resarПриродные ресурсы Арктики и СубарктикиArctic and Subarctic Natural Resources2618-97122686-9683Академия наук Республики Саха (Якутия)resar-556Research ArticleМатериаловедениеMaterials scienceИсследование открытой пористости газотермических покрытий с модифицирующими добавкамиResearch of open porosity of gas-thermal coatings with the modifying additivesСтручковНиколай ФедоровичStruchkovNikolay Fedorovich

СТРУЧКОВ Николай Федорович – к.т.н., с.н.с.

struchkov_n@rambler.ruЛебедевДмитрий ИосифовичLebedevDmitriy Iosifovich

ЛЕБЕДЕВ Дмитрий Иосифович – к.т.н., н.с.

struchkov_n@rambler.ruВинокуровГеннадий ГеоргиевичVinokurovGennadiy Georgievich

ВИНОКУРОВ Геннадий Георгиевич – к.т.н., в.н.с.

struchkov_n@rambler.ruИнститут физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАНРоссияInstitute of physical-technical problems of the North, Siberian branch of RASRussian Federation2018111220242318186Copyright © Стручков Н.Ф., Лебедев Д.И., Винокуров Г.Г., 20242024Стручков Н.Ф., Лебедев Д.И., Винокуров Г.Г.Struchkov N.F., Lebedev D.I., Vinokurov G.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://resar.elpub.ru/jour/article/view/556

Методы газотермического напыления являются эффективными способами нанесения порошковых защитных покрытий на поверхности деталей машин и механизмов. В процессе газотермического напыления покрытие формируется из отдельных расплавленных и оплавленных частиц порошкового материала. Частицы с высокой скоростью соударяются с поверхностью, охлаждаются и застывают, образуя защитное покрытие. Многочисленные физико-механические процессы при ударе, деформации, охлаждении, затвердевании частиц, их взаимодействие с газовой средой определяют структуру и свойства покрытия. Одной из важных характеристик получаемых порошковых покрытий является их пористость с размерами пор в достаточно широком диапазоне ~10-8 – 10-4 м.

Объектами исследования в работе являются износостойкие покрытия, полученные электродуговой металлизацией порошковой проволоки с тугоплавкими добавками корунда Al2O3, проволок с добавками вольфрама W и тантала Ta, а также оплавленные газопламенные покрытия с ультрадисперсными модифицирующими добавками шпинелей кобальта и меди.

Изучены зависимости открытой пористости износостойких модифицированных покрытий от технологических характеристик их получения. Для этого методом гидростатического взвешивания определены уровни открытой пористости образцов модифицированных покрытий на подложках. Показано, что открытая пористость существенно зависит от вида и содержания модификаторов порошкового материала, режимов напыления и последующей термической обработки газотермического покрытия.

Methods of gas-thermal dusting are effective ways of drawing powder protective coatings on a surface of details of cars and mechanisms. In the course of gas-thermal dusting the coating is formed of the separate melted and melted-off particles of powder material. Particles with a high speed collide with a surface, are cooled and stiffen, forming a protective coating. Numerous physicomechanical processes at blow, deformation, cooling, hardening of particles, their interaction with the gas environment define structure and properties of a coating. One of important characteristics of the received powder coatings is their porosity with sizes of a time in rather wide range of 10-4 – 10-8 m.

Research objects in work are the wearproof coatings received by arc metallization of a powder wire with refractory additives of corundum Al2O3, a wires with additives of tungsten W and tantalum Ta and also the flowed gas-flame coatings with the ultradisperse modifying additives of spinels of cobalt and copper.

Dependences of open porosity of the wearproof modified coatings on technical characteristics on their receiving are studied. For this purpose the method of hydrostatic weighing has determined levels of open porosity of samples of the modified coatings on substrates. It is shown that the open porosity significantly depends on a look and the maintenance of modifiers of powder material, the modes of dusting and the subsequent heat treatment of a gas-thermal coating.

газотермическое покрытиеэлектродуговая металлизацияпорошковый материалмодификаторыпористостьгидростатическое взвешиваниеgas-thermal coatingselectric arc metallizationpowder materialmodifiersporosityhydrostatic weighingReferencesХасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление. – М.: Машиностроение, 1985. – 240 с.Hasui A., Morigaki O. Naplavka i napylenie. – M.: Mashinostroenie, 1985. – 240 p. [in Russian].Кудинов В.В., Пекшев П.Ю., Белащенко В.Е., Солоненко О.П., Сафиуллин В.А. Нанесение покрытий плазмой.–М.: Наука, 1990.–408c.Kudinov V.V., Pekshev P. Yu., Belashchenko V.E., Solonenko O.P., Safiullin V. A. Nanesenie pokrytiy plasmoy. – M.: Nauka, 1990. – 408 p. [in Russian].Бороненков В.Н., Коробов Ю.С. Основы дуговой металлизации. Физико-химические закономерности. Екатеринбург.: Издательство Уральского университета, 2012. -268 с.Boronenkov V.N., Korobov Yu.S. Osnovy dugovoy metallizatsii. Fiziko-khimicheskie zakonomernosti [Bases of arc metallization. Physical and chemical regularities]. Ekaterinburg.: Izd. Ural. Univ, 2012.-268 p. [in Russian].Bussmann M., Mostaghimi J., Chandra S. On a three-dimensional volume tracking model of droplet impact. Phys.Fluids, 1999, v.11, p.14061417.Bussmann M., Mostaghimi J., Chandra S. On a three-dimensional volume tracking model of droplet impact. Phys.Fluids, 1999, v.11, p.14061417.Mostaghimi J., Pasandideh-Fard M., Chandra S. Dynamics of splat formation in plasma spray coating process. Plasma Chem. Plasma Proces., 2002, v.22, No:1, p.59-84.Mostaghimi J., Pasandideh-Fard M., Chandra S. Dynamics of splat formation in plasma spray coating process. Plasma Chem. Plasma Proces., 2002, v.22, No.1, p.59-84.Mostaghimi J., Chandra S. Splat formation in plasma-spray coating process. PureAppl.Chem., 2002, v.74, No.3, p.441-445.Mostaghimi J., Chandra S. Splat formation in plasma-spray coating process. PureAppl.Chem., 2002, v.74, No. 3, p.441-445.Исакаев Э.Х., Мордынский В.Б., Подымова Н.Б., Сидорова Е.В., Школьников Е.И. Определение пористости газотермических покрытий // Физика и химия обработки материалов. – 2010. – №5. – С. 71-77.Isakayev E.Kh., Mordynsky V.B., Podymova N.B., Sidorova E.V., Shkol’nikov E. I. Opredelenie poristosti gazotermicheskikh pokrytiy [Determination of porosity of gas-thermal coatings] // Fizika I khimiya obrabotki materialov. – 2010. – No. 5. – Page 71-77 [in Russian].ГОСТ 9.304-87 Покрытия газотермические. Общие требования и методы контроля. вед. 01.07.89. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 10 с.State standart GOST 9.304-87. Pokrytiya gazotermicheskie. Obshchie trebovaniya I metody kontrolya [Thermal sprayed coatings. General requirements and methods of control]. – M.: Izd.. standartov, 1988. – 10 p. [in Russian].Тушинский Л.И., Плохов А.В., Токарев А.О., Синдеев В.И. Методы исследований материалов: Структура, свойства и процессы нанесения неорганических покрытий. – М.: Мир, 2004. – 384 с.Tushinskiy L.I., Plokhov A.V., Tokarev A.O., Sindeev V.I. Metody issledovaniya materialov: Struktura, svoystva i protsessy naneseniya neorganicheskikh pokrytiy [Methods of researches of materials: Structure, properties and processes of drawing inorganic coatings]. – M.: Mir, 2004. – 384 p. [in Russian].Рогожкин В.М., Акимова Л.В., Смирнов Ю.В. Определение пористости напыленных покрытий методом гидростатического взвешивания // Порошковая металлургия. – 1980. –Rogozhkin V.M., Akimov L.V., Smirnov Yu.V. Opredelenie poristosti napylennykh pokrytiy metodom gidrostaticheskogo vzveshivaniya [Determination of porosity of the raised dust coatings by method of hydrostatic weighing] // Porosh. metallur. – 1980. – No. 9(213). – pp 42-46 [in Russian].№9(213). – С. 42-46.Gazotermicheskoe napylenie: uchebnoe posobie [Gas-thermal dusting:] / Baldaev L.Kh. (ed.). – M.: Market DS, 2007. – 344 p. [in Russian].Газотермическое напыление: учеб. пособие / кол. авторов: под общей ред. Л.Х.Балдаева. – М.: Маркет ДС, 2007. – 344 с.RF Pat. No. 2048273. Poroshkovaya provoloka dlya polucheniya pokrytiy [A powder wire for receiving coatings]: Appl. 20.11.1995, Bul. No. 32. 3 p. [in Russian].Порошковая проволока для получения покрытий: патент 2048273 Рос. Федерация. № 93019989/02; заявл. 14.04.1993; опубл.20.11.1995, Бюл. № 32. 3 с.Порошковая проволока для получения покрытий: патент 2048273 Рос. Федерация. № 93019989/02; заявл. 14.04.1993; опубл.20.11.1995, Бюл. № 32. 3 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.