RU2625618C1 - Способ получения многослойного композитного покрытия - Google Patents
Способ получения многослойного композитного покрытия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2625618C1 RU2625618C1 RU2016139931A RU2016139931A RU2625618C1 RU 2625618 C1 RU2625618 C1 RU 2625618C1 RU 2016139931 A RU2016139931 A RU 2016139931A RU 2016139931 A RU2016139931 A RU 2016139931A RU 2625618 C1 RU2625618 C1 RU 2625618C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powders
- powder
- layer
- mechanically activated
- carried out
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 34
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 claims description 10
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 3
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010289 gas flame spraying Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910018106 Ni—C Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 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
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N zirconium nitride Chemical compound [Zr]#N ZVWKZXLXHLZXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/129—Flame spraying
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу высокоскоростного газопламенного напыления многослойного композитного покрытия из порошковых материалов на металлическое изделие. Нижний слой покрытия наносят толщиной 100-150 мкм из механически активированного порошка Ni, средний слой - толщиной 500-900 мкм из механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr, а верхний слой толщиной 150-600 мкм из механически активированной смеси порошков из BN, В4С, Со, Ni, С при их соотношении, вес. %: BN 65-70, В4С 10-15, Со 8-10, Ni 4-7, С 1-3. Затем проводят отжиг при температуре 850-1000°С в течение 1,5-2 часа. После нанесения среднего слоя осуществляют его поверхностное пластическое деформирование при нагревании в интервале температур мартенситного превращения на величину до 2-5% от толщины слоя. Механическую активацию порошков и высокоскоростное газопламенное напыление производят в защитной атмосфере. Техническим результатом является повышение прочностных характеристик и износостойкости композитных покрытий с использованием материалов с эффектом памяти формы. 3 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металловедения, химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения, к проблеме трения и износа и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в любой отрасли промышленности.
Так, например, известен способ получения композиционных покрытий из порошковых материалов, включающий подготовку обрабатываемой поверхности посредством очистки, промывки и струйно-абразивной обработки, с последующей лазерной наплавкой порошкового материала в среде инертного газа, в качестве порошкового материала используют смесь из частиц титана и карбида кремния с размером 20-100 мкм в массовом соотношении 6:4 или 6:5, а процесс наплавки осуществляют при мощности лазера 4÷5 кВт, скорости сканирования лазерного луча 500÷700 мм/мин и расходе порошка 9,6÷11,9 г/мин (патент РФ №2542199, опубл. 20.02.2015 г.).
Недостатком данного способа является технологическая сложность процесса, требующего нагрева материала, хрупкость покрытий и изменение структурного состояния основы в результате нагрева.
Известен способ нанесения наноструктурированных износостойких электропроводящих покрытий из разнородных материалов, включающий подачу порошка в сверхзвуковой поток подогретого рабочего газа (например, воздуха) и нанесение его на металлическую поверхность изделия, для исключения межфазных границ, а также обеспечения изменения химического состава наносимого материала покрытия по линейной или логарифмической зависимости подачу порошков производят одновременно из двух или более автономно работающих дозаторов, причем плотность массового расхода порошка из первого дозатора увеличивают от 0,01 до 2 г/см⋅см2, а плотность массового расхода порошка из второго дозатора соответственно уменьшают также по линейной или логарифмической зависимости от 2 до 0,01 г/см⋅см2, обеспечивая тем самым изменение химического состава по толщине наносимого покрытия (патент РФ №2362839, опубл. 27.07.2009 г.).
Недостатком данного способа являются низкие прочностные характеристики покрытия, такие как адгезия, предел усталости.
Известен способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, наносят нижний слой из нитрида циркония и верхний - из соединения нитрида титана, хрома и ниобия при их соотношении, мас. %: титан 79,0-85,0, хром 9,0-11,0, ниобий 6,0-10,0, нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и хрома, второй - из циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и ниобия и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов (патент РФ №2548864).
Недостатком данного способа являются низкая скорость нанесения покрытий, низкие прочностные характеристики покрытия.
В качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения выбран способ высокоскоростного газопламенного напыления многослойного композитного покрытия из порошковых материалов на металлическое изделие (патент РФ №25138533, опубл. 20.04.2014 г.).
Задачей предложенного изобретения является получение многослойных композитных покрытий из порошковых материалов, содержащих связующий слой - слой из материала с эффектом памяти формы - упрочняющий слой.
Техническим результатом является повышение прочностных характеристик и износостойкости композитных покрытий с использованием материалов с эффектом памяти формы.
Технический результат достигается предложенным способом высокоскоростного газопламенного напыления многослойного композитного покрытия из порошковых материалов на металлическое изделие, в котором нижний слой покрытия наносят толщиной 100-150 мкм из механически активированного порошка Ni, средний слой - толщиной 500-900 мкм из механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr, а верхний слой толщиной 150-600 мкм из механически активированной смеси порошков из BN, В4С, Со, Ni, С при их соотношении, вес. %: BN 65-70, В4С 10-15, Со 8-10, Ni 4-7, С 1-3, затем проводят отжиг при температуре 850-1000°С в течение 1,5-2 часа, при этом после нанесения среднего слоя из сплава с эффектом памяти формы на основе TiNiZr осуществляют его поверхностное пластическое деформирование при нагревании в интервале температур мартенситного превращения на величину до 2-5% от толщины слоя, а механическую активацию порошков и высокоскоростное газопламенное напыление производят в защитной атмосфере. Механическую активацию порошков и высокоскоростное газопламенное напыление проводят в среде аргона. Механическую активацию порошков осуществляют в шаровой мельнице с использованием мелющих тел в виде шаров, состоящих из WC-CrC-Ni. В механически активированной смеси порошков используют углерод (С) в виде углеродных нанотрубок.
В процессе высокоскоростного газопламенного напыления механически активированных порошков происходит выделение энергии, накопленной в процессе механической активации, что обеспечивает более надежную адгезию с основой и между слоями и повышенные прочностные свойства многослойного композитного покрытия, а высокая скорость напыления обеспечивает формирование наноразмерной структуры. Принятая последовательность нанесения слоев «адгезионный слой - функциональный слой из материала с эффектом памяти формы - функциональный упрочняющий износостойкий слой» обеспечивает повышение прочностных характеристик и износостойкости композита. Наличие промежуточного слоя из материала с эффектом памяти формы, помимо характерных для этих материалов свойств памяти, сверхупругости или сверхэластичности (в зависимости от термообработки), тормозит, а иногда блокирует распространение дефектов типа трещин, возникающих в прочном, но хрупком поверхностном слое, и, как следствие, способствует повышению прочности и долговечности. Отжиг проводится для снятия внутренних напряжений после формирования многослойного композитного покрытия. Предложенный способ обеспечивает получение многослойного наноструктурированного композитного покрытия с эффектом памяти формы на стальных образцах с размером зерен 15-120 нм.
На первом этапе проводится механическая активация порошка Ni, порошка на основе TiNiZr, смеси порошков при следующем содержании компонентов, вес. %: 65-70 кубического нитрида бора, 10-15 карбида бора, 8-10 кобальта, 4-7 никеля, 1-3 углеродных нанотрубок, подвергают перемешиванию и измельчению в шаровой мельнице с использованием мелющих тел (в виде шаров), содержащих WC-CrC-Ni. Механическая активация порошков осуществляется в шаровой мельнице АГО-2У. Загрузка и обработка порошков производится в инертной атмосфере (среда аргона) со следующими параметрами: частота вращения барабана 1200-1500 мин-1, частота вращения водила 900-1000 мин-1, диаметр шаров 6 мм, время работы 15-30 мин.
На втором этапе проводится высокоскоростное газопламенное напыление в защитной атмосфере (среда аргона) механически активированных порошков. В камере при помощи вакуумного насоса создается вакуум, далее этот вакуум заполняется аргоном. Механически активированные порошки Ni, TiNiZr, BN-B4C-Co-Ni-C засыпают в порошковые дозаторы, связанные шлангами подачи порошков к соплу газопламенной горелки. Сопло газопламенной горелки имеет три канала для ввода порошков. Первый канал сопла, связанный с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка Ni, второй канал сопла связан с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr, третий канал сопла связан с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка BN-B4C-Co-Ni-C. Раздельная подача механически активированных порошков в зону напыления возможна за счет конструкции сопла газопламенной горелки.
Многослойное композитное покрытие получаем следующим образом: сначала на стальной образец производят напыление нижнего слоя на основе механически активированного порошка Ni, имеющего неограниченную растворимость с железом толщиной 100-150 мкм на деталь (изделие), для увеличения адгезии с основой и с последующим слоем; на нижний слой на основе Ni наносят средний слой механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr толщиной 500-900 мкм, после нанесения среднего слоя осуществляют его поверхностное пластическое деформирование на величину до 2-5% от толщины среднего слоя с помощью пресса, состоящего из верхней и нижней траверс; далее осуществляется нанесение верхнего слоя механически активированного порошка BN-B4C-Co-Ni-C толщиной 150-600 мкм. Контроль температуры процесса осуществляют пирометром. Вакуумная камера со смотровым окном расположена на раме. В процессе поверхностного пластического деформирования осуществляют нагрев среднего слоя при помощи трансформатора, соединенного с нижней траверсой пресса. Весь процесс получения композита осуществляется автоматически при помощи блока управления, к которому при помощи шлангов подсоединены баллоны с газами. Нагрев образца с композитным покрытием для отжига осуществляют с помощью трансформатора.
После получения композита проводят отжиг при температуре 850-1000°С в течение 1,5-2 часа.
Пример
На первом этапе проводится механическая активация порошка Ni, порошка на основе TiNiZr, смеси порошков при следующем содержании компонентов: 65 вес. % кубический нитрид бора, 15 вес. % карбида бора, 10 вес. % кобальта, 7 вес. % никеля, 3 вес. % углеродных нанотрубок, подвергают перемешиванию и измельчению в шаровой мельнице с использованием мелющих тел (в виде шаров), содержащих WC-CrC-Ni. Механическая активация порошков осуществляется в шаровой мельнице АГО-2У. Загрузка и обработка порошков производится в инертной атмосфере (среда аргона), со следующими параметрами: частота вращения барабана 1200 мин-1, частота вращения водила 1000 мин-1, диаметр шаров 6 мм, время работы 20 мин. На втором этапе проводится высокоскоростное газопламенное напыление в защитной атмосфере (среда аргона) механически активированных порошков. В камере при помощи вакуумного насоса создается вакуум, далее этот вакуум заполняется аргоном. Механически активированные порошки Ni, TiNiZr, BN-B4C-Co-Ni-C засыпают в порошковые дозаторы, связанные шлангами подачи порошков к соплу газопламенной горелки. Сопло газопламенной горелки имеет три канала для ввода порошков. Первый канал сопла, связанный с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка Ni, второй канал сопла связан с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr, третий канал сопла связан с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка BN-B4C-Co-Ni-C. Раздельная подача механически активированных порошков в зону напыления возможна за счет конструкции сопла газопламенной горелки. Многослойное композитное покрытие получаем следующим образом: сначала происходит напыление нижнего слоя на основе механически активированного порошка Ni толщиной 100 мкм на деталь (изделие) для увеличения адгезии последующих слоев; на нижний слой на основе Ni наносят средний слой механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr толщиной 600 мкм, после нанесения среднего слоя осуществляют его поверхностное пластическое деформирование на величину 2% от толщины среднего слоя с помощью пресса, состоящего из верхней и нижней траверс; далее осуществляют нанесение верхнего слоя механически активированного порошка BN-B4C-Co-Ni-C толщиной 450 мкм. Контроль температуры процесса осуществляют пирометром. Вакуумная камера со смотровым окном расположена на раме. В процессе поверхностного пластического деформирования осуществляют нагрев среднего слоя при помощи трансформатора, соединенного с нижней траверсой пресса. Весь процесс получения композита осуществляется автоматически при помощи блока управления, к которому при помощи шлангов подсоединены баллоны с газами. Нагрев образца с композитным покрытием для отжига осуществляют с помощью трансформатора. После получения композита проводят отжиг при температуре 900°С в течение 1,7 часа.
К преимуществам изобретения следует отнести технологическую простоту обработки, отсутствие требования дополнительного нагрева материала в процессе обработки, малую продолжительность цикла обработки, формирование в материале наноструктурного состояния, увеличение реакционной способности компонентов композита в связи с увеличением площади межфазных границ, реализацию деформационного и дисперсного упрочнения материала.
Результаты испытаний сведены в таблицу 1.
Как видно из таблицы 1, полученное многослойное композитное наноструктурированное покрытие с использованием материала с эффектом памяти формы обладает повышенными механическими свойствами и износостойкостью.
Claims (4)
1. Способ высокоскоростного газопламенного напыления многослойного композитного покрытия из порошковых материалов на металлическое изделие, отличающийся тем, что нижний слой покрытия наносят толщиной 100-150 мкм из механически активированного порошка Ni, средний слой - толщиной 500-900 мкм из механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr, а верхний слой толщиной 150-600 мкм из механически активированной смеси порошков из BN, В4С, Со, Ni, С при их соотношении, вес. %: BN 65-70, В4С 10-15, Со 8-10, Ni 4-7, С 1-3, затем проводят отжиг при температуре 850-1000°C в течение 1,5-2 часа, причем после нанесения среднего слоя осуществляют его поверхностное пластическое деформирование при нагревании в интервале температур мартенситного превращения на величину до 2-5% от толщины слоя, а механическую активацию порошков и высокоскоростное газопламенное напыление производят в защитной атмосфере.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что механическую активацию порошков и высокоскоростное газопламенное напыление проводят в среде аргона.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что механическую активацию порошков осуществляют в шаровой мельнице с использованием мелющих тел в виде шаров, состоящих из WC-CrC-Ni.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в механически активированной смеси порошков используют углерод (С) в виде углеродных нанотрубок.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016139931A RU2625618C1 (ru) | 2016-10-10 | 2016-10-10 | Способ получения многослойного композитного покрытия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016139931A RU2625618C1 (ru) | 2016-10-10 | 2016-10-10 | Способ получения многослойного композитного покрытия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2625618C1 true RU2625618C1 (ru) | 2017-07-17 |
Family
ID=59495332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016139931A RU2625618C1 (ru) | 2016-10-10 | 2016-10-10 | Способ получения многослойного композитного покрытия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2625618C1 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671032C1 (ru) * | 2017-10-19 | 2018-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ получения слоистого композитного покрытия |
| RU2735481C1 (ru) * | 2020-03-05 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук" | Способ лазерной наплавки металлических покрытий |
| RU2741040C1 (ru) * | 2020-06-11 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ получения защитного покрытия |
| RU2753636C1 (ru) * | 2020-12-01 | 2021-08-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ получения износостойкого покрытия |
| RU2760316C1 (ru) * | 2021-04-21 | 2021-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ получения многослойных высокоэнтропийных композитных покрытий |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01192543A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐食性形状記憶合金 |
| RU2405860C2 (ru) * | 2008-08-25 | 2010-12-10 | Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" | Способ получения порошковых покрытий на основе металлической матрицы |
| KR20130051289A (ko) * | 2011-11-09 | 2013-05-20 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 저온분사 코팅방법 및 이에 의해 제조되는 코팅층 |
| RU2535432C1 (ru) * | 2013-08-16 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Способ получения наноструктурированных покрытий с эффектом памяти формы на стали |
-
2016
- 2016-10-10 RU RU2016139931A patent/RU2625618C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01192543A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐食性形状記憶合金 |
| RU2405860C2 (ru) * | 2008-08-25 | 2010-12-10 | Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" | Способ получения порошковых покрытий на основе металлической матрицы |
| KR20130051289A (ko) * | 2011-11-09 | 2013-05-20 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 저온분사 코팅방법 및 이에 의해 제조되는 코팅층 |
| RU2535432C1 (ru) * | 2013-08-16 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Способ получения наноструктурированных покрытий с эффектом памяти формы на стали |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671032C1 (ru) * | 2017-10-19 | 2018-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ получения слоистого композитного покрытия |
| RU2735481C1 (ru) * | 2020-03-05 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук" | Способ лазерной наплавки металлических покрытий |
| RU2741040C1 (ru) * | 2020-06-11 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Способ получения защитного покрытия |
| RU2753636C1 (ru) * | 2020-12-01 | 2021-08-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ получения износостойкого покрытия |
| RU2760316C1 (ru) * | 2021-04-21 | 2021-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Способ получения многослойных высокоэнтропийных композитных покрытий |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2625618C1 (ru) | Способ получения многослойного композитного покрытия | |
| Yao et al. | Beneficial effects of laser irradiation on the deposition process of diamond/Ni60 composite coating with cold spray | |
| CN103966598B (zh) | 一种钛合金表面多元激光合金化层及其制备方法 | |
| Dhanda et al. | Development and characterization of hard and wear resistant MMC coating on Ti-6Al-4V substrate by laser cladding | |
| RU2503740C2 (ru) | Способ получения композиционных покрытий методом коаксиальной лазерной оплавки | |
| RU2718793C1 (ru) | Способ получения сверхтвердых износостойких покрытий с низким коэффициентом трения | |
| Manjunatha et al. | Investigation of HVOF thermal sprayed Cr3C2-NiCr cermet carbide coatings on erosive performance of AISI 316 molybdenum steel | |
| JP2011122213A (ja) | コールドスプレーによる皮膜形成方法及びコールドスプレー装置 | |
| CN103409746A (zh) | 一种毫秒激光熔覆制备纳米金刚石复合涂层的方法 | |
| CN111962058A (zh) | 一种高温下合金钢表面植入纳米金刚石颗粒的方法及装置 | |
| Verwimp et al. | Applications of laser cladded WC-based wear resistant coatings | |
| Morks et al. | The influence of powder morphology on the microstructure and mechanical properties of as-sprayed and heat-treated cold-sprayed CP Ti | |
| RU2605717C1 (ru) | Способ получения многослойных композитных покрытий | |
| Hebbale | Microstructural characterization of Ni based cladding on SS-304 developed through microwave energy | |
| Kharanzhevskiy et al. | Model experiment on reactive phase formation and solidification of B4C-BN composites via nanosecond pulse laser processing | |
| RU2760316C1 (ru) | Способ получения многослойных высокоэнтропийных композитных покрытий | |
| RU2667571C1 (ru) | Способ повышения износостойкости деталей центробежного насоса | |
| RU2605018C1 (ru) | Способ получения высокотемпературного многослойного композита на металлической поверхности | |
| CN108588628B (zh) | 高速模切刀具表面梯度涂层及其制备工艺 | |
| Deng et al. | Laser shock wave treatment of polycrystalline diamond tool and nanodiamond powder compact | |
| RU2671032C1 (ru) | Способ получения слоистого композитного покрытия | |
| RU2634099C1 (ru) | Способ получения износостойкого многослойного композита на металлической поверхности | |
| Simsek et al. | Laser surface treatment of S235JRC carbon steel with Co2B nanocrystals | |
| Sreedhar et al. | Effect of processing parameters on the laser glazing of plasma-sprayed alumina–titania ceramic | |
| Rafiei et al. | Tribological properties of B4C–TiB2–TiC–Ni cermet coating produced by HVOF |