Способ нанесения покрытий электродуговой металлизацией

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий, в частности к способам электродуговой металлизации и может найти применение в различных отраслях машиностроения и ремонтном производстве.

Известен и подробно описан способ электродуговой металлизации путем распыления, расплавленного дугой металла под действием потока продуктов сгорания углеводородных топлив, существенно снижающий выгорание легирующих элементов (Бурякин А.В., Кузьмин А.В. Электродуговая металлизация с распылением металла продуктами сгорания углеводородных топлив // Сварочное производство, 1993. №3. С.7-8) [1].

Недостатками этого способа являются неполное исключение выгорания легирующих элементов, сравнительно невысокое повышение износостойкости наносимых покрытий и сложность процесса электродуговой металлизации.

Известен способ электродуговой металлизации путем распыления расплавленной дугой бронзы под действием потока азота, исключающего окисление и выгорание легирующих элементов, повышающего коррозионную стойкость, твердость и износостойкость покрытий (Патент РФ 2577873, С23С 4/02, С23С 4/12, B05D 3/00, опубл. в Б.И. №8, 2016) [2].

Недостатком данного способа является дороговизна и сложность процесса электродуговой металлизации.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности, является способ электродуговой металлизации, в котором в поток расплавленного металла вместе со сжатым воздухом подается аэрозоль, содержащий хлорид аммония и выполняющий роль защитной среды (авторское свидетельство №1183562, кл. С 23 С /00, 07.10.85, бюл. №37) [3].

Недостатком данного, способа является выгорание легирующих элементов и сравнительно невысокий эффект повышения износостойкости получаемых покрытий.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение долговечности деталей восстановленных электродуговой металлизацией.

Техническим результатом изобретения является повышение адгезионной прочности и износостойкости покрытий, полученных методом электродуговой металлизации, за счет применения водного раствора неорганических веществ.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются за счет того, что в известном способе нанесения покрытий электродуговой металлизацией, включающем расплавление напыляемого материала в электрической дуге и распылении его на подложку сжатым воздухом, смешанным в определенном соотношении с водным раствором, согласно изобретению, применяется водный раствор следующего состава, мас. %: кальцинированная сода - 4,1…4,3, тетраборат натрия - 1,1…1,3, криолит - 0,5…0,7, вода остальное.

Сущность метода заключается в том, что расплавленный электрической дугой металл вместе со сжатым воздухом вводится аэрозоль, представляющий собой водный раствор химических неорганических веществ (кальцинированная сода Na₂CO₃, тетраборат натрия Na₂B₄O₇, криолит Na₃AlF₆,), которые при растворении в воде прошли этап электролитической диссоциации.

Расход водного раствора устанавливают из условия максимальной диссоциации веществ в дуге и факеле распыла металлизатора, что в свою очередь зависит от мощности дуги и производительности металлизатора. При этом стабильность горения дуги является основным показателем нормы подачи водного раствора.

Распыление металла производят на металлизаторе ЭМ-12 сжатым воздухом, смешанным с водным раствором, следующего состава, мас. %: кальцинированная сода - 4,1…4,3, тетраборат натрия - 1,1…1,3, криолит - 0,5…0,7, вода остальное. В качестве напыляемого материала используется сварочная проволока Св-08Г2С диаметром 1,2 мм. Режимы электродуговой металлизации: сила тока - 180 А, напряжение - 32 В, скорость напыления - 42 м/ч, скорость подачи проволоки Св-08Г2С - 80,3 м/ч, расход раствора - 8…10 мл/мин, дистанция металлизации 140 мм.

В заявляемом способе в процессе электродуговой металлизации задействуются такие химические элементы как алюминий, углерод, бор. Использование в составе водного раствора алюминия и углерода для раскисления металла в покрытии - обеспечивает увеличение их адгезионной прочности. Наличие в составе водного раствора бора, а также углерода повышает микротвердость нанесенного металла, что соответственно позволяет получить более высокую износостойкость покрытий. Для наглядности, в таблице приведены данные по физико-механическим показателям покрытий, полученные способом, принятым за прототип и предлагаемым способом нанесения покрытий электродуговой металлизации на сталь-18ХГТ сварочной проволоки Св-08Г2С.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ электродуговой металлизации в сравнении с прототипом позволяет в среднем в 1,5 раза увеличить адгезионную прочность и в 1,2 раза износостойкость наносимого покрытия.