Свойства газотермических покрытий

Взаимодействуя с кислородом воздуха, частицы металла окисляются. Образующаяся окисная пленка разделяет их и препятствует образованию прочных металлических связей частиц с основой и между собой. Из-за значительного количества оксидов и шлаковых включений покрытие имеет неоднородную, пористую структуру. Обычно плотность составляет 80—97 %. Покрытия из Аl₂O₃ и Zr0₂ имеют пористость 10—15 %. Покрытия из самофлюсующихся сплавов на основе никеля могут иметь пористость менее 2 %.

Металлическое покрытие получается достаточно хрупким, с низким пределом прочности на растяжение и низкой усталостной прочностью напыленного материала (сопротивление на разрыв для сталей в среднем составляет 10—12 МПа). Поэтому покрытие не увеличивает прочность детали, а ее усталостная прочность даже снижается, что связано, в частности, с образованием дополнительных концентраторов напряжений на поверхности детали при ее подготовке к металлизации. В этой связи не следует применять металлизацию для восстановления деталей с малым запасом прочности.

Покрытие характеризуется относительно слабой прочностью сцепления с основным металлом и частиц между собой, так как без применения специального дополнительного воздействия она определяется молекулярными силами взаимодействия контактирующих между собой участков и чисто механическим сцеплением напыляемых частиц с неровностями поверхности детали. Только в некоторых локальных точках отдельные частицы могут свариваться с металлом детали. Поэтому, например, прочность сцепления покрытия (МПа) при электрометаллизации составляет 10—25, при газопламенной — 12—28, при плазменной до 40. В этой связи металлизация не применяется для восстановления деталей, работающих при высоком напряжении на сдвиг (зубья шестерен, кулачки и др.), подвергающихся ударным нагрузкам, а также небольших по площади поверхностей, воспринимающих значительные нагрузки (резьба, канавки и т.д.).

К специальным методам повышения сцепления покрытия с основой относятся: предварительный подогрев детали до температуры 200—300 °С, нанесение промежуточного слоя (подслоя) из легкоплавких или трудноплавких материалов, оплавление покрытия.

Напыленные покрытия хорошо работают на сжатие. Например, временное сопротивление сжатию стального покрытия составляет 800—1200 МПа, что выше, чем у чугуна.

Твердость металлизированного слоя обычно выше твердости исходного металла из-за закалки наносимого материала в процессе металлизации, наклепа переносимых частиц металла при ударе о поверхность и наличия в сформированном слое окисных пленок.

Однако его износостойкость не связана с твердостью и при сухом трении может быть в 2—3 раза меньше, чем у металла детали, поэтому металлизированные покрытия нельзя применять в сопряжениях, работающих без смазки или с периодически подаваемой смазкой. Однако при наличии смазки металлизированные покрытия обеспечивают более низкий коэффициент трения в сопряжениях и большую износостойкость деталей. Это связано с тем, что благодаря пористости металлизированный слой впитывает масло до 9 % своего объема. Таким образом, наблюдается эффект самосмазывания покрытия. При недостаточной подаче смазки или при ее временном прекращении заедание наступает значительно позже по сравнению с неме-таллизированной поверхностью. Значительной износостойкостью обладают плазменные покрытия из тугоплавких материалов, что обусловлено их физико-механическими свойствами.

В условиях абразивного износа высокую стойкость имеют покрытия из самофлюсующихся сплавов на основе никеля и Аl₂O₃

В частности, износостойкость покрытий из самофлюсующихся сплавов на основе никеля (СНГН) в 3,5—4,6 раза выше износостойкости закаленной стали 45. Хорошие антифрикционные свойства для подшипников скольжения имеют покрытия из оловянно-свинцово-медных псевдосплавов.

Для создания коррозионно-стойких покрытий обычно используют алюминий, цинк, медь, хромо-никелевые и др. сплавы. Вследствие пористости покрытий их толщина не должна быть меньше 0,2 мм для цинка; 0,23 мм — для алюминия; 0,18 мм —для меди; 0,6—1,0 мм для нержавеющей стали.

Дата добавления: 2014-01-20