Автоматическая сварка, 2015, №02



2015 №02 (03)

2015 №02 (05)

---

Автоматическая сварка, № 2, 2015, с. 21-27
 

Сверхзвуковое воздушно-газовое плазменное напыление керметных покрытий системы карбид титана-хрома–нихром

Ю.С. Борисов, А.Л. Борисова, М.В. Коломыцев, О.П. Масючок

ИЭС им. Е.О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Авторы
Исследовано влияние факторов воздушно-газового плазменного напыления (ВГПН) (мощность плазмотрона, расход плазмообразующего газа, дистанция напыления, диаметр анода) механической смеси порошков двойного карбида титана–хрома и нихрома на характеристики получаемых покрытий (структуру, микротвердость, пористость, стойкость к выкрашиванию). Программа экспериментов была составлена с использованием метода математического планирования. По результатам обработки данных экспериментов получены уравнения регрессии, определяющие количественную зависимость значений средней и максимальной микротвердости, стабильности показателей микротвердости и степени выкрашивания от факторов процесса напыления. Для анализа результатов использованы показатели теплосодержания плазменной струи и продолжительности процесса прохождения частиц порошка через плазменную струю. Установлено, что наибольшее влияние на структуру и свойства полученных покрытий оказывает режим истечения плазменной струи и величина ее теплосодержания. В случае использования при ВГПН покрытий из механической смеси порошков карбида титана-хрома и нихрома (3:1) анода диаметром 10 мм, обеспечивающего сверхзвуковой режим истечения струи, при показателе теплосодержания струи 5,6 кВт·ч/м³ формируются плотные покрытия (пористость <1 %) с керметной структурой (карбид титана-хрома и нихром), имеющие среднюю микротвердость 12,6 ГПа, что превосходит в 1,5 раза микротвердость газотермических покрытий из механической смеси порошков карбида хрома и нихрома (8,6 ГПа). Библиогр. 20, табл. 6, рис. 2.
 
Ключевые слова: керметы, двойной карбид титана–хрома, сверхзвуковое воздушно-газовое плазменное напыление, свойства покрытий, микротвердость, планирование эксперимента
 
Поступила в редакцию 21.11.2014
Подписано в печать 28.01.2015
 
1. Борисов Ю.С., Борисова А.Л. Плазменные порошковые покрытия. – Киев: Техніка, 1986. – 223 с.
2. Газотермические покрытия из порошковых материалов (справочник) / Ю.С.Борисов, Ю.А.Харламов, С.Л.Сидоренко, Е.Н.Ардатовская. – Киев: Наук. думка, 1987. – 544 с.
3. Toma D., Brandtt W. Marginean G. Wear and corrosion of thermo alloy sprayed cermet coatings // Surface and Coatings Technology. – 2001. – 138. – P. 149–158.
4. Cr3C2–NiCr and WC–Ni spray coatings as alternatives to hard chromium for erosion-corrosion resistance / N. Espallargas, J. Berget, J.M. Guilemany et al. // Ibid. – 2008. – 202. – P. 1405–1417.
5. Corrosion and wear behavior of HVOF cermet coatings used to replace hard chromium / L.Fedrizzi, S.Rossi, R.Cristel, P.L.Bonora // Electrochimica Acta. – 2004. – 49. – P. 2803–2814.
6. Comparative study of Cr3C2–NiCr coatings obtained by HVOF and hard chromium coatings / J.M.Guilemany, N.Espallargas, P.H.Suegama, A.V.Benedett // Corrosion Sci. – 2006. – 48. – P. 2998–3013.
7. Sahoo P., Raghuraman R. High temperature chromium carbides reinforced metal matrix composite coatings for turbomachinery application // Proc. of Thermal Spray Conf. of TS’93. – Aachen, Germany, 1993. – DVS-Berichte. – P. 296–300.
8. Takeuchi J., Nakahira A. Cr3C2–NiCr cermet coatings using some HVOF, APS and UPS process // Ibid. – P. 11–14.
9. Beczkowiak J., Fisher J., Schwier Y. Cermet materials for HVOF processes // Ibid. – P. 32–36.
10. Powder Solutions Catalog // Praxair Surface Technologies. USA – 2000. – 17 p.
11. Thermal Spray Materials Guide // Sulzer Metco USA. – 2011. – Issue: Sept. – 52 p.
12. Keller H., Pross E., Schwier G. Influence of the powder type on the structure and the properties of chromium carbide / Nickel Chromium, H.C.Starck, Specialist for Specialties. – 2000. – L 11. – 8 p.
13. Войтович Р.Ф., Пугач Э.А. Особенности высокотемпературного окисления карбидов переходных металлов VI группы // Порош. металлургия. – 1973. – № 4. – С. 59–64.
14. Влияние плакирования двойного карбида титана-хрома на свойства плазменных покрытий / И.Н. Горбатов, Н.С. Ильченко, А.Е. Терентьев и др. // Физ.-хим. обработка материалов. – 1991. – № 3. – С. 81–85.
15. Исследование свойств газотермических покрытий из композиционных порошков никель-карбид титана и хрома / И.Н. Горбатов, В.М. Шкиро, А.Е. Терентьев и др. // Там же. – 1991. – № 4. – С. 102–106.
16. Газотермические покрытия из композиционных порошков на основе карбида титана–хрома / И.Н. Горбатов, А.Д. Панасюк, Л.К. Шведова и др. // Защитные покрытия на металлах. – 1991. – Вып. 25. – С. 22–25.
17. Борисова А.Л., Чернец А.И. Фазовые и структурные превращения в порошках чистого и плакированного двойного карбида титана–хрома в плазменной струе // Пробл. СЭМ. – 1993. – № 3. – С. 63– 72.
18. Райцес В.Б., Литвин В.М., Рутберг В.П. и др. Износостойкие плазменные покрытия на основе двойного карбида титана–хрома // Порошк. металлургия. – 1986. – № 10. – С. 46–47.
19. Борисов Ю.С., Петров С.В. Использование сверхзвуковых струй в технологии газотермического напыления // Автомат. сварка. – 1993. – № 1. – С. 24–34.
20. Керметные плазменные покрытия // Неорган. и органосиликатные покрытия / Ю.С.Борисов, С.Л.Фишман, В.И. Юшков и др. – Л.: Наука, 1975. – С. 87–95.