[go: up one dir, main page]

RU2568555C1 - Method of producing nanostructured conglomerated powdered material for coating by gas-dynamic and thermal spraying - Google Patents

Method of producing nanostructured conglomerated powdered material for coating by gas-dynamic and thermal spraying Download PDF

Info

Publication number
RU2568555C1
RU2568555C1 RU2014127727/02A RU2014127727A RU2568555C1 RU 2568555 C1 RU2568555 C1 RU 2568555C1 RU 2014127727/02 A RU2014127727/02 A RU 2014127727/02A RU 2014127727 A RU2014127727 A RU 2014127727A RU 2568555 C1 RU2568555 C1 RU 2568555C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanostructured
powder
gas
coating
conglomerated
Prior art date
Application number
RU2014127727/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Игоревна Бобкова
Максим Анатольевич Юрков
Алексей Александрович Черныш
Александр Андреевич Елисеев
Артем Андреевич Деев
Владимир Николаевич Климов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2014127727/02A priority Critical patent/RU2568555C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2568555C1 publication Critical patent/RU2568555C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method includes dispersing nanostructured material into a liquid medium using ultrasound and drying the solution to obtain agglomerated nanostructured particles. As the liquid medium an alcohol solution is used and as the nanostructured material a material is used, which consists of 20-80 vol % titanium carbonitride powder with particle size of 40-60 nm and the rest is uncoated aluminium powder with particle size of 90-100 nm. The obtained agglomerated nanostructured particles undergo attritor treatment for 30 minutes at rotary speeds of 1400-2000 rpm.
EFFECT: easier adjustment of mattress pressure for a specified user, low coating porosity using the obtained powdered material.
3 dwg, 1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, главным образом к области получения наноструктурных материалов, позволяющих использовать их при нанесении износо-коррозионностойких наноструктурных покрытий методами микроплазменного или сверхзвукового холодного газодинамического напыления.The invention relates to powder metallurgy, mainly to the field of nanostructured materials, allowing them to be used when applying wear-corrosion-resistant nanostructured coatings by microplasma or supersonic cold gas-dynamic spraying.

Известен порошковый композиционный материал на основе алюминия и способ его получения (патент РФ №2175682 C1, C22C 21/02, С22 С1/04, опубл. 10.11.2001 г.). Композиционный материал содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: кремний 43,5-46; никель 3,5-5,0; бериллий 0,01-0,05; оксид алюминия 1,5-3,0; алюминий - остальное, при соотношении содержания алюминия к кремнию 1,0-1,18. Способ получения материала включает изготовление расплава, содержащего алюминий, кремний, никель, распыление, добавление порошкообразного кремния, при этом при получении расплава в него вводят дополнительно бериллий и кислород.Known powder composite material based on aluminum and the method for its preparation (RF patent No. 2175682 C1, C22C 21/02, C22 C1 / 04, publ. 10.11.2001). The composite material contains components in the following ratio, wt.%: Silicon 43.5-46; nickel 3.5-5.0; beryllium 0.01-0.05; alumina 1.5-3.0; aluminum - the rest, with a ratio of aluminum to silicon of 1.0-1.18. The method for producing the material includes the manufacture of a melt containing aluminum, silicon, nickel, sputtering, the addition of powdered silicon, while additionally beryllium and oxygen are added to it to produce the melt.

Известен композиционный уплотнительный материал для плазменного напыления на основе алюминия (патент РФ №2044097 C1, С22С 21/00, С23С 4/04, опубл. 20.09.1995 г.). В качестве уплотнительного материала для плазменного напыления предлагается использовать смесь на основе алюминия, которая содержит графит, силикат натрия и тальк в следующем соотношении, масс.%: графит 2-10; силикат натрия 8-12; тальк 25-35; алюминий - остальное. Композицию получают известным способом путем смешивания алюминия с тальком (тальк марки ТРПВ молотый резиновый по ГОСТ 19729-74), после чего к этой смеси подмешивают графит, затем добавляют водный раствор силиката натрия с плотностью 1250 - 1300 кг/м3 и снова производят размешивание композита до прочности 0,20 0,23 МПа. Перемешанный композит гранулируют, сушат в конвективном кипящем слое, а сухие гранулы дробят и проводят рассев по крупности зерна.Known composite sealing material for plasma spraying based on aluminum (RF patent No. 2044097 C1, C22C 21/00, C23C 4/04, publ. 09/20/1995). As a sealing material for plasma spraying, it is proposed to use a mixture based on aluminum, which contains graphite, sodium silicate and talc in the following ratio, wt.%: Graphite 2-10; sodium silicate 8-12; talcum powder 25-35; aluminum is the rest. The composition is obtained in a known manner by mixing aluminum with talc (TRPV talc rubber powder according to GOST 19729-74), then graphite is mixed into this mixture, then an aqueous solution of sodium silicate with a density of 1250 - 1300 kg / m 3 is added and the composite is mixed again to strength 0.20 0.23 MPa. The mixed composite is granulated, dried in a convective fluidized bed, and the dry granules are crushed and sieved by grain size.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является наноструктурный материал для термического напыления (патент РФ №2196846 С2, С23С 4/10, С23С 4/12, B05D 1/10, опубл. 20.01.2003 г., заявка US 96/18467 от 13.11.1996 г.), выбранный в качестве прототипа. В известном патенте предусмотрен способ получения наночастиц агрегированных форм, пригодных для использования по традиционной технологии напыления наноструктурных покрытий. В одном из вариантов его получения наноструктурное исходное сырье содержит сферические агломераты, полученные способом газоконденсационной обработки. Способ является гибким процессом, используемым для синтеза экспериментальных количеств наноструктурных металлических и керамических порошков. Характерной особенностью этого процесса является его способность к образованию неплотно агломерированных наноструктурных порошков, которые можно синтезировать при относительно низких температурах. Используют испаряемый источник для создания частиц порошка, конвективно транспортируемых к холодной подложке и собирающихся на последней. Непосредственно после получения синтезированные порошки сначала диспергируют в жидкую среду с помощью ультразвука и затем подвергают сушке распылением либо испускают в виде высокоскоростного луча из распылителя. Описаны используемые композиции WC/Co, Cr3C2/Ni, Fe3Mo3C/Ре, SiCxNy и др.The closest in technical essence to the claimed invention is a nanostructured material for thermal spraying (RF patent No. 2196846 C2, C23C 4/10, C23C 4/12, B05D 1/10, publ. 01.20.2003, application US 96/18467 from November 13, 1996), selected as a prototype. The known patent provides a method for producing nanoparticles of aggregated forms suitable for use according to the traditional technology of spraying nanostructured coatings. In one of the options for its preparation, the nanostructured feedstock contains spherical agglomerates obtained by gas condensation treatment. The method is a flexible process used for the synthesis of experimental quantities of nanostructured metal and ceramic powders. A characteristic feature of this process is its ability to form loosely agglomerated nanostructured powders that can be synthesized at relatively low temperatures. An evaporated source is used to create powder particles convectively transported to a cold substrate and collected on the latter. Immediately after preparation, the synthesized powders are first dispersed into a liquid medium using ultrasound and then spray dried or emitted as a high-speed beam from a nebulizer. The compositions used are WC / Co, Cr 3 C 2 / Ni, Fe 3 Mo 3 C / Pe, SiC x N y , etc.

К недостаткам известных способов, в том числе и прототипа, относится высокая пористость агломерированных наноструктурных частиц, при напылении которых образуется высокоадгезивное функциональное покрытие, однако из-за высокой пористости (10-15%) существенно снижается когезионная прочность и коррозионная стойкость покрытия. Практика показывает, что для работы в экстремальных условиях эксплуатации исходные порошки и покрытия на их основе должны иметь пористость не более 3-5%, в противном случае имеет место либо механическое, либо коррозионное образование и раскрытие трещин и разрушение покрытий.The disadvantages of the known methods, including the prototype, are the high porosity of the agglomerated nanostructured particles, when sprayed which forms a highly adhesive functional coating, however, due to the high porosity (10-15%), the cohesive strength and corrosion resistance of the coating are significantly reduced. Practice shows that for working in extreme operating conditions, the starting powders and coatings based on them should have a porosity of not more than 3-5%, otherwise there will be either mechanical or corrosion formation and crack opening and destruction of the coatings.

Техническим результатом является создание наноструктурированного конгломерированного порошкового материала для нанесения покрытий методами газодинамического и газотермического напылений, позволяющего получать покрытия с высокими механическими характеристиками и низкой пористостью (до 2%).The technical result is the creation of a nanostructured conglomerate powder material for coating by gas-dynamic and thermal spraying methods, which allows to obtain coatings with high mechanical characteristics and low porosity (up to 2%).

Опыт наших разработок в области порошковых материалов [«Высокоскоростной механосинтез с использованием дезинтеграторных установок для получения наноструктурированных порошковых материалов системы металл-керамика износостойкого класса», Бурканова Е.Ю., Фармаковский Б.В., «Вопросы материаловедения», С-Пб, №1 (69), 2012 г.], в том числе с наноразмерными элементами, показывает, что эффективным инструментом для существенного уменьшения пористости является механическое воздействие на материал путем всестороннего сжатия (изостатическое прессование) или за счет ударно-динамического воздействия (обработка в дезинтеграторах или аттриторах). Успех в реализации технологической схемы определяется оптимизацией основных параметров процесса упрочняющей обработки: скорости вращения чашек и времени обработки.The experience of our developments in the field of powder materials [“High-speed mechanosynthesis using disintegrator plants to obtain nanostructured powder materials of a metal-ceramic system of wear-resistant class”, E. Y. Burkanova, BV Farmakovsky, “Materials Science Issues”, St. Petersburg, No. 1 (69), 2012], including with nanoscale elements, shows that an effective tool to significantly reduce porosity is the mechanical effect on the material by comprehensive compression (isostatic press Contents) or due to the dynamic shock impacts (processing disintegrators or attritor). Success in the implementation of the technological scheme is determined by the optimization of the main parameters of the hardening processing process: cup rotation speed and processing time.

Технический результат достигается за счет того, что в способе получения наноструктурированного конгломерированного порошкового материала для нанесения покрытий методами газодинамического и газотермического напылений, включающем диспергирование наноструктурного материала в жидкую среду посредством ультразвука и сушку раствора с получением агломерированных наноструктурных частиц, в соответствии с изобретением производят дополнительную аттриторную обработку агломерированных наноструктурных частиц в течение 30 минут при скоростях вращения 1400-2000 об/ мин.The technical result is achieved due to the fact that in the method for producing a nanostructured conglomerated powder material for coating by gas-dynamic and gas-thermal spraying methods, including dispersing the nanostructured material into a liquid medium by means of ultrasound and drying the solution to obtain agglomerated nanostructured particles, additional attritor treatment is carried out in accordance with the invention agglomerated nanostructured particles for 30 minutes at speed x rotation of 1400-2000 rpm.

В качестве наноструктурного материала используют карбонитрид титана в количестве 20-80 об.% и непокрытый алюминиевый порошок - остальное, а в качестве жидкой среды - спиртовой раствор.As a nanostructured material, titanium carbonitride is used in an amount of 20-80 vol.% And uncoated aluminum powder is used for the rest, and an alcohol solution is used as a liquid medium.

Карбонитрид титана используют в виде частиц размером 40-60 нм, а непокрытый алюминиевый порошок - в виде частиц размером 90-100 нм, при следующем соотношении размеров частиц карбонитрид титана/непокрытый алюминиевый порошок=1,0/(1,7-2,3).Titanium carbonitride is used in the form of particles with a size of 40-60 nm, and uncoated aluminum powder is used in the form of particles with a size of 90-100 nm, with the following particle size ratio titanium carbonitride / uncoated aluminum powder = 1.0 / (1.7-2.3 )

В процессе аттриторной обработки при заявленных скоростях формируются плотные сферические гранулы с образованием прочной связи между наноразмерными частицами карбонитрида титана и частицами алюминиевого порошка. При скоростях аттриторной обработки менее 1400 об/мин, на материал не передается достаточного количества механической энергии для внедрения карбонитрида титана в частицы алюминиевого порошка и образования плотных агломерированных гранул не происходит. При скоростях обработки более 2000 об/мин происходит значительный нагрев и последующее окисление обрабатываемого материала. В образованную на поверхности частиц алюминиевого порошка твердую оксидную пленку не происходит внедрения карбонитрида титана, и как следствие, не происходит образования гранул. Для образования наноструктурированного конгломерированного порошкового материала из всего объема исходного материала, загружаемого в аттритор, достаточно 30-минутной обработки. При менее длительной обработке не весь агломерированный материал переходит в плотные конгломераты, что ведет к потерям материала на стадии рассеивания, а более длительная обработка заметно удорожает получаемый материал в связи с заметным повышением энергоемкости процесса.In the process of attritor processing at the stated speeds, dense spherical granules are formed with the formation of a strong bond between nanosized particles of titanium carbonitride and particles of aluminum powder. At attritor processing speeds of less than 1400 rpm, a sufficient amount of mechanical energy is not transferred to the material for the introduction of titanium carbonitride into aluminum powder particles and the formation of dense agglomerated granules does not occur. At processing speeds of more than 2000 rpm, significant heating and subsequent oxidation of the processed material occurs. Titanium carbonitride does not penetrate into the solid oxide film formed on the surface of aluminum powder particles, and, as a result, granules do not form. A 30-minute treatment is sufficient to form a nanostructured conglomerated powder material from the entire volume of the starting material loaded into the attritor. With a shorter processing time, not all agglomerated material passes into dense conglomerates, which leads to loss of material at the dispersion stage, and a longer processing noticeably increases the cost of the resulting material due to a marked increase in the energy intensity of the process.

При добавлении карбонитрида титана более 80% не обеспечивается прочная механическая связь между наноразмерными частицами TiCN, что приводит к повышению пористости до 10% и охрупчиванию напыляемого покрытия. При добавлении менее 20% не достигается необходимого значения твердости напыляемого покрытия.When titanium carbonitride is added over 80%, a strong mechanical bond between the TiCN nanosized particles is not ensured, which leads to an increase in porosity of up to 10% and embrittlement of the sprayed coating. When adding less than 20%, the required hardness value of the sprayed coating is not achieved.

Эквивалентный диаметр нанокристаллических компонентов не должен превышать 100 нм. В противном случае объемная энергия будет преобладать над поверхностной, что делает невозможным образование плотных гранул за счет высокой поверхностной энергии нанокристаллических компонентов.The equivalent diameter of nanocrystalline components should not exceed 100 nm. Otherwise, volumetric energy will prevail over the surface, which makes it impossible to form dense granules due to the high surface energy of the nanocrystalline components.

При изменении соотношения размеров частиц в сторону уменьшения размеров алюминиевого порошка (в частности, при соотношении 1,0:1,6) наблюдается заметное увеличение пористости гранул, в связи с недостаточным количеством материала для внедрения в него карбонитрида титана, из-за чего не происходит образования механической связи между компонентами. При изменении соотношения размеров частиц в сторону увеличения размеров алюминиевого порошка (в частности, при соотношении 1,0:2,4) наблюдается образование не агломерированного порошкового материала, а однородной массы, непригодной для дальнейшего рассева и напыления.When changing the particle size ratio in the direction of decreasing the size of aluminum powder (in particular, with a ratio of 1.0: 1.6), a noticeable increase in the porosity of the granules is observed, due to the insufficient amount of material for incorporation of titanium carbonitride into it, which does not occur the formation of a mechanical bond between the components. When changing the particle size ratio in the direction of increasing the size of the aluminum powder (in particular, at a ratio of 1.0: 2.4), the formation is not of an agglomerated powder material, but of a homogeneous mass unsuitable for further sieving and spraying.

Практическая реализация предлагаемого технического решения выполнялась по следующей разработанной схеме: обработка наноразмерного TiCN в ультразвуковой ванне ПСБ-4 мощностью 0,45кВт в течение 15-20 минут в 92% растворе этилового либо изопропилового спирта, диспергирование в суспензию наноразмерного алюминиевого порошка - материала ALEX™ с использованием установки ЛДУ-3 МПР мощностью 1 кВт; сушка суспензии в муфельной лабораторной электропечи типа СНОЛ-1 до полного удаления спирта; высокоэнергетическая аттриторная обработка порошка в течение 30 минут при скорости вращения чашек в пределах 1400-2000 об/мин.The practical implementation of the proposed technical solution was carried out according to the following developed scheme: processing of nanoscale TiCN in a PSB-4 ultrasonic bath with a power of 0.45 kW for 15-20 minutes in 92% solution of ethyl or isopropyl alcohol, dispersing into a suspension of nanosized aluminum powder - ALEX ™ material with using the installation of LDU-3 MPR with a power of 1 kW; drying the suspension in a muffle laboratory furnace type SNOL-1 to the complete removal of alcohol; high-energy attritorial processing of the powder for 30 minutes at a speed of rotation of the cups in the range of 1400-2000 rpm

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг. 1 - СЭМ изображение наноструктурированного конгломерированного порошкового материала;in FIG. 1 - SEM image of a nanostructured conglomerated powder material;

на фиг. 2 - СЭМ изображение шлифа наноструктурированного конгломерированного порошкового материала;in FIG. 2 - SEM image of a thin section of a nanostructured conglomerated powder material;

на фиг. 3 - СЭМ изображение поперечного шлифа покрытия, полученного на основе наноструктурированного конгломерированного порошкового материала.in FIG. 3 - SEM image of a transverse thin section of a coating obtained on the basis of a nanostructured conglomerated powder material.

При детальном рассмотрении фиг. 1 четко видно, что нанокристаллические составляющие конгломерированного порошкового материала имеют прочные механические связи внедрения. Так, наноразмерные составляющие кубической формы, что по проведенному микрорентгеноспектральному анализу идентифицируются как TiCN, плотно соединены с наноразмерными частицами сферической формы, что идентифицируются как ALEX™. При рассмотрении фиг. 2 также заметны прочные связи между наноразмерными составляющими различной морфологии. СЕМ изображение поперечного шлифа покрытия представлено на фиг. 3. Покрытие получается плотным, беспористым, также в нем наследуется наноструктурное состояние с равномерным распределением компонентов, что дает безградиентную твердость в продольном и поперечном направлениях.Upon a detailed examination of FIG. 1 it is clearly seen that the nanocrystalline components of the conglomerated powder material have strong mechanical interstitial bonds. So, the nanoscale components of the cubic shape, which according to the X-ray microanalysis are identified as TiCN, are tightly connected to the nanoscale particles of a spherical shape, which are identified as ALEX ™. When considering FIG. 2, strong bonds between nanoscale components of various morphology are also noticeable. A CEM image of the cross section of the coating is shown in FIG. 3. The coating is dense, non-porous, it also inherits a nanostructured state with a uniform distribution of components, which gives an ungraded hardness in the longitudinal and transverse directions.

Пример 1.Example 1

К диспергированному в 92% растворе этилового спирта наноразмерному порошку TiCN добавляли наноразмерный материал alextm в количестве 80% об. (в расчете на сухие компоненты), при соотношении между размерами частиц TICN/ALEX™=1,0/1,7. Диспергирование в спиртовую суспензию наноразмерного материала ALEX™ производилось с использованием установки ЛДУ-3 МПР мощностью 1 кВт в течение 20 минут. Суспензия подвергалась сушке в муфельной лабораторной электропечи типа СНОЛ-1 до полного удаления спирта. Сухая порошковая композиция подвергалась аттриторной обработке в течение 30 минут, причем скорость вращения чашек была в пределах 1400-2000 об/мин. После обработки порошковый материал подвергался рассеиванию с выделением фракции для напыления 20-40 мкм.To dispersed in a 92% solution of ethyl alcohol nanoscale TiCN powder was added nanosized material alextm in an amount of 80% vol. (calculated on dry components), with a ratio between particle sizes TICN / ALEX ™ = 1.0 / 1.7. ALEX ™ nanosized material was dispersed into an alcohol suspension using an LDU-3 MPR unit with a power of 1 kW for 20 minutes. The suspension was dried in a muffle laboratory electric furnace of the SNOL-1 type until the alcohol was completely removed. The dry powder composition was subjected to attritor treatment for 30 minutes, and the speed of rotation of the cups was in the range of 1400-2000 rpm After processing, the powder material was dispersed with the allocation of fractions for spraying 20-40 microns.

Напыление покрытий из предлагаемого наноструктурированного конгломерированного порошкового материала размерностью от 20 до 40 мкм производилось на установке ХГДН типа Димет-3. Состав напыляемого материала, определенный на рентгеновском дифрактометре Bruker D8 Advance, в масс.%:Coatings were sprayed from the proposed nanostructured conglomerated powder material with dimensions from 20 to 40 microns using a Dimet-3 type HGDN apparatus. The composition of the sprayed material, determined on a Bruker D8 Advance X-ray diffractometer, in wt.%:

Al - 88,3;Al 88.3;

Al2O3 - 8,3;Al 2 O 3 - 8.3;

TiCN - 3,4.TiCN - 3.4.

Толщина покрытий, формируемых этим способом, составляет 50-500 мкм, что обеспечивает требуемые эксплуатационные характеристики. Пористость такого рода покрытий, измеренная с помощью компьютеризированного анализа изображения поперечного шлифа на микроскопе LeicaDM-2500, составила 0,3%. Результаты исследований микротвердости, производимые на универсальном исследовательском комплексе «НаноСкан-3Д», показали, что покрытия имеют микротвердость 10,31 ГПа.The thickness of the coatings formed by this method is 50-500 microns, which provides the required performance characteristics. The porosity of this kind of coatings, measured using a computerized image analysis of the cross section on a LeicaDM-2500 microscope, was 0.3%. The results of microhardness studies performed at the NanoScan-3D universal research complex showed that the coatings have a microhardness of 10.31 GPa.

Пример 2.Example 2

К диспергированному в 92% растворе изопропилового спирта наноразмерному порошку TiCN добавляли наноразмерный материал ALEX™ в количестве 20% об. (в расчете на сухие компоненты), при соотношении между размерами частиц TiCN/ALEX™=1,0/2,3. Диспергирование в спиртовую суспензию наноразмерного материала ALEX™ производилось с использованием установки ЛДУ-3 МПР мощностью 1 кВт в течение 15 минут. Суспензия подвергалась сушке в муфельной лабораторной электропечи типа СНОЛ-1 до полного удаления спирта. Сухая порошковая композиция подвергалась аттриторной обработке в течение 30 минут, причем скорость вращения чашек была в пределах 1400-2000 об/мин. После обработки порошковый материал подвергался рассеиванию с выделением фракции для напыления 20-40 мкм.To dispersed in a 92% solution of isopropyl alcohol nano-sized powder TiCN was added nano-sized material ALEX ™ in an amount of 20% vol. (calculated on dry components), with a ratio between particle sizes TiCN / ALEX ™ = 1.0 / 2.3. ALEX ™ nanosized material was dispersed into an alcohol suspension using an LDU-3 MPR unit with a power of 1 kW for 15 minutes. The suspension was dried in a muffle laboratory electric furnace of the SNOL-1 type until the alcohol was completely removed. The dry powder composition was subjected to attritor treatment for 30 minutes, and the speed of rotation of the cups was in the range of 1400-2000 rpm After processing, the powder material was dispersed with the allocation of fractions for spraying 20-40 microns.

Напыление покрытий из предлагаемого наноструктурированного конгломерированного порошкового материала размерностью от 20 до 40 мкм производилось на установке микроплазменного напыления типа УГНП 2/2250. Состав напыляемого материала, определенный на рентгеновском дифрактометре Bruker D8 Advance, в масс.%:Coatings were sprayed from the proposed nanostructured conglomerated powder material with dimensions from 20 to 40 μm using a microplasma spraying machine of the UGNP 2/2250 type. The composition of the sprayed material, determined on a Bruker D8 Advance X-ray diffractometer, in wt.%:

Al - 64,4;Al - 64.4;

Al2O3 - 6,4;Al 2 O 3 - 6.4;

TiCN - 29,2.TiCN - 29.2.

Незначительный нагрев напыляемого материала из-за кратковременного пребывания порошка в плазменной струе обеспечивает частичное проплавление порошка, что способствует сохранению наноструктуры в напыляемом конгломерате. Толщина покрытий, формируемых таким способом, составляет 50-500 мкм, что обеспечивает требуемые эксплуатационные характеристики.Slight heating of the sprayed material due to the short-term stay of the powder in the plasma jet provides partial penetration of the powder, which contributes to the preservation of the nanostructure in the sprayed conglomerate. The thickness of the coatings formed in this way is 50-500 microns, which provides the required performance characteristics.

Исследования микротвердости и пористости покрытий измерялись методами, описанными в примере 1, и составили 14,24 ГПа и 1,3% соответственно. Исследования адгезии проводились методом испытания на сдвиг. Результаты исследований приведены в таблице.Studies of the microhardness and porosity of the coatings were measured by the methods described in example 1, and amounted to 14.24 GPa and 1.3%, respectively. Adhesion studies were conducted by shear testing. The research results are shown in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Применение предлагаемого способа получения наноструктурированного конгломерированного порошкового материала для нанесения покрытий методами газодинамического и газотермического напылений позволяет понизить пористость покрытий по сравнению с прототипом и обеспечить их высокие прочностные характеристики.The application of the proposed method for producing nanostructured conglomerated powder material for coating by gas-dynamic and gas-thermal spraying methods allows to reduce the porosity of the coatings in comparison with the prototype and to ensure their high strength characteristics.

Claims (1)

Способ получения наноструктурированного конгломерированного порошкового материала для нанесения покрытий газодинамическим и газотермическим напылением, включающий диспергирование наноструктурного материала в жидкую среду посредством ультразвука и сушку раствора с получением агломерированных наноструктурных частиц, отличающийся тем, что в качестве жидкой среды используют спиртовой раствор, а в качестве наноструктурного материала используют материал, состоящий из 20-80 об.% порошка карбонитрида титана с размером 40-60 нм и остальное - непокрытый алюминиевый порошок с размером частиц 90-100 нм, при следующем соотношении размеров частиц упомянутых порошков:
порошок карбонитрида титана/непокрытый алюминиевый порошок = 1,0/(1,7-2,3),
при этом производят аттриторную обработку агломерированных наноструктурных частиц в течение 30 минут при скоростях вращения 1400-2000 об/мин.
A method of producing a nanostructured conglomerated powder material for coating by gas-dynamic and gas-thermal spraying, comprising dispersing a nanostructured material into a liquid medium by means of ultrasound and drying the solution to obtain agglomerated nanostructured particles, characterized in that an alcohol solution is used as a liquid medium and a nanostructured material is used material consisting of 20-80 vol.% titanium carbonitride powder with a size of 40-60 nm and the rest is epokryty aluminum powder with a particle size of 90-100 nm, with the following ratio of said powder particle sizes:
titanium carbonitride powder / uncoated aluminum powder = 1.0 / (1.7-2.3),
in this case, an attritor treatment of agglomerated nanostructured particles is carried out for 30 minutes at rotation speeds of 1400-2000 rpm.
RU2014127727/02A 2014-07-08 2014-07-08 Method of producing nanostructured conglomerated powdered material for coating by gas-dynamic and thermal spraying RU2568555C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014127727/02A RU2568555C1 (en) 2014-07-08 2014-07-08 Method of producing nanostructured conglomerated powdered material for coating by gas-dynamic and thermal spraying

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014127727/02A RU2568555C1 (en) 2014-07-08 2014-07-08 Method of producing nanostructured conglomerated powdered material for coating by gas-dynamic and thermal spraying

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2568555C1 true RU2568555C1 (en) 2015-11-20

Family

ID=54598037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014127727/02A RU2568555C1 (en) 2014-07-08 2014-07-08 Method of producing nanostructured conglomerated powdered material for coating by gas-dynamic and thermal spraying

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2568555C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2128728C1 (en) * 1997-11-05 1999-04-10 Закрытое акционерное общество "Научно-производственный и коммерческий центр "ТОТЕМ"" Method of coatings deposition from powder materials
RU2196846C2 (en) * 1995-11-13 2003-01-20 Дзе Юниверсити оф Коннектикут Nanostructural raw materials for thermic deposition
RU2242536C2 (en) * 2002-10-21 2004-12-20 Караник Юрий Апполинарьевич Method of production of coatings on items made out of iron or its alloys
US7758784B2 (en) * 2006-09-14 2010-07-20 Iap Research, Inc. Method of producing uniform blends of nano and micron powders
CN103787407A (en) * 2013-12-25 2014-05-14 河北科技大学 Method for preparing nanometer TiCN/Al2O3 composite powder by reaction ball milling method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2196846C2 (en) * 1995-11-13 2003-01-20 Дзе Юниверсити оф Коннектикут Nanostructural raw materials for thermic deposition
RU2128728C1 (en) * 1997-11-05 1999-04-10 Закрытое акционерное общество "Научно-производственный и коммерческий центр "ТОТЕМ"" Method of coatings deposition from powder materials
RU2242536C2 (en) * 2002-10-21 2004-12-20 Караник Юрий Апполинарьевич Method of production of coatings on items made out of iron or its alloys
US7758784B2 (en) * 2006-09-14 2010-07-20 Iap Research, Inc. Method of producing uniform blends of nano and micron powders
CN103787407A (en) * 2013-12-25 2014-05-14 河北科技大学 Method for preparing nanometer TiCN/Al2O3 composite powder by reaction ball milling method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zeng et al. Fabrication of homogeneously dispersed graphene/Al composites by solution mixing and powder metallurgy
Gao et al. Tribological properties of copper matrix composites reinforced with homogeneously dispersed graphene nanosheets
Dong et al. Plasma assisted milling treatment for improving mechanical and electrical properties of in-situ grown graphene/copper composites
CN103789564B (en) A kind of method for preparing powder metallurgy of carbon nano tube reinforced aluminum alloy composite material
CN105209178B (en) Ternary ceramic thermal spray powder and coating method
Tiwari et al. Study of fabrication processes and properties of Al-CNT composites reinforced by carbon nano tubes-a review
CN111041398A (en) Method for enhancing tribological performance of nickel-based coating by using ceramic nanoparticles
Irhayyim et al. Effect of nano-TiO 2 particles on mechanical performance of Al-CNT matrix composite
Kumar et al. Processing and characterization of Al 6061–graphene nanocomposites
Wen et al. 2D materials-based metal matrix composites
TWI265062B (en) Electrode for discharge surface treatment, method for making an electrode for discharge surface treatment, discharge surface treatment apparatus and method
Falodun et al. Synthesis of Ti-6Al-4V alloy with nano-TiN microstructure via spark plasma sintering technique
Zhang et al. Enhanced surface properties of a graphene oxide reinforced high-entropy alloy composite prepared by spark plasma sintering
Ghosh et al. Effect of ball milling on hexagonal boron nitride (hBN) and development of Al-hBN nanocomposites by powder metallurgy route
Konakov et al. Fabrication of aluminum-graphene and metal-ceramic nanocomposites. A selective review
Kumar et al. Effect of graphene addition on flexural properties of Al 6061 nanocomposites
RU2568555C1 (en) Method of producing nanostructured conglomerated powdered material for coating by gas-dynamic and thermal spraying
Sachit et al. Synthesis and mechanical characterisation of aluminium-based hybrid nanocomposites reinforced with nano tungsten carbide and nano tantalum niobium carbide particles
CN104988448B (en) A kind of Al Ti C systems react the preparation method of powder cored filament material
CN104357697B (en) Method for preparing dense biological titanium alloy by spark plasma sintering
Baig et al. Surfactant-decorated graphite nanoplatelets (GNPs) reinforced aluminum nanocomposites: sintering effects on hardness and wear
Gül et al. Preparation and characterization of bronze/SiCp composites produced via current activated sintering method
CN114277298B (en) Graphene/nano Al adding method2O3WC-Co hard alloy of particles and preparation method
Burkov et al. Electrospark deposition of tungsten carbide powder on titanium alloy Ti6Al4V
Akinwamide et al. Microstructural and corrosion resistance study of sintered Al-tin in sodium chloride solution

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160709

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190213

PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210310