Порошок для газополуменевого напилення

Реферат: UA 75140 U UA 75140 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі порошкової металургії і може знайти застосування для нанесення покриття газополуменевим напилюванням, а саме до матеріалів для напилювання. Найбільш близьким до порошку для газополуменевого напилення, що заявляється, є порошок для газополуменевого напилення, який містить: вуглець 0,98-1,03 %, хром 1,5-1,7 %, алюміній 9,8-10,2 %, бор 5,9-6,3 %, залізо - решта. Недоліком відомого порошку для газополуменевого напилення є те, що покриття мають низьку міцність зчеплення з основою, недостатню мікротвердість поверхневого шару. В основу корисної моделі поставлено задачу створення порошку для газополуменевого напилення, в якому за рахунок введення нового компоненту та нового співвідношення компонентів досягається можливість напилювання поверхневих шарів з рівномірним нагрівом, що призводить до створення твердості покриття з заданими властивостями. Поставлена задача вирішується тим, що він додатково містить порошок для газополуменевого напилювання, білий чавун з вмістом вуглецю 2,4…2,8 %, при цьому вміст усіх складових компонентів порошку для газополуменевого напилювання має наступний, у відсотках, склад по масі: хром 1,5-1,7 %, алюміній 9,8-10,2 %, бор 5,9-6,3 %, білий чавун решта. При визначеному оптимальному вмісті компонентів досягається максимальна мікротвердість і міцність зчеплення за рахунок хімічної та теплової взаємодії всіх елементів порошку для газополуменевого напилювання. Це призведе до створення особливої структури покриття у вигляді складнолегованого розчину на основі білого чавуну з вмістом вуглецю 2,4…2,8 %, якій притаманні високі властивості, а також здатність до ефективної взаємодії елементів матеріалу основи та покриття. Підвищення ефективності застосування порошку для газополуменевого напилювання на основі білого чавуну для газополуменевого напилення, в порівнянні з прототипом, досягається за рахунок оптимальної пропорції усіх складових компонентів порошку для отримання мікротвердості покриття не менше 6500-6700 МПа та міцністю зчеплення з основою 65-75 МПа. У даному технічному рішенні вміст алюмінію у кількості 9,8…10,2 % сприяє протіканню екзотермічних реакцій за схемою: 3МеО+2Аl=Аl2О3+3М+Q, (1) де МеО - оксид металу, a Q - теплова енергія, яка виділяється при проходженні реакції. Виділення тепла внаслідок протікання таких реакцій у слабоокиснювальній атмосфері продуктів згоряння повітря з ацетиленом сприяє підвищенню температури напилюваних часток і, як наслідок, підвищенню міцності зчеплення напилених покриттів з основою. Крім того, оксид Аl2О3, що є результатом таких реакцій, являє собою щільну плівку, яка, утворюється на поверхні часток, перешкоджає насиченню матеріалу частки під час її польоту до основи газами з оточуючої атмосфери. З іншого боку, алюміній відомий як елемент, що розширює область  - Fe, з одного боку і такий, що концентрується у твердому розчині при рівновазі ферит - цементит або аустеніт цементит з іншого боку. Однак при вмісті алюмінію >2 % починає з'являтися у структурі ' фаза. Це можливо коли відношення кількості атомів Fe та Аl в аустеніті наближається як 3:1, і  фаза впорядковується та переходить у сполуку Fe3AlCx. У чавунах ця фаза являє собою у дійсності впорядкований твердий г.ц.к. розчин заміщення Fe-Al, додатково насичується за типом розчинів проникнення з великою кількістю вуглецю [2] (до 4 %, що повинно відповідати стехіометричній формулі Fe3AlC). Зв'язки метал - вуглець у решітці ' - фази дуже міцні, тому ' фаза має в значній мірі карбідний характер. Фіксування вуглецю ' - фазою визиває зниження термодинамічної активності цього елемента. Тобто в цій області алюміній виступає не як  стабілізатор, а як своєрідний  - стабілізатор, і не як графітизатор, а як елемент, що перешкоджає графітизації. При більш високому вмісті алюмінію порушується умова для утворення ' - фази, знову розширюється область  - розчину і сплави знову стають схильними до графітизації. З подальшим підвищенням вмісту алюмінію описане явище повторюється у зв'язку з утворенням нових сполук (FeAl, Аl4С3) [2]. Екзотермічну реакцію, яка протікає у суміші білого чавуну та хрому, можна записати наступним чином: Fe3C→Fe+C (2) та (Fe, Cr)+C→M3C (або М7С3), (3) де Μ- атоми Сr та Fe. Реакція (2) слабо екзотермічна, нелегований цементит є нестабільний карбід, схильний до розпаду (графітизації), утворенню легованого цементиту або спеціального карбіду. Реакція (3) більш екзотермічна, і тим більша, чим більший вміст хрому та вуглецю у білому чавуні. Залізо 1 UA 75140 U 5 10 15 20 25 вивільняється в процесі реакції, утворює леговану хромом металеву матрицю, в якій розташовуються високотверді карбіди, міцно зчеплені з основою. Пояснюється це тим, що швидкість хімічної реакції термореагуючої порошкової суміші, завдяки високотемпературному синтез-процесу, що саморозповсюджується (СВС), обганяє технологічну швидкість джерела тепла, з якою б швидкістю не переміщувався пальник по відношенню до поверхні деталі. В результаті додаткового теплового ефекту від СВС-реакції поверхневі та внутрішні шари металу встигають розігріватися до більш високих температур. Враховуючі попередній нагрів деталей до 400…450 °C, додаткове підвищення температури на 300…325 °C переводить метал у область фазових перетворень, які в цих умовах випереджають газополуменевий переплав. Це сприяє зменшенню внутрішніх напружень у порівнянні з аустенітоутворенням при технологічному нагріві без термореагуючого порошку для газополуменевого напилювання. Причому за час, на який СВС-реакція випереджає газополуменевий переплав, більш повно встигає пройти і дифузія хрому в металевій суміші, що сприяє підвищенню зчеплення порошкової суміші з основою. Компоненти порошкової суміші для газополуменевого напилювання (хром, алюміній, бор, білий чавун) попередньо подрібнюють до стану, який забезпечує вміст пилеподібних частинок 20 % від загальної маси. Усі компоненти шихти просіюють крізь сито з розміром вічка 0,0450 мм. Перед напилюванням готова суміш просушується при 130…170 °C. Приклад конкретного виконання корисної моделі: установка для напилювання УПТР - 85; середній розмір частинок порошку для газополуменевого напилювання 45-90 мкм; витрати порошку для газополуменевого напилювання - 7,3 кг/годину; витрати ацетилену - 0,9 кг/годину; кисню - 1,8 кг/годину; дистанція напилювання 0,16 м; під ложка зі сталі Ст3. При товщині напилюваного шару 250…300 мкм максимальна мікротвердість покриття склала 6500…6800 МПа і міцність зчеплення 63…68 МПа. Підвищення ефективності застосування порошку для газополуменевого напилювання на основі білого чавуну, в порівнянні з прототипом, досягається за рахунок здешевлення порошкової суміші. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Порошок для газополуменевого напилювання, що містить хром, алюміній та бор, який відрізняється тим, що додатково містить порошок білого чавуну з вмістом вуглецю 2,4…2,8 %, при такому співідношенні компонентів, мас. %: хром 1,5-1,7 алюміній 9,8-10,2 бор 5,9-6,3 білий чавун решта. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2