10.08.2015
216.013.6a5e

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИЯ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении деталей с повышенной жаростойкостью. Способ нанесения жаростойкого металлокерамического покрытия на изделие из жаропрочного сплава включает нанесение на поверхность упомянутого изделия чередующихся керамических слоев тугоплавких окислов металлов и разделение этих слоев промежуточными компенсационными слоями пластичного металла. Компенсационные слои выполняют из тех же металлов, окислы которых составляют основу тугоплавких металлокерамических слоев, а состав компонентов покрытия подбирают так, чтобы коэффициенты термического расширения покрытия и материала изделия отличались не более чем на 15%. В качестве чередующихся керамических слоев тугоплавких окислов металлов наносят слои окислов хрома и иттрия до получения слоя тугоплавкой шпинели YCrOтолщиной 100 нм. Упомянутые керамические слои наносят с дополнительной металлизацией, при которой доля металлической компоненты Cr+Y составляет 5-10%. Нанесение каждого из керамических и компенсационных слоев проводят с чередованием напыления в течение 3 минут и распыления в течение 30 секунд. Обеспечивается повышение прочности и жаростойкости покрытия.
Основные результаты: Способ нанесения жаростойкого металлокерамического покрытия на изделие из жаропрочного сплава, включающий нанесение на поверхность упомянутого изделия чередующихся керамических слоев тугоплавких окислов металлов и разделение этих слоев промежуточными компенсационными слоями пластичного металла, причем компенсационные слои выполняют из тех же металлов, окислы которых составляют основу тугоплавких металлокерамических слоев, а состав компонентов покрытия подбирают так, чтобы коэффициенты термического расширения покрытия и материала изделия отличались не более чем на 15%, отличающийся тем, что в качестве чередующихся керамических слоев тугоплавких окислов металлов наносят слои окислов хрома и иттрия до получения слоя тугоплавкой шпинели YCrOтолщиной 100 нм, упомянутые керамические слои наносят с дополнительной металлизацией, при которой доля металлической компоненты Cr+Y составляет 5-10%, а нанесение каждого из керамических и компенсационных слоев проводят с чередованием напыления в течение 3 минут и распыления в течение 30 секунд.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении деталей с повышенной жаростойкостью.

Известен способ упрочнения инструмента (патент РФ №2296813, МПК С23С 28/00; С23С 14/48 от 13.07.2004 г.), при котором наносят чередующиеся между собой промежуточные и компенсационные слои покрытия. Это позволяет повысить прочность покрытия. Однако покрытие, получаемое по известному способу, имеет повышенную хрупкость, так как слои напыляют микрометровой толщины.

Известен способ нанесения защитного эрозионно-стойкого покрытия, согласно которому производят плазменное напыление на поверхность изделия металлического подслоя из сплава на никелевой основе, а затем наносят керамическое покрытие из оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия, путем послойного плазменного напыления (патент РФ №2260071, МПК С23С 4/04; С23С 4/12 от 30.09.2004). Этот способ также позволяет повысить прочность и твердость покрытия, однако, получаемое покрытие также формируется микрометровой толщины, что не обеспечивает его пластичности.

Известен также способ напыления жаростойкого металлокерамического покрытия (патент РФ №2309194, МПК С23С 14/34 от 11.01.2005 г.), принятый за прототип. По прототипу наносят покрытие, состоящее из чередующихся слоев тугоплавких окислов металлов, разделенных компенсационными слоями пластичного металла, причем компенсационные слои выполняют из тех же металлов, окислы которых составляют основу тугоплавких металлокерамических слоев, а состав компонентов подбирают таким образом, чтобы коэффициенты термического расширения покрытия и основы отличались не более чем на 15%. Способ по прототипу повышает жаростойкость покрытия, однако покрытие также получается хрупким из-за большой толщины керамических слоев.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является одновременное повышение твердости, прочности, пластичности и жаростойкости покрытия.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что на поверхность изделия из жаропрочного сплава наносят чередующиеся керамические слои тугоплавких окислов металлов и разделяют эти слои промежуточными компенсационными слоями пластичного металла. Компенсационные слои выполняют из тех же металлов, окислы которых составляют основу тугоплавких металлокерамических слоев. При этом состав компонентов покрытия подбирают так, чтобы коэффициенты термического расширения компонентов покрытия и материала изделия отличались не более чем на 15%.

В отличие от прототипа в качестве чередующихся керамических слоев тугоплавких окислов металлов наносят слои окислов хрома и иттрия до получения слоя тугоплавкой шпинели YCrO3 толщиной 100 нм. Керамические слои наносят с дополнительной металлизацией, при которой долю металлической компоненты Cr+Y выбирают в пределах 5…10%. Первым на поверхность изделия наносят компенсационный слой, добавляя в него элемент, составляющий основу сплава, из которого изготовлено изделие. Нанесение каждого из керамических и компенсационных слоев производят с чередованием напыления в течение 3 минут и распыления в течение 30 секунд. При этом осуществляется ионно-плазменная полировка, подогрев и активация поверхности изделия.

Совокупность признаков предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с прототипом возможность повышения твердости и прочности покрытия за счет обеспечения наноразмеров толщины керамических слоев, повышения пластичности за счет обеспечения мелкозернистой структуры композиционных слоев и повышения жаростойкости за счет того, что в покрытии использовано сочетание металлов (Cr+Y), не имеющих полиморфных превращений.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На очищенную и подготовленную поверхность изделия из жаропрочного сплава наносят чередующиеся керамические слои тугоплавких окислов металлов и разделяют эти слои промежуточными компенсационными слоями пластичного металла. Компенсационные слои выполняют из тех же металлов, окислы которых составляют основу тугоплавких металлических слоев. Состав компонентов покрытия выбирают так, чтобы коэффициенты термического расширения компонентов покрытия и материала изделия отличались не более чем на 15%. В качестве чередующихся керамических слоев тугоплавких окислов металлов наносят окислы хрома и иттрия до получения тугоплавкой шпинели YCrO3 толщиной 100 нм. Это повышает твердость и прочность покрытия. Наноразмер толщины покрытия наряду с повышением прочности обеспечивает повышение пластичности покрытия. Керамические слои наносят с дополнительной металлизацией, при которой долю металлической компоненты Cr+Y выбирают в пределах 5…10%. При уменьшении этой доли менее 5% возникает хрупкость покрытия, при увеличении более 10% - доли керамической составляющей недостаточно, что понизит жаростойкость покрытия. Дополнительная металлизация с соблюдением указанной доли металлической компоненты обеспечивает в процессе эксплуатации изделия и износа покрытия образование дополнительного количества тугоплавкой шпинели хрома и иттрия, что восстанавливает керамическую составляющую поверхности покрытия. Это повышает жаростойкость покрытия и увеличивает ресурс работы изделия. Выбор в качестве компонентов покрытия хрома и иттрия обусловлен тем, что эти металлы имеют высокие механические свойства и не имеют полиморфных превращений, что также повышает жаростойкость покрытия.

Нанесение каждого из керамических и компенсационных слоев производят с чередованием напыления в течение 3 минут и распыления в течение 30 секунд. В процессе напыления, по мере роста кристаллитов, формируется слой покрытия. В процессе распыления рост кристаллитов временно прекращается, а после окончания распыления, в процессе последующего напыления, начинается вновь. Это обеспечивает образование наноразмерной структуры слоев покрытия, что повышает их прочность и уменьшает хрупкость. Одновременно в процессе распыления происходит ионно-плазменная полировка, подогрев и активация поверхности напыленной части слоя, что повышает адгезионные свойства этой поверхности и способствует повышению прочности покрытия.

Первым наносят компенсационный слой, в состав которого добавляют элемент, составляющий основу сплава, из которого изготовлено изделие, после чего наносят чередующиеся керамические слои с промежуточными компенсационными слоями. Это обеспечивает хорошую адгезию первого слоя покрытия с поверхностью изделия, что позволяет применять предлагаемый способ к изделиям из любых жаропрочных сплавов.

Таким образом, новые признаки предлагаемого способа являются существенными, способ обладает новизной, изобретательским уровнем и обеспечивает технический эффект, заключающийся в повышении твердости, прочности, пластичности и жаростойкости покрытия, наносимого на поверхность жаропрочных материалов.

Примером реализации предлагаемого способа может служить процесс нанесения покрытия на изделие из никелевого сплава ЖС6К. Сначала производили предварительную обработку поверхности изделия: механическую и электрохимическую полировку поверхности. Затем производили ультразвуковую мойку изделия в спирте. Эти операции выполнялись известными способами и с применением известного оборудования и инструмента. Потом помещали изделие в вакуумную ионно-плазменную установку ННВ 6.6-И1 производства Саратовского завода электротермического оборудования, создавали в ней вакуум 2·10-5 мм рт.ст. и производили ионную очистку поверхности. Затем наносили на поверхность изделия первый компенсационный слой, добавляя в него никель, после чего наносили последовательно чередующиеся керамические слои окислов хрома и иттрия до получения слоя тугоплавкой шпинели YCrO3 толщиной до 100 нм и компенсационные слои. При нанесении керамических слоев осуществляли дополнительную металлизацию, при которой долю металлической компоненты Cr+Y выбирали 8%. Нанесение каждого из керамических и компенсационных слоев производили с чередованием напыления и распыления. Напыление производили в течение 3 минут при токе дуги 70…80 А и ускоряющем напряжении 200…220 В и остаточном давлении 2,5·10-3 мм рт.ст. После этого уменьшали подачу активных газов, понижали давление до 1·10-5 мм рт.ст и в течение 30 секунд производили распыление при силе тока дуги 70…90 А и ускоряющем напряжении 1000…1500 В. Повторяли чередование напыления и распыления до получения необходимого количества слоев.

Экспериментальная проверка предлагаемого способа была также проведена на сплаве ВХ2К, основой которого является хром. В этом случае в первый композиционный слой добавляли хром. Поскольку все компоненты покрытия в первом (на сплаве ЖС6К) и во втором (на сплаве ВХ2К) эксперименте были согласно признакам предлагаемого способа одинаковыми, то оборудование, операции и параметры режима нанесения покрытий в обоих экспериментах не изменялись.

Рентгеноструктурный и рентгеноспектральный анализы нанесенных покрытий показали, что в керамических слоях содержалось 80% шпинели YCrO3, остальное составляли хром, иттрий и кислород.

Из примера применения предлагаемого способа нанесения покрытия очевидно, что предлагаемый способ может быть применен с помощью известных в технике средств. Следовательно, он обладает промышленной применимостью.

Способ нанесения жаростойкого металлокерамического покрытия на изделие из жаропрочного сплава, включающий нанесение на поверхность упомянутого изделия чередующихся керамических слоев тугоплавких окислов металлов и разделение этих слоев промежуточными компенсационными слоями пластичного металла, причем компенсационные слои выполняют из тех же металлов, окислы которых составляют основу тугоплавких металлокерамических слоев, а состав компонентов покрытия подбирают так, чтобы коэффициенты термического расширения покрытия и материала изделия отличались не более чем на 15%, отличающийся тем, что в качестве чередующихся керамических слоев тугоплавких окислов металлов наносят слои окислов хрома и иттрия до получения слоя тугоплавкой шпинели YCrOтолщиной 100 нм, упомянутые керамические слои наносят с дополнительной металлизацией, при которой доля металлической компоненты Cr+Y составляет 5-10%, а нанесение каждого из керамических и компенсационных слоев проводят с чередованием напыления в течение 3 минут и распыления в течение 30 секунд.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 47 items.
27.05.2013
№216.012.43e0

Устройство для обработки выглаживанием поверхностей вращения

Изобретение относится к обработке поверхностным пластическим деформированием, а именно к устройствам для обработки выглаживанием изделий в виде поверхностей вращения с использованием в качестве смазки остатков смазочно-охлаждающей жидкости, сохранившихся на поверхности изделия после предыдущей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482953
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.08.2013
№216.012.6200

Мобильный учебно-лабораторный стенд для изучения электрических машин и электроприводов

Изобретение относится к области обучающихся устройств, а именно к техническим средствам для изучения основ функционирования электрических машин и электроприводов. Испытываемые электромашины переменного и постоянного тока установлены на основании и соединены между собой выходными валами через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490720
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.09.2013
№216.012.6e02

Способ получения металлокерамических покрытий на поверхности зубных протезов

Изобретение относится к ортопедической стоматологии, и может быть использовано при изготовлении металлокерамических зубных протезов. Сущность способа получения металлокерамических покрытий на поверхности зубных протезов заключается в том, что перед нанесением слоя металла производят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493813
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.01.2014
№216.012.9785

Транспортное средство

Изобретение относится к области машиностроения. Силовой каркас кузова транспортного средства содержит многочисленные пустотелые коробчатые элементы (пороги, усилители, лонжероны, стойки), выполненные из тонколистовых металлических формованных панелей, по крайней мере, в одном из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504488
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.04.2014
№216.012.b54a

Интегральный шумозаглушающий модуль автотранспортного средства

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Интегральный шумозаглушающий модуль автотранспортного средства выполнен в виде совмещенной со штатными устройствами автотранспортного средства батареи акустических резонаторов. Батарея акустических резонаторов состоит из акустических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002512134
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.05.2014
№216.012.c335

Устройство для микродугового оксидирования

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении для упрочнения или ремонта поверхностей деталей путем нанесения оксидного покрытия. Устройство содержит источник питания и ванну для электролита, два неуправляемых вентиля и два управляемых вентиля,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515732
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.07.2014
№216.012.de0b

Способ приготовления многокомпонентных газовых смесей

Изобретение относится к приготовлению многокомпонентных газовых смесей и может быть использовано в лазерной технике, химической промышленности, в частности для приготовления смеси из перфторалкилиодида и буферных газов и последующего заполнения различных рабочих емкостей. Способ включает напуск...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522629
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.df7b

Способ рафинирования алюминиевых сплавов

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок из алюминиевых сплавов. Алюминиевый расплав перегревают до температуры 700-720°C и фильтруют через фильтр из пенометалла с открытой пористостью на основе сплава алюминий-титан с содержанием титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522997
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.07.2014
№216.012.e03f

Контейнер для пайки

Изобретение относится к оборудованию для пайки, в частности к контейнеру для пайки и может быть использовано в различных областях машиностроения. Контейнер содержит две детали в виде корпуса и крышки. Детали выполнены с возможностью частичного охвата одной из деталей другой деталью при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523193
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.08.2014
№216.012.e87c

Система очистки газов

Изобретение относится к системам для очистки. Система очистки газовсодержит корпус, фильтры, металлический короб, вентилятор, металлический короб выполнен с входным отверстием и сужением в нижней части, металлическую сетку, установленную над входным отверстием и сужением, металлический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525309
Дата охранного документа: 10.08.2014
Showing 1-10 of 74 items.
20.01.2013
№216.012.1cd4

Ручной инструмент-электрод для электрохимического полирования металлов

Изобретение относится к области электрохимической обработки металлов и может применяться для ручного электрохимического полирования различных деталей, в том числе с пространственно-сложными поверхностями. Ручной инструмент содержит корпус из диэлектрического материала, закрепленный в нем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472874
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e4

Учебно-лабораторный стенд для изучения электрических машин и электроприводов

Изобретение относится к средствам для изучения основ функционирования электрических машин и электроприводов и позволяет создать электробезопасный, малогабаритный, многофункциональный учебно-лабораторный стенд для определения характеристик электрических машин и электроприводов. Стенд содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473921
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.240d

Привод электрогидравлический

Изобретение относиться к электрогидроприводам и может быть использовано в станкостроении. Привод включает в себя электрический привод, насосную станцию, гидролинии с установленными на них клапанами прямого и обратного действия, силовой гидроцилиндр, при этом электрический привод содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474731
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.03.2013
№216.012.2d9a

Способ изготовления бессвинцового припоя на основе олова

Изобретение относится к металлургии легких и цветных металлов и может быть применено при изготовлении легкоплавких бессвинцовых припоев, используемых при пайке изделий электроники и конструкционных материалов. Способ включает смешивание олова, меди и фосфора, заливку флюса на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477205
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e9b

Способ определения функции распределения вершин абразивных зерен в поверхностном слое шлифовального круга

Изобретение относится к алмазно-абразивной обработке и может быть использовано для определения функции распределения вершин абразивных зерен в поверхностном слое шлифовального круга после его правки. С поверхности круга посредством правки методом точения, правящим инструментом срезают слой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477462
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.04.2013
№216.012.3401

Уплотнение гидравлического и пневматического цилиндра двухстороннего действия

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уплотнения гидравлических и пневматических приводов прямолинейного поступательного перемещения. Уплотнение содержит две уплотнительные камеры, выполненные в виде конических усеченных трубок, вывернутых наизнанку вовнутрь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478856
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.3611

Горелка для точечной плазменной сварки

Изобретение относиться к области сварки и может быть использовано при точечной плазменной сварке нахлесточных соединений из черных и цветных металлов в среде защитного газа. Горелка состоит из корпуса и крышки, разделенных изолятором и стянутых гайкой. Снаружи на нижней наружной части корпуса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479394
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3615

Сварное нахлесточное соединение

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при точечной сварке нахлесточных соединений, не требующих герметичности. Сварное нахлесточное соединение состоит из верхнего и нижнего элементов, соединенных общей сварной точкой. Сварная точка имеет сквозное оплавленное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479398
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.377d

Вибратор электрогидравлический

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в машиностроительной, строительной, химической и др. отраслях промышленности. Вибратор электрогидравлический содержит возвратно-поступательный насос, всасывающую и напорную гидролинии с установленными в них клапанами прямого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479758
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.05.2013
№216.012.43e0

Устройство для обработки выглаживанием поверхностей вращения

Изобретение относится к обработке поверхностным пластическим деформированием, а именно к устройствам для обработки выглаживанием изделий в виде поверхностей вращения с использованием в качестве смазки остатков смазочно-охлаждающей жидкости, сохранившихся на поверхности изделия после предыдущей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482953
Дата охранного документа: 27.05.2013

Похожие РИД в системе