бризки 1,60-0,60мкм, орієнтацію її щодо падаючого потоку можуть віддалятися з поверхні продувкою деталі часток під кутом 60-70° і наступне осадження пучстисненим повітрям. ка іонів вуглецю з енергією 70-100ев. Відомий спосіб є складним у реалізації, тому що містить вимогу орієнтації пучка часток, що оса 5 65027 6 Пропоноване захисне покриття збільшує терпрототипі приварювання бризок розплавленого мін служби сопел і мундштуків у 3-5 разів порівняметалу до поверхні відбувається після 25-30 опено з відомими. рацій видалення прилиплих крапель. При зварюванні при температурах >300°С поПриклад 2 тік іонів кремнію легують іонами металів, наприНанесення захисного покриття з легованого клад алюмінію. Додаткове введення в потік атомів, карбіду кремнію. що осаджуються, легуючої домішки забезпечує Сопло і мундштук зварювального пальника з зниження механічних напруг у покритті карбіду міді у вакуумі (10-3-10-4Па) очищають іонним травкремнію, сформованому при низьких температуленням пучком іонів Ar+ з енергією 1000еВ і щільрах в процесі осадження. Зменшення механічних ністю струму іонів 1ма/см2. Час очищення 10-15хв. напруг підвищує адгезію плівки до підкладки, що На очищену поверхню сопла і мундштука направдозволяє витримувати більш високі механічні і ляють пучок іонів вуглецю і кремнію з енергією термічні навантаження при температурах >300°С. 1000еВ і щільністю струму 5ма/см2 Через 10хв. Тому що матеріалом підкладки є мідь на її поенергію іонів знижують до 150еВ і включають джеверхні не утворюються хімічні сполуки з елеменрело легуючої домішки -Аl. Через 20хв. процес тами плівки - вуглецем (карбіди) і кремнієм (силізупиняють. Сопло покрите захисною термостійкою циди). Для підвищення сили зв'язку плівки карбіду плівкою на основі плівки легованого карбіду кремкремнію з мідною підкладкою спочатку формують нію SiC:Al товщиною приблизно 2мкм. перехідної шар. Перехідний шар формують шляРоблять автоматичне зварювання зразків з хом фізичного перемішування атомів підкладки і конструкційних сталей товщиною 20-50 мм із Vплівки при взаємодії потоку іонів вуглецю і кремнію образною і щілинною обробкою кромок у вуглекиз потоками мідної підкладки. При цьому, частково  утворюються хімічні з'єднання (силіциди і карбіди) слому газі на режимах: Ісв=300-500 A ; U=30-32В; завдяки взаємодії гарячих «атомів», що не утвоVсв=20-30м/г; Vп.э.п=210-320м/ч. Температура сопла ряться при звичайних умовах. досягає 320°С. Товщина перехідного шару задається енергією Установлено (при тривалості зварювання 30ч), падаючих іонів, а його склад режимом осадження. що приварювання бризок розплавленого металу При зниженні енергії іонів перехідний шар плавно до поверхонь сопла і мундштука, що має запропопереходить у зростаючу плівку карбіду кремнію. новане термостійке покриття відсутнє. ПриварюПриклад 1 вання до поверхонь сопла і мундштука з запропоНанесення захисного покриття з нелегованого нованим покриттям відбувається тільки після 190карбіду кремнію. 210 операцій видалення налиплих бризок розплаСопло і мундштук зварювального пальника з вленого металу, тобто коли з'являються механічні міді у вакуумі (10-3-10-4Па) очищають іонним травушкодження суцільності термостійкого покриття. ленням пучком іонів Ar+ з енергією 1000еВ і щільМеханічне видалення налиплих бризок розплавністю струму іонів 1ма/см2. Час очищення 10-15хв. леного металу для запобігання руйнування покНа очищену поверхню сопла і мундштука направриття проводять за допомогою алюмінієвих чи ляють пучок іонів вуглецю і кремнію з енергією мідних шкребків. Приварювання бризок розплав1000еВ і щільністю струму 5 ма/см2 Через 10хв. леного металу до поверхні у прототипі відбуваєтьенергію іонів знижують до 150еВ. Через 20хв. прося після 20-26 операцій видалення прилиплих брицес зупиняють. Сопло покрите захисною термосзок. тійкою плівкою на основі плівки карбіду кремнію Si Представляється доцільним використання сотовщиною приблизно 2мкм. пел і мундштуків з запропонованим покриттям у Роблять автоматичне зварювання зразків з пальниках зварювальних роботів, автоматів і напіконструкційних сталей товщиною 20-50мм із Vвавтоматів при зварюванні в захисних газах консобразною і щілинною обробкою кромок у вуглекитрукцій середніх і великих товщин, особливо в глибокі V-образну і щілинну обробки кромок.  Запропоновані покриття опробуванні при вигослому газі на режимах: Ісв=150-250 A ; U=30-35В; Vсв=20-30м/г; VП.Э.П.=210-320м/ч. Температура соптовленні різних конструкцій сопел і мундштуків у ла досягає 200°С. складі пальників для автоматичного і напівавтомаУстановлено (при тривалості зварювання 30ч), тичного зварювання в захисних газах на харківсьщо приварювання бризок розплавленого металу кому турбінному заводі. Продуктивність процесу до поверхонь сопла і мундштука, що має запропозварювання при використанні сопел і токоподвоноване термостійке покриття відсутнє. Приварюдящих мундштуків із запропонованим покриттям вання до поверхонь сопла і мундштука з пропонозросла на 4-5%. Ресурс експлуатації сопел і ваним покриттям відбувається тільки після 200мундштуків із запропонованим захисним покрит230 операцій вилучення налиплих бризок розплатям збільшився в 3-5 разів. При використанні совленого металу, тобто коли з'являються механічні пел і мундштуків із запропонованими захисними ушкодження суцільності термостійкого покриття. покриттями , унаслідок зменшення їх забризкуванМеханічне вилучення налиплих бризок розплавленя, значно підвищилася стабільність процесу званого металу для запобігання руйнуванню покриття рювання і знизилась кількість дефектів у зварених проводять за допомогою алюмінієвих чи мідних з'єднаннях. шкребків або стислим повітрям, в той же час, як у 7 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 65027 8 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