×
10.11.2015
216.013.8be2

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОБРАБОТАННЫЕ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области формирования функциональных покрытий, в частности оксида алюминия, на поверхности изделий из титана и его сплавов методами плазменного напыления и микродугового оксидирования. Способ включает электроплазменное напыление на поверхность изделия порошка оксида алюминия дисперсностью 50-100 мкм с дистанцией напыления от 100 до 120 мм при токе дуги от 300 до 350 А и микродуговое оксидирование в анодном режиме при плотности тока (1-2)×10 А/м, продолжительностью от 10 до 30 минут в щелочном электролите на основе гидрооксида натрия 1-3 г/л. Задачей изобретения является повышение механических свойств плазмонапыленных покрытий на титане и его сплавах, в частности микротвердости, при сокращении времени нанесения. 2 ил., 2 табл., 1 пр.
Основные результаты: Способ нанесения покрытия из оксида алюминия на поверхности изделий из титана и его сплавов, включающий электроплазменное напыление оксида алюминия, отличающийся тем, что на поверхность изделия осуществляют электроплазменное напыление порошка оксида алюминия дисперсностью 50-100 мкм с дистанцией напыления от 100 до 120 мм при токе дуги от 300 до 350 А, затем проводят микродуговое оксидирование в анодном режиме при плотности тока (1-2)×10 А/м, продолжительностью от 10 до 30 минут в щелочном электролите на основе гидрооксида натрия 1-3 г/л.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области формирования функциональных покрытий методами плазменного напыления и микродугового оксидирования.

Высокая эффективность функционирования изделий приборостроения обеспечивается упрочнением их рабочих поверхностей газотермическими методами нанесения покрытий. Физико-механическая сущность таких процессов обусловливает неоднородность структуры и свойств получаемых покрытий, наличие в них трещин и отслоений, что снижает функциональные качества поверхностного слоя изделий.

Метод электроплазменного напыления предусматривает проведение упрочняющей обработки покрытия после его нанесения или дополнительную подготовку порошков (например, плакирование металлами) перед напылением, что часто является экономически малоэффективным, при этом не исключается возможность загрязнения покрытия примесями. Это способствует поиску новых путей решения имеющейся проблемы.

Известен способ нанесения защитного покрытия на различные сплавы методом плазменного напыления в вакууме: в течение 20 минут первого слоя, при температуре 900°C, содержащего, мас.%: никель - основу, хром 28-30, алюминий 6-8, тантал 8-10, иттрий 0,8-1,5; затем в течение 6 часов при температуре 1080°C второго слоя, содержащего, мас.%: хром 35, алюминий 15, хлористый аммоний 0,4, оксид алюминия - остальное. После этого покрытие подвергают термообработке в вакууме при температуре 1160-1200°C в течение 1-2 часов с последующим отпуском в вакууме при температуре 900-1000°C в течение 1-2 часов [патент РФ на изобретение №2073742 / Н.В. Абраимов, С.К. Ивашко, И.Г. Петухов, Ю.М. Ануров. М.С. Шерстенникова // Способ получения защитного покрытия на сплавах. - 1997].

Основными недостатками способа являются: большая длительность процесса (от 3 до 7 часов), его технологическая сложность, использование дорогостоящих материалов (тантал, иттрий).

Известен способ осаждения оксида алюминия из водного раствора электролита на стальную подложку, с последующей термической обработкой основы [патент РФ на изобретение №2360043 / Ж.И. Беспалова, В.А. Клушин, И.В. Смирницкая, И.А. Пятерко // Способ нанесения покрытия на сталь. - 2009].

Недостатками способа являются длительность процесса (до 1 часа), токсичность веществ, входящих в состав электролита (борная кислота, этиленгликоль), наличие оксидов железа в составе покрытия.

Известен способ получения покрытий методом микродугового оксидирования, включающий микродуговое оксидирование изделий из алюминия, титана, циркония и их сплавов в режиме постоянного тока в комбинированном электролите на основе жидкого стекла 80-120 г/л, хромата натрия 2-10 г/л и гидроксида натрия 2-10 г/л продолжительностью до 1.5 часов при плотности тока 5-25 А/дм2 и напряжении 120-500 В [патент РФ на изобретение №2238352 / И.А. Казанцев, B.C. Скачков, А.Е. Розен, А.О. Кривенков // Способ получения покрытий. - 2004].

Недостатками способа являются наличие оксида кремния в составе получаемого покрытия, длительность процесса (до 1.5 ч).

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ нанесения воздушно-плазменным методом порошка оксида алюминия с соотношением фракционного состава: 20-40 мкм в количестве 75-85% и менее 20 мкм - остальное [патент РФ на изобретение №2462533 / В.И. Кузьмин, А.А. Михальченко, Е.В. Картаев, Н.А. Руденская, Н.В. Соколова // Способ плазменного напыления износостойких покрытий. - 2012].

Недостатком способа является сложность контроля фракционного состава порошка, наличие большого количества пустот и межзеренных границ в нанесенном покрытии, что отрицательно влияет на механические свойства (прототип).

Задачей изобретения является повышение механических свойств плазмонапыленных покрытий на титане и его сплавах, в частности микротвердости, при сокращении времени нанесения.

Поставленная задача решается тем, что электроплазменное напыление порошка оксида алюминия дисперсностью 50-100 мкм на поверхность основы осуществляют с дистанции напыления от 100 до 120 мм при токе дуги от 300 до 350 А, затем проводят микродуговое оксидирование в анодном режиме при плотности тока (1-2)×103 А/м2, продолжительностью от 10 до 30 минут в щелочном электролите на основе гидрооксида натрия 1-3 г/л.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены схема плазменного напыления (Фиг. 1) и схема микродугового оксидирования (Фиг. 2). В процессе получения покрытия используются: плазмотрон 1 для нанесения материала покрытия в виде порошка 2 на основу изделия 3, компрессор 4, который подает воздух в придонную часть электролитической ванны 6, источник питания 5.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

На первом этапе (Фиг. 1) на поверхности детали 3 с использованием установки электроплазменного напыления, в частности плазмотрона 1, производится нанесение порошка оксида алюминия 2 дисперсностью от 50 до 100 мкм с дистанции напыления от 100 до 120 мм, при токе дуги от 300 до 350 А. На втором этапе (Фиг. 2) основу 3 подвергают оксидированию на установке микродугового оксидирования (источник 5) в электролитической ванне 6 (в щелочном электролите, на основе гидрооксида натрия 1-3 г/л), продолжительностью от 10 до 30 мин, в анодном режиме при постоянной плотности тока (1-2)×103 А/м2. Перемешивание электролита осуществляется подачей воздуха с помощью компрессора 4 в придонную область электролитической ванны.

Выбранные режимы электроплазменного напыления позволяют наносить равномерное покрытие с оптимальной толщиной и структурой. При уменьшении дисперсности порошка оксида алюминия (менее 50 мкм) увеличивается разброс напыленных частиц по поверхности основы, толщина покрытия уменьшается. При увеличении дисперсности (более 100 мкм) в структуре наблюдаются непроплавленные зерна, имеющие низкую адгезию к основе; при токе дуги менее 300 А и дистанции напыления менее 100 мм уменьшается степень проплавления частиц напыляемого порошка. При увеличении тока дуги (более 350 А) и дистанции напыления (более 120 мм) увеличивается степень проплавления и разброс по поверхности основы напыляемых частиц, уменьшается равномерность покрытия. Выбранные режимы микродугового оксидирования обеспечивают равномерное проплавление плазмонапыленного покрытия по всей поверхности: при уменьшении длительности процесса (до 10 мин) и плотности тока (до 1×103 А/м2) увеличится доля не проплавленных участков плазмонапыленного покрытия, при увеличении плотности тока (более 2×10 А/м2) увеличивается вероятность разрушения плазмонапыленного покрытия, при увеличении длительности процесса оксидирования (свыше 30 мин) увеличится содержание материала основы в покрытии. Выбранный тип электролита (щелочной на основе гидрооксида натрия) с концентрацией 1-3 г/л, для проведения процесса микродугового оксидирования, позволит избежать: интенсивного травления покрытия и материала основы; наличия в покрытии элементов, входящих в состав электролита.

Пример выполнения способа получения покрытия

На подложке из титанового сплава ВТ 16 последовательно в два этапа формируется покрытие: на первом этапе на поверхности детали методом электроплазменного напыления порошка оксида алюминия дисперсностью от 50 до 100 мкм с дистанции напыления от 100 до 120 мм, при токе дуги от 300 до 350 А формируется покрытие необходимой толщины; на втором этапе - методом микродугового оксидирования продолжительностью от 10 до 30 мин, в анодном режиме при постоянной плотности тока (1-2)×103 А/м2, в щелочном электролите на основе гидрооксида натрия 1-3 г/л. Перемешивание электролита осуществлялось подачей воздуха в придонную область электролитической ванны. Параметры технологического режима нанесения покрытий и их оптимальные значения представлены в таблице 1.

Для подтверждения повышения механических характеристик плазмонапыленных покрытий были проведены испытания образцов, полученных предлагаемым способом (ЭПН+МДО), и образцов, полученных следующими методами: электроплазменного напыления (ЭПН), микродугового оксидирования (МДО) и микродугового оксидирования с последующим электроплазменным напылением (МДО+ЭПН) по технологическим режимам, представленным в таблице 1.

Результаты испытаний образцов опытной партии на микротвердость представлены в таблице 2.

Как показали результаты опытной проверки, предлагаемый способ нанесения покрытий (последовательно в два этапа: сначала ЭПН порошка оксида алюминия и последующее МДО) на титановых сплавах позволяет получать покрытия с более высокой микротвердостью.

Способ нанесения покрытия из оксида алюминия на поверхности изделий из титана и его сплавов, включающий электроплазменное напыление оксида алюминия, отличающийся тем, что на поверхность изделия осуществляют электроплазменное напыление порошка оксида алюминия дисперсностью 50-100 мкм с дистанцией напыления от 100 до 120 мм при токе дуги от 300 до 350 А, затем проводят микродуговое оксидирование в анодном режиме при плотности тока (1-2)×10 А/м, продолжительностью от 10 до 30 минут в щелочном электролите на основе гидрооксида натрия 1-3 г/л.
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОБРАБОТАННЫЕ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОБРАБОТАННЫЕ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 95 items.
20.01.2013
№216.012.1b7e

Остеоинтеграционное покрытие на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к остеоинтеграционным оксидным покрытиям на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты. Покрытие состоит из оксида титана и содержит гидроксиапатит как модифицирующий компонент с биоактивными свойствами и медь как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472532
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.04.2013
№216.012.35e4

Способ получения катализатора для очистки воды от загрязнения углеводородами

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам получения высокоэффективных катализаторов, способных очищать воду от загрязнения углеводородами, в частности основными красителями и катионными поверхностно-активными веществами как за счет фотокаталитической активности под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479349
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.06.2013
№216.012.4e70

Электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения

Изобретение относится к электротехнике, электрическим машинам возвратно-поступательного и одновременно встречного движения и электроприводам, работающим на их основе. Технический результат состоит в уменьшении уровня вибрации корпуса электродвигателя, повышении производительности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485662
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.07.2013
№216.012.565d

Способ повышения физической работоспособности

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ повышения физической работоспособности на основе милдроната, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аспаркам и метапрот, причем однократный прием препаратов должен осуществляться за 1-1,5 часа до физической нагрузки....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487717
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d91

Парогазовая установка на базе аэс

Изобретение относится к области теплоэнергетики, преимущественно к атомной энергетике, и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электростанций двухконтурного типа с водо-водяными энергетическими реакторами. Парогазовая установка на базе АЭС содержит паровую турбину...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489574
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.5f23

Внутрикостный цилиндрический имплантат для протезирования зубов верхней и нижней челюстей

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к внутрикостным цилиндрическим имплантатам для протезирования зубов верхней и нижней челюстей. Внутрикостный цилиндрический имплантат для протезирования зубов верхней и нижней челюстей содержит металлическую коническую коронковую часть с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489987
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.5f50

Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с углеродным нанопокрытием

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к ортопедической стоматологии. Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата включает пескоструйную обработку поверхности имплантата частицами оксида алюминия, послойное напыление плазменным методом на основу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490032
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6158

Газовая отопительная печь

Изобретение относится к строительной климатотехнике и может быть использовано при печном газовом отоплении жилых домов, общественных зданий и других объектов. Газовая отопительная печь состоит из топливника печи, газовой горелки, регулятора вторичного воздуха, рассекателя продуктов сгорания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490552
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.09.2013
№216.012.6e60

Способ получения углеродного сорбента из растительного сырья

Изобретение относится к способам получения углеродных сорбентов. Способ получения углеродного сорбента из растительного сырья включает нагрев со скоростью 10-15°C/мин химически обработанного растительного сырья до температуры 300-400°C. В качестве растительного сырья используют оболочки семян...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493907
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.71b3

Способ получения лантансодержащего покрытия

Изобретение относится к челюстно-лицевой хирургии и травматологии и описывает способ получения лантансодержащего покрытия. При осуществлении способа помещают порошок гидроксиапатита в раствор 0,04 LaCl, выдерживают порошок на воздухе при комнатной температуре в течение времени, необходимого для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494764
Дата охранного документа: 10.10.2013
Showing 1-10 of 103 items.
20.01.2013
№216.012.1b7e

Остеоинтеграционное покрытие на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к остеоинтеграционным оксидным покрытиям на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты. Покрытие состоит из оксида титана и содержит гидроксиапатит как модифицирующий компонент с биоактивными свойствами и медь как...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472532
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.04.2013
№216.012.35e4

Способ получения катализатора для очистки воды от загрязнения углеводородами

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам получения высокоэффективных катализаторов, способных очищать воду от загрязнения углеводородами, в частности основными красителями и катионными поверхностно-активными веществами как за счет фотокаталитической активности под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479349
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.06.2013
№216.012.4e70

Электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения

Изобретение относится к электротехнике, электрическим машинам возвратно-поступательного и одновременно встречного движения и электроприводам, работающим на их основе. Технический результат состоит в уменьшении уровня вибрации корпуса электродвигателя, повышении производительности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485662
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.07.2013
№216.012.546c

Устройство для образования скважин в грунте способом прокола

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, предназначенным для бестраншейной прокладки скрытых переходов для прокладки трубопроводов, кабельных линий связи и электропередач, а также образованию скважин под набивные сваи при возведении фундаментов под здания и сооружения....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487215
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.565d

Способ повышения физической работоспособности

Изобретение относится к области медицины и представляет собой способ повышения физической работоспособности на основе милдроната, отличающийся тем, что он дополнительно содержит аспаркам и метапрот, причем однократный прием препаратов должен осуществляться за 1-1,5 часа до физической нагрузки....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487717
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d91

Парогазовая установка на базе аэс

Изобретение относится к области теплоэнергетики, преимущественно к атомной энергетике, и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электростанций двухконтурного типа с водо-водяными энергетическими реакторами. Парогазовая установка на базе АЭС содержит паровую турбину...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489574
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.08.2013
№216.012.5de4

Сушилка для сыпучих термочувствительных материалов

Изобретение относится к сушке сыпучих твердых материалов и может быть использовано для сушки короткорезанных макаронных изделий. Сушилка для сыпучих термочувствительных материалов содержит корпус, загрузочный механизм в виде ленточного конвейера и подвижной каретки, сушильную камеру с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489657
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.5f23

Внутрикостный цилиндрический имплантат для протезирования зубов верхней и нижней челюстей

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к внутрикостным цилиндрическим имплантатам для протезирования зубов верхней и нижней челюстей. Внутрикостный цилиндрический имплантат для протезирования зубов верхней и нижней челюстей содержит металлическую коническую коронковую часть с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489987
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.5f50

Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с углеродным нанопокрытием

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к ортопедической стоматологии. Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата включает пескоструйную обработку поверхности имплантата частицами оксида алюминия, послойное напыление плазменным методом на основу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490032
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6158

Газовая отопительная печь

Изобретение относится к строительной климатотехнике и может быть использовано при печном газовом отоплении жилых домов, общественных зданий и других объектов. Газовая отопительная печь состоит из топливника печи, газовой горелки, регулятора вторичного воздуха, рассекателя продуктов сгорания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490552
Дата охранного документа: 20.08.2013
+ добавить свой РИД