Патент на изобретение №2379375

(54) ПОРОШКОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к процессам нанесения покрытий, в частности к материалам для газотермического напыления покрытий, и может быть использовано для повышения износостойкости деталей узлов трения и восстановления изношенных поверхностей, например, цилиндровых втулок дизелей. Порошковая смесь содержит в вес.%: порошок стали Х18Н9 – 30,0-33,0; порошок меди – 17,0-20,0, порошок ПГ – ФБХ6-2 – остальное. Технический результат – повышение износостойкости и снижение пористости покрытия. 1 табл.

Изобретение относится к процессам нанесения покрытий, в частности к материалам для газотермического напыления покрытий, а именно к порошковым материалам на основе железа для плазменного напыления покрытий, используемых для повышения износостойкости деталей узлов трения и восстановления изношенных поверхностей, в том числе цилиндровых втулок дизелей типа 6Д49 и К6 S310DR.

Известен ряд порошков на основе железа для нанесения износостойких плазменных покрытий:

ПГ-С27, содержащий, мас.%: хром – 25-28; никель – 1,5-2,0; молибден – 0,08-0,015; кремний – 1,0-2,0; углерод – 3,3-4,5; марганец – 0,8-1,5; вольфрам – 0,2-0,4; железо – остальное (ГОСТ 21448-75).

ПГ-С1, содержащий, мас.%: хром – 27,0-31,0; никель – 3,0-5,0; кремний – 2,8-4,2; углерод – 2,5-3,5; марганец – 0,4-1,5; железо – остальное (ГОСТ 21448-75).

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является сплав ПГ-ФБХ6-2, содержащий, мас.%: хром – 32,0-37,0; кремний – 1,0-2,5; углерод – 3,5-5,5; марганец – 1,5-4,0; бор – 1,9-2,0; железо – остальное (SU 1738564, В23К 35/30, 1990, ГОСТ 21448-75).

Основными недостатками покрытий из данных порошков являются склонность к трещинообразованию, невысокая адгезионная и когезионная прочность и пластичность, недостаточная жидкотекучесть сплавов, повышенный коэффициент трения, относительно низкая износостойкость и прирабатываемость.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является устранение вышеуказанных недостатков, повышение одного из основных триботехнических свойств покрытия – износостойкости, а также снижение пористости напыляемых слоев.

Указанный технический результат достигается в техническом решении согласно изобретению, в котором порошковая смесь для газотермического напыления износостойкого покрытия содержит, вес.%: порошок стали Х18Н9 – 30,0-33,0; порошок меди – 17,0-20,0, порошок ПГ-ФБХ6-2 – остальное.

Порошок стали марки Х18Н9 имеет следующий химический состав по ТУ 14-1-3540-83, вес.%: никель – 9,0-11,0; углерод – 0,12; хром – 17-19; кремний – 0,35; марганец – 0,35; сера не более 0,008; фосфор не более 0,018; кислород 0,08.

Включение в состав заявленной смеси порошка стали Х18Н9 менее 30 % приводит к повышенному износу нанесенного покрытия, а более 33% ухудшает прирабатываемость покрытия.

Содержание в заявленной смеси порошка меди менее 17% приводит к повышению пористости покрытия, а более 20% является нецелесообразным, поскольку существенно не улучшает свойств получаемой порошковой смеси, но приводит к увеличению ее стоимости.

Пример.

Предлагаемую порошковую смесь для плазменного напыления покрытия получают следующим образом.

Исходные компоненты порошок ПГ-ФБХ6-2 по ГОСТ 21448-75, порошок стали Х18Н9 по ТУ 14-13540-83 и порошок меди тщательно перемешивают между собой при различных соотношениях компонентов.

Для экспериментальной оценки износостойкости покрытия, получаемого при использовании предлагаемой порошковой смеси, составляют смеси с различным составом компонентов. В таблице представлены составы подготовленных порошковых смесей.

Подготовленные порошковые смеси методом газоплазменного напыления покрытия наносят на образцы-ролики, изготовленные из чугуна марки СЧХНМД, диаметром 40 мм. После нанесения газоплазменного покрытия поверхность образцов-роликов подвергается шлифованию. Шероховатость поверхности Ra=2,2-3,7 мкм.

Таблица 1
п/	Содержание компонентов, вес. %	Качество получаемого покрытия
Порошок ПГ-ФБХ6-2	Порошок стали Х18Н9	Порошок меди
1	60	40	–	недостаточная прирабатываемость, высокий коэффициент трения, повышенный износ (22,3 мкм) и повышенная пористость (25 %) покрытия
2	38	37	25	недостаточная прирабатываемость, повышенный износ покрытия (21,0 мкм)
3	53	30	17	низкий износ (13,0 мкм) и низкая пористость покрытия (10 %)
4	65	25	10	повышенный износ (23,0 мкм) и высокая пористость (25%) покрытия
5	45	45	10	недостаточная прирабатываемость, высокая пористость (25%) покрытия
6	48	32	20	низкий износ (14 мкм) и низкая пористость покрытия (9 %)
7	53	28	19	повышенный износ (20%)
8	47	35	18	недостаточная прирабатываемость
9	49	32	19	минимальный износ (12,5 мкм) и низкая пористость покрытия (6 %)
10	45	33	22	обеспечивается снижение износа и пористости покрытия, но увеличивается стоимость порошковой смеси
11	51	31	18	низкий износ (13 мкм) и низкая пористость покрытия (8 %)
12	52	32	16	высокая пористость (15%) покрытия

Испытания на износостойкость проводят на серийной машине трения СМЦ-2 по схеме «ролик-колодка» в условиях граничной смазки. В качестве контртела при испытании применяют колодку изготовленную из чугуна СЧХМ с хромированной поверхностью трения толщиной 20-30 мкм, и смазку – дизельное масло М14В₂. Длительность испытания каждой пары трения 50 часов. Из данных таблицы следует, что использование порошковой смеси для газотермического напыления износостойкого покрытия только при заявленном соотношении компонентов (см. 3, 6, 9 и 11) обеспечивает получение недорогого и качественного покрытия, обладающего одновременно пониженным износом и низкой пористостью напыляемого слоя.

Формула изобретения

Порошковая смесь для газотермического напыления износостойкого покрытия, содержащая порошок ПГ – ФБХ6-2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит порошок стали X18H9 и порошок меди при следующем соотношении компонентов, вес.%: