ПОРОШКОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ
POWDERED MIXTURE FOR GAS THERMAL SPRAYING OF WEAR-RESISTANT COATING

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
2
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 М14В. 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.