СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЖЕЛЕЗОВОЛЬФРАМОВОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОРОШКИ ТЕХНИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ
METHOD OF APPLYING IRON-TUNGSTEN COATING ON POWDER OF TECHNICAL CERAMICS

Изобретение относится к области получения металлопокрытий, в частности железовольфрамовых, на порошках технической керамики путем последовательного термического разложения карбонильных соединений железа и вольфрама и может быть использовано для нанесения износостойких покрытий на детали почвообрабатывающих, дорожно-строительных, лесозаготовительных машин методами напыления и наплавки в условиях ремонтных предприятий.
Известен способ нанесения металлических покрытий на частицы порошков абразивных материалов путем термической диссоциации паров карбонилов VI-VIII групп Периодической системы Менделеева в токе инертного газа (Патент РФ №2169638, кл. B22F 1/02, С23С 16/16, 1999). На предварительно нанесенный первый металлический слой дополнительно наносят второй слой из смеси карбонилов, в качестве одного из которых берут карбонил, используемый для нанесения предварительного (первого) слоя.
Наиболее близким по технической сущности является способ нанесения многослойного металлического покрытия, которое наносится термическим разложением карбонилов различных металлов, в том числе железа и вольфрама, в вакууме на металлических и неметаллических подложках (а.с. СССР №430195, С23С 16/16, 1971, прототип).
Известными способами на порошковых частицах создаются многослойные покрытия, обладающие хорошей адгезией к поверхности носителя. Это определяет область преимущественного использования металлизированных порошков в процессах нанесения упрочняющих и антикоррозионных покрытий, в том числе при изготовлении абразивного инструмента, обеспечивая увеличение срока его службы.
Однако указанные способы не обеспечивают необходимых характеристик порошкам технической керамики при традиционных способах нанесения износостойких покрытий на серийном технологическом оборудовании, а именно высокой степени однородности с материалом детали, стабилизации комплекса свойств напыляемого материала в условиях плавления, исключающих выгорание железа в составе покрытия на границе контакта компонентов при образовании переходного слоя под действием высоких температур.
Технической задачей изобретения является разработка способа получения двухслойного металлического покрытия на порошках технической керамики, эффективного в достижении оптимального для эксплуатации сочетания значений твердости и прочности сцепления покрытий, обеспечивающих увеличение износостойкости деталей, восстановленных методами напыления и наплавки полученных порошков.
Технический результат заключается в получении двухслойного железовольфрамового покрытия на порошках технической керамики, используемых для нанесения износостойких покрытий при восстановлении деталей различными методами наплавки и напыления.
Для решения указанной задачи предложен способ нанесения железовольфрамового покрытия на порошки технической керамики путем термического разложения паров, содержащих пентакарбонил железа и гексакарбонил вольфрама. Осуществляют последовательное нанесение на порошковые частицы адгезионного слоя из паровой смеси пентакарбонила железа и монооксида углерода в объемном соотношении паров 1:5 при температуре их термического разложения 250°С и затем нанесение поверхностного слоя из паровой смеси из гексакарбонила вольфрама и монооксида
углерода в объемном соотношении паров 1:5 при температуре их термического разложения 800°С.
Изобретение поясняется таблицей.
Представлена таблица, отображающая технологический режим металлизации порошков и свойства полученных порошков.
Пример конкретного выполнения заявленного способа.
2
3
2
3
В рабочую камеру аппарата для нанесения покрытий (реактора) помещают порошок оксида алюминия (AlO) ГОСТ 30558-98 квалификации Г-000 «к» с содержанием α-AlO 21%. Размер зерна - 40…60 мкм. Порошок оксида алюминия прогревают до 250°С. Затем через смеситель подают пары пентакарбонила железа и монооксида углерода (объемное соотношение 1:5) со скоростью 120 л/ч и в течение 30 минут наносят металлическое покрытие. На следующей стадии процесса прекращают подачу пентакарбонила железа и монооксида углерода, повышают температуру в рабочей камере реактора до 800°С и подают пары гексакарбонила вольфрама и монооксида углерода со скоростью 60 л/ч (объемное соотношение 1:5). Получение поверхностного вольфрамового слоя осуществляют в течение 5 минут.
Технологический режим ведения металлизации и свойства полученных порошков представлены в таблице.
3
Плазменное напыление покрытий с применением полученных наплавочных порошков проводили на установке плазменного напыления УВП 98 с использованием плазматрона ПУН 1/МГ при следующих параметрах: сила тока - 160 А, напряжение - 220 В, несущий и плазмообразующий газ - воздух (класс чистоты 1), расход плазмообразующего газа 6 м/ч, дистанция напыления 200…220 мм.
Исследование по определению микротвердости проводили на образцах в соответствии с ГОСТ 9450-76 «Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников». Прочность сцепления полученных плазменных покрытий с основным покрываемым материалом определяли штифтовым методом на испытательной машине FP-10/1. При исследовании износостойкости в реальных условиях эксплуатации плазменные покрытия из металлизированных порошков наносили на переднюю поверхность разрыхлительных лап культиватора КШП-8. Для оценки состояния рабочего органа замеряли его длину и массу через каждые 2 га до достижения наработки 10 га.
Предложенный способ нанесения железовольфрамового покрытия на порошки технической керамики эффективен в достижении оптимального для эксплуатации сочетания значений твердости (HRC 60…72) и прочности сцепления (32…37 МПа) полученных покрытий, что обеспечивает увеличение износостойкости деталей в 2,7…3,6 раза по сравнению с серийно выпускаемыми деталями.