Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРРОЗИОННОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Белоцерковский Марат Артемович Рудый Виктор Викторович Прядко Александр Сергеевич Дук Василий Васильевич Сосновский Алексей Валерьевич Крейнин Владимир Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Способ получения коррозионностойкого покрытия, включающий подготовку рабочей поверхности детали из черного металла и осаждение на нее частиц, образованных распылением расплавленных электрической дугой проволок из алюминия или его сплавов потоком продуктов сгорания пропано-воздушной смеси, движущимся со сверхзвуковой скоростью, отличающийся тем, что наносят первый слой при соотношении содержания пропана и воздуха в смеси от 117 до 119 и наносят последующие слои при соотношении содержания пропана и воздуха в смеси от 128 до 130. Изобретение относится к технологии формирования коррозионностойких покрытий на деталях из черных металлов, работающих в контакте с агрессивными средами. Может быть использовано при изготовлении емкостей для хранения и транспортировки различных органических агрессивных жидкостей, растворов солей и щелочей, содержащих абразивные частицы, защите металлоконструкций от атмосферной и морской коррозии. Известен способ получения коррозионностойкого покрытия 1, включающий подготовку рабочей поверхности детали из черного металла и послойное осаждение на нее частиц, образованных распылением струей воздуха расплавленных электрической дугой проволок из алюминия или его сплавов. Недостатком известного способа является необходимость нанесения покрытий толщиной более 0,15 мм, поскольку более тонкие покрытия имеют сквозную пористость и не обладают соответствующими защитными свойствами. Наличие значительной общей (1014 ) и сквозной (более трети от общей) пористости характерно для метода электродуговой металлизации, что обусловлено, прежде всего, относительно большим размером (60120 мкм) распыляемых частиц расплавленных в дуге проволок. 18329 1 2014.06.30 Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения коррозионностойкого покрытия 2, принятый за прототип, включающий подготовку рабочей поверхности детали из черного металла и послойное осаждение на нее частиц,образованных распылением расплавленных электрической дугой проволок из алюминия или его сплавов потоком продуктов сгорания пропано-воздушной смеси, движущимся со сверхзвуковой скоростью. В данном способе формирование покрытия осуществляется частицами размером менее 30 мкм, что обусловливает меньшую пористость ( 3 ) и более высокие защитные свойства алюминиевых покрытий толщиной 0,090-0,12 мм. Недостатком данного способа является низкая стойкость покрытий в растворах щелочей, слабых растворах серной и соляной кислот и высокая интенсивность изнашивания в трибосопряжениях или при контакте с абразивосодержащими агрессивными средами,обусловленная относительно малой твердостью поверхности покрытия. Задачей изобретения является повышение защитных свойств покрытий (стойкости к коррозионно-механическому изнашиванию) за счет образования в поверхностном слое покрытия большого количества корунда (оксида алюминия) в процессе напыления. Для решения поставленной задачи в способе получения коррозионностойкого покрытия, включающем подготовку рабочей поверхности детали из черного металла и осаждение на нее частиц, образованных распылением расплавленных электрической дугой проволок из алюминия или его сплавов потоком продуктов сгорания пропано-воздушной смеси,движущимся со сверхзвуковой скоростью, согласно изобретению, наносят первый слой при соотношении содержания пропана и воздуха в смеси от 117 до 119, а последующие слои наносят при соотношении содержания пропана и воздуха в смеси от 128 до 130. Повышенная стойкость к коррозионно-механическому изнашиванию обеспечивается образованием в слоях, напыляемых продуктами сгорания пропано-воздушной смеси при отношении содержания пропана к воздуху в смеси от 128 до 130, корунда - -фазы оксида алюминия. Оксид алюминия (23) обладает исключительным набором свойств, таких как высокой твердостью (корунд является третьим по твердости, по шкале Мооса твердость 9), хорошей теплопроводностью, отличной коррозионной стойкостью в широком интервале температур. Все эти сочетания делают покрытия, содержащие оксид алюминия, незаменимыми при изготовлении коррозионностойких, износостойких, электроизоляционных и термостойких изделий для самых различных отраслей промышленности. Как показали исследования, проведенные авторами, структура и свойства покрытий в значительной степени зависят от состава пропано-воздушной смеси (таблица). Влияние состава горючей смеси при гиперзвуковой металлизации проволоками СвА-95 на количество образующегося в покрытии оксида алюминия, прочность сцепления покрытий на отрыв и относительную стойкостьСоотношение пропана Количество Средняя прочность Относительная и воздуха в смеси 23, об.сцепления, МПа стойкость 1 116 5 45 1,0 2 117 5 45 1,0 3 118 6-9 43 1,3 4 120 11-14 39 2,1 5 122 15-18 37 2,4 6 123 20-25 34 2,6 7 125 25-30 30 3,1 8 126 34-40 27 3,6 9 128 55-63 22 4,2 10 130 67-74 19 4,7 2 18329 1 2014.06.30 Исследования осуществлялись с использованием установки гиперзвуковой металлизации конструкции ОИМ НАН Беларуси. Покрытия толщиной 0,56-0,58 мм наносили распылением проволоки СвА-95 ГОСТ 11069-81 на образцы из низкоуглеродистой стали,предварительно прошедшими подготовку поверхности струйно-абразивным методом. Объемное содержание оксида алюминия в напыленных покрытиях оценивалось рентгеноструктурным методом. Прочность сцепления покрытий определяли методом отрыва штифта нормально приложенной нагрузкой. Относительная стойкость покрытий определялась на машине трения типа Хрущева-Бабичева путем замера времени до образования лунки на всю толщину покрытия, вытираемой торцом вращающегося диска из стали 17208 на покрытии, погруженном в 10 -ный раствор соляной кислоты. Глубина проникновения диска в покрытие определялась с помощью прибора БИМП. Анализ полученных результатов показывает, что при распылении расплавленной алюминиевой проволоки потоком продуктов сгорания пропано-воздушной смеси, содержащей избыток пропана (соотношение объемов пропана к воздуху от 117 до 119 - восстановительное пламя), происходит минимальное окисление распыляемых частиц, что позволяет достичь высоких значений прочности сцепления наносимого слоя с поверхностью детали. Повышение содержания воздуха в смеси до стехиометрического (122-126) вызывает интенсификацию процесса окисления частиц, что отрицательно сказывается на адгезии. Дальнейшее повышение содержания воздуха смеси (128-130 - окислительное пламя) резко увеличивает количество оксида алюминия в покрытии. Необходимо отметить, что смесь с соотношением пропана и воздуха 116 горит неустойчивым коптящим пламенем, что вызывает появление частиц сажи в покрытиях. Горение смеси, содержащей воздух более чем 30 об. частей, также неустойчиво и сопровождается периодическими обратными ударами пламени. Пример реализации способа. Согласно заявляемому способу были нанесены покрытия на две крышки диффузионного аппарата типа -12 (Польша), использующегося для водной экстракции сахара из свекловичной стружки или из измельченного сахарного тростника. Крышки были выполнены из низкоуглеродистой листовой стали взамен вышедших из строя заводского исполнения. Покрытия на внутреннюю поверхность крышек наносили на установке для гиперзвуковой металлизации АДМ-10 распылением проволоки СвА-95 за четыре прохода. Общая средняя толщина покрытия - 0,70 мм. Площадь покрытия - 5,1 м 2. При нанесении первого слоя распыляющий факел был образован при горении пропано-воздушной смеси с соотношением пропана и воздуха 1/17-1/18. Последующие три слоя нанесены при горении пропано-воздушной смеси с соотношением пропана и воздуха 1/28-1/29. В ходе эксплуатации установлено, что за 7 недель трехсменной работы коррозионно-механический износ от воздействия свекловичного жома составил 0,19-0,22 мм. Изготовленные согласно способу-прототипу крышки (нанесение алюминиевого покрытия гиперзвуковой металлизацией при горении пропано-воздушной смеси со стехиометрическим соотношением пропана и воздуха 1/22-1/24) через 6,5 недель трехсменной работы были отправлены на повторное напыление в связи с полным износом покрытия. Таким образом, заявляемый способ позволяет повысить стойкость алюминиевых покрытий к коррозионно-механическому изнашиванию за счет образования в покрытии оксида алюминия. Источники информации 1. Шаров В.М. Металлизационные покрытия. - Киев Будвельник, 1981. - 80 с. 2. Прядко А.С., Коробов Ю.С., Луканин В. Л., Черепко А.Е. Особенности оборудования для активированной дуговой металлизации и его применение. Сварка Урала - ввек Материалы Российской НТК. - Екатеринбург, 1999. - С. 140-143. Национальный центр интеллектуальной собственности.220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3

МПК / Метки

МПК: C23C 4/12, C23C 4/06

Метки: коррозионностойкого, покрытия, получения, способ

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/3-18329-sposob-polucheniya-korrozionnostojjkogo-pokrytiya.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ получения коррозионностойкого покрытия</a>

Похожие патенты