Газодинамические покрытия из порошковых материалов 4

Анализ этих положений позволяет утверждать, что порошки для газотермического напыления с гетерогенной структурой удовлетворяют перечисленным условиям, т. е. могут быть отнесены к классу композиционных материалов и названы композиционными порошками. ugg femme Исходя из Рис. 2.2. Типы смешанных структур трехкомпонентных композиционных порошков: Л — плакирование; 2 ГДК (3 ГДК) — двухкомпонентное (трехкомпонентное) гетеродисперсное конгломерирование; 2 ГМ К — двухкомпонентное гомодие-персное конгломерирование. сущности этого материала, он может быть определен как порошок сложного состава, каждая грануло-метрически самостоятельная частица которого состоит из макрообъемов нескольких компонентов, отличающихся по химическому составу, и идентична по качественному составу всем остальным. В объеме этого определения композиционный порошок может быть дифференцирован от порошков сплава и дисперсно-упрочненного материала (по размеру объемов компонентов) и механической смеси различных порошковых материалов (по характеру состава). Не следует также подменять указанный термин термином «порошковая композиция», которым в его точном смысле определяют компактный композиционный материал, полученный из порошков. Разделение композиционных порошков на классы может быть проведено: 1) по типу строения частиц; 2) по характеру поведения компонентов при напылении; 3) по методам получения; 4) по назначению. ‘По типу строения частиц различают плакированные и конгломератные частицы (рис. 2.1). Плакированная частица представляет собой исходную частицу (ядро) одного из материалов, на поверхности которой расположены один или несколько слоев других материалов. Частица композиционного порошка конгломератного типа сформирована из множества исходных частиц нескольких материалов. У гетеродисперсных конгломератных частиц между дисперсностью компонентов существует большая разница и частицы одного из них служат основой (ядром), на их поверхности размещаются частицы остальных компонентов (рис. 2.1, б). В этом случае отношение диаметра частиц основы к диаметру частиц остальцых компонентов обычно равно 10—20 и более. Гомодисперсные конгломератные частицы формируются из различных исходных компонентов с близким размером частиц (отношение диаметров обычно 1—3) (рис. 2.1, в). Комбинация этих двух основных типов позволяет получить ряд структур смешанного типа. На рис. 2.2 представлены некоторые варианты смешанных структур частиц трехкомпонентных композиционных порошков. В рассматриваемом перечне предполагается, что все три компонента могут использоваться как в качестве плакирующей оболочки, так и в составе конгломератов. Если последнее справедливо практически для всех материалов, то число материалов, из которых можно сформировать покрытие на частицах дисперсных материалов, довольно ограничено. Поэтому в трехкомпонентной системе из 24 возможных смешанных структур практически возможна реализация 15 (при наличии плакирующей способности у двух компонентов) или семь вариантов (при возможности плакирования лишь одним компонентом). Таким образом, учитывая возможность перегруппировки компонентов, для двухкомпонентного композиционного порошка общее количество воз-мржных основных вариантов структур составит семь, в том числе два — плакированных, три — конгломератных, два — смешанных, а для трехкомпонентного — 34, в том числе шесть — плакированных, четыре — конгломератных и 24 — смешанных. air max thea blanche По характеру поведения при напылении композиционные порошки делятся на реагирующие при нагреве и термонейтральные. В первом случае получение покрытия совмещено с синтезом новых веществ и его состав резко отличается от исходного состава частиц. Во втором случае существенного изменения состава в процессе напыления не происходит (если не учитывать обычные для всех материалов процессы окисления, азотирования при нагреве в газовой струе и т. п.). Примеры композиционных порошков с различным типом поведения при напылении представлены в табл. 2.1. При применении композиционных порошков в технологии газотермического напыления преследуют следующие основные цели: Таблица 2.1. Классификация композиционных порошков по характеру поведения при газотермическом напылении Тип состава Порошок Термореагирующие композиции Интерметаллические (Ni)—(А1); (Ni)—(Ti); (Co)—(Al); (NiP)—(A1); (NiCr)—(A1) и др. Керметные (Al)—(NiO); (Al)—(MoO3); (Al)—(WO3) и др. Металл — тугоплавкое (Ti)—(Si3N4); (Ti)—(SiC); (Ti)—(B4C);: (Zr)— соединение (Si3N4); (Cr)—(SiC) и др. Термонейтральные композиции Керамические и кермет- (SiO2)—(Cr2O3); (ТiO2)—(А1аО3); (Ni)—(А12 O3); ные (Ni)-(ZrO2); (Cu)—(ZrO2); (Ni)-(MgO) и др. Металл — тугоплавкое (Со)—(WC); (Ni)—(WC); (Ni)—(Cr3C2); (Ni)— соединение (TiB2); (Cu)—(SiC); (Ni)—(TiC) др. Металл — твердая смазка (Ni)—(графит); (Ni)—(CaF2); (Cu)—(MoS2) и др. Прочие (Ni)—(алмаз); (Сu) — (алмаз) и др. 132 ч 1) использование экзотермического эффекта взаимодействия компо нентов (Ni — Al, Ni— Ti и т. п.); • .

  1. равномерное распределение компонентов в объеме покрытия, на пример типа керметов (Ni — А12О3 и т. parka canada goose п.);
  2. защита материала ядра частицы от окисления или разложения при напылении (Со — WC, Ni — TiC и т. п.);
  3. формирование покрытия с участием материала, самостоятельно не образующего покрытия при газотермическом напылении (Ni — графит и т. п.);

    5) улучшение условий формирования покрытий за счет увеличения средней плотности частиц, введения компонентов с высокой энтальпией. При использовании смешанных структур частиц композиционного порошка, когда конгломерирование сочетается с плакированием, сразу решается несколько задач, например защита материала ядра с одновременным протеканием экзотермической реакции в объеме частицы, капсулирова-ние конгломератов и др. Adidas Original Zx Flux Homme

    2.1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПОРОШКАМ ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ

Требования к порошкам для газо-термического напыления складываются на основе двух положений: форма и размер частиц должны обеспечивать, с олной стороны, стабильную и регулируемую подачу частиц в высокотемпературную газовую струю, а с другой — формирование покрытия с заданными эксплуатационными свойствами. Показатели, охватываемые этими требованиями, диктуются как условиями работы питателя и пневмотранспорта, так и процессами теплообмена, газодинамики и межфазного взаимодействия в газовой струе, которые могут быть противоречивыми. Поэтому оптимальным решением во многих случаях является компромиссное сочетание степени удовлетворения этих требований. Важной суммирующей характеристикой порошков на стадии их подачи к газовой горелке или плазматрону является их текучесть. Она обусловливает стабильность подачи материалов, возможность точной регулировки расхода. Определение текучести порошков производят по ГОСТ 20899—75. В табл. 2.2 приведены показатели текучести для некоторых порошков металлов, сплавов и карбидов, используемых при газотермическом напылении. Формирование частиц композиционных порошков приводит к изменению их плотности и характеристик поверхности (конфигурации, коэффициента трения) — факторов, определяющих текучесть порошков. New Balance Femme pas cher Сравнение текучести различных композиционных порошков плакированного и конгломератного типа показывает, что в случае использования в качестве ядра неправильной формы операция как плакирования, так и конгломерирования выравнивает их поверхность и улучшает текучесть. Если исходным материалом служат частицы с формой, близкой к сферической, то конгломерирование снижает текучесть таких порошков. Для обеспечения равномерной подачи порошка желательно использовать частицы сферической (или сфероидизированной) формы с незначительной пористостью и размером не менее 10 мкм. Требования к теплофизическим свойствам порошка могут быть сформулированы, исходя из оценки энергетики процесса напыления. Энергетическое состояние частиц в газовой струе находится в сложной зависимости от большого количества параметров. С одной стороны, это характеристики самой струи — ее скорость и температура, вязкость и теплопроводность газовой среды, степень диссоциации и ионизации молекул газа, с другой — теплофизические свойства материала частиц: плотность, теплоемкость, теплопроводность, теплота плавления, а также ряд геометрических факторов — размеры частиц, их форма. Таблица 2,2. Свойства порошков для газотермического напыления (по данным фирм «Глидден Металз» и «Сильвания» (Нидерланды))

№ п.\п Состав Морфология порошка Размер частиц, мкм
Текучесть,с

1 NiBSi

Сферические частицы

  — 105 16 2 NiCrBSi « — « — 105 18 3

NiCrSi + Mo

Смесь сферических частиц сплава и сферических конгломератов молибдена 38 — 53 17 -22 4

65NiCrBSi + 35WC

Смесь сферических частиц сплава и угловатых частиц карбида 53 -105 18 5 Смесь сферических частиц сплава и сферических конгломератов карбида 53 — 105 17 6 Мо

Сферические частицы

44 — 47 8 7 Сферические частицы 10 — 44 15 8 Сферические конгломераты 44 — 74 25 — 30 9 Сферические конгломераты 10 — 44 30 -35 1 Конгломераты неправильной формы — 20 Не течет 1 W Сферические частицы 44 -74 8 WC-ицы12 Co дробленый Частицы неправильной формы 5 — 20 Не течет WC-12 Co (литой) Сферические частицы 44 — 74 8 — 12 Наименьшая длина траектории lчмин одиночной сферической частицы в высокотемпературной газовой струе, за время прохождения которой_частица расплавляется, определяется из выражения [36, 348] где Тг, λг, Gг, x D, x i, μ г — температура, теплопроводность, расход, степень диссоциации, степень ионизации и динамическая вязкость газа соответственно; d ч — диаметр частицы; ρ ч— плотность материала; i пл — весовая удельная энтальпия расплава (при температуре плавления частицы); Re, Nu — критерии Рейнольдса и Нуссельта; Ro — радиус сопла анода. Комплекс параметров в левой части уравнения определяет способность струи нагревать введенный порошковый материал и является ее энергетической характеристикой. Комплекс параметров в правой части, относящихся к теплофизическим свойствам напыляемого материала, характеризует последний с точки зрения трудности плавления в условиях высокотемпературной газовой струи и обозначен D — параметр трудности плавления [730]. В полном виде с учетом поправки Б. И. Китаева к коэффициенту теплопередачи на внутреннее тепловое сопротивление частицы, а также возможного вклада экзотермических эффектов взаимодействия в объеме частицы выражение для определения параметра трудности плавления имеет следующий вид: где Q3K3 — удельный весовой экзотермический эффект взаимодействия; nQ — степень использования экзотермическвго эффекта на участке нагрева материала до расплавления; Bi — критерий Био. В случае отсутствия теплового эффекта взаимодействия и при нагреве в условиях, когда Bi < 0,2, параметр трудности плавления может быть рассчитан по упрощенной формуле где IПл — объемная удельная энтальпия расплава материала частицы при температуре плавления Тпл; Сэ — эквивалентная теплоемкость расплава при Тпл . Параметр трудности плавления выражает отношение количества теплоты, необходимой для расплавления единицы объема частицы, к времени пребывания частицы в зоне нагрева (мерой последнего служит плотность материала, определяющая инерционность частицы по отношению к обтекающей газовой струе). Для большинства напыляемых дисперсных материалов этот показатель является основным. Однако в некоторых случаях — например при инконгруэнтном характере плавления, большой продолжительности процесса плавления (сопоставимой со временем пребывания в струе), высокой вязкости расплава, малой разности температур плавления и кипения (появлении эффекта испарительного охлаждения) — формирование покрытия, несмотря на достижение материалом стадии плавления, оказывается затруднительным. Наиболее неблагоприятным с точки зрения нагрева в ускоряющей газовой струе комплексом свойств (высокая температура плавления, большая теплота плавления и относительно малая плотность) обладают такие материалы, как оксиды бериллия и магния, карбид, диборид и нитрид титана. Сплавы железа, меди, никеля имеют параметр трудности плавления несколько меньший, чем чистые металлы, в основном за счет понижения температуры плавления. Однако в некоторых случаях невысокое значение D еще не гарантирует возможности получения покрытия. К таким исключениям относятся диоксид кремния, низкая теплопроводность, малая скорость плавления которого и высокая вязкость расплава затрудняют формирование покрытия при газотермическом напылении, т. е. достижение порошком стадии плавления является необходимым, но не всегда достаточным условием получения напыленного покрытия. Кроме того, в развитии контактных процессов между частицами и подложкой важную роль играет такой показатель свойств материала, как коэффициент аккумуляции тепла Ь [728]: где с, ρ и λ — теплоемкость, плотность и теплопроводность материала. Из сопоставления условий нагрева частиц и формирования покрытия следует, что без учета процессов изменения состава материала при напылении (окисления, нитридообразования и т. п.) наибольшей склонностью к образованию газотермического покрытия должны обладать материалы, имеющие минимальное значение D и максимальное. При малых значениях для формирования покрытия, очевидно, необходим дополнительный перегрев частиц и требуемая мощность будет превышать необходимую только для расплавления. В приложении к композиционному порошку выражение для параметра трудности плавления с учетом тепловых эффектов возможного взаимодействия компонентов имеет вид где Сср, L пл и Q вз— значения средней теплоемкости, теплоты плавления и тепловых эффектов взаимодействия («+» — эндотермического, «—» — экзотермического), отнесенные к единице объема частицы композиционного порошка; nQ— доля реализации теплового эффекта на стадии нагрева частицы до плавления. По характеру поведения при нагреве в высокотемпературной струе все композиции объединяются в три группы: I. Состоит из компонентов, практически не взаимодействующих, но плавящихся в условиях газотермического напыления: (Ni) — (А1 2О 3), (Ni) — (MgO), (Ni) — (ZrO3), (Co) — (ZrB2), (Co) — (TiC) и т. п.

  1. Включает компоненты, практически не взаимодействующие в ус ловиях напыления, причем один или несколько из них не могут, быть рас плавлены: (Ni) — (графит), (Сu) — (SiC) и т. п.
  2. Состоит из компонентов, образующих квазибинарные системы (или системы другого типа) с изменением температуры плавления продуктов взаимодействия, зависящим от состава композиции: (Сг) — (TiC), (Сг) — (ZrC), (Сг) — (HfC) и т. п. ….

    Из этого следует, что одной из основных особенностей нагрева частицы композиционного порошка является появление новой стадии — частичного расплавления, когда один или несколько компонентов уже перешли в расплавленное состояние и частица уже способна участвовать в формировании покрытия, тогда как остальные еще находятся в твердой фазе. В связи с этим DK ч может принимать ряд значений, соответствующих последовательному ряду значений температуры плавления компонентов (или продуктов их взаимодействия). Перспективными направлениями в создании композиций для газотермического напыления с точки зрения улучшения условий перевода в расплавленное состояние и последующего перегрева являются увеличение средней плотности частиц, снижение температуры плавления (за счет образования эвтектик или введения легкоплавких компонентов), реализация взаимодействия компонентов с экзотермическим эффектом. Наиболее благоприятно для процесса нагрева частицы в газовой струе — сочетание высокой плотности частицы с малыми затратами тепла струи на расплавление единицы ее объема.

К числу важных показателей относится максимально возможный диаметр частицы, которая принимает участие в формировании покрытия при напылении. Полагают, что условием этого служит переход частицы в расплавленное состояние. На основе этой предпосылки создан ряд методик оценки величины максимального диаметра частицы. Первая была предложена Д. Машем и Н. Виром [515] и сводилась к решению задачи нестационарной теплопроводности в твердой сфере при начальной температуре плавления материала. Вводя предположение о постоянстве критериев Вио Bi и Фурье Fo (Bi ~3,33) и граничном значении температуры в центре сферы (0,9Тпл), они получили выражение для определения максимально допустимого диаметра частиц: где а — коэффициент температуропроводности материала, К • м -1 • с –1; τн —— время нагрева частицы, с.

Порошок Размер зерна (номер зернистости)
5б,6-22,40) 22,4-45 (1) 45-90 (2) 5,6-45 (3) 16-63(4) 32-106(5) 45-125(6)
Al + +
Al2O3, композиция Al2O3 – TiO2, Cr2O3 и др.ок. + + + + +
AlSi (силумин) +
Si +
Ti + +
Cr + + + + +
Стали легированные + + + +
Ni + +
Сплавы NiBSi, NiCrBSi, CoNiCrBSi + + + + + +
(Ni) – (графит) + +
Сплав NiAl (95:5) + + +
Сплав NiAl (70:30) + + + +
(Ni) – (Al) (80:20) и (95:5) +
Сплавы NiCr (80:20) и NiCrAl (76:19:5) + + + +
Cu + +
Сплавы меди (бронзы) + +
Nb + + + + +
Mo + + + + +
Ta + + + + +
W + + + +
WC + + +
Композиция WC — Co + + + + + +
(WC) – (Co) (Co 12-20%) + +

Примечание. Знак «+» означает, что порошок применяется для газотермического напыления, знак «—» — не применяется. Если допустить, что время нагрева постоянно и равно 100 мс, Однако совокупность приведенных предположений исключает учет режима напыления и таких свойств материала, как плотность, теплота плавления и др. Как показывают исследования, скорости движения в плазменной струе частиц с различной плотностью могут различаться в 2—4 раза. Другая методика оценки величины максимального диаметра частиц основана на комплексной оценке условий как нагрева, так и движения частиц в газовой струе и сравнения времени, необходимого для расплавления частицы, с реальным временем ее пребывания в зоне нагрева [42, 348]. Максимальный диаметр согласно этой методике определяется по формуле и зависит от трех групп факторов. Первая группа связана с конструктивными особенностями самой горелки, вторая — объединяет параметры режима ее работы (Ro — радиус сопла; lЧ — длина пути частицы на изотермическом участке струи, зависящая, в частности, от точки ввода порошка в струю; PT — тепловая мощность, введенная в струю; GГ — расход газа), третья — обусловлена свойствами материала частицы (Нпл— теплосодержание расплавленного материала частицы в точке плавления; ρч — плотность частицы). Минимальный диаметр частиц, с одной стороны, определяется условиями транспортировки порошка к горелке (конструктивным решением узла подачи порошка, свойствами мате Таблица 2.4. Допустимое риала частиц, обусловливающими содержание газовых примесей в склонность их к слипанию, формой порошках для газотермического частиц); с другой — наличием наи- напыления (по DIN 32 529) меньшего критического размера частиц, — Содержание (не более), % которые способны достигать напыляе мой поверхности и, следовательно, принимать участие в фор-

Al 0,5 • • 4
Ti 0,3 0,3 0,3 o, i
Cr 0,8 0,1 0,1
Ni 0,5 0,1 0,1
Nb 0,3 0,3 0,3 o, i
Mo 0,3 0,15 0,1
Та 0,3 0,3 0,3 o,» i
W 0,3 0,15 0,1

формировании покрытия (это вызвано тем, что отраженный или обтекающий изделие газовый поток способен захватывать частицы размером менее критического и уносить их, не давая возможности достигнуть поверхности подложки). Минимальный диаметр частиц, оцененный из этих условий, составляет 1—3 мкм [170]. Средний размер частиц порошков для газотермического напыления и широта диапазона используемой фракции являются одной из важнейших характеристик материала. Эти показатели зависят от состава напыляемого м-атериала, используемого типа оборудования и заданных свойств покрытия. Так, фирма «Хёганес» (Швеция) выпускает порошки никелевых самофлюсующихся сплавов с размером частиц 36—106 мкм для газопламенного напыления горелками фирмы «Кастолин», 45—125 мкм — для газопламенного напыления горелкой Метко 5Р (фирма «Метко», США) и 15—53 мкм — для плазменного напыления. Опыт использования в технологии газотермического напыления порошков металлов, сплавов, оксидов, карбидов и других материалов в виде фракций различной крупности обобщен в европейском стандарте DIN 32 529 (табл. 2.3). Важным показателем качества порошков для напыления является стабильность их химического состава. Особо тщательно необходимо контролировать содержание углерода в карбидах и количество органической связки в композиционных порошках [432]. Из примесей наиболее существенное значение имеет кислород, а в распыленных порошках — также азот и водород. Во многих случаях следует оценивать распределение кислорода между находящимся в растворе, связанным в оксиды и адсорбированным на поверхности [432]. Допустимое содержание газовых примесей по DIN 32 529 показано в табл. 2.4. nike air max 2017 dames

2.2. СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРОШКОВ ДЛЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ

Известные в настоящее время способы получения порошков для газотермического напыления покрытии делятся на две группы: первичные (формирование исходной частицы порошка) и вторичные (модифицирование полученного исходного порошка в тех случаях, когда использование ег не позволяет получить покрытие с заданным комплексом свойств). К первой группе способов относятся следующие: распыление распл; ва; распыление проволоки плазменной струей; механическое измельчение слитка; интеркристаллитная коррозия слитка; твердофазное восстановление оксидов газообразным или твердым восстановителем, металлокерамическс восстановление оксидов; синтез из элементов; самораспространяющийс высокотемпературный синтез (метод СВС); гальваническое и газофазнс осаждение с последующим измельчением осадка; гранулирование исходны порошков, в том числе с последующим спеканием или оплавлением гранул (для порошков оксидов может быть совмещено с процессом восстановления и спекания); спекание прессовки или уплотнение без подогрева с последующим измельчением заготовки. Ко второй группе относятся такие способы: термическое оксидирование; плакирование (осаждение оболочки химическим, гальваническим, парофазным и другими методами); диффузионное насыщение порошка нанесение микропорошков с использованием связующего и т. п. Могу применяться сочетания нескольких способов. Большинство из перечисленных выше способов широко используют ся при производстве изделий методами порошковой металлургии [2, ЮС 149, 336J.

2.2.1. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
РАСПЫЛЕНИЕ

Поскольку металлические порошки, предназначенные для газотермического напыления, в основном являются высоколегированными материалами, для которых очень важно обеспечение однородности частиц п составу, для их изготовления наиболее удобен метод распыления — диспергирование струи расплавленного металла или сплава. Распыление может осуществляться струей жидкости (например, водой под большим напором), газа (нейтрального газа высокого давления или сжатого воздуха) а также механическими средствами (центробежное, ультразвуковое распыление и др.). Частицы распыленных порошков чаще всего имеют сферическую форму, но могут приобретать в результате коагуляции и неправильную. В общем случае форма частиц распыленных порошков зависит от поверхностного натяжения расплава, его вязкости, содержания примесей и режима распыления. Методами распыления можно получать порошки практически всех металлов и сплавов различных дисперсности и состава. Для распыления тугоплавких металлов (ниобия, молибдена, вольфрама) используют дуговые плазмотроны. Распыление осуществляют в воду или в защитную среду (в последнем случае частицы порошка не окисляются). Распыленные металлы подвергают сушке, рассеву и выделению нужной фракции.

МЕХАНИЧЕСКОЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ

Другим распространенным способом получения порошков для напыления является механическое измельчение (дробление) компактных материалов. Этот способ применяют для хрупких металлов и сплавов, природных минералов, отходов металлургической и металлообрабатывающей промышленности, а также губчатых металлов, полученных электролизом или восстановленных газами, поскольку такая губка легко разрушается Механическое измельчение осуществляют в барабанах, молотковых, вибрационных и других мельницах. bottes timberland При этом получают так называемые осколочные порошки с частицами неправильной угловатой формы. Рассмотренный способ имеет и ряд недостатков: механическое измельчение твердых или очень мягких металлов сложно или неэкономично; кроме того, порошки могут не соответствовать техническим условиям вследствие неблагоприятной формы, наклепа частицы или загрязнения продукта материалами футеровки мельницы или мелющих тел.

АВТОКЛАВНЫЙ МЕТОД

Порошки металлов, отличающихся высокой дисперсностью и повышенной химической активностью, получают автоклавным методом, т, е. Путем их осаждения из растворов газами-восстановителями в автоклавах. Процесс проводится при сравнительно невысоких температурах (200—250 °С), давлениях порядка 2—5 МПа (20—50 атм) в среде водорода или оксида углерода. Для интенсификации процесса растворы перемешивают, в них вводят специальные добавки или затравки. В качестве сырья используют продукты переработки рудных концентратов методами гидрометаллургии, а также отходы производства, содержащие требуемые соединения. Автоклавный метод применяют для получения порошков вольфрама, молибдена, кобальта, никеля и меди. . …

КАРБОНИЛЬНЫЙ МЕТОД

Карбонильный метод получения металлических порошков основан на пиролизе (термической диссоциации) карбонильных соединений металлов. Пиролиз карбонилов проводят при температуре 250—400 °С в специальных реакторах, в которые помещают затравки. Исходным сырьем для получения карбонильных порошков служат отходы металлургического производства, металлический лом, рудные концентраты, прокатная окалина. При определенных условиях пиролиза частицы карбонильных порошков могут иметь сферическую форму. Карбонильным методом получают порошки вольфрама, железа, кобальта, молибдена, никеля, хрома и других металлов, а при разложении смеси карбонилов — порошки сплавов. Присущие карбонильным порошкам примеси кислорода и углерода легко удаляются в среде водорода при температуре 400—600 °С. В целом карбонильные порошки отличаются высокими химической активностью и чистотой.

2.2.2. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВ (См. Энциклопедию)

Способы получения композиционных порошков могут разделяться по признаку структуры частиц (плакированные или конгломератные) и по используемым для формирования этой структуры методам. Методы плакирования и конгломерирования в принципе различаются — в первом обеспечивается осаждение слоя покрытия на поверхности частиц дисперсного материала с использованием химических и физико-химических процессов, во втором формируются связи между частицами различных компонентов с применением в основном физических и физико-механических процессов. Классификация методов получения композиционных порошков представлена на рис. 2.3. 140, Рис. 2.3. Классификация методов получения композиционных порошков.

ПЛАКИРОВАНИЕ

Плакирование дисперсных материалов при получении композиционных порошков для газотермичеекого напыления может быть осуществлено следующими основными способами: Из твердой фазы диффузионным насыщением (например, борированием частиц MoSi2). Из расплава совместным распылением его ео взвешенной твердой фазой (например, WC в расплаве NiCrBSi-сплава). Из водных растворов: а)восстановлением из растворов солей водородом (например, осаждение Ni на А1, Со на WC); б) контактным методом с использованием реакции замещения (например, осаждение никеля на алюминии); в)химическим восстановлением из растворов солей гипофосфитом,гидразином и т. п. (например, осаждение никеля, меди, кобальта и других металлов на частицы металлов и неметаллов); г) электролизом (например, осаждение никеля, меди и других металлов на поверхность металлических и металлизированных частиц). 4. Из газовой фазы термическим разложением карбонилов, металлоорганических соединений (МОС) и т. п. (например, осаждение никеля из тетракарбонила на алюминий, WC, А12Оз, графит, BN и т. п.). 5. В вакууме испарением при термическом или электронно-лучевом нагреве (например, осаждение алюминия на ZrO2). Первым из методов плакирования дисперсных материалов для получения напыляемых композиционных порошков был использован метод восстановления никеля или кобальта из солей водородом (фирмы «Метко»,, США, «Шеррит—Гордон», Канада, и др.). Для получения никель-алюминиевого композиционного порошка применяют метод контактного никелирования, основанный на реакции восстановления никеля алюминием: 3NiCl2 + 2A1 = 2A1Cl3 + 3Ni + Q. bottes ugg bailey button pas cher Нанесение металлических покрытий на частицы порошков может быть осуществлено методом испарения и конденсации в вакууме. Методом химического восстановления получают порошки, частицы которых плакированы оболочками из никеля, кобальта, меди, олова, а также оболочками сложного состава — никель — фосфор, кобальт — фосфор. Наиболее простым вариантом данного метода получения плакированных порошков является восстановление с помощью гипофосфита натрия. Общая схема процесса (для случая осаждения никеля) имеет следующий вид: NaH2PO2 + Н2О NaH2PO3 + 2Н; Ni+2 + 2Н Ni + 2H+; Н 3РО2 + Н Р + 2Н2О. Средняя скорость осаждения 10—13 мкм • ч -1. Отличительной особенностью является параллельное с металлом восстановление фосфора, также осаждающегося в объеме плакирующей оболочки. Хотя его содержание сильно зависит от кислотности среды и может регулироваться, однако получить оболочку из чистого никеля в этом случае невозможно. Для нанесения на дисперсный материал методом химического восстановления покрытия из чистого никеля в качестве восстановителя используют соединения гидразина — гидразин-гидрат (NH2 • NH2 • Н2О) или гидразин-сульфат (NH3 • NH2 • H2SO4). Скорость осаждения никеля в этой реакции ниже. Непосредственное плакирование таким способом неметаллических материалов (оксидов, карбидов, боридов) невозможно, необходимо предварительное нанесение тонкого слоя никельфосфорного покрытия (0,5-1 %). Процесс химического кобальтирования аналогичен химическому никелированию. При осаждении на поверхность частиц покрытий из меди в качестве восстановителя используют гидразин-хлорид, из олова — тиомо-чевину. Электролитический метод с точки зрения промышленного применения является одним из наиболее простых и доступных [255].

Добавить комментарий