СПОСОБ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ
METHOD OF ARC SPRAYING

Изобретение относится к способу электродуговой металлизации путем распыления расплавленной дугой бронзы под действием потока азота, исключающего окисление и выгорание легирующих элементов, повышающего коррозионностойкость, твердость и износостойкость покрытий.
Известен и подробно описан способ электродуговой металлизации путем распыления расплавленного дугой металла под действием потока продуктов сгорания углеводородных топлив, существенно снижающий выгорание легирующих элементов (Бурякин А.В., Кузьмин А.В. Электродуговая металлизация с распылением металла продуктами сгорания углеводородных топлив // Сварочное производство, 1993, №3, с. 7-9).
Недостатком известного способа является неполное исключение выгорания легирующих элементов, сравнительно невысокий эффект повышения износостойкости и сложность процесса металлизации.
Целью заявляемого технического решения является полное исключение выгорания легирующих элементов и образования окислов металлов в процессе электродуговой металлизации при одновременном повышении поверхностной твердости и износостойкости покрытия за счет образования нитридов при взаимодействии металлов, входящих в состав электродов и металлизируемой поверхности, с активированным азотом.
Поставленная цель достигается тем, что на металлизируемую поверхность предварительно наносят пастообразную композицию, состоящую из жидкой резольной фенолформальдегидной смолы, способной образовывать при температуре выше 700°С не менее 50% кокса от массы исходного продукта, наполненной мочевиной в массовом соотношении сухая смола:мочевина от 50:50 до 10:90, слоем толщиной от 1,0 мм до 5,0 мм, после чего осуществляют напыление расплавленных дугой бронзовых электродов потоком струи азота, находящегося в баллоне под давлением от 2 до 10 атмосфер.
Температурное воздействие электрической дуги и расплава вызывает деструкцию компонентов композиции, нанесенной на металлизируемую поверхность, при этом резольная фенолформальдегидная смола превращается в кокс (при 700÷800°С из смолы образуется 55% кокса), в порах которого находится реакционноспособный азот, образовавшийся по схеме мочевина - аммиак - атомарный активный азот, вступающий в реакцию с металлами, входящими в состав электродов и металлизируемой поверхности, насыщая ее образовавшимися нитридами, имеющими, как правило, высокую поверхностную твердость, сопоставимую с твердостью алмаза. Кокс в процессе металлизации рассыпается, насыщая расплав и способствуя повышению твердости и износостойкости поверхности, одновременно восстанавливая примеси окислов в исходном металле. Кроме азота в продуктах деструкции фенолформальдегидной смолы и мочевины могут быть только углерод, кислород и примеси соединений из трех указанных элементов.
Пример 1.
В лопастной смеситель загружают 30 мас.ч. (в пересчете на сухой продукт) жидкой фенолформальдегидной смолы марки «Бакелит жидкий» (ГОСТ 4559-71, коксовое число 55%), содержащей 15% воды, после чего добавляют 70 мас. ч. мочевины (карбамида) и перемешивают в течение 10 минут. В приготовленном состоянии композиция может храниться в течение одного месяца.
Перед электродуговой металлизацией композицию, представляющую собой жидкую пасту, наносят слоем 3,0 мм на поверхность металлизируемого изделия, при необходимости разбавив водой, этиловым спиртом или этилцеллозольвом.
Далее в электродуговой металлизатор типа МС-8830 вставляют проволоку из бронзы марки «БрКМц 3-1» ГОСТ 16130-90 и включают аппарат с одновременным направлением потока азота в зону дуги. Процесс длится 20 минут.
Примеры 2÷4 осуществляют аналогично примеру 1, но с изменением параметров в соответствии с таблицей 1.
Таблица 1
Параметры осуществления заявляемого способа по примерам 2÷4
№ п/п
Наименование параметра
Величина параметра по примерам
2
3
4
1.
Промышленная марка смолы
Лак бакелитовый (ГОСТ 901-71)
Лак электроизоляционный (ГОСТ 10700-64)
«Бакелит жидкий» (ГОСТ 4559-71)
2.
Коксовое число смолы, %
52
55
56
3.
Соотношение смола : мочевина
50:50
10:90
30:70
4.
Толщина наносимого слоя, мм
1
5
4
5.
Марка бронзы электрода
БрКМц 3-1 (ГОСТ 16130-90)
БрАЖМц 10-3-1,5 (ГОСТ 18175-78)
БрОФ 2-0,25 (ГОСТ 5017-2006)
6.
Время нанесения, мин
10
25
20
Свойства получаемых покрытий приведены в таблице 2.
Таблица 2
Свойства покрытий, нанесенных по заявляемому способу
№ п/п
Наименование показателя
Величина показателя по примерам
1
2
3
4
1.
Наличие окислов металлов в покрытии
Практически отсутствуют
Практически отсутствуют
Практически отсутствуют
Практически отсутствуют
2.
Износостойкость образца, мкм
10
8
11
10
3.
Выгорание легирующих элементов, %
5
3
4
3
4.
Выгорание углерода
Полностью отсутствует
Полностью отсутствует
Полностью отсутствует
Полностью отсутствует
5.
Прочность сцепления нанесенного слоя с основой, H/мм<sup>2</sup>
38
37
37
34
6.
Микротвердость, HV
110
104
102
106
Данные, приведенные в прототипе:
выгорание легирующих элементов и углерода - до 40%;
наличие окислов металлов - до 30%.