Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Твердость материала контртелв. Ионные методы нанесения покрытий осуществляются с участием как физических (состав наносимого материала не изменяется), так и химических процессов (образуются новые соединении), При таких методах, именуемых реактивными, происходят плазмохимические реакции с ионами рабочего газа или специально вводимых в камеру доба- вок. Таким образом получают покрытия из самых разнообразных материалов и в самых невероятных комбинациях. Освоено получение чистых металлов, карбидов, нитридов, силицидов, халькогенидов, оксидов и т.
п. Можно осаждать покрытия сложного состава (например, оксикарбиды), многослойные или переменного по толщине состава. Разработаны методы нанесениа алмазоподобных пленок с очень высокой твердостью 1171. Образование покрытий при использовании реактивных (плазмохимических) процессов происходит в неравновесных условиях. Благодаря этому в тонких слоях могут возникать химические соединения, по составу, структуре и свойствам сильно отличающиеся от наблюдаемых для объемных материалов (получаемых в условиях, близких к равновесным).
Ряд разработанных методов ионного нанесения покрытий уже находит применение в промышленности. Успешно используется ионное азотирование. Стойкость неперетачиваемого инструмента из быстрорежущих сталей и твердых сплавов, а также штампового инструмента и оснастки повышаетсл в несколько раз при ионном реактивном нанесении тонких слоев (до 10 мкм) некоторых тугоплавких веществ (карбидов, иитридов, оксидов, оксикарбидов).
Высокими антифрикционнымн свойствами обладают покрытия из МоЗ, без связующего, наносимые с помощью катодного распыления 110, 531. 3,3.4. Газотермнчеекие покрытии Часть газотермических методов — газопламенных и электродуговой металлизацни — хорошо известна н достаточно широко применяется, Плазменное и детонацнонное нанесение покрытий является одним из наиболее перспективных направлений порошковой металлургии.
Сопротивление износу и коррозии деталей из обычных конструкционных материалов может быль многократно увеличено при незначительном расходе порошковых материалов. При плазменном нанесении покрытий [6, 26, 311 материал плавится и распыляется струей дуговой низкотемпературной плазмы, состоящей из электронов, положительных ионов и нейтрапъных атомов. Ионизированный поток газа характеризуется высокими температурами (5 ООΠ— 10000 'С) н относительно невысокими скоростями (до 250-600 м/с). В качестве рабочего газа чаще всего применяют аргон.
Поскольку струя плазмы захватывает воздух, напыление активных по отношению к кислороду материалов осуществляют в камерах, предварительно заполненных инертным газом. Получили развитие и другие методы нанесения покрытий, например в «динамическом» вакууме. Плазменные покрытия имеют сложную арочную структуру. Порнстость покрытий колеблется в пределах 2 — 15 %. Плазменными методами можно наносить покрьггия практически из всех материалов. Плакированные порошки позволяют включать в состав покрытий даже недосгаточно стабильные при нагреве материапы (например, Мо82).
Высокая температура и энергия плазмы позволяют с успехом использовать плазменный метод для нанесения покрытий из всех тугоплавких материалов (за исключением сублимнрующихся и интенсивно разлагающихся при температуре нанесения), отличающихся высокой энергией связи в кристаллической решетке и вследствие этого высокой твердосп*ю. Наносимые покрытия отличаются высокой износостойкостъю (табл.
3.22). Таблича 3.22. Относительная изиееествйкееть плазменных мекрытнй (ири истираими ме шлифевалъией шкурке в течение 1 мии ирм скерести скольжении $ мй и яавленмм 1,7 МПа) При детонационном способе нанесения покрытий 13, 31, 38, 601 в канал открытого с одного конца ствола через смеситель подают порцию газовой смеси, способной детонировать при зажигании, и порцию порошка наносимого материапа.
С помощью запального устройства инициируют взрыв газовой смеси. Напыллемый материал нагревается, ускоряется н выбрасывается на поверхность детали. В результате взрыва смеси горючего газа (обычно ацетилена) и кислорода введенные в газ частицы напыляемого материала разогреваются (не выше 2850 С) н разгоняются до очень высоких скоростей (примерно до 1000 и/с). 167 ° 6' ФЭ ю ФЧ Ю Ю Ю о„ о" 3 Ю" и > Ю еч х й Ф ! МЪ СК ! ЧЪ Ю 1 ЧЪ Ю" (ч 1 1 МЪ Ю 1 ЮЪ Ю Ю" ф МЪ г о й о х юч 1 е"~ сч 5ГФ сч еч о~ о 1 ! еч" ,и ф ! Ю й ! ф Ю О дч о фЯ ~Ф О~ + И= + Ф 3фЙВ 3 О об Оф ю оЬ ~Ф~ Ф~~ Ю + йВ 2 1$ в ~Д~ ~ ~'~1 ~,~1 ~ 1 Й $ ~! д ~ ~ 1 ф + о~ г~~ б.„ 8 4 ° о $ О 3 Ф м Ы ~$ ~$ р$у Мому ЙР~ ~13 ~О~14 о 8 а 5 При ударе часпщ обладающих высокой кинетической энергией, о твердую поверхность освобождается большое количество теплоты н температура часпщ может достигать 4000 С.
Плазменный способ обеспечивает нагрев частиц до более высоких температур, чем детонационный. Ограничения по температуре при детонационном способе нанесения покрытий компенсируются более высокой кинетической энергией частиц, что позволяет наносить и тугоплавкие материалы. Благодаря высоким скоростям напыляемых частиц детонационные покрытия по сравнению с плазменными и тем более обычными газопламенными имеют более высокие плотность (98-99 %) и прочность сцепления с основой. Существенным преимуществом детонационного метода по сравнению с газопламенным н плазменным является его дискретность, а вследствие этого и меньшая теплонапряженносп. Нагрев обрабатываемой детали в процес напыления может не превышать 200 С.
Освоено нанесение детонационным методом покрытий самого разнообразного состава: твердосплавных с использованием различных карбидов (вольфрама, хрома) и связок (Со, %, %+Сг), оксидных (из оксидов алюминия, титана и хрома), металлических. Это позволяет многократно повышать износостойкость деталей машин и инструмента. Детонационные покрытия за рубежом нашли широкое применение, особенно в авиации. Фирмой «1Онион Карбайд», являющейся монополистом в капиталистических странах по нанесению покрытий детонационным методом, разработаны покрытия, состав и свойства которых приведены в табл.
3.23 [601. Нанесение детонационных покрытий позволяет многократно увеличивать износостойкость деталей машин. Ниже приведены относительные износ и износостойкость детонационных покрьпий толщиной 150 — 200 мкм твердых сплавов на титановом сплаве о из ВТ3-1 в одноименном сочетании (р=29,4 МПа„' 1=300 С; амплитуда виброперемещений 110 мкм; У=5 10 циклов) [381: ВК8 ВК15 ВК20 Относнтельный износ......... 0,553 0,35 0,282 Относительная износостойкость... 1,81 2,8б 3,55 Примечание.
Износ н износостойкость титанового сплава ВТЗ-1 приняты равнымн 1. 3.3.$. Покрытии, получаемые методами лазерного модифици~зоааииа и лего©ааиии поаепкиоетиых елоеа Значительные возможности повышения износостойкости поверхностей появились с разработкой промышленных лазеров [23, 24, 27, 781. Благодаря высокой плотности энергии в луче лазера (до 10' Вт/см') возможен быстрый шщзев тонкого поверхностного слоя металла„вплоть до его расплавления. Последующий быстрый опюд теплоты в объем металла приводит к закалке поверхностного слоя с приданием ему высокой твердости и износостойкости. (Процессы, происходящие в поверхностном слое, а следовательно, и его свойства определяются мощносп ю и длительностью действия лазерного луча.) Можно также осуществлягь легирование поверхноспюго слоя [231 предварительным нанесением ~ каким-либо способом слоя легирующего компонента на поверхность с последующим расплавлением лучом лазера, а также введением порошка наныляемого материала в луч лазера Накоплен достаточно большой опыт лазерного упрочнения деталей из сталей и чу, гунов.
В табл.3.24 н 3.25 [241 црнведены сведения о повышении нзносостойкости сталей ~ в результате лазерной закалки (в сопоставлении с другими методами упрочнения). 169 Таблмца 3.24. Извес образцов из сталей, уиречиеииых резвыми методами (треиие пе сферическому ебразцу из стали ШХ15 се смазкой маслом И-12) Таблица 3.?5. Трибетехиичеекие характеристики образцов из стали 4$ песле лазерпей закал- ки (трение пе бреизе БрОФ10-1 с плаетичией смазкой ЦИАТИМ-201) П р и и е ч а н и е. Длительность испытаний для первой схемы 3 ч, для второй — 8 ч. 3.3.6. Злектроискровые покрытии Материал злек~родв...
Т!С+30% Т!5К6 !2Х13Н9Т е . . . . . . . . . . . 4,7 4,7 ЪС Ъ!Ч НЬС 4,0 3,3 3,5 !70 Метод электроискрового легирования основан на переносе материала электрода (пренмущесп1енно материала анода) при импульсном искровом разряде в газовой среде на обрабатываемую поверхность 177!. Для нанесения электроискровых покрытий применяют вибрирующие электроды. В Болгарии был разработан способ упрочнения вращающимся электродом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
