CZ304146B6 - Zpusob prípravy gradovaného keramického povlaku a gradovaný keramický povlak pripravený tímto zpusobem - Google Patents
Zpusob prípravy gradovaného keramického povlaku a gradovaný keramický povlak pripravený tímto zpusobem Download PDFInfo
- Publication number
- CZ304146B6 CZ304146B6 CZ20090307A CZ2009307A CZ304146B6 CZ 304146 B6 CZ304146 B6 CZ 304146B6 CZ 20090307 A CZ20090307 A CZ 20090307A CZ 2009307 A CZ2009307 A CZ 2009307A CZ 304146 B6 CZ304146 B6 CZ 304146B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- formations
- coating
- ceramic coating
- disk
- layer
- Prior art date
Links
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 4
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 claims description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- QFXZANXYUCUTQH-UHFFFAOYSA-N ethynol Chemical group OC#C QFXZANXYUCUTQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 abstract description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 abstract 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 4
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000012707 chemical precursor Substances 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 239000002707 nanocrystalline material Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Zpusob prípravy gradovaného keramického povlaku, zejména pro kovové soucásti vystavené abrazivnímu pusobení, pri kterém se výchozí materiál na bázi Al.sub.2.n.O.sub.3.n.-ZrO.sub.2.n.-SiO.sub.2.n. s obsahem 35 az 54 hmotn. % Al.sub.2.n.O.sub.3.n., 28 az 41 hmotn. % ZrO.sub.2.n. a 9 az 25 hmotn. % SiO.sub.2.n. roztaví v obloukové peci, tavenina se odlije, po rychlém ztuhnutí se namele na prásek o velikosti zrna do 120 .mi.m, ten se zárovým stríkáním nanásí na kovový podklad, címz se z dopadajících roztavených zrn vytvárí keramický povlak z vrstvených, vzájemne se prekrývajících, soudrzných zvlnených diskových útvaru o tloustce od 3 .mi.m, který má celkovou pórovitost mensí nez 5 % spocívá v tom, ze se povrch naneseného amorfního keramického povlaku krátkodobe ohreje na teplotu v rozmezí od 940 do 1200 .degree.C, zatímco spodní strana povlaku stýkající se s podkladem se udrzuje na teplote nejlépe do 230 .degree.C. Vzniklý gradovaný keramický povlak sestává ze trí spojitých vrstev, z nichz povrchovou vrstvu tvorí diskovité útvary s nanokompozitní strukturou s krystalovými zrny o prumerné velikosti od 10 do 60 nm tvorenými jednou fází tuhého roztoku teragonálního ZrO.sub.2.n. presyceného Al.sub.2.n.O.sub.3.n. a SiO.sub.2.n., vrstva stýkající se s podkladem je tvorená diskovými útvary s amorfní vnitrní strukturou a strední prechodová vrstva má jak diskové útvary s vnitrní nanokompozitní strukturou tak i diskové útvary s vnitrní amorfní strukturou.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu přípravy gradovaného keramického povlaku na bázi Al2O3-ZrO2-SiO2, zejména pro kovové součásti vystavené abrazivnímu působení, a gradovaného keramického povlaku vytvořeného tímto způsobem.
Dosavadní stav techniky
Je známo, že dosloužilé vyzdívky sklářských pecí, které obsahují 45 až 55 % hmotn. A12O3, 28 až 35% hmotn. ZrO2, 12 až 18% hmotn. SiO2 a malé množství oxidů alkalických kovů, se s výhodou využívají k výrobě odlévaných objemových součástí nebo silnostěnných odlitků ve formě vložek potrubních dílů nebo tvarovek pro vyložení ocelových plášťů, neboť se zjistilo, že výrobky z tohoto materiálu mají vysokou tvrdost, odolnost proti otěru, vysokým teplotám a chemické korozi. Materiál roztavený v obloukové peci se odlévá většinou do pískových forem a při kontrolovaném chladnutí odlitku dochází ke krystalizací. Konečný produkt z tohoto keramického materiálu na bázi Al2O3-ZrO2-SiO2 má převládající eutektickou mikrostrukturu, která je tvořená lamelami korundu a baddeleyitu a obsahuje také menší množství skelné fáze. Jako vstupní materiály licího procesu lze samozřejmě použít i mechanicky připravené směsi uvedených, relativně čistých oxidů. Obvyklá technologie odlévání materiálu však do značné míry omezuje tvar i parametry konečných výrobků.
Obecně je také známo, že vytvořením nanokrystalické struktury v materiálech se dosáhne výrazného zlepšení mechanických vlastností materiálu. U strukturní nanokrystalické keramiky je to zvýšení tvrdosti, pevnosti a odolnosti proti opotřebení. Problémem však je omezená možnost výroby trojrozměrných kompaktních výrobků použitelných rozměrů a tvarů, jako jsou dlaždice, trubky a podobně. Ačkoliv existuje několik výrobních postupů, které dovolují připravit keramické prášky o velikosti částic od několika jednotek do několika desítek nm, tzv. nanoprášky, v dostatečně velkém množství, nedařilo se dosud vytvořit ani funkční nanostrukturní keramický povlak s dobrou adhezi k povlakovanému podkladu. Konsolidace nanoprášků do trojrozměrných strukturních Částí je pak problematická stále.
Již řadu let se používá technika žárového stříkání, která dokáže nastolit podmínky pro velmi rychlé tuhnutí. Při konvečním procesu žárového stříkání se částice vstupního prášku vpravují do horkého proudu plazmatu, který je generovaný například plazmatronem. Částice se rychle roztaví, urychlí a jsou unášeny k substrátu. Při dopadu na relativně chladný substrát se roztavené částice rozprostřou, velmi rychle se ochladí a rapidně ztuhnou ve formě tenkých disků. Tyto disky zvané splaty, které se během procesu vrší stochasticky na sebe, tvoří základní stavební jednotku pro celý nástřik. Díky velmi vysokým rychlostem ochlazování vzniklých splatů, 103 až 105 Ks1, vznikají v jednotlivých splatech buď velmi jemné mikrostruktury tvořené úzkými sloupcovými krystaly, nebo může dojít k potlačení krystalizace a vzniku amorfních splatů. Pomocí žárového stříkání je tak možné produkovat samonosné keramické prvky, materiálově gradované vrstvy či materiály částečně nebo zcela amorfní.
V současné době se objevuje snaha využití žárového stříkání k vytváření nanostrukturních keramických povlaků. Jednu cestu představuje využití aglomerovaných nanoprášků a jejich pouze částečného natavení během procesu plazmového stříkání. Výsledkem jsou povlaky smírně zlepšenými vlastnostmi, které napříč tloušťkou obsahují směs nanokrystalické struktury a klasické mikrostruktury plazmových nástřiků vznikající při tuhnutí roztaveného materiálu.
- 1 CZ 304146 B6
Další cesta, která je ovšem použitelná jen pro některé materiály, je jednak plazmové stříkání s podáváním nanoprášků v podobě suspenze, jednak stříkání roztoků chemických prekurzorů. U obou těchto postupů je velmi důležité zajistit velmi přesné, rovnoměrné a dostatečně pomalé podávání ať už suspenze nebo roztoku. Vzniklé nástřiky pak mají nanostrukturní formu napříč celou svojí tloušťkou a vykazují i určité zlepšené vlastnosti, ale jejich produkce je velmi pomalá.
Úkolem předloženého vynálezu je tedy navrhnout způsob vytvoření komerčně využitelného keramického povlaku na podkladním tělese, který by měl zlepšené mechanické vlastnosti, a povlak zhotovený tímto způsobem.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje způsob přípravy gradovaného keramického povlaku, zejména pro kovové součásti vystavené abrazivnímu působení, při kterém se výchozí materiál na bázi AI2O3-ZrO2-SiO2 s obsahem 35 až 54 % hmotn. A12O3, 28 až 41 % hmotn. ZrO2 a 9 až 25 % hmotn. SiO2 roztaví v obloukové peci, tavenina se odlije za rychlého tuhnutí a namele se na prášek o velikosti zrna do 120 pm, tento prášek se žárovým stříkáním nanáší na kovový podklad, čímž se vytváří keramický povlak z vrstvených, vzájemně se překrývajících, soudržných zvlněných diskových útvarů o tloušťce do 3 pm z dopadajících roztavených zrn, který má celkovou pórovitost menší než 5 %, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se nanesený amorfní keramický povlak tepelně upraví krátkodobým ohřátím povrchu na teplotu v rozmezí od 940 do 1200 °C, zatímco spodní strana povlaku stýkající se s podkladem se udržuje na teplotě nejlépe do 230 °C, čímž vznikne povlak ze tří spojitých vrstev diskových útvarů s různým typem vnitřní struktury, z nichž povrchovou vrstvu tvoří diskovité útvary s nanokompozitní strukturou s krystalovými zrny o průměrné velikosti od 10 do 60 nm tvořenými jednou fází tuhého roztoku teragonálního ZrO2 přesyceného A12O3 a SiO2, základní vrstva stýkající se s podkladem je tvořená diskovými útvary s amorfní vnitřní strukturou a střední vrstva je přechodová vrstva jak s diskovými útvary s vnitřní nanokompozitní strukturou tak i s diskovými úvary s vnitřní amorfní strukturou.
Podle vynálezu je výhodné, provádí-li se tepelná úprava povrchu povlaku přístrojem vyzařujícím energii, zejména laserem, kyslíko-acetylénovým hořákem, plazmatronem a podobně.
Podstata řešení se také týká gradovaného keramického povlaku, zejména trvalého povlaku kovových součástí vystavených abrazivnímu působení, na bázi Al2O3-ZrO2-SiO2, který obsahuje 35 až 54 % hmotn. A12O3, 28 až 41 % hmotn. ZrO2 a 9 až 25 % hmotn. SiO2 aje tvořený soudržnými zvlněnými a plošně uspořádanými diskovými útvary o tloušťce do 3 pm překrývajícími se vzájemně tak, že celková pórovitost je menší než 5%, jehož podstata spočívá podle vynálezu V tom, Že povlak sestává ze tří vrstev s odlišnou vnitřní strukturou, z nichž vrchní, povrchová vrstva obsahuje diskové útvary s vnitřní nanokompozitní strukturou tvořenou zbytkovou amorfní matricí, ve které jsou rovnoměrně hustě dispergované oblá kiystalová zrna tvořená tuhým roztokem tetragonálního ZrO2 přesyceného A12O3 a SiO2 o průměrné velikosti 10 až 60 nm, základní vrstva dosedající na kovový podklad je tvořená diskovými útvary s amorfní strukturou a střední vrstva je přechodová vrstva s diskovými útvary jak s nanokompozitní vnitřní strukturou, tak i s diskovými útvary s amorfní strukturou.
S výhodou obsahují diskové útvary s vnitřní nanokompozitní strukturou v povrchové vrstvě gradovaného keramického povlaku mezi nanometrickými krystalovými zrny tenkou vrstvu zbytkové amorfní matrice případně částečně zkrystalizované jako fáze γ-Α12Ο3 nebo δ-Α12Ο3.
Výsledkem způsobu podle vynálezu je tedy gradovaný keramický povlak, jehož volný povrch má kompozitní nanokrystalickou strukturu a zlepšené mechanické vlastnosti, jichž nebylo možno dosud používanými způsoby přípravy keramických nanokrystalických materiálů dosáhnout.
-2CZ 304146 B6
Vniklý gradovaný povlak má povrchovou vrstvu, která je velmi tvrdá a odolná proti abrazivnímu opotřebení.
Popis příkladu konkrétního provedení
Pro lepší pochopení a ilustrativní osvětlení podstaty vynálezu bude nyní vynález popsán na příkladu konkrétního provedení. Výchozí odlitý materiál s jemnou eutektickou mikrostrukturou měl následující chemické složení: 49,1 % hmotn. A12O3, 37,6 % hmotn. ZrO2, 11,6% hmotn. SiO2 a 1,7 % hmotn. ostatních oxidů. Mechanickým drcením odlitků a následným prosetím se pak připravil keramický prášek o velikosti částic 40 až 63 pm. Pro plazmové stříkání byl použit plazmatron WSP 500® o výkonu 160 kW s vodou stabilizovaným proudem plazmatu. Stříkání probíhalo na vzduchu, přičemž keramický prášek byl do proudu plazmatu podáván rychlostí 250 g.min 1 ve vzdálenosti 50 mm od čela hořáku a povlakovaný podklad byl umístěný 350 mm od čela hořáku a povlakovaný podklad byl umístěný 350 mm od čela hořáku. Toto nastavení parametrů stříkání zajistilo protavení většiny dopadajících částic. Povlakovaný podklad tvořila destička uhlíkové oceli s otryskaným povrchem o rozměrech 100 x 25 mm. Přejezdy plazmatronu přes podklad byly prokládány chlazením proudem stlačeného vzduchu, což dovolilo udržet teplotu povlaku během stříkání mezi 200 až 360 °C a zajistit tak dobrou adhezi povlaku na podkladu při pokojové teplotě. Vzniklý amorfní povlak měl tloušťku 1,5 mm, obsahoval kolem 4% obj. neroztavených částic keramického prášku a vykazoval otevřenou pórovitost 1,7 %.
Za účelem kontrolované krystalizace povrchové vrstvy splatů se pak amorfní povlak podrobuje povrchovému tepelnému zpracování. K tomu se využívá přístroj vyzařující energii, např. laser, kyslíko-acetylénový hořák, plazmatron atd., který je schopný kontrolované a krátkodobě ohřát povrch povlaku na teplotu mezi 940 °C a 1200 °C a zároveň zajistit, aby teplota na rozhraní povlaku a podkladu nepřesáhla 230 °C. Protože většina dostupných zařízení neumožňuje zahřátí celého povrchu povlaku najednou, ale pouze jeho malé části, je nutné využít systematické rastrování povrchu povlaku tak, aby uvedené teplotní podmínky na povrchu povlaku a na rozhraní povlak - podklad byly splněny postupně lokálně ve všech bodech povrchu a v každém okamžiku ohřevu. Takové tepelné zpracování zajistí proběhnutí krystalizace v povrchové vrstvě povlaku za vzniku nanokrystalické kompozitní struktury uvnitř splatů s velikostí zrn od 10 do 60 nm a zároveň nedovolí natavení povrchu povlaku. Dodržení podmínky maximální teploty rozhraní zabraňuje výskytu odlupování povlaku od substrátu. Parametry procesu povrchového tepelného zpracování se určují v závislosti na zvoleném přístroji. Hloubka nanostrukturní vrstvy je závislá na měrné energii dodávané přístrojem resp. absorbované povrchem a na rychlosti pohybu paprsku resp. povrchu výrobku. Měrný výkon je možné měnit nastavením výkonu přístroje, u laseru např. jeho defokusací. Hloubku tepelně ovlivněné vrstvy určuje též tepelná vodivost keramického materiálu, která se pohybuje v rozmezí 1,1 až 1,5 W.m~'.K._l. Zvolení parametrů procesu povrchového tepelného zpracování má vliv na výslednou velikost nanometrických krystalových zrn a na hloubku nanostrukturní vrstvy keramického povlaku.
V popisovaném konkrétním příkladu bylo povrchové tepelné zpracování provedeno na pulzním Nd:YAG laseru JK701H firmy Lumonics. Laser byl nastaven na energii pulzu 4 J při frekvenci 100 Hz a délce pulzu 2 ms. Použitá laserová optika měla ohniskovou vzdálenost 120 mm a byla rozostřena o 60 mm, aby šířka stopy byla přibližně 7,5 mm. Při povrchovém tepelném zpracování se laserová stopa pohybovala po povrchu povlaku rastrovým způsobem z rohu povlaku, a to konstantní rychlostí v jednotlivých úsecích o délce 19 mm. Po každém proběhlém úseku byl laser vypnut, přesunut o 5 mm v bočním směru a znovu spuštěn na další úsek a zároveň byla zvýšena rychlost přejezdu o 30 mm.min 1 z 380 až na konečných 500 mm.min 1 při posledním pátém úseku. Tímto způsobem byla tepelně zpracována první část povlaku o celkové ploše 25 x 25 mm.
Po minutovém chlazení bylo přikročeno k tepelnému zpracování sousedního čtverce 25 x 25 mm výše popsaným způsobem a tento proces se opakoval až do úplného tepelného zpracování celého povrchu povlaku. Výsledkem tohoto zpracování je gradovaný nanokompozitní povlak, jehož
-3 CZ 304146 B6 povrchová nanokompozitní vrstva má tloušťku přibližně 0,4 mm. V povrchové nanokompozitní vrstvě byla zjištěna průměrná tvrdost 16,7 GPa a abrazivní odolnost zlepšená oproti odlévanému materiálu stejného složení o 1/2.
Pro dosažení uvedených parametrů gradovaného keramického povlaku podle vynálezu je při aplikaci navrženého postupu samozřejmé, že při přípravě prášku keramického materiálu je třeba zajistit, aby každá částice prášku obsahovala všechny tři složky v poměru blízkém složení ternárního eutektika, což například nesplňuje prostá mechanická směs prášků čistých oxidických složek, která je tak pro popsaný způsob nepoužitelná. Žárové stříkání pak musí zaručit úplné roztavení prakticky všech částic prášku před jejich dopadem na povrch podkladu. Stříkací parametry, např. teplota podkladu, vzdálenost podkladu od plazmatronu, rychlost depozice atd., se nastavují pro použitý typ zařízení žárového stříkání tak, aby se dosáhlo velmi vysoké rychlosti chladnutí dopadlých částic, nízké pórovitosti nástřiku a dobré adheze povlaku k substrátu. Velmi vysoká rychlost chladnutí dopadajících částic vede k vysokému podchlazení taveniny a zároveň k potlačení difúze, která by vedla k nežádoucímu vzniku rovnovážné eutektické mikrostruktury při krystalizaci. Prudce ochlazené dopadlé částice proto nekrystalizují, ale zůstávají v morfním stavu. Výsledkem žárového stříkání je tak amorfní nástřik na podkladu.
Průmyslová využitelnost
Různé kovové součásti opatřené gradovaným nanokompozitním povlakem na bázi A12O3 - ZrO2 - SiO2 podle vynálezu vykazují díky vysoké tvrdosti povlaku a odolnosti proti abrazi výrazně delší životnost při práci v abrazivním prostředí, takže jak povlak, tak i způsob jeho přípravy je možné využít k uvedenému účelu v řadě průmyslových aplikací.
Claims (4)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob přípravy gradovaného keramického povlaku, zejména pro kovové součásti vystavené abrazivnímu působení, při kterém se výchozí materiál na bázi Al2O3-ZrO2-SiO2 s obsahem 35 až 54 % hmotn. A12O3, 28 až 41 % hmotn. ZrO2 a 9 až 25 % hmotn. SiO2 roztaví v obloukové peci, tavenina se odlije, nechá regulovaně vychladnout pro získání jemné eutektické mikrostruktury a namele se na prášek o velikosti zrna do 120 pm, tento prášek se žárovým stříkáním nanáší na kovový podklad, čímž se vytváří keramický povlak z vrstvených, vzájemně se překrývajících, přilnutých zvlněných diskových útvarů o tloušťce do 3 pm z dopadajících roztavených zrn, který má celkovou pórovitost menší než 5%, vyznačující se tím, že tento keramický povlak se po nanesení na podklad tepelně upraví krátkodobým ohřátím povrchu na teplotu v rozmezí od 940 do 1200 °C, zatímco spodní strana povlaku stýkající se s podkladem se udržuje na teplotě nejlépe do 230 °C, takže vzniká povlak ze tří spojitých vrstev diskových útvarů s různým typem vnitřní struktury, z nichž povrchovou vrstvu tvoří diskovité útvary s nanokompozitní strukturou s krystalovými zrny o průměrné velikosti od 10 do 60 nm, základní vrstva stýkající se s podkladem je tvořená diskovými útvary s amorfní vnitřní strukturou a střední vrstva je přechodová vrstva jak s diskovými útvary s vnitřní nanokompozitní strukturou, tak i s diskovými útvary s vnitřní amorfní strukturou.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že tepelná úprava povrchu povlaku se provádí přístrojem vyzařujícím energii, zejména laserem, kyslíko-acetylénovým hořákem, plazmatronem a podobně.-4CZ 304146 B6
- 3. Gradovaný keramický povlak, zejména kovových součástí vystavených abrazivnímu působení, na bázi Al2O3-ZrO2-SiO2, který obsahuje 35 až 54 % hmotn. A12O3, 28 až 41 % hmotn. ZrO2 a 9 až 25 % hmotn. SiO2 a je tvořený soudržnými zvlněnými diskovými útvary o tloušťce5 do 3 pm překrývajícími se vzájemně tak, že celková pórovitost je menší než 5 %, vyznačující se tím, že povlak sestává ze tří vrstev s odlišnou vnitřní strukturou, z nichž vnější vrstva obsahuje diskové útvary s vnitřní nanokompozitní strukturou tvořenou zbytkovou amorfní matricí, ve které jsou rovnoměrně hustě dispergované oblá krystalová zrna tvořená tuhým roztokem tetragonálního ZrO2 přesyceného A12O3 a SiO2 o průměrné velikosti 10 až 60 nm, základní10 vrstva dosedající na kovový podklad je tvořená diskovými útvary s amorfní strukturou a střední vrstva je přechodová vrstva s diskovými útvary jak s nanokompozitní vnitřní strukturou, tak i s diskovými útvary s amorfní strukturou.
- 4. Gradovaný keramický povlak podle nároku 3, vyznačující se tím, že diskové15 útvary s vnitřní nanokompozitní strukturou ve vnější vrstvě povlaku obsahují mezi nanometrickými krystalovými zrny tenkou vrstvu původní amorfní matrice případně částečně zkrystalizované jako fáze γ-Α12Ο3 nebo δ-ΑΙ2Ο3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090307A CZ304146B6 (cs) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | Zpusob prípravy gradovaného keramického povlaku a gradovaný keramický povlak pripravený tímto zpusobem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20090307A CZ304146B6 (cs) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | Zpusob prípravy gradovaného keramického povlaku a gradovaný keramický povlak pripravený tímto zpusobem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2009307A3 CZ2009307A3 (cs) | 2010-12-08 |
| CZ304146B6 true CZ304146B6 (cs) | 2013-11-20 |
Family
ID=43297107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20090307A CZ304146B6 (cs) | 2009-05-18 | 2009-05-18 | Zpusob prípravy gradovaného keramického povlaku a gradovaný keramický povlak pripravený tímto zpusobem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304146B6 (cs) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01287263A (ja) * | 1988-05-11 | 1989-11-17 | Nara Kikai Seisakusho:Kk | 金属粉体とセラミックス粉体の中間層形成用複合化溶射粉体及びその製造法 |
| JPH07145470A (ja) * | 1993-11-22 | 1995-06-06 | Nippon Steel Corp | 高熱膨張率硬質酸化物系溶射材料および溶射皮膜をもつハースロール |
| JP2000297358A (ja) * | 1999-04-12 | 2000-10-24 | Nippon Steel Corp | 遠心鋳造ロール用金型の塗型及び塗型施工方法 |
| DE102007020891A1 (de) * | 2007-05-04 | 2008-11-13 | Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH | Bremsscheibe und Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe |
| DE102008035849A1 (de) * | 2008-08-01 | 2010-02-04 | Klaus John Eisenmenger | Verfahren zur Beschichtung von Bremsflächen von Bremsscheiben oder anderen Reibelementen von Bremsen sowie Reibelement für eine Bremse |
| DE102008062132A1 (de) * | 2008-12-16 | 2010-06-17 | Titan Präcis Metallurgie GmbH | Verfahren zur Beschichtung von Bremsflächen von Bremsscheiben oder anderen Reibelementen von Bremsen sowie Reibelement für eine Bremse, insbesondere aus CFK |
-
2009
- 2009-05-18 CZ CZ20090307A patent/CZ304146B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01287263A (ja) * | 1988-05-11 | 1989-11-17 | Nara Kikai Seisakusho:Kk | 金属粉体とセラミックス粉体の中間層形成用複合化溶射粉体及びその製造法 |
| JPH07145470A (ja) * | 1993-11-22 | 1995-06-06 | Nippon Steel Corp | 高熱膨張率硬質酸化物系溶射材料および溶射皮膜をもつハースロール |
| JP2000297358A (ja) * | 1999-04-12 | 2000-10-24 | Nippon Steel Corp | 遠心鋳造ロール用金型の塗型及び塗型施工方法 |
| DE102007020891A1 (de) * | 2007-05-04 | 2008-11-13 | Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH | Bremsscheibe und Verfahren zur Herstellung einer Bremsscheibe |
| DE102008035849A1 (de) * | 2008-08-01 | 2010-02-04 | Klaus John Eisenmenger | Verfahren zur Beschichtung von Bremsflächen von Bremsscheiben oder anderen Reibelementen von Bremsen sowie Reibelement für eine Bremse |
| DE102008062132A1 (de) * | 2008-12-16 | 2010-06-17 | Titan Präcis Metallurgie GmbH | Verfahren zur Beschichtung von Bremsflächen von Bremsscheiben oder anderen Reibelementen von Bremsen sowie Reibelement für eine Bremse, insbesondere aus CFK |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2009307A3 (cs) | 2010-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yao et al. | Conditions and mechanisms for the bonding of a molten ceramic droplet to a substrate after high-speed impact | |
| EP2326443B1 (en) | Method of producing objects containing nano metal or composite metal | |
| Kobryn et al. | The laser additive manufacture of Ti-6Al-4V | |
| Balla et al. | Compositionally graded yttria-stabilized zirconia coating on stainless steel using laser engineered net shaping (LENS™) | |
| EP2081714B1 (en) | Method of producing products of amorphous metal | |
| Wang et al. | Selective laser melting helps fabricate record-large bulk metallic glass: Experiments, simulation and demonstrative part | |
| Khmyrov et al. | Synthesis of nanostructured WC-Co hardmetal by selective laser melting | |
| US20090020916A1 (en) | Composite ceramic having nano-scale grain dimensions and method for manufacturing same | |
| Winnicki et al. | Mechanical properties of TiO2 coatings deposited by low pressure cold spraying | |
| JPH10506153A (ja) | 金属成形方法 | |
| Pakseresht et al. | Thermal plasma spheroidization and spray deposition of barium titanate powder and characterization of the plasma sprayable powder | |
| CN117680704B (zh) | 一种抑制激光增材制造β-γ型TiAl合金裂纹的方法 | |
| JP2000064022A (ja) | 同素バルク溶着金属の溶射形成 | |
| Li et al. | Microstructure evolution of laser remelted Al2O3–13 wt.% TiO2 coatings | |
| Liu et al. | Deposition characteristics, sintering and CMAS corrosion resistance, and mechanical properties of thermal barrier coatings by atmospheric plasma spraying | |
| Cheng et al. | Improving the CMAS corrosion resistance of Gd2Zr2O7 TBCs via laser simultaneously induced texture/featherlike/dense structures | |
| CN107876763A (zh) | 一种具有定向凝固组织特征的Nb‑Si合金制备方法 | |
| KR20130089408A (ko) | 세라믹 복합재료를 사용한 열용사 코팅재 및 그 제조방법과 코팅방법 | |
| CZ304146B6 (cs) | Zpusob prípravy gradovaného keramického povlaku a gradovaný keramický povlak pripravený tímto zpusobem | |
| CN1382558A (zh) | 一种激光外延定向凝固技术 | |
| Nevrla et al. | Plasma spraying of natural kaolinite and metakaolinite | |
| CN119894623A (zh) | 制造包含铍的物体的方法 | |
| JP2025533516A (ja) | ベリリウムベース物品を製造する方法 | |
| CZ300602B6 (cs) | Nanokrystalický kompozitní materiál na bázi Al203 - ZrO2 - SiO2 a zpusob jeho prípravy | |
| JP2010285651A (ja) | 金属・セラミックス複合構造及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20190518 |