RU2430995C2 - Procedure for manufacture of composite coating - Google Patents
Procedure for manufacture of composite coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2430995C2 RU2430995C2 RU2009139789/02A RU2009139789A RU2430995C2 RU 2430995 C2 RU2430995 C2 RU 2430995C2 RU 2009139789/02 A RU2009139789/02 A RU 2009139789/02A RU 2009139789 A RU2009139789 A RU 2009139789A RU 2430995 C2 RU2430995 C2 RU 2430995C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- coating
- particles
- hardness
- powder material
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910017827 Cu—Fe Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910017818 Cu—Mg Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- -1 oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000035485 pulse pressure Effects 0.000 description 1
- 239000013079 quasicrystal Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения композиционных покрытий, применяемых в качестве покрытий деталей трения в авиационной, судостроительной, автомобильной и других областях промышленности.The invention relates to methods for producing composite coatings used as coatings for friction parts in the aviation, shipbuilding, automotive and other industries.
Современный уровень конструирования узлов трения выдвигает задачу получения покрытий с высокой твердостью и износостойкостью, низким коэффициентом трения и абразивностью, устойчивостью к агрессивным средам. Одними из эффективных материалов, удовлетворяющих этим требованиям, являются композиционные материалы, содержащие в качестве армирующей фазы квазикристаллические частицы системы Al-Cu-Fe или Al-Cu-Mg. Для получения композиционных покрытий, включающих квазикристаллическую фазу, наиболее широко используются термические способы напыления.The modern level of design of friction units raises the problem of obtaining coatings with high hardness and wear resistance, low coefficient of friction and abrasion, resistance to aggressive environments. One of the effective materials satisfying these requirements is composite materials containing quasicrystalline particles of the Al-Cu-Fe or Al-Cu-Mg system as the reinforcing phase. To obtain composite coatings, including a quasicrystalline phase, thermal spraying methods are most widely used.
Известен способ получения композиционного покрытия с квазикристаллической фазой Al-Cu-Fe, включающий получение порошка сплава Al-Cu-Fe, содержащего квазикристаллическую фазу в заданном объемном соотношении с матричной фазой, методом распыления расплава инертным газом, плазменное напыление полученного порошка при околозвуковых скоростях газового потока смеси водорода и аргона, в качестве плазмообразующего тела, на металлическую подложку изделия (патент США №6254700).A known method for producing a composite coating with a quasicrystalline phase Al-Cu-Fe, comprising obtaining a powder of an Al-Cu-Fe alloy containing a quasicrystalline phase in a predetermined volume ratio with the matrix phase, by inert gas spraying of the melt, plasma spraying of the obtained powder at transonic gas flow velocities mixtures of hydrogen and argon, as a plasma-forming body, on the metal substrate of the product (US patent No. 6254700).
Недостатками способа являются высокая энергоемкость, сложность и высокая стоимость используемого оборудования. В процессе напыления материал претерпевает прямой и обратный фазовые переходы, фазовый состав покрытия оказывается весьма чувствительным к технологическим режимам, что снижает качество покрытия.The disadvantages of the method are the high energy intensity, complexity and high cost of the equipment used. In the process of spraying, the material undergoes direct and reverse phase transitions, the phase composition of the coating is very sensitive to technological conditions, which reduces the quality of the coating.
Известен способ получения композиционного покрытия с квазикристаллической фазой, включающий получение мишеней из элементарных материалов, магнетронное распыление мишеней в вакуумной камере, осаждение чередующихся тонких (1…3 мкм) слоев на поверхность до необходимой общей толщины в стехиометрическом соотношении и последующую выдержку в течение 2 часов при температуре 600°C для образования квазикристаллической фазы (патент США №6294030).A known method for producing a composite coating with a quasicrystalline phase, including the production of targets from elementary materials, magnetron sputtering of targets in a vacuum chamber, the deposition of alternating thin (1 ... 3 μm) layers on the surface to the required total thickness in a stoichiometric ratio and subsequent exposure for 2 hours at temperature of 600 ° C for the formation of a quasicrystalline phase (US patent No. 6294030).
Недостатками данного способа являются использование вакуумной камеры, что делает невозможным обработку крупногабаритных изделий, малая толщина получаемых покрытий, высокая энергоемкость и продолжительность технологического процесса.The disadvantages of this method are the use of a vacuum chamber, which makes it impossible to process large products, the small thickness of the resulting coatings, high energy consumption and the duration of the process.
Менее распространены способы получения покрытий, не предполагающие существенного термического воздействия.Less common are methods for producing coatings that do not involve significant thermal effects.
Известен способ получения композиционного покрытия с квазикристаллической фазой, включающий получение суспензии тонкодисперсного порошка квазикристаллических частиц в растворе соли матричного металла и электрохимическое соосаждение матричного металла и порошка квазикристалла из электролита (патент США №7309412).A known method for producing a composite coating with a quasicrystalline phase, comprising obtaining a suspension of a fine powder of quasicrystalline particles in a solution of a matrix metal salt and electrochemical coprecipitation of the matrix metal and a quasicrystal powder from an electrolyte (US patent No. 7309412).
К недостаткам данного способа можно отнести низкую прочность получаемого покрытия и невысокую адгезию к поверхности детали.The disadvantages of this method include the low strength of the resulting coating and low adhesion to the surface of the part.
Известен способ получения металлических покрытий напылением порошковых материалов холодным сверхзвуковым газовым потоком. Способ включает формирование высокоскоростного газового потока. В качестве рабочего газа могут быть использованы воздух, аргон, гелий или их смеси. В поток с помощью дозатора вводят порошок напыляемого материала с размером частиц 1-200 мкм, обеспечивая нужную плотность массового расхода частиц. Введенные в поток частицы ускоряют до скорости 650-1200 м/с и полученной газопорошковой смесью обрабатывают покрываемое изделие, формируя покрытия (патент РФ №1618778).A known method of producing metal coatings by spraying powder materials with a cold supersonic gas stream. The method includes forming a high speed gas stream. As the working gas, air, argon, helium, or mixtures thereof can be used. Powder of the sprayed material with a particle size of 1-200 microns is introduced into the stream using a dispenser, providing the desired density of the mass flow of particles. The particles introduced into the stream are accelerated to a speed of 650-1200 m / s and the coated product is treated with the obtained gas-powder mixture to form coatings (RF patent No. 1618778).
Существенным недостатком способа является большой расход в качестве рабочего тела таких газов, как гелий или аргон, без использования этих газов добиться высокой скорости потока в сопле невозможно.A significant disadvantage of this method is the high consumption of gases such as helium or argon as a working fluid; it is impossible to achieve a high flow rate in the nozzle without using these gases.
Наиболее близким к предлагаемому и принятым за прототип является способ получения композиционного покрытия, включающий ускорение порошкового материала предварительно нагретым до 100-350°C потоком воздуха со скоростью более 300 м/с и нанесение его на поверхность изделия, а в качестве порошкового материала используют порошки, содержащие по крайней мере два компонента: не менее 5% по массе пластичного металла или сплава, например меди, и материала, твердость которого не менее чем в три раза превышает твердость включенного в порошкообразный материал металла или сплава, например карбиды, оксиды, нитриды и другие керамические материалы, а также твердые металлы, такие как никель, хром, вольфрам и т.п. В качестве твердого компонента может быть использован порошок керамики в количестве не менее 10% по массе или твердые металлы в количестве не менее 20% по массе. Сжатый, предварительно подогретый воздух поступает в сверхзвуковое сопло, где, расширяясь, приобретает сверхзвуковую скорость. Также в сопло при помощи дозатора вводится порошковый материал, поток воздушно-порошковой смеси направляется перпендикулярно поверхности обрабатываемой детали и производится напыление покрытия (патент РФ №2038411).Closest to the proposed and adopted as a prototype is a method of obtaining a composite coating, comprising accelerating a powder material with a pre-heated air flow at a speed of more than 300 m / s to 100-350 ° C and applying it to the surface of the product, and powders are used as powder material, containing at least two components: at least 5% by weight of a ductile metal or alloy, such as copper, and a material whose hardness is not less than three times that of a powder included in the powder the rial of a metal or alloy, for example carbides, oxides, nitrides and other ceramic materials, as well as solid metals such as nickel, chromium, tungsten and the like. Ceramic powder in an amount of at least 10% by mass or solid metals in an amount of at least 20% by mass can be used as a solid component. Compressed, preheated air enters the supersonic nozzle, where, expanding, it acquires supersonic speed. Also, powder material is introduced into the nozzle using a dispenser, the flow of the air-powder mixture is directed perpendicular to the surface of the workpiece, and the coating is sprayed (RF patent No. 2038411).
Однако этот способ нанесения композиционных покрытий имеет недостатки. Поскольку твердый компонент порошковой смеси является одновременно как компонентом композиционного покрытия, так и технологической добавкой, возникают ограничения на состав композиционного покрытия при используемых режимах нанесения. Из-за необходимости поддержания определенного минимального значения концентрации порошковых частиц в газовоздушном потоке при нанесении тонких (менее 10 мкм) покрытий в них отмечаются несплошности либо превышение толщины. При нанесении толстых (более 300 мкм) покрытий качество поверхности и равномерность толщины снижаются очень значительно из-за эффекта ухудшения условий закрепления частиц во впадинах рельефа, покрытие имеет раковины и поры.However, this method of applying composite coatings has disadvantages. Since the solid component of the powder mixture is both a component of the composite coating and a processing aid, there are limitations on the composition of the composite coating under the application conditions. Due to the need to maintain a certain minimum value of the concentration of powder particles in the gas stream when applying thin (less than 10 microns) coatings, discontinuities or excess thickness are noted in them. When applying thick (more than 300 microns) coatings, surface quality and uniformity of thickness decrease very significantly due to the effect of deterioration of the conditions for fixing particles in the depressions of the relief, the coating has shells and pores.
Технической задачей является разработка способа получения композиционного покрытия на основе меди, включающего квазикристаллические частицы, обеспечивающего высокое качество покрытия за счет низкого коэффициента трения, низкой пористости, повышенной адгезии.The technical task is to develop a method for producing a composite coating based on copper, including quasicrystalline particles, providing a high quality coating due to the low friction coefficient, low porosity, and increased adhesion.
Для решения поставленной задачи предлагается способ получения композиционного покрытия, включающий ускорение порошкового материала предварительно нагретым до 100-350°C потоком воздуха со скоростью более 300 м/с и нанесение его на поверхность изделия, в котором в качестве порошкового материала используют смесь, содержащую два компонента, один из которых пластичный металл - медь, другой - материал, имеющий твердость не менее чем в три раза выше, чем у пластичного компонента, отличающийся тем, что в качестве твердого компонента используют мелкодисперсный порошок квазикристаллических частиц в количестве 10-60 мас.% и дополнительно в порошковый материал вводят порошок железа в количестве 20-80 мас.% с размером частиц 100-200 мкм.To solve this problem, a method for producing a composite coating is proposed, comprising accelerating a powder material with a pre-heated air flow at a speed of more than 300 m / s to 100-350 ° C and applying it to the surface of the product, in which a mixture containing two components is used as a powder material , one of which the ductile metal is copper, the other is a material having a hardness of at least three times higher than that of the ductile component, characterized in that finely used solid component ispersny powder quasicrystalline particles in an amount of 10-60 wt.% and further in the particulate material is introduced iron powder in an amount of 20-80 wt.% having a particle size of 100-200 microns.
Нанесение композиционного покрытия проводят под углом 85-75 градусов к поверхности обрабатываемой детали. В качестве твердого компонента порошкового материала используют квазикристаллические частицы системы Al-Cu-Fe, Al-Cu-Mg.The composite coating is applied at an angle of 85-75 degrees to the surface of the workpiece. As a solid component of the powder material, quasicrystalline particles of the Al-Cu-Fe, Al-Cu-Mg system are used.
При нанесении порошкового материала, включающего пластичные частицы меди и твердые квазикристаллические частицы сверхзвуковым потоком воздуха, пластичный металл сильно деформируется как за счет перехода собственной кинетической энергии в деформацию, так и за счет импульсного деформирующего (прижимающего) давления при ударах твердого компонента - квазикристаллических частиц. В этом механизме роль твердого компонента является существенной, поскольку величина импульсного давления возрастает при увеличении твердости вещества. Деформированные при ударах пластичные частицы образуют пространственную матрицу, в которой закреплены твердые частицы, прочно соединенные с материалом пластичного компонента. Эффективность уплотнения сильно зависит от концентрации квазикристаллических частиц в воздушно-порошковом потоке, оптимальным является 10-60 мас.%, при снижении концентрации качество покрытия снижается. Не все частицы закрепляются в слое наносимого покрытия - часть из них отскакивает, соответственно снижается эффективность использования материала.When applying a powder material, including plastic copper particles and solid quasicrystalline particles, by a supersonic air stream, the plastic metal is strongly deformed due to the transfer of its own kinetic energy into deformation and due to pulsed deforming (pressing) pressure upon impact of a solid component - quasicrystalline particles. In this mechanism, the role of the solid component is significant, since the magnitude of the pulse pressure increases with increasing hardness of the substance. Plastic particles deformed by impacts form a spatial matrix in which solid particles are fixed, which are firmly connected to the material of the plastic component. The efficiency of compaction strongly depends on the concentration of quasicrystalline particles in the air-powder flow, 10-60 wt.% Is optimal, with a decrease in concentration, the quality of the coating decreases. Not all particles are fixed in the layer of the applied coating - some of them bounce off, respectively, the efficiency of using the material decreases.
Для улучшения качества покрытия и увеличения коэффициента использования материала в порошковую смесь вводят частицы железа размером 100-200 мкм, которые в дальнейшем не входят в состав покрытия. Критерием возможности закрепления частицы при холодном газодинамическом напылении является, главным образом, ее скорость в момент соударения с подложкой. С ростом размера частицы ее масса растет быстрее площади поперечного сечения, поэтому, начиная с некоторой величины, за время взаимодействия со сверхзвуковым потоком воздуха частица не может приобрести скорость, достаточную для ее закрепления в напыляемом материале. В то же время, крупные частицы железа благодаря своей массе имеют достаточно большую кинетическую энергию, чтобы эффективно уплотнять и выравнивать напыляемый материал, создавая эффект одновременного напыления и дробеструйной обработки.To improve the quality of the coating and increase the utilization rate of the material, iron particles of 100-200 μm in size are introduced into the powder mixture, which are not subsequently included in the coating composition. The criterion for the possibility of fixing a particle during cold gas-dynamic spraying is mainly its velocity at the moment of collision with the substrate. As the particle size grows, its mass grows faster than the cross-sectional area, therefore, starting from a certain value, during the interaction with the supersonic air flow, the particle cannot acquire a speed sufficient to fix it in the sprayed material. At the same time, large particles of iron due to their mass have a sufficiently large kinetic energy to effectively compact and level the sprayed material, creating the effect of simultaneous sputtering and shot peening.
Если нанесение покрытия производится не перпендикулярно поверхности детали, а под углом, в момент удара частицы возникает скатывающий момент, который больше для частиц крупного размера. Эмпирически установлено, что если нанесение покрытия проводится под углом 85-75 градусов к поверхности детали, то этот угол на закрепление мелких частиц существенного влияния не оказывает, а крупные частицы, прокатываясь по поверхности покрытия, сглаживают неровности, возникающие в процессе напыления.If the coating is applied not perpendicular to the surface of the part, but at an angle, a rolling moment arises at the moment of impact of the particle, which is larger for large particles. It is empirically established that if the coating is applied at an angle of 85-75 degrees to the surface of the part, this angle does not significantly affect the fastening of small particles, and large particles, rolling along the surface of the coating, smooth out irregularities that arise during the spraying process.
Примеры осуществленияExamples of implementation
Пример 1Example 1
Было проведено напыление смеси порошка меди 60 мас.%, порошка квазикристаллических частиц системы Al-Cu-Fe (дисперсность - 40 мкм) 20% и порошка железа дисперсностью 200 мкм 20 мас.% на установке ДИМЕТ-403 (рабочее тело - воздух, температура предварительного подогрева 100°C, диаметр сопла - 6 мм) на пластины из нержавеющей стали и кольца из стали 30X13. Напыление производилось под углом 85 градусов к поверхности деталей. Полученные покрытия имели толщину до 3 мм, содержание квазикристаллической фазы 12…16%.A mixture of 60 wt.% Copper powder, Al-Cu-Fe quasicrystalline particles (dispersion - 40 μm) 20% and iron powder with a fineness of 200 microns 20 wt.% Was sprayed on a DIMET-403 installation (working medium is air, temperature) preheating 100 ° C, nozzle diameter 6 mm) on stainless steel plates and 30X13 steel rings. Spraying was carried out at an angle of 85 degrees to the surface of the parts. The resulting coatings had a thickness of up to 3 mm, the content of the quasicrystalline phase 12 ... 16%.
Пример 2Example 2
Было проведено напыление смеси порошка меди 58 мас.%, порошка квазикристаллических частиц системы Al-Cu-Mg (дисперсность - 40 мкм) 10 мас.% и порошка железа 32 мас.% дисперсностью 100 мкм на установке ДИМЕТ-403 (рабочее тело - воздух, температура торможения 250°С, диаметр сопла - 6 мм) на пластины из нержавеющей стали толщиной 2 мм и кольца из стали 30Х13. Напыление производилось под углом 75 градусов к поверхности.A mixture of 58 wt.% Copper powder, Al-Cu-Mg quasicrystalline particles (dispersion 40 μm) of 10 wt.% And 32 wt.% Iron powder of a dispersion of 100 microns was sprayed on a DIMET-403 installation (working medium is air , braking temperature 250 ° C, nozzle diameter 6 mm) on stainless steel plates 2 mm thick and rings made of 30X13 steel. Spraying was performed at an angle of 75 degrees to the surface.
Пример 3Example 3
Было проведено напыление смеси порошка меди 8 мас.%, порошка квазикристаллических частиц системы Al-Cu-Fe (дисперсность - 40 мкм) 12 мас.% и порошка железа 80 мас.% дисперсностью 200 мкм на установке ДИМЕТ-403 (рабочее тело - воздух, температура торможения 250°С, диаметр сопла - 6 мм) на пластины из нержавеющей стали толщиной 2 мм и кольца из стали 30Х13. Напыление производилось под углом 80 градусов к поверхности.A mixture of 8 wt.% Copper powder, Al-Cu-Fe quasicrystalline particles (dispersion 40 μm) and 12 wt.% Iron powder 80 wt.% Dispersion 200 microns were sprayed on a DIMET-403 installation (working medium is air , braking temperature 250 ° C, nozzle diameter 6 mm) on stainless steel plates 2 mm thick and rings made of 30X13 steel. Spraying was carried out at an angle of 80 degrees to the surface.
Пример 4 (по прототипу)Example 4 (prototype)
Было произведено напыление (по прототипу) смеси порошка меди 80 мас.% и карбида кремния 20 мас.% с дисперсностью менее 40 мкм на установке ДИМЕТ-403 (рабочее тело - воздух, температура торможения 250°С, диаметр сопла - 6 мм) на пластины из нержавеющей стали толщиной 2 мм и кольца из стали 30Х13. Напыление производилось под углом 90 градусов к поверхности.It was sprayed (according to the prototype) a mixture of copper powder of 80 wt.% And silicon carbide of 20 wt.% With a dispersion of less than 40 microns on a DIMET-403 installation (working medium - air, braking temperature 250 ° C, nozzle diameter - 6 mm) on 2 mm thick stainless steel plates and 30X13 steel rings. Spraying was carried out at an angle of 90 degrees to the surface.
Микроструктура шлифов напыленных образцов была исследована на оптическом микроскопе Neophot-21 при увеличении 950x. Для образцов 1-3 - поверхность покрытия ровная, без раковин. Включения частиц железа практически отсутствуют. Для образца 4 - отдельные раковины на поверхности при толщине покрытия 1 мм.The microstructure of thin sections of the deposited samples was studied using a Neophot-21 optical microscope at a magnification of 950x. For samples 1-3 - the surface of the coating is flat, without sinks. Inclusions of iron particles are practically absent. For sample 4, there are separate shells on the surface with a coating thickness of 1 mm.
Для плоских образцов была произведена оценка адгезии покрытия методом трехточечного изгиба. Наилучшую адгезию показали образцы по примерам 1-3.For flat samples, the adhesion of the coating was evaluated by three-point bending. The best adhesion was shown by the samples of examples 1-3.
Были проведены измерения коэффициента трения полученных образцов на испытательной машине И-47 в паре с контртелом из стали 30X13, при осевой нагрузке 25 МПа и скорости 0,3 м/с в течение 1 часа без смазки. Образец 4 разрушился на 17 минуте испытания. Данные испытаний приведены в таблице 1.The friction coefficient of the obtained samples was measured on an I-47 testing machine paired with a counterbody made of 30X13 steel, with an axial load of 25 MPa and a speed of 0.3 m / s for 1 hour without lubrication. Sample 4 collapsed at 17 minutes of testing. The test data are shown in table 1.
Таким образом, применение предлагаемого способа позволит получать композиционные покрытия, обеспечивающие деталям трения высокую твердость, износостойкость, низкую пористость, низкий коэффициент трения.Thus, the application of the proposed method will allow to obtain composite coatings that provide friction parts with high hardness, wear resistance, low porosity, low coefficient of friction.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009139789/02A RU2430995C2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Procedure for manufacture of composite coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009139789/02A RU2430995C2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Procedure for manufacture of composite coating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009139789A RU2009139789A (en) | 2011-05-10 |
| RU2430995C2 true RU2430995C2 (en) | 2011-10-10 |
Family
ID=44732148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009139789/02A RU2430995C2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Procedure for manufacture of composite coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2430995C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487191C1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-07-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук | Method of coat application on metal back layer |
| RU2807261C1 (en) * | 2023-05-05 | 2023-11-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method for producing powder metal matrix composite from copper and silicon carbide |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200406353A1 (en) * | 2017-12-22 | 2020-12-31 | State Atomic Energy Corporation “;Rosatom” On Behalf Of The Russian Federation | Composite material based on a quasi-crystal of the al-cu-fe system and method of its production |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2038411C1 (en) * | 1993-11-17 | 1995-06-27 | Совместное предприятие "Петровский трейд хаус" | Method for application of coatings |
| CN1789480A (en) * | 2005-12-21 | 2006-06-21 | 上海工程技术大学 | Method for preparing aluminium-copper-ferrum quasi-crystal coating by vacuum evaporation |
| RU2335574C1 (en) * | 2006-12-15 | 2008-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | METHOD OF PRODUCTION OF COATING FROM QUASI-CRYSTALLINE ALLOY OF Al-Cu-Fe SYSTEM |
| RU2362839C1 (en) * | 2007-11-02 | 2009-07-27 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Method of applying nanostructurised wear-resistant electroconductive coverings |
-
2009
- 2009-10-28 RU RU2009139789/02A patent/RU2430995C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2038411C1 (en) * | 1993-11-17 | 1995-06-27 | Совместное предприятие "Петровский трейд хаус" | Method for application of coatings |
| CN1789480A (en) * | 2005-12-21 | 2006-06-21 | 上海工程技术大学 | Method for preparing aluminium-copper-ferrum quasi-crystal coating by vacuum evaporation |
| RU2335574C1 (en) * | 2006-12-15 | 2008-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | METHOD OF PRODUCTION OF COATING FROM QUASI-CRYSTALLINE ALLOY OF Al-Cu-Fe SYSTEM |
| RU2362839C1 (en) * | 2007-11-02 | 2009-07-27 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Method of applying nanostructurised wear-resistant electroconductive coverings |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487191C1 (en) * | 2012-02-29 | 2013-07-10 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Машиноведения Им. А.А. Благонравова Российской Академии Наук | Method of coat application on metal back layer |
| RU2807261C1 (en) * | 2023-05-05 | 2023-11-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method for producing powder metal matrix composite from copper and silicon carbide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009139789A (en) | 2011-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gärtner et al. | The cold spray process and its potential for industrial applications | |
| Munagala et al. | Influence of powder morphology and microstructure on the cold spray and mechanical properties of Ti6Al4V coatings | |
| Li et al. | A theoretical model for prediction of deposition efficiency in cold spraying | |
| Kang et al. | Tungsten/copper composite deposits produced by a cold spray | |
| Yandouzi et al. | WC-based cermet coatings produced by cold gas dynamic and pulsed gas dynamic spraying processes | |
| Zahiri et al. | Effect of processing conditions on porosity formation in cold gas dynamic spraying of copper | |
| Sharma et al. | Effect of surface preparation on the microstructure, adhesion, and tensile properties of cold-sprayed aluminum coatings on AA2024 substrates | |
| RU2439198C2 (en) | Production method of wear resistant composite nano-structured coating | |
| Yoon et al. | Deposition behavior of bulk amorphous NiTiZrSiSn according to the kinetic and thermal energy levels in the kinetic spraying process | |
| RU2038411C1 (en) | Method for application of coatings | |
| WO2007001441A2 (en) | Cold spray formation of thin metal coatings | |
| Tillmann et al. | Influence of the spray angle on the properties of HVOF sprayed WC–Co coatings using (− 10+ 2 μm) fine powders | |
| CN101713071A (en) | Method of manufacturing bulk metallic structures and structures made with such method | |
| Culha et al. | Microstructural, thermal and mechanical properties of HVOF sprayed Ni–Al-based bond coatings on stainless steel substrate | |
| Xie et al. | Comparison of microstructure and tribological properties of plasma, high velocity oxy-fuel and detonation sprayed coatings from an iron-based powder | |
| Li et al. | Deposition characteristics of Al–12Si alloy coating fabricated by cold spraying with relatively large powder particles | |
| Lepeshev et al. | Physical, mechanical, and tribological properties of quasicrystalline Al-Cu-Fe coatings prepared by plasma spraying | |
| Prasad et al. | Dynamic mechanical behavior of WC-Co coated A356. 2 aluminum alloy | |
| Luo et al. | Micro-nanostructured cermet coatings | |
| Sarjas et al. | Wear resistance of HVOF sprayed coatings from mechanically activated thermally synthesized Cr3C2–Ni spray powder | |
| Morks et al. | The influence of powder morphology on the microstructure and mechanical properties of as-sprayed and heat-treated cold-sprayed CP Ti | |
| RU2430995C2 (en) | Procedure for manufacture of composite coating | |
| Hulka et al. | Comparison of structure and wear properties of fine-structured WC-CoCr coatings deposited by HVOF and HVAF spraying processes | |
| Liu et al. | Quantitative characteristics of FeCrAl films deposited by arc and high-velocity arc spraying | |
| Chivavibul et al. | Effects of particle strength of feedstock powders on properties of warm-sprayed WC-Co coatings |