RU2538227C1 - Nanostructured surfacing wire - Google Patents
Nanostructured surfacing wire Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538227C1 RU2538227C1 RU2013130149/02A RU2013130149A RU2538227C1 RU 2538227 C1 RU2538227 C1 RU 2538227C1 RU 2013130149/02 A RU2013130149/02 A RU 2013130149/02A RU 2013130149 A RU2013130149 A RU 2013130149A RU 2538227 C1 RU2538227 C1 RU 2538227C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbide
- metal
- coating
- wire
- carbides
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 claims abstract description 14
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 1-(chloromethyl)-4-[4-(chloromethyl)phenyl]benzene Chemical compound C1=CC(CCl)=CC=C1C1=CC=C(CCl)C=C1 INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 1lambda4,2lambda4-dimolybdacyclopropa-1,2,3-triene Chemical compound [Mo]=C=[Mo] QIJNJJZPYXGIQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229910039444 MoC Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N hafnium;methane Chemical compound C.[Hf] WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N methylidyneniobium Chemical compound [Nb]#C UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 6
- 102220504526 Dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase subunit 4_V23K_mutation Human genes 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- -1 tungsten carbides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится преимущественно к машиностроению и может быть применено при наплавке металлических деталей в среде защитного газа.The present invention relates primarily to mechanical engineering and can be applied when surfacing metal parts in a protective gas environment.
Известна электродная проволока (Патон Б.Е., Воропай Н.М., Бучинский В.Н., Козлов Е.И., Фенев С.В. Авторское свидетельство СССР №671960, В23К 35/02 от 01.12.77 г.), поверхность которой выполнена с микронеровностями, впадины которых содержат активирующий флюс. Внедрение флюса во впадины микронеровностей позволяет улучшить электрический контакт проволоки с токоподводящим мундштуком сварочной горелки при механизированной сварке. Однако для формирования микронеровностей требуется механическая или химическая обработка, что увеличивает трудоемкость изготовления проволоки. Активирующий флюс распределен неравномерно по поверхности проволоки, что может приводить к нестабильному поступлению флюса в зону горения дуги.Known electrode wire (Paton B.E., Voropay N.M., Buchinsky V.N., Kozlov E.I., Fenev S.V. Copyright certificate of the USSR No. 671960, V23K 35/02 from 01.12.77) , the surface of which is made with microroughnesses, the depressions of which contain an activating flux. The introduction of flux into the troughs of microroughness allows to improve the electrical contact of the wire with the current-carrying mouthpiece of the welding torch during mechanized welding. However, the formation of microroughness requires mechanical or chemical treatment, which increases the complexity of manufacturing wire. The activating flux is distributed unevenly over the surface of the wire, which can lead to unstable flux entry into the arc burning zone.
Известна композиционная электродная проволока для сварки и наплавки (Паршин С.Г., Паршин С.С. Композиционная электродная проволока. МПК В23К 35/368, В23К 35/10. Патент РФ №2355543 от 09.07.2007 г.), которая состоит из металлической трубки с размещенной в ее полости шихты из смеси шлакообразующих и газообразующих компонентов. На поверхность металлической трубки нанесено композиционное покрытие из металлической матрицы с распределенной в ней дисперсной фазой из активирующего флюса. Указанная проволока позволяет увеличить глубину проплавления металла и улучшить капельный переход электродного металла в сварочную ванну. Однако указанная проволока содержит в составе шихты газообразующие компоненты, разлагающиеся с образованием углекислого газа, что не позволяет применять проволоку для наплавки износостойких слоев на поверхность высоколегированных сталей и сплавов.Known composite electrode wire for welding and surfacing (Parshin S.G., Parshin S.S. Composite electrode wire. IPC V23K 35/368, V23K 35/10. RF Patent No. 2355543 of 09.07.2007), which consists of a metal tube with a charge placed in its cavity from a mixture of slag-forming and gas-forming components. On the surface of the metal tube, a composite coating of a metal matrix is applied with a dispersed phase from the activating flux distributed in it. The specified wire allows you to increase the penetration depth of the metal and improve the drip transition of the electrode metal into the weld pool. However, this wire contains gas-forming components in the composition of the charge, decomposing with the formation of carbon dioxide, which does not allow the wire to be used for surfacing wear-resistant layers on the surface of high alloy steels and alloys.
Известна сварочная активированная проволока (Паршин С.Г., Паршин С.С. Сварочная активированная проволока. МПК В23К 35/365, В23К 35/04. Патент РФ №2294272 от 01.11.2005 г.), которая принята за прототип. Указанная проволока состоит из металлического стержня, на поверхность которого нанесено композиционное покрытие с активирующим флюсом. Покрытие выполнено в виде электролитически полученного микрокомпозита, включающего металлическую матрицу с равномерно распределенной в ней дисперсной фазой из порошка активирующего флюса при следующем соотношении объемов металла и активирующего флюса: металл 60-95%; активирующий флюс 5-40%. Проволока по прототипу позволяет увеличить глубину проплавления металла и улучшить капельный переход. Однако указанная проволока также не может обеспечить формирование износостойких наплавочных слоев высокой твердости, работающих при интенсивном ударно-абразивном износе.Known activated welding wire (Parshin S.G., Parshin S.S. Activated welding wire. IPC V23K 35/365, V23K 35/04. RF Patent No. 2294272 from 01.11.2005), which is adopted as a prototype. The specified wire consists of a metal rod, on the surface of which a composite coating with an activating flux is applied. The coating is made in the form of an electrolytically obtained microcomposite, comprising a metal matrix with a dispersed phase uniformly distributed therein from an activating flux powder in the following ratio of metal to activating flux volumes: metal 60-95%; activating flux 5-40%. The wire according to the prototype allows you to increase the depth of penetration of the metal and improve the drip transition. However, this wire also cannot provide the formation of wear-resistant surfacing layers of high hardness, working with intensive impact-abrasive wear.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение твердости и износостойкости наплавленного металла за счет нанесения на поверхность проволоки нанокомпозиционного покрытия, содержащего наноразмерные частицы активирующего флюса и наноразмерные частицы карбидов.The technical result of the invention is to increase the hardness and wear resistance of the weld metal by applying a nanocomposite coating containing nanosized particles of an activating flux and nanosized particles of carbides to the surface of the wire.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что поверхности металлического стержня размещают нанокомпозиционное покрытие, состоящее из металлической матрицы, наноразмерных частиц активирующего флюса и карбидов с размером частиц менее 1000 нм.The essence of the invention lies in the fact that the surface of the metal rod is placed nanocomposite coating, consisting of a metal matrix, nanosized particles of activating flux and carbides with a particle size of less than 1000 nm.
В качестве материала металлической матрицы применяют металлы, которые обеспечивают высокую коррозионную стойкость, пластичность и адгезию нанокомпозиционного покрытия по отношению к металлическому стержню: медь, никель, титан. Указанные металлы обладают высокой пластичностью, которая характеризуется относительным удлинением при растяжении металла: медь (около 45%), никель (около 40%), титан (около 40%). Высокая пластичность этих металлов позволяет при электрохимической обработке сформировать на металлическом стержне плотное нанокомпозиционное покрытие, обладающее высокой адгезией за счет снижения внутренних напряжений и получения мелкозернистой микроструктуры.As the material of the metal matrix, metals are used that provide high corrosion resistance, ductility and adhesion of the nanocomposite coating to the metal rod: copper, nickel, titanium. These metals have high ductility, which is characterized by a relative elongation under tension of the metal: copper (about 45%), nickel (about 40%), titanium (about 40%). The high ductility of these metals allows the formation of a dense nanocomposite coating on a metal rod with high adhesion due to lower internal stresses and to obtain a fine-grained microstructure upon electrochemical treatment.
Нанокомпозиционное покрытие имеет следующее соотношение объемов матрицы и наноразмерных частиц в покрытии, %:Nanocomposite coating has the following ratio of matrix volumes and nanosized particles in the coating,%:
Металлическая матрица - 30-92;Metal matrix - 30-92;
Наноразмерные частицы активирующего флюса-3-5;Nanosized particles of activating flux-3-5;
Наноразмерные частицы карбидов - 5-65.Nanoscale carbide particles - 5-65.
При объеме активирующего флюса менее 3% ухудшается процесс капельного перехода и удаления водорода, а при увеличении объема более 5% уменьшается твердость наплавленного слоя. При объеме карбидов менее 5% отсутствует эффект карбидного упрочнения наплавленного металла, а при увеличении объема более 65% происходит ухудшение плотности и электрической проводимости нанокомпозиционного покрытия.When the volume of activating flux is less than 3%, the process of droplet transition and hydrogen removal worsens, and with an increase in volume of more than 5% the hardness of the deposited layer decreases. With a carbide volume of less than 5%, there is no effect of carbide hardening of the deposited metal, and with an increase in volume of more than 65%, the density and electrical conductivity of the nanocomposite coating deteriorate.
Такое сочетание известных и новых признаков позволяет улучшить капельный переход, увеличить плотность, твердость и износостойкость наплавленного металла. Это становится возможным, поскольку нанокомпозиционное покрытие, состоящее из никелевой матрицы и фторидов активирующего флюса улучшает капельный переход за счет снижения межфазного натяжения капель. Фториды связывают молекулы, атомы и ионы водорода с образованием фтористого водорода HF, что увеличивает плотность наплавленного металла.This combination of known and new features allows to improve the drip transition, increase the density, hardness and wear resistance of the weld metal. This becomes possible because the nanocomposite coating, consisting of a nickel matrix and activating flux fluorides, improves the drop transition by reducing the interfacial tension of the drops. Fluorides bind hydrogen molecules, atoms and ions to form hydrogen fluoride HF, which increases the density of the deposited metal.
Наноразмерные частицы карбидов являются упрочняющей фазой, они переходят из покрытия в сварочную ванну, равномерно распределяются в ней и способствуют получению мелкозернистой микроструктуры с высокой твердостью и износостойкостью. Применение активирующего флюса и карбидов в виде наноразмерных частиц размером менее 1000 нм способствует измельчению микроструктуры наплавленного металла и равномерному распределению упрочняющих карбидных фаз.Nanosized carbide particles are a hardening phase, they pass from the coating to the weld pool, are evenly distributed in it and contribute to obtaining a fine-grained microstructure with high hardness and wear resistance. The use of activating flux and carbides in the form of nanosized particles with a size of less than 1000 nm contributes to the refinement of the microstructure of the deposited metal and the uniform distribution of hardening carbide phases.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показан вид наноструктурированной наплавочной проволоки с нанокомпозиционным покрытием. Предлагаемая проволока состоит из металлического стержня 1, на поверхности которого располагается нанокомпозиционное покрытие 2, состоящее из металлической матрицы 3 с распределенными по объему матрицы наноразмерными частицами активирующего флюса и карбидов 4.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a view of a nanostructured surfacing wire with a nanocomposite coating. The proposed wire consists of a metal rod 1, on the surface of which there is a nanocomposite coating 2, consisting of a metal matrix 3 with nanoscale particles of activating flux and carbides 4 distributed over the matrix.
Цель изобретения достигается тем, что на поверхности металлического стержня размещают нанокомпозиционное покрытие, состоящее из металлической матрицы и наноразмерных частиц активирующего флюса и карбидов с размером частиц менее 1000 нм.The purpose of the invention is achieved in that a nanocomposite coating consisting of a metal matrix and nanosized particles of activating flux and carbides with a particle size of less than 1000 nm is placed on the surface of the metal rod.
При плавлении покрытия образуется шлаковая пленка из фторидов активирующего флюса, которая способствует уменьшению межфазного натяжения расплавленного металла (см. Лепинских Б.М., Манаков А.И. Физическая химия оксидных и оксифторидных расплавов. -М.: Наука, 1977. - 192 с.). В результате этого снижается диаметр капель и увеличивается частота капельного перехода.When the coating is melted, a slag film of activating flux fluorides is formed, which helps to reduce the interfacial tension of the molten metal (see Lepinskikh BM, Manakov AI Physical chemistry of oxide and oxyfluoride melts. -M .: Nauka, 1977. - 192 p. .). As a result, the diameter of the droplets decreases and the frequency of the droplet transition increases.
Введение наноразмерных частиц карбидов вольфрама W2C, WC, хрома Cr7С3, молибдена МоС, Мо2С, ванадия VC, титана TiC, ниобия NbC, гафния HfC, тантала ТаС, бора В4С, циркония ZrC повышает износостойкость и прочность наплавленного металла. Карбиды имеют микротвердость 1250-3400 МПА по Виккерсу HV50 и являются основной фазой, которая оказывает сопротивление износу под действием абразивных и ударно-абразивных нагрузок (см. Лейначук Е.И. Электродуговая наплавка деталей при абразивном и гидроабразивном износе. - Киев: Наукова думка. - 185. - 160 с.).The introduction of nanosized particles of tungsten carbides W 2 C, WC, chromium Cr 7 C 3 , molybdenum MoC, Mo 2 C, vanadium VC, titanium TiC, niobium NbC, hafnium HfC, tantalum TaC, boron B 4 C, zirconium ZrC increases wear resistance and strength deposited metal. Carbides have a microhardness of 1250-3400 MPA according to Vickers HV 50 and are the main phase that resists wear under the influence of abrasive and impact-abrasive loads (see Leinachuk E.I. Electric arc surfacing of parts during abrasive and hydroabrasive wear. - Kiev: Naukova Dumka . - 185. - 160 p.).
Технология производства предлагаемой наноструктурированной проволоки основана на применении известных в промышленности способов. Для нанесения нанокомпозиционного покрытия используют способ электрохимического нанесения композиционных покрытий из электролита, содержащего коллоидные наноразмерные частицы (см. Сайфуллин Р.С. Композиционные электрохимические покрытия и материалы.- М.: Химия, 1972 г., 168 с. и Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии, пер. с анл. М.: Техносфера, 2005. - 336 с.). Обезжиренную наплавочную проволоку погружают в электролитическую ванну, которая содержит коллоидный раствор никельсодержащего электролита с наноразмерными частицами размером менее 1000 нм в нужной концентрации. Проволоку подключают к отрицательному полюсу источника питания. При действии электрополяризационных сил на поверхности проволоки осаждаются наноразмерные частицы активирующего флюса и карбидов, которые заращиваются положительными ионами восстановленного из электролита никеля. Для равномерного распределения наноразмерных частиц в объеме электролита ванну продувают аргоном. В результате на проволоке образуется нанокомпозиционное покрытие толщиной 1-100 мкм с равномерно распределенными по объему матрицы нанодисперсными частицами.The production technology of the proposed nanostructured wire is based on the use of methods known in the industry. To apply a nanocomposite coating, a method of electrochemical deposition of composite coatings from an electrolyte containing colloidal nanosized particles is used (see Saifullin R.S. Composite electrochemical coatings and materials.- M.: Chemistry, 1972, 168 pp. And Pul Ch., Owens F. Nanotechnology, trans. From the English M .: Technosphere, 2005 .-- 336 p.). The defatted surfacing wire is immersed in an electrolytic bath, which contains a colloidal solution of a nickel-containing electrolyte with nanoscale particles less than 1000 nm in size at the desired concentration. The wire is connected to the negative pole of the power source. Under the action of electric polarization forces, nanosized particles of activating flux and carbides are deposited on the surface of the wire, which are overgrown with positive ions of nickel recovered from the electrolyte. For uniform distribution of nanosized particles in the volume of the electrolyte, the bath is purged with argon. As a result, a nanocomposite coating 1–100 μm thick with nanodispersed particles uniformly distributed over the matrix volume is formed on the wire.
В качестве примера применения предлагаемой наноструктурированной наплавочной проволоки можно привести механизированную наплавку износостойкого слоя на пластину из стали Ст3сп толщиной 10 мм.As an example of the application of the proposed nanostructured surfacing wire, we can cite the mechanized surfacing of a wear-resistant layer on a 10 mm thick steel plate St3sp.
Наплавочную проволоку марки Нп-30Х5 диаметром 1,6 мм обезжиривали и помещали в электролитическую ванну, содержащую коллоидный раствор никельсодержащего электролита и наноразмерных частиц фторида лития LiF, хлорида магния MgCl2, карбида вольфрама WC, карбида бора В4С. При выдержке проволоки в течение 20 минут на поверхности образовалось композиционное покрытие толщиной 250 мкм, состоящее из никелевой матрицы и наноразмерных частиц. Наноструктурированную наплавочную проволоку испытывали при механизированной наплавке в среде углекислого газа пластин из стали 3сп размером 100×100 мм толщиной 10 мм с применением полуавтомата ПДГ-312-4 с источником питания ВДГ-303 и горелкой ESAB-PSF.An Np-30X5 surfacing wire with a diameter of 1.6 mm was degreased and placed in an electrolytic bath containing a colloidal solution of a nickel-containing electrolyte and nanosized particles of lithium fluoride LiF, magnesium chloride MgCl 2 , tungsten carbide WC, boron carbide B 4 C. When holding the wire for For 20 minutes, a composite coating with a thickness of 250 μm was formed on the surface, consisting of a nickel matrix and nanosized particles. A nanostructured surfacing wire was tested during mechanized surfacing in carbon dioxide medium of plates made of 3sp steel 100 × 100 mm in size and 10 mm thick using a semiautomatic device PDG-312-4 with a power source VDG-303 and an ESAB-PSF burner.
Исследования капельного перехода производили при наплавке на вращающуюся трубу с помощью видеокамеры «PCI 8000S Motion Scope» с объективом «Lens-18-108» с частотой съемки 2000 Гц, светового излучателя из лампы HBO-200V OSRAM и выпуклой линзы, см. таблицу 1.Drip transition studies were carried out during surfacing on a rotating pipe using a PCI 8000S Motion Scope video camera with a Lens-18-108 lens with a shooting frequency of 2000 Hz, a light emitter from an HBO-200V OSRAM lamp and a convex lens, see table 1.
Измерение твердости наплавленного слоя при помощи ультразвукового твердомера УЗИТ-3 показало, что твердость наплавленного слоя при механизированной сварке с наноструктурированной проволокой увеличилась до 46 HRC, при этом твердость слоя, выполненного с обычной наплавочной проволокой Нп-30Х5, составила 38 HRC.Measurement of the hardness of the deposited layer using an ultrasound hardness gage UZIT-3 showed that the hardness of the deposited layer during mechanized welding with nanostructured wire increased to 46 HRC, while the hardness of the layer made with a conventional Np-30X5 surfacing wire was 38 HRC.
Таким образом, предлагаемая наноструктурированная наплавочная проволока обеспечивает технический эффект, который выражается в улучшении капельного перехода и увеличения твердости наплавленного износостойкого слоя, может быть изготовлена и применена с использованием известных в технике средств, следовательно, она обладает промышленной применимостью.Thus, the proposed nanostructured surfacing wire provides a technical effect, which is expressed in improving the drip transition and increasing the hardness of the deposited wear-resistant layer, can be manufactured and applied using means known in the art, therefore, it has industrial applicability.
Claims (2)
Металлическая матрица 30-92
Наноразмерные частицы активирующего флюса 3-5
Наноразмерные частицы карбидов или смеси карбидов 5-651. A surfacing wire containing a metal rod and a coating with an activating flux applied to it, made in the form of an electrolytically produced nanocomposite, comprising a metal matrix with nanosized particles of an activating flux evenly distributed in it, containing fluoride compounds, characterized in that the said coating additionally contains nanosized particles of carbides or a mixture of carbides in the following ratio of matrix volumes and nanosized particles in the coating,%:
Metal matrix 30-92
Nanosized particles of activating flux 3-5
Nanoscale carbide particles or carbide mixtures 5-65
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013130149/02A RU2538227C1 (en) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Nanostructured surfacing wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013130149/02A RU2538227C1 (en) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Nanostructured surfacing wire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013130149A RU2013130149A (en) | 2015-01-10 |
| RU2538227C1 true RU2538227C1 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53278940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013130149/02A RU2538227C1 (en) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | Nanostructured surfacing wire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2538227C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601839C2 (en) * | 2015-02-09 | 2016-11-10 | Владимир Павлович Бирюков | Composition of powder charge for cladding |
| RU2766942C1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-03-16 | Сергей Георгиевич Паршин | Composite wire for surfacing aluminum matrix intermetallide alloy |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1696231A1 (en) * | 1987-02-09 | 1991-12-07 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Welding wire |
| US6428596B1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-08-06 | Concept Alloys, L.L.C. | Multiplex composite powder used in a core for thermal spraying and welding, its method of manufacture and use |
| RU2294272C1 (en) * | 2005-11-01 | 2007-02-27 | Сергей Георгиевич Паршин | Activated welding wire |
| RU2415742C2 (en) * | 2009-06-30 | 2011-04-10 | Сергей Георгиевич Паршин | Nanostructured composite wire |
| RU2416504C2 (en) * | 2009-06-30 | 2011-04-20 | Сергей Георгиевич Паршин | Composite welding wire |
-
2013
- 2013-07-01 RU RU2013130149/02A patent/RU2538227C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1696231A1 (en) * | 1987-02-09 | 1991-12-07 | Институт Электросварки Им.Е.О.Патона | Welding wire |
| US6428596B1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-08-06 | Concept Alloys, L.L.C. | Multiplex composite powder used in a core for thermal spraying and welding, its method of manufacture and use |
| RU2294272C1 (en) * | 2005-11-01 | 2007-02-27 | Сергей Георгиевич Паршин | Activated welding wire |
| RU2415742C2 (en) * | 2009-06-30 | 2011-04-10 | Сергей Георгиевич Паршин | Nanostructured composite wire |
| RU2416504C2 (en) * | 2009-06-30 | 2011-04-20 | Сергей Георгиевич Паршин | Composite welding wire |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601839C2 (en) * | 2015-02-09 | 2016-11-10 | Владимир Павлович Бирюков | Composition of powder charge for cladding |
| RU2766942C1 (en) * | 2020-12-16 | 2022-03-16 | Сергей Георгиевич Паршин | Composite wire for surfacing aluminum matrix intermetallide alloy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013130149A (en) | 2015-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liew et al. | Surface modification and functionalization by electrical discharge coating: a comprehensive review | |
| RU2766942C1 (en) | Composite wire for surfacing aluminum matrix intermetallide alloy | |
| Sahoo et al. | Microstructure and tribological behaviour of TiC-Ni-CaF2 composite coating produced by TIG cladding process | |
| Buytoz | Microstructural properties of SiC based hardfacing on low alloy steel | |
| Tosun | Ni–WC coating on AISI 1010 steel using TIG: microstructure and microhardness | |
| RU2446930C1 (en) | Flux-cored wire | |
| Şerban et al. | Deposition of titanium nitride layers by electric arc–Reactive plasma spraying method | |
| CA2711822A1 (en) | Steel based composite material, filler material and method for making such | |
| Zhao et al. | A novel method to fabricate composite coatings via ultrasonic-assisted electro-spark powder deposition | |
| Lin et al. | Microstructure and wear characteristics of high-carbon Cr-based alloy claddings formed by gas tungsten arc welding (GTAW) | |
| AU2016349913B2 (en) | Layered construction of in-situ metal matrix composites | |
| Vizureanu et al. | Advanced electro-spark deposition process on metallic alloys | |
| RU2538227C1 (en) | Nanostructured surfacing wire | |
| Günther et al. | Influence of processing conditions on the degradation kinetics of fused tungsten carbides in hardfacing | |
| RU2538228C1 (en) | Nanostructured welding wire | |
| Singla et al. | Influence of niobium on the microstructure and wear resistance of iron-based hardfacings produced by pre-placement technique—a novel approach | |
| Makarov et al. | The tribological performances of a NiCrBSi–TiC laser-clad composite coating under abrasion and sliding friction | |
| Yang et al. | Surface functionalization of binder jetted steels through super-solidus liquid phase sintering and electro-spark deposition | |
| Buytoz et al. | Microstructure of NiCrBSi/WC composite coating deposited on AISI316 stainless steel by TIG coating process | |
| RU2538875C1 (en) | Nanostructured powder wire | |
| RU2355543C2 (en) | Composite electrode wire | |
| RU2544317C2 (en) | Nanostructured welding material | |
| Iwaszko et al. | Surface modification of AZ91 magnesium alloy using GTAW technology | |
| Pogrebnjak et al. | The structure and properties of Al2O3 and Al coatings deposited by microarc oxidation on graphite substrates | |
| LU et al. | Characteristics and Electrochemical Corrosion Behaviour of a Ni-Based Alloy Coating on Carbon Steel Formed by Laser-induction Hybrid Cladding. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160702 |