×
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 21-30 of 47 items.
10.06.2015
№216.013.50cb

Инструмент-электрод для электрохимического полирования пространственно-сложных поверхностей

Изобретение относится к области электрохимической обработки металлов и может применяться для электрохимического полирования пространственно-сложных поверхностей. Инструмент содержит корпус из диэлектрического материала, закрепленный на нем инструмент-электрод, подключаемый к отрицательному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552204
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.06.2015
№216.013.50cd

Способ термосиловой обработки длинномерных осесимметричных деталей и устройство для его осуществления

Изобретение относится к термосиловой обработке маложестких осесимметричных заготовок типа «вал». Для повышения качества заготовок осуществляют силовое воздействие на заготовку за пределом действия закона упругости в пределах выбранного участка заготовки, управление пределом текучести при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552206
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.09.2015
№216.013.7698

Устройство для ультразвукового упрочнения деталей типа тел вращения на станках с чпу

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для ультразвукового упрочнения деталей типа тел вращения на станках с ЧПУ. Устройство содержит корпус, акустическую систему, состоящую из преобразователя, соединенного с волноводом, на торцевой части которого закреплен излучатель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561949
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.77e2

Способ получения слоистых композиционных материалов

Изобретение относится к производству слоистых композиционных материалов, содержащих слой пеноалюминия. Приготавливают алюминиевый расплав и перегревают его выше температуры ликвидус. Расплав заливают в нагретую до той же температуры литейную форму. В литейную форму предварительно устанавливают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562279
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.78f6

Способ получения металлокерамических покрытий на поверхности зубных протезов

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии, и может быть использовано при изготовлении металлокерамических зубных протезов. Способ получения металлокерамических покрытий на поверхности зубных протезов заключается в том, что сначала производят струйно-абразивную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562555
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7901

Установка для вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытий

Изобретение относится преимущественно к машиностроению и может быть применено для ионно-плазменного упрочнения инструмента с размерами, превышающими габариты рабочей камеры установки.Установка для вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытия содержит камеру, катодные узлы, систему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562566
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7903

Установка для вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытий

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для ионно-плазменного упрочнения инструмента с размерами, превышающими габариты рабочей камеры установки. Установка содержит вакуумную камеру, электродуговой испаритель с катодными узлами, которые установлены с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562568
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.09.2015
№216.013.7b32

Способ получения защитных покрытий на поверхности зубных протезов

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии, и может быть использовано при изготовлении зубных протезов. Способ получения защитных покрытий на поверхности зубного протеза включает струйно-абразивную обработку внутренней поверхности и ионную полировку внешней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563135
Дата охранного документа: 20.09.2015
27.09.2015
№216.013.7ebe

Способ определения обрабатываемости материалов

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано в машиностроении для ускоренной автоматизированной оценки обрабатываемости как традиционно применяемых сталей и сплавов в изменяющихся условиях резания, так и новых марок сплавов, наплавленных и композиционных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564043
Дата охранного документа: 27.09.2015
27.11.2015
№216.013.956e

Способ формирования жаростойких покрытий

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при нанесении жаростойких покрытий на детали из углеродистых и легированных сталей, работающих в условиях повышенных температур. Способ включает жидкофазное формирование покрытия на основе алюминида никеля, NiAl, на детали из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569873
Дата охранного документа: 27.11.2015
Showing 21-30 of 74 items.
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
27.09.2013
№216.012.6fc7

Шумоглушитель (варианты)

Группа изобретений относится преимущественно к области машиностроения. Сущность изобретения: шумоглушитель содержит, по крайней мере, один диссипативный пористый звукопоглощающий модуль волокнистой или вспененной открытоячеистой структуры с защитным звукопрозрачным слоем, который расположен в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494266
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.11.2013
№216.012.7f6c

Способ определения координат источника акустической эмиссии

Использование: для определения координат источника акустической эмиссии. Сущность: заключается в том, что на контролируемом изделии на некотором расстоянии друг от друга устанавливают два преобразователя акустической эмиссии, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498293
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7fa6

Импульсный электромагнитный привод сейсмоисточника

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Электромагнитный привод содержит емкостной накопитель и силовой электромагнит, обмотка возбуждения которого выполнена двухсекционной. Схема коммутации тока обеспечивает возможность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498351
Дата охранного документа: 10.11.2013
27.11.2013
№216.012.857e

Устройство для микродугового оксидирования

Устройство относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении для электролитической обработки поверхности металлических деталей путем их оксидирования. Устройство содержит ванну, барботер, установленный в ванне, токоподводы, источник электрического тока и системы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499852
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.01.2014
№216.012.9505

Воздухоочиститель системы впуска двигателя внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано при проектировании автомобилей высокого класса для информирования водителя о режиме работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Воздухоочиститель (ВО) системы впуска ДВС содержит воздухонепродуваемые мембраны с упругими элементами, собственные частоты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503843
Дата охранного документа: 10.01.2014
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
10.05.2014
№216.012.c20a

Способ повышения точности локации шумоподобных источников акустической эмиссии на основе спектрально-временного самоподобия

Использование: для выявления шумоподобных источников акустической эмиссии во время диагностирования, мониторинга, оценки состояния и ресурса объектов контроля с применением локационных методов акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что для выделения сигналов акустической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515423
Дата охранного документа: 10.05.2014
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
+ добавить свой РИД