Порошковий дріт для напилення електродугових зносостійких та корозійностійких покриттів

Реферат: Порошковий дріт (ПД) для одержання електродугових корозійностійких та зносостійких покриттів, який включає оболонку та порошкову шихту, причому для підвищення корозійної стійкості та зносостійкості електродугових покриттів із ПД в корозійних нейтральних середовищах, порошкова шихта ПД містить порошки: ферохрому ФХ 800, хрому Х99А, нікелевого самофлюсуючого сплаву ПГСР-3, алюмінію ПА-40, феротитану ФТИ-40А, а коефіцієнт заповнення шихтою порошкового дроту складає не менше 27 % мас, що забезпечує вміст Сr у порошковому дроті не менше 14 % мас, і при цьому розмір порошків феросплавів повинен знаходитись в межах 50…150 мкм. UA 84002 U (12) UA 84002 U UA 84002 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до області одержання газотермічних покриттів електродуговим напиленням. Відомі порошкові дроти (ПД) для одержання покриттів напиленням, які містять металеву оболонку і порошкову шихту. Як компоненти шихти використовують суміш порошків Аl та Ni з оксидами металів. Покриття з таких ПД мають підвищену міцність зчеплення до металевої поверхні за рахунок проходження алюмотермічних реакцій між Аl та Ni, а також між Аl та оксидами. Однак такі покриття мають низьку зносостійкість та корозійну стійкість в умовах абразивного зношування. Найбільш близькими до запропонованого по технічній суті є ПД які містять металеву оболонку із маловуглецевої сталі і порошкову шихту. Як компоненти шихти використовують порошки хромистих карбідів або боридів або їх суміші: Аl, Ni та Мn [1]. Покриття із таких ПД мають підвищену хімічну гетерогенність за рахунок неповного сплавлення хромовмісної шихти та оболонки з маловуглецевої сталі. Такі покриття мають високу зносостійкість в умовах абразивного зношування, проте низьку корозійну стійкість в нейтральних середовищах. Задача корисної моделі - підвищення корозійної стійкості та зносостійкості електродугових покриттів із ПД в оболонці з маловуглецевої сталі в корозійних нейтральних середовищах. Поставлена задача вирішується тим, що ПД для електродугового напилення покриттів, який складається із металевої оболонки та порошкової шихти, за матеріал оболонки вибирають маловуглецеву сталь, а порошкова шихта містить: Ферохром ФХ 800 60…70 % мас. Хром 7…10 % мас. ПГСР-3 7…15 % мас. ПА-40 0…6 %мас. Феротитан 10…15 % мас. і при коефіцієнтові заповнення шихтою порошкового дроту - 27-28 % мас. забезпечується вміст Сr у порошковому дроті не менше 14 % мас, але при цьому розмір порошків феросплавів повинен знаходитьсь в межах 50…150 мкм. Використання феросплавів інших розмірів спричиняє погіршення властивостей отриманих покриттів внаслідок різкого зростання гетерогенності вихідних покриттів. Додаток у шихту ПД легувальних елементів, що підвищують стабільність фериту у структурі покриття таких як Cr, Al, Ті та Р суттєво збільшує вміст феритної фази у структурі покриття. Так додаток 2 % мас. Аl при вмісті Сr 13 % мас. у ПД сприяє утворенню у структурі покриття 20 % 1 фериту. Це приводить до зменшення твердості покриттів, підвищення хімічної гетерогенності внаслідок появи у фериті хромовмісних карбідів (FеСr)23С6, що зменшує вміст Сr у твердому розчині і як наслідок погіршує корозійні характеристики покриттів. Тому хоча Аl у шихті ПД суттєво підвищує адгезійну міцність покриттів до основи, проте його вміст у ПД слід обмежувати 2 % мас. При напиленні покриттів у їх структурі утворюється 4…6 % мас оксидів, (табл. 1). Для хромовмісних покриттів утворюються переважно оксиди Сr. Як свідчить термодинамічний аналіз Аl та Ті має більш негативний ізобарно-ізотермічний потенціал, взаємодії із киснем повітря. Тому при плавленні ПД 100 × 14Т2Ю2 Ті найшвидше буде взаємодіяти із О 2 та утворювати оксиди Ті; оксиди Сr, будуть відновлюватись до вільного Сr внаслідок проходження алюмотермічної реакції: 2Аl+Сr2О3=Аl2О3+2Сr Тому додаток Аl у шихту ПД зменшує кількість оксидів Сr, а додаток 2 % мас. Аl сумісно із 2 % мас Ті у ПД повністю виключає утворення оксидів Сr при напиленні покриття і як наслідок Сr більше зберігається у твердому розчині. Приклад: Наносили електродуговим способом покриття із порошкового дроту 140 × 14Н2Т2Ю2 діаметром 1,8 мм з шихтою наступного складу: Ферохром ФХ 800 65 % мас. Хром X99A 5 % мас. Нікелевого самофлюсуючого 7 % мас. сплаву ПГСР - 3 Алюмінію ПА-40 5,5 % мас. Феротитану ФТИ-40А 15 % мас. Покриття наносили при наступних режимах: напруга на дузі - 32В, струм - 150А, тиск повітряного струменя - 0,6 МПа, віддаль від дуги до зразка - 150 мм. Напилене покриття із ПД має типову для газотермічного покриття ламелеподібну будову (структуру здеформованих краплин із розплаву ПД при їх кристалізації на поверхні деталі) На Фіг. 1. Структура 1 UA 84002 U 5 електродугового покриття із ПД 140 × 14Н2Т2Ю2. Мікротвердість напиленого електродугового покриття знаходиться в межах HV 500….600. Характеристики корозійних процесів досліджували, використовуючи потенціостати ПИ-50-1 та ІРС-Рrо у потенціодинамічному режимі. Для потенціостата ІРС-Рrо використовували програму ІРС2000, яка обслуговує програмно-апаратний комплекс "Потенціостат ІРС-Рrо+ПК IBM PC". Швидкість корозії визначали, екстраполюючи лінійні ділянки поляризаційних кривих на потенціал корозії або за ділянками, що відповідали пасивному стану [2]. Середовище 3 % водний розчин NaCl. Таблиця 1 Електрохімічні параметри покриттів на сталі Х18Н10Т у водному розчині 3 % NaCl Покриття з ПД Товщина покриття 1мм 140X14Н2Т2Ю2 Основа X18Н10Т Eст, мВ I кор., мА/см -425 -350 2 0,0015 0,0004 10 15 20 25 Хоча струми корозії таких покриттів є більшими, ніж для основи із суцільної сталі Х18Н10Т то це зумовлено суттєво більшою в 20…25 раз площею взаємодії із середовищем поверхні пористого покриття, ніж у суцільній сталі. Так протягом 124 год. у цьому середовищі слідів корозії на шліфованій поверхні на покриттях із ПД140X14Н2Т2Ю2 не помічено. Це дозволяє стверджувати, що такі покриття можна використовувати для захисту від корозії в 3 % водному середовищі NaCl. Газоабразивне зношування протягом однієї години за температури 600 °C визначали на експериментальній установці (Фіг. 2 Схема установки для випробувань на газоабразивний знос покриттів за підвищених температур), яку змонтовано на електропечі (1). Двигун (3) через пасову передачу (2) передає крутильний момент на вісь (4), яка виконана у вигляді трубки. Зразки-пластини з захисними покриттями (7) закріплені на обручі (6) під кутом 60°. Через вісь (4) подається абразив, який через патрубки (5) прискорюється до швидкості 15…38 м/сек. Абразивну зносостійкість покриттів визначали за втратою маси після випробувань. Як абразив використовували кварцовий пісок зернистістю 0,2 мм. Втрату маси зразків з -4 покриттям визначали ваговим методом з точністю до 10 г. Результати випробовувань представлені в табл.2. Таблиця 2 Відносна зносостійкість Матеріал що випробовується Сталь ШХ15, 60 HRC Сталь 20 з покриттям, що напилено із порошкового дроту 140X14Н2Т2Ю2 30 35 Відносна зносостійкість 1 1,2 Як показують результати випробувань зносостійкість напиленого покриття є в 1,2 разу більшою, ніж сталі ШХ15. Джерела інформації: 1. А.С. №111 8712. Опубл. 15.10.1984. бюл.№38. Проволока для электродуговой металлизации. Е.Н. Матвейшин, Г.В. Кононов, А.С. Миличенко, Е.В. Гавров, Н.С. Ганов. 2. Патент України № 47547, опубл. 27.04.2010, бюл.№3. Порошковий дріт для одержання електродугових покриттів, що дисперсійно зміцнюються за підвищених температур. Похмурський В.І., Романів М.С., Студент М.М., Похмурська Г.В., Харандюк Т.М., Серівка Я.В. 2 UA 84002 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Порошковий дріт (ПД) для одержання електродугових корозійностійких та зносостійких покриттів, що включає оболонку та порошкову шихту, який відрізняється тим, що для підвищення корозійної стійкості та зносостійкості електродугових покриттів із ПД в корозійних нейтральних середовищах, порошкова шихта ПД містить порошки, мас. %: ферохром ФХ 800 60-70 хром Х99А 7-10 нікелевий самофлюсуючий сплав ПГСР-3 7-15 алюміній ПА -40 0-6 феротитан ФТИ-40А 10-15, а коефіцієнт заповнення шихтою порошкового дроту повинен бути не менше 27 % мас., що забезпечує вміст Сr у порошковому дроті не менше 14 % мас., і при цьому розмір порошків феросплавів повинен знаходитись в межах 50…150 мкм. 3 UA 84002 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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 4