Способ микродугового оксидирования прутков из титановой проволоки для выполнения износостойких наплавок
METHOD OF MICRO ARC OXIDATION OF RODS FROM TITANIUM WIRE FOR IMPLEMENTATION OF WEAR-RESISTANT PADS

Изобретение относится к оксидированию материалов методом электрохимической обработки и может быть применено для оксидирования сварочной проволоки из титановых сплавов, применяемой при изготовлении изделий судовой арматуры и механизмов, изделий химического машиностроения и др.
Известна сварочная проволока из титанового сплава марки ПТ-7М по ГОСТ 27265-87, которая применяется как наплавочный материал для упрочнения трущихся поверхностей после предварительного термического оксидирования в открытой воздушной среде при температуре 750-800°С. Такая обработка приводит к образованию на поверхности проволоки окисной пленки, кислород которой является легирующим элементом при наплавке, повышая тем самым сопротивление износу поверхности изделия.
Однако операция оксидирования в воздушной среде приводит одновременно к совершенно нежелательному наводороживанию сварочной проволоки.
Содержание водорода в проволоке возрастает с 0,002% до 0,015-0,020%, что совершенно недопустимо при наплавочных работах на поверхности титановых сплавов.
В связи с этим, после оксидирования проволока подвергается дегазации для удаления водорода в вакуумных печах при температуре 750-900°С в течение 5-10 час, что является трудоемкой и дорогостоящей операцией. По этой технологии в настоящее время приготавливается практически весь наплавочный материал.
С целью снижения трудоемкости и стоимости изготовления в настоящем изобретении предлагается для оксидирования сварочной проволоки использовать метод микродугового оксидирования, который полностью исключает необходимость выполнения операции дегазации.
2
3
4
Наиболее близким техническим решением и принятым нами за прототип является «Способ микродугового оксидирования присадочных прутков из титанового сплава для антифрикционной наплавки», включающий микродуговое оксидирование сварочной проволоки ВТ6св вначале в растворе NaAlO с концентрацией (15±1) г/л, рН 11,5÷12 при напряжении 280÷300 В, при температуре 20÷24°С в течение (15÷1) минут; затем в водном растворе NaPO с концентрацией (14±1) г/л, рН 10,5÷11,0 при напряжении 290÷310 В, при температуре 16÷20°С в течение (18±1) минут, предложенный ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей» (патент № 2483146 от 27.05.2013.).
2
Недостатком данного метода является то, что при выполнении наплавки твердость наплавленного металла не превышает 450÷480 кгс/мм. Наплавки с такой твердостью имеют ограниченный ресурс работы, особенно при жестких режимах циклического нагружения. Для повышения ресурса работы титановой арматуры необходимо увеличение твердости наплавленного металла.
2
Техническим результатом изобретения является разработка режимов микродугового оксидирования прутков из титановой проволоки для износостойких наплавок, позволяющего обеспечить повышение твердости наплавленного металла до 500÷540 кгс/мм.
3
4
Технический результат достигается за счет того, что присадочные прутки изготавливают из сварочной титановой проволоки марки ВТ6св, а микродуговое оксидирование выполняют в водном электролите с раствором NaPO с концентрацией 14 г/л, рН 10,5÷11,0 при напряжении 290÷310 В, при температуре 20°С в течение (150±10) минут.
3
4
3
4
В лабораторных условиях была взята сварочная проволока из титанового сплава марки ВТ6св по ГОСТ 27265-87 (Ti-основа, Al-4%, V-3%) и приготовлены электролит: раствор фосфата натрия NaPO с концентрацией 14,0 г/л. После чего было проведено нанесение покрытий в растворе NaPO при напряжении 290 В, 300 В, 310 В в течение 140 мин, 150 мин и 160 мин при температуре 20°С.
В таблице 1 приведены параметры предлагаемого и известного способов.
2
Режимы МДО оценивались замерами твердости наплавленного металла. Приведенный режим обеспечивает стабильный диапазон распределения твердости в наплавке в пределах 500÷540 кгс/мм.
Технико-экономические преимущества от применения указанного способа по сравнению с прототипом выразятся в увеличении срока службы и надежности изделий судовой арматуры и механизмов из титановых сплавов за счет увеличения твердости металла уплотнительных поверхностей арматуры.