Состав для изготовления эрозионностойкого защитного покрытия

Состав для изготовления эрозионностойкого защитного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

885226 (6I ) Дополнительное к авт. свил-еу (22)Заявлено 05.03.80 (21) 2892523/29-33 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5t)M. Кл.

С 04 В 41/06

3Ъвударстаанный квинтет

СССР лв делам изабретеннй к открыткй

Опубликовано 30. 11. 81. Бюллетень № 44

Дата опубликования. описания 01. 12. 81 (53) УДК 666. 767 (088. 8) А. Я. Алябьев, А. К. Соловейкина, . Е. П. Иикащук, Б. Н. Соловейкин, А. Н. Гладченко и А. 3. Шарыпов

I (72) Авторы изобретения

Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт i инженеров гражданской авиации (7I ) Заявитель (54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭРОЗИОННОСТОЙКОГО

ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ

Изобретение. относится к неорга= ническим покрытиям по металлу и может быть применено в машиностроении для получения покрытий в агрегатах, подверженных воздействию скоростных газо-воздушных, жидкостных и запыленных потоков с абразивным воздействием.

Такие покрытия необходимы, например, на металлургических заводах для защиты лопаток колеса нагнетателя от абразивного износа запыленной газовой струей.

В каналы рабочего колеса поступает воздух, содержащий. большое количество мелких твердых частиц руды. Последние, действуя как абразив, стирают рабочие поверхности лопаток и быстро выводят их из строя, что влечет вынужденную остановку компрессорной машины для замены лопаток. На отдельных машинах некоторых металлургических заводов срок службы новых лопаток составляет 1530 сут.

В авиационной промышленности компрессорные лопатки двигателя также подвержены абразивному изнашиванию от взаимодействия с запыленной воздушной средой. За 1000 ч работы двигателя в

5 неблагоприятных условиях износ лопаток составляет примерно 3/4 от первоначального веса.

Проблема изнашивания деталей и узлов механизмов в подобных условиях

10 частично может быть решена использованием защитных покрытий.

Известны фосфатные покрытия, которые все чаще находят применение для решения различных технических задач.

Состоят они в основном из ортофосфорной кислоты и различных окислов и формируются на основе процессов кислотно-основного взаимодействия, зависящего от активности окислов fI).

Вместо ортофосфорной кислоты в со став покрытий вводят также алюмофосфатное связующее..Например, применяется покрытие, состоящее из порошков

8852

Т а б л и ц а 1

Состав материала Вес до испыта Вес после ис Уменьшение ния, r пытания, г веса, r

498

537

Сталь ЗОХГСА

Сталь ЗОХГСА с покрытием

1И-107. (Ni-Cr-Si Â) . ВК6-907. (WC-CO) 477

480

Zr0g и А1 0 в сочетании с алюмофосфатным связующим (2).

Известно покрытие, имеющее высокую адгезию к следующим металлам, мн/м стали 1Х18Н9Т 20,8; бронзы БрХ08 17,8; сплава ВЖ-98 8,6, Данное покрытие применяется для защиты узлов и деталей от эрозионного воздействия газовых потоков. Наносят- 10 ся подобные составы методами стержневого газопламенного или плазменного напыления 1,3).

Изготовление покрытий подобными методами технологически сложно и невозможно в случае покрытия внутренних, поверхностей деталей.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является эрозион- р0 ностойкое покрытие на основе карбида

Основным недостатком известного покрытия является высокая температура формирования, что приводит к нарушению структуры подложки металла и окис40 лению покрытия. Операции формирования покрытия и восстановления механических свойств требуют применения дорогостоящего оборудования (вакуумные, энергоемкие печи).

Цель изобретения — повышение тех43 нологичности при одновременном удешевлении изготовления покрытия.

Указанная цель достигается тем, что состав для изготовления эрозионностойкого защитного покрытия, включаю- @ щий карбид вольфрама и оксид кобальта, дополнительно содержитс -окись алюминия, оксиды свинца и меди, тетраборно кислый натрий и ортофосфорную кислоту, йри следующем соотношении компонен- .И тов, мас.Ж:

Карбид вольфрама 24-27

Оксид кобальта 8-10

26 4 вольфрама (WC) со связкой Ni-Cr-Si-В и добавкой кобальта 141.

Для приготовления состава данного покрытия берут тонкодисперсные порошки карбида вольфрама (WC) и кобальта в количестве от 2 до 8 вес.Ж и вводят связку в виде системы N!-Cr-Si-8. Покрытие наносят на поверхность изделий методом распыления из суспензии, изготовленной на.основе спиртоводного раствора. Покрытие формируется при .обжиге в вакуумной электропечи с разо, режением 10 мм рт.ст. при 1280-1320 С

Далее при нанесении такого покрытия необходимо включение операции исправления структуры и восстановления механических свойств подложки, нарушенных при обжиге.

Износостойкость покрытия образцов в сравнении с эталонными приведена в табл. 1. о Окись алюминия 15-18

Оксид свинца 5-7

Оксид меди 2-3

Тетраборнокислый натрий 9-10

Ортофосфорная кислота 30-32

Использование реакции взаимодействия oLAt<0, Со О, Pb0, Си0, Ма 8 07

10Н О с ортофосфорной кислотой позволяет получить материал (покрытие) на основе (ЩС) при низкотемпературной (до 300 С) термообработке, проявляющий адгезионнь1е свойства за счет химического взаимодействия композиции с ортофосфорной кислотой.

Каждый ингредиент композиции вносит в материал как свои первоначальные свойства, так и свойства продуктов взаимодействия их с ортофосфорной кислотой, обеспечивая при данном сочетании достижение необходимых характеристик материала.

8852

Изготовление материала, используемого в качестве эрозионностойкого покрьгтия, сводится к следующему.

Предварительно смешивают порошки с(А1 0, Со О, Pb0, CuO, Na>B< О>

l0H О дисперсностью 3-6 мкм с после2 дующим порционным введением карбида вольфрама (WC) затем затворяют состав ортофосфорной кислотой (Н РО4 )

85Х-ной концентрации. !О

Полученный состав представляет собой вязкую однородную композицию, которая наносится на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность изделия методами облива, пульверизации, окунания, намазки. В зависимости от требований и условий эксплуатации возможно увеличивать толщину покрытия послойным нанесением суспензии с последующей сушкой каждого слоя формиро- 0

Полученный материал имеет физикомеханические свойства, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

Весовой из- Кажущаяся нос, И мг пористость, Е

Ударная вяз- Прочность кость, ИН/м сцепления, ИН/м

Термообр ботка, Состав, вес.Ж

5-8

0,006-0,008

16-18

П р и м е ч а н и е. Результаты весового износа получены на установке

ИФК У 1 в условиях реверсивного трения контактирующих образцов. Площадь контакта 0,5 см . Испытания проведены

2 при амплитуде А = 1 мм, частоте колебаний = 30 Гц, удельной нагрузке Р 1 = 20 MIIa количестве циклов

Я = 27 -1.0 . дупреждающей окисление карбида вольфрама и под. ох<ки металла как для известного материала (вакуум с разрежением в 10 9. При низкотемпературном формировании износостойкого покрытия не происходит изменения структуры и механических свойств металла подложS5 ки, которые требуют восстановления .

При использовании предлагаемого изобретения экономический эффект моWC 27-24

A 120 15-18

Со О 10-8

РЬО 5-7

СОО 2-3

Na Br0-1 - Н, 0 9-10 280-300 80-100

Н РО 32-30

Покрытие из предложенного материала на основе карбида вольфрама отличается простотой и технологичностью по сравнению с известными покрытиями на основе ИС. Покрытие из предложенного материала на основе WC имеет более низкую (280-.300 С) температуру формирования, вместо 1280 С для иза вестного материала. Кроме того, при низкотемпературной термообработке не требуется защитной атмосферы, пре26 6 ванне покрытия производят при 280800 С в среде воздуха. Скорость подь" о о ема температуры 1,5-2 С в мин. Выдержка образцов при конечной температуре — 1-3 ч. Охлаждение произвольное.

Предлагаемый состав легко распреде-, ляется слоем 40-150 мк и может при-. меняться для изделий сложной конфигурации и внутренних поверхностей. Пос.ле термообработки при 250-300 С устойчив к воздействию воды и ее паров, отличается высокими значениями механической прочности, не выделяет газов и запахов в окружающую среду, биостоек, поддается механической обработке.

885226

24-27.

8-10

15-18

5-7

2-3

9-10

30-32

Формула изобретения

Составитель Н. Соболева

Редактор М. Лысогорова Техред З.Фанта . Корректор M. Пожо.

Заказ 10442732 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ралпская наб. д. 4/5

Филиал IIIGI "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 жет быть получен за счет увеличения ресурса работы деталей и исключения из технологического процесса высокотемпературного обжига в вакууме, а также операций по восстановлению струк- туры металла, которые требуют дорогостоящего и энергоемкого оборудования.

Защитный слой покрытия может ремонтироваться. При изнашивании он может быть восстановлен по вьппеописан- 10 ной технологии.

Состав для изготовления эрозионностойкого защитного покрытия, включающий карбид вольфрама и оксид кобальта, отличающийся тем, что,. с целью упрощения технологии при од- рр новременном удешевлении изготовления .покрытия, он дополнительно содержит с =окись алюминия, оксиды свинца и меди, тетраборнокислый натрий и ортофосфорную кислоту при следующем соот- д ношении компонентов, мас.Ж:

Карбид вольфрама

Оксид кобальта а -окись алюминия

Оксид свинца

Оксид меди

Тетраборнокислый натрий

Ортофосфорная кислота

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.,Голынко-Вольфсон С.А. и др. Химические основы технологии и применения фосфатных связок и покрытий. M., "Химия", 1968, с. 117.

2. Копейкин В.А. и др. Материалы на основе металлофосфатов. M. "Химия", 1976, с. 185 °

3. Самсонов Г.В., Эпик A.Ï. Тугоплавкие покрытия. M., "Металлургия", 1973, с. 112-113.

4. Неорганические и органосиликатные покрытия. Труды 6-го Всесоюзного. совещания по аэростойким покрытиям. Л,, "Наука", 1975, с. 300.