Коротка характеристика марок

Основні властивості і галузі застосування

Кожна частинка порошку являє собою сполуку металу з металом, наприклад ПН70Ю30 відповідає сполуці Ni, Al - ПН85Ю15 – NiAl. Порошки металідів розроблені для плазмового і детонаційного напилення захисних покриттів на поверхнях деталей машин. Порошок марки ПН85Ю15 може використовуватися для напилення газополуменевими пальниками.

ПН70ЮЗО. Температура плавлення – 1600 °C. Використовується як жаростійке і зносостійке покриття, працює в окислювальному середо-вищі при температурах близько до 1500 °C, стійке в лугах. Міцність зчеп-лення покриття зі сталлю на відрив 30 - 35 МПа. Твердість покриття близько 40 HRC. Добре шліфується, застосовується для захисту екранних труб котельних агрегатів ГРЭС і ТЕЦ, деталей і металоконст-рукцій термічного і ання, працюючого в повітряному середовищі. У композиції з оксидами забезпечує отримання теплозахисних покриттів.

ПН85Ю15. Температура плавлення близька до 1400°С. Використовується як жаростійке і зносостійке покриття, що працює в окислювальному середовищі при температурах 1300 ° С, стійке в лугах. Міцність зчеплення покриття зі сталлю на відрив 40 – 45 МПа. Добре шліфується, може оброблятися точінням, широко використовується для відновлення посадочних місць валів, у тому числі методом газо полу-меневого напилення (використовуються установки УПТР-1, «Ротолой», «Рототек»). У композиції з оксидами забезпечує отримання теплозахис-

них покриттів. Відмінно працює в парах тертя з чавуном. Використовує-

ться також в якості підшару при напиленні порошків сталей, сплавів, оксидів, карбідів та ін.

ПН55Т45.Температура плавлення близько 1240С

Використовується як зносостійке покриття, що працює в умовах зносу без ударних навантажень. Твердість покриття без додаткової термообробки 55 - 60 НRС. Міцність зчеплення покриття зі сталлю на відрив 45 – 50 МПа. Має хорошу стійкість в лужних і деяких кислих середовищах. Призначений для відновлення і зміцнення захисних вту-лок і валів гидронасосів, поверхонь типу плунжерів, штоків, для зміцнен-ня ущільнювальних поверхонь валів лужних насосів тощо.

ПТ88Н12.Температура плавлення близько 1400°С. Використовується в якості зносостійкого і корозійно-стійкого покриття.

ПТ65Ю35 Температура плавлення - 1460 °С. Використовується як жаростійке покриття.

12.2. Самофлюсуючі порошки

Напилення покриттів з самофлюсуючих сплавів і подальше їхнє проплавлення дозволяє отримувати покриття без пор. Найчастіше використовують покриття з самофлюсуючих сплавів, які можна не піддавати подальшому оплавленню. Ці матеріали являють собою сплави на основі нікелю, нікелю і хрому або кобальту з вмістом добавок бору і кремнію. При нанесенні бор і кремній окислюються, а їх окисли спільно з окислами інших компонентів порошку утворюють склоподібні флюси, які добре захищають порошок від окислення. Напилення порошків такими сплавами дає можливість отримувати покриття, що володіють зносостійкостю, ерозійною, корозійною стійкістю, а також стійкістю до окислення при високих температурах і т. д. Ці матеріали постачаються для напилення у вигляді порошків. У деяких випадках їх використовують для напилення у вигляді прутків, які або відливають, або формують з порошків з добавкою смол.

У табл. 12.2 і 12.3 представлені марки самофлюсуючих сплавів на основі нікелю, які випускаються в США фірмою «Wall Colmonoy». Останнім часом в Японії налагоджено випуск матеріалів, аналогічних цим. Так, колмоной № 6 є типовим самофлюсуючим сплавом. Цей сплав володіє самою високою твердістю. Колмоной № 4 і 5 мають більш низьку твердість, але підвищену ударну міцність і низьку схильність до утворення тріщин. У колмоною № 70 міститься добавка вольфраму. Цей сплав володіє високою твердістю при високих температурах, а також значною ковкістю і хорошими антиерозійними властивостями. У колмоною № 20 для поліпшення обробки твердість знижена. Сплав С-290 після напилення не зазнає оплавлення і покриття використовують з тими порами, які утворилися в процесі напилення. Цей сплав призначений для напилення поверхонь підшипників. Сплав № 75 відрізняється від колмоною № 6 лише добавками карбіду вольфраму. Покриття з цього сплаву володіють хорошими антифрикційними характеристиками. Сплав може містити різні добавки карбіду вольфраму (до 80 %).

Самофлюсуючі кобальтові сплави, які після напилення зазнають оплавлення, представлені в табл. 12.4. Типовими представниками їх можуть бути стеліти, велике число марок яких випускається промисловістю для напилення. Сплави на основі кобальту володіють підвищеною корозійною стійкістю і зносостїйкїстю при високій температурі.

Аналогічно самофлюсуючим порошкам, що розроблені за кордоном,

у СРСР був освоєний випуск подібних матеріалів, які дещо відрізнялися за хімічним складом і властивостями і мають інше маркування. Основні типи таких порошків, що випускаються в м. Тула наведені в табл. 12.5.

Таблиця 12.2

Хімічні властивості,% склад і основні властивості самофлюсуючих твердих сплавів типу колмоною.
Сплав	Ni	Cr	B	Si	Fe	C	Інші елементи		HRC
Колмоной № 4 Колмоной № 5 Колмоной № 6 Колмоной № 70 Колмоной № 20 Колмоной № 50   Колмоной № 56	82,80 77,35 73,75 62,75 87,45 11,00   75,35 37,00	10,10 11,50 13,50 11,50 5,00 25,00   12,50 13,25	2,00 2,50 3,00 2,50 1,00 3,00   2,75 1,50	2,25 3,75 4,25 3,25 3,00 2,75   4,00 2,50	2,50 4,25 4,75 3,75 3,50 1,00   4,50 45,00	0,45 0,65 0,75 0,55 0,25 0,75   0,70 0,45	------ ------ ------16,00W ------ 10.00W 46.50 Co <0.20 Co -------	8,22 8.14 7.80 8.50 ----- -----   ----- -----	35 –40 45-50 56-61 50-55 15-20 ------   ------ ------

Таблиця 12.3

Хімічний склад і твердість самофлюсуючих твердих сплавів

Ni – Cr – Si – B

Сплав	Ni	Cr	B	Si	Fe	C	Інші елемен-ти	HRC
Ni – Si - B	93,25 91,25 72,00	--------- --------- ---------	1,90 2,90 3,35	3,50 4,50 4,40	-------- -------- 0,60	-------- -------- 0,14	--------- --------- 20,15 Со
AMS 1775	65 - 75	13.0 - 20.0	2.75–4.75	3.5 – 5.0	3.5 – 5.0	-------	--------	------
Ni-Cr-Si-B	82,0 81,0 78,0 72,50 65-75 75-85 71-81 Основ. « « « « « « ------ Основ.	7,0 11,0 11,5 15,0 13-20 8-14 10-17 14,0 17,0 9,0 10,0 17,0 16,0 15,0 33,00 10-13	2,90 2,0 3,0 3,5 2,75-4,75 2-3 2-4 3,25 3,3 2,0 2,50 3,5 4,0 3,5 2,5-3,5 1,75-3,25	4,50 2,0 3,5 5,0 <10 <8 <6 4,0 3,9 3,0 2,50 4,0 4,0 4,0 1,0 2,5-4,0	--------- 2,0 3,5 -------- <10 <8 <6 4,0 3,0 3,75 2,5 4,0 2,5 4,0 --------- 2,5-4,0	-------- 0,30 0,40 -------- <10 <8 <6 0,75 0,85 0,45 0,15 1,0 0,5 1,0 2,2 0,4-0,7	--------- 1,5 Со -------- -------- -------- -------- -------- -------- -------- -------- -------- -------- 3,0 Cu ------- 45.0 Cu 15-17 W	56-61 35-40 45-50 59-62 59-62 35-40 30-35 60-65 59-62 30-38 60-65 50-55
Ni-Cr-Si--B+WC	46.0 14.0 46.0	11.0 3.5 8.5	2.5 0.8 1.65	2.5 0.8 1.95	2.5 0.8 1.5	0.5 0.1 0.45	35.0 WC 80.0 WC 50.0 WC	60-63 60-63 -------

Таблиця 12. 4

Характеристика стелітів

Марка	Со	Ni	Cr	B	Si	Mo	W	, кг/м	t,С	HRC	Е10МПа
Стеліт	38-42	24-28	19-21	2,8-3,2	3,5-4,5	5,5-6,5	------	7,82		47-53	14,1
Стеліт	68-72		19-21	2,3-2,7	1,3-1,7	------	4,5-5,5	8,25		50-55	14,5

Порошки самофлюсуючих сплавів що випускаються відповідно

до ТУ 14 - 1 - 3785 - 84.

Гранулометричний склад

За гранулометричним складом порошки поділяють на 5 класів:

20 - 63 мкм, менше за 40 - 100 мкм, 80 - 100 мкм, 80 - 160 мкм,

100 - 280 мкм.

Основні властивості і галузі застосування.

Твердість наплавленного шару, що визначається після плазмового напилення з подальшим оплавленням напиленого шару газовим пальником, залежить від марки порошку і наведена в табл. 12.5.

За хімічним складом перераховані сплави є, в основному, аналогами відомих марок типу ПГ-СР і СНГН, однак відрізняються зниженим змістом кисню та інших домішок, а також іншим розподілом на класи за гранулометричним складом, що передбачає використання їх не тільки для наплавлення, а і для напилення.Вони дозволяють створювати щільні беспористі шари, що особливо важливо при створенні ущільнувальних поверхонь арматури високого тиску енергетичних установок.

Порошки хромонікелевих сплавів можна наносити на вузли і деталі машин всіма відомими способами наплавлення і напилення.

Таблиця 12.5

Марка	Масова доля %	Твердість HRC
Ni	C	Cr	Si	B	Fe	Mg
ПР-Н80Х13С2Р   ПР-Н77Х15С3Р2 ПР-Н73Х16С3Р3 ПР-Н70Х17С4Р4 ПР-Н67Х18С5Р5 ПР-Н65Х25С3Р3 ПН-68Х21С5Р	Осн. ------- ------ ------- ------- ------- -------	0,2-0,4 0,35-0,6 0,6-0,9 0,8-1,2 0,9-1,5 0,9-1,5 0,35-0,5	12-14 14-16 15-17 16-18 16-19 23,5-26,5 20-22	2-2,8 2,8-3,5 2,7-3,7 3,8-4,5 4-5 2,1-2,3 4-5	1,2-1,8 1,8-2,3 2,3-3,0 3,1-1,0 4-4,7 2-3 1,0-1,3	до 5 до 5 до 5 до 5 до 5 до 5 4-7	------ ------ ------ ------ до 1 0,05-0,35 ------	25-35 35-45 45-55

Оплавлення нанесених покриттів, а також вільно насипаних порошків здійснюється газополуменевим пальником, ТВЧ, лазерним променем і іншими джерелами тепла. Покриття поєднують високу стійкість до зношування з корозійною стійкістю, дозволяють експлуатувати деталі в умовах ударних навантажень і в агресивних середовищах з абразивним зносом при температурах до 600 °С.

Таблиця 12.6

Порошки високолегованих сталей.

Марка	Середній вміст елементів, %
вуглеці	хром	нікель	ваннадій
ПР-15Х12Ф6Д(ХВС-3) ПР-29Х14Ф12Д(ХВС-7) ПР-Х18Н9 ПР-Х23Н28М3Д3Т ПР-10Р6М5 ПР-М6Ф3 ПР-Х18ФНМ(ПН-АН2)	1,5 2,9 ---- ---- 1,15	14,5 4,2	---- ---- ---- ----	6,5 ---- ---- 2,6	---- ---- ---- молібден вольф-рам 6,5 ----	мідь 0,4 1,0 ---- молібден 5,2 6,2	----   ---- титан   ----

Застосовуються для відновлення і зміцнення клапанів і розподільних валів двигунів внутрішнього згоряння, лопаток, роторів, вентиляторів, валів та втулок гідронасосів, деталей сільськогосподарських машин і т.д. Для підвищення зносостійкості покриттів використовують композиції на основі матеріалів,що самофлюсуються з високотвердими наповнювачами: карбідами, боридами, оксидами і т.п.

Вартість порошків залежить від хімічного і гранулометричного складу.

ЛЕКЦІЯ 13. Порошки для детонаційного напилення

13.1. Вимоги, що ставляться до порошків для детонаційного

напилення

Детонаційні покриття наносять тільки з порошкових матеріалів.

Найбільший вплив на ефективність процесу має діаметр порошкових

частинок і їхня густина.

Найчастіше використовують порошки з діаметром від 10 до 50 мкм. Більш великі частинки недостатньо розігріваються і прискорюються і тому не утворюють міцних зв'язків в момент удару об поверхню підкладки. Порошки малих розмірів легко прискорюються. Тривалість динамічного і теплового впливу на частинку складає близько . За цей час вони не можуть дуже прогрітися і тому основним параметром енергетичного стану частинок є швидкість. Вона залежно від складу газу, маси частинок складає величину від 800 до 1500 м/с. Фактор швидкості особливо важливий для частинок з матеріалів, що володіють малою теплопровідністю (оксиди, нітриди та ін). Вони долітають до підкладки майже не прогріті. Основна теплова енергія виділяється при перетворенні в неї кінетичної. Так, при ударі частинки (непрогрітої) об поверхню деталі вона повністю розплавляється: у разі алюмінію при швидкості 1500 м/с, міді - 710 м/с, молібдену і нікелю - 1600 м/с. Тому при нанесенні частинок, що погано прогріваються, наприклад AlO3 необхідно збільшувати їхню швидкість до 1900 м/с. Для цього використовують порошки менше за 10 мкм. Однак в цьому випадку виникають проблеми їхнього транспортування в ствол установки через погану текучість. Густина порошків також дуже впливає на швидкість частинок. Чим більше густина, тим більше маса, а отже менше прискорення і швидкість. Тому при розрахунку ефективного витрачання порошків потрібно враховувати теплоту частинки, що виділяється при ударі об поверхню. ККД нагріву порошкових частинок становить 0,1 - 0,15.

При використанні детонуючих газів, що містять кисень і вуглецеві сполуки потрібно так підбирати їхнє співвідношення, щоб продукти розпаду мали відновний потенціал по відношенню до матеріалу, що розпилюється, хоч при цьому можливе виділення з горючої газової суміші вільного вуглецю.

Для нанесення детонаційних покриттів можна використовувати

порошки тих же металів, що і для плазмового і газополуменевого,

але значно менших розмірів частинок.

Однак при нанесенні покриттів з оксидів, а також карбідів, боридів, нітридів і силіцидів виникають трудності. Покриття можуть мати тріщини, сколюватися, утворювати тільки невелику плівку або взагалі не утворювати суцільне покриття. Тому порошки цих матеріалів з діаметром частинок 20 - 30 мкм плакують металами. Як плакуючі метали можуть бути нікель, нікель фосфор, собальт, мідь, олово і т.д.

При плакуванні порошків то необхідно пам'ятати, що сумарний діаметр частинок не повинен перевищувати 50 мкм.

У нашій країні плакують багато різних карбідів, нітридів та інших твердих сполук. На кафедрі ТКМіМ Одеського Національного політехнічного університету розроблена технологія осадження з хімічних розчинів нікелю, нікель-фосфору, нікелю-бору, кобальту, кобальту-бору, міді, олова на порошки з TiC, WC, BN, SiN4, Al2О3 ZnO2 і т.д.

Якщо плакування неможливе, наприклад, в композиціях з хромом, то композиційні порошки отримують шляхом змішування або конгломерування. У табл. 13.1 наведені основні види порошковых матеріалів, що застосовуються за кордоном для детонаційного напилення. Тут склад всіх покриттів наведений в масових частках процента, крім покриття CrC2 + 35 % Ni - Cr, склад якого вказаний в об'ємних частках.

Крім одношарового плакування, останнім часом розробляються порошки багатошарові.Так розроблені в ОДНУ порошки, що складаються з 50 % TiC + 40 % Ni +10 %Cu, а також 50 % Ti С + 30 % Ni+10 % Cu +

10 % Sn показали відмінні результати при терті з парами з бронзи Бр ОЦС 5 - 5 - 5 або феритного чавуну з шароподібним графітом BЧ - 40. Розроблені також порошки на основі BN і SiN з нікелевим і мідним шарами, а також порошки WC загальним діаметром до 50мкм.

Таблиця 13.1

Основні властивості детонаційних покриттів, що найбільш широко

застосовуються за кордоном

	Марка і склад покриття
Власти-вості покриття	LW-1 (WC+9%Co)	LW-1N30 (WC+13- -15% Co)	LW-5 (25%WC+ 5%Ni+су-міш карбі-дів W і Сr)	LC-1C (CrC+15% Ni +Cr)	(Cr3 C2+ +35% Ni +Cr)	LCN-1 (Cu+4% Ni+ 4%ln)	LC-4 (99% CrO)	LC-5 (CrO+20% AlO)	LA-2 (99% AlO)
Твердість HV, МПа   Max.тем-пер.окислсередовищаС   Коеф.теп.розшир.   Тимчасо-вий опір прирозтяг МПа. Міцність зчепл. з осн.,МПа.   Порис-тість, %.   Rz, мкм: після нанесен., після обробки Густинаг/см3   Парамет-ри,що за -безпечу-ються	12500- -14000	11000-12500	10000-	10000-					11000-12000
					------			650-980
2.2 (при20-540С)	2.5 (при 20 - 540 С)	2.6	3.6	-------	--------	6-7 (при 20-540С)	---------	2.2, при 20-1000С
	560-630			-------	---------
175,7	175,5	140,6	-------	126,5	77,3	-------	-------	70,0
0,5	0,5-1	0,5-1	0,5-1		0,5-1	-------	0,75-1,5	1-2
-------   ------	0,025	--------   -------	--------   --------	0,05	--------	--------   --------	---------   4,77	0,05
14,2	13,4	10,1	6,5	6,5	8,4		4,77	3,45
Висока зносо- стій -кість	Висока зносостійкість, підви щена стійкість до механіч них і терміч них впливів	Опір корозії	Зносо сті-йкість при високих темпера турах і в корозійн. середовищах, стійкість у струме-ні полум'я	Опір при підвищених темпера турах зносу і ударним наванта- женням	Антифрикційні власти вості	Стійкість проти окислен ня, знижена стійкість до ударів	Опір зносу, хімічно му впливу і високим темпера турам	Опір зносу, хімічному впливу і високим темпера турам

Дата добавления: 2014-01-07