Сверхзвуковое воздушно-газовое плазменное напыление керметных покрытий системы карбид титана-хрома–нихром

Abstract

Исследовано влияние факторов воздушно-газового плазменного напыления (ВГПН) (мощность плазмотрона, расход плазмообразующего газа, дистанция напыления, диаметр анода) механической смеси порошков двойного карбида титана–хрома и нихрома на характеристики получаемых покрытий (структуру, микротвердость, пористость, стойкость к выкрашиванию). Программа экспериментов была составлена с использованием метода математического планирования. По результатам обработки данных экспериментов получены уравнения регрессии, определяющие количественную зависимость значений средней и максимальной микротвердости, стабильности показателей микротвердости и степени выкрашивания от факторов процесса напыления. Для анализа результатов использованы показатели теплосодержания плазменной струи и продолжительности процесса прохождения частиц порошка через плазменную струю. Установлено, что наибольшее влияние на структуру и свойства полученных покрытий оказывает режим истечения плазменной струи и величина ее теплосодержания. В случае использования при ВГПН покрытий из механической смеси порошков карбида титана-хрома и нихрома (3:1) анода диаметром 10 мм, обеспечивающего сверхзвуковой режим истечения струи, при показателе теплосодержания струи 5,6 кВт·ч/м³ формируются плотные покрытия (пористость <1 %) с керметной структурой (карбид титана-хрома и нихром), имеющие среднюю микротвердость 12,6 ГПа, что превосходит в 1,5 раза микротвердость газотермических покрытий из механической смеси порошков карбида хрома и нихрома (8,6 ГПа).

Effect of plasma gas air spraying (PGAS) factors (plasmatron power, consumption of plasma gas, spraying distance, anode diameter) of mechanical mixture from double titanium-chromium carbide and nichrome powders on characteristics of produced coatings (structure, microhardness, porosity, chipping resistance) was investigated. Program of experiments was composed using mathematical planning method. Regression equations, determining quantitative dependence of values of average and maximum microhardness, stability of microhardness indices and level of chipping on spraying process factors, were received based on data processing results. Indices of heat content in plasma jet and duration of powder particle passing through plasma jet were used for analysis of the results. It is determined that mode of plasma jet outflow and value of its heat content have the largest effect on structure and properties of produced coatings. Using 10 mm diameter anode, providing supersonic jet outflow mode at 5.6 kWрh/m³ heat content index, for PGAS of coatings from mechanical mixture of titanium-chromium carbide and nichrome powders (3:1) promotes for formation of dense coatings (porosity <1 %) with cermet structure (titanium-chromium carbide and nichrome). Such coatings have average microhardness 12.6 GPa that 1.5 times exceeds microhardness of thermal coatings from mechanical mixture of chromium carbide and nichrome powders (8.6 GPa). 20 Ref., 6 Tables, 2 Figures.