Effect of laser processing on the qualitative parameters of protective abrasion-resistant coatings

Abstract

The wear of centrifuge screws, common components in industrial and municipal wastewater treatment plants, is studied. The TN-20 tungsten-free hardmetal serves for protecting screw flights against abrasive wear. The 12Kh18N10T steel is primarily used in the manufacture of centrifuge screws. A combined technique of depositing protective wear-resistant coatings is proposed. The technique includes electrospark deposition of a T15K6 hardmetal electrode, application of a metal polymer material (MPM), and final laser processing. To reinforce the MPM, small portions of a VK6 hardmetal mixture were added to a two-component epoxy system filled with ferrosilicon and thoroughly stirred. The reinforcement content was ~60%. This technique produces coatings up to 600 μm thick, with 7.3–10.0 GPa microhardness and 100% continuity. Abrasive water jet tests of the 12Kh18N10T steel samples with protective coatings show that their wear resistance is 7.5 times higher than that of the uncoated samples. Вивчено знос гвинтів для центрифуг, загальних компонентів на промислових та комунальних очисних спорудах. Твердий метал TN-20, що не містить вольфраму, служить для захисту гвинтових польоту від абразивного зносу. Сталь 12Х18Н10Т в основному використовується для виготовлення гвинтів для центрифуг. Запропоновано комбіновану техніку нанесення захисних зносостійких покриттів. Методика включає електроіскрове осадження твердого металу Т15К6, нанесення металевого полімерного матеріалу (МПМ) та остаточну лазерну обробку. Для посилення MPM невеликі порції твердої металевої суміші ВК6 додавали до двокомпонентної епоксидної системи, заповненої феросиліцієм, і ретельно перемішували. Вміст арматури становив ~ 60%. Ця техніка дає покриття товщиною до 600 мкм з мікротвердістю 7,3–10,0 ГПа та 100% суцільністю. Абразивні випробування струменем води зразків сталі 12Х18Н10Т із захисними покриттями показують, що їх зносостійкість у 7,5 разів вища, ніж у зразків без покриття.