×
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 41-47 of 47 items.
25.08.2017
№217.015.aaab

Способ испытаний по оценке совершенства процессов подготовки и сгорания топливной смеси в тепловых двс

Изобретение относится к области двигателестроения, конкретно к способам исследовательских испытаний двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием по оценке совершенства процессов подготовки и сгорания топлива. Способ включает проведение сравнительных испытаний на моторном стенде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611542
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.b570

Жаростойкое металлокерамическое покрытие и способ его нанесения

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении деталей с повышенной жаростойкостью. В жаростойком металлокерамическом покрытии, состоящем из чередующихся слоев тугоплавких окислов металлов, разделенных компенсационными слоями пластичного металла, слои...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614320
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.ba1d

Способ получения композиционных материалов

Изобретение относится к производству слоистых композиционных материалов, содержащих слой пеноалюминия. Cпособ включает приготовление алюминиевого расплава, перегревание его выше температуры ликвидус. Расплав заливают в нагретую до той же температуры литейную форму. В литейную форму...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615531
Дата охранного документа: 05.04.2017
25.08.2017
№217.015.be32

Шумозащитный экран

Изобретение относится к шумопонижающим конструкциям. Шумозащитный экран содержит фундаментное основание, цокольную часть, несущее основание в виде поперечных стоек, продольных профилей, тыльную звукоотражающую панель, лицевую звукопрозрачную панель, звукопоглощающие панели. Звукопоглощающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616944
Дата охранного документа: 18.04.2017
26.08.2017
№217.015.e940

Способ наплавки алюминидов железа

Изобретение относится к способу электродуговой наплавки алюминидов железа на деталь из углеродистых или низколегированных сталей. Осуществляют предварительную наплавку слоя алюминия в защитных газах с применением электродной проволоки из алюминия или алюминиевых сплавов. Затем алюминиевый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627714
Дата охранного документа: 10.08.2017
20.01.2018
№218.016.1406

Низкошумная электротрансформаторная подстанция закрытого типа

Изобретение относится к электротехнике, к техническим устройствам, предназначенным для уменьшения шумовых излучений силовых электротрансформаторов, смонтированных в составе электротрансформаторных подстанций, выполненных в виде закрытых помещений.Технический результат состоит в уменьшении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634589
Дата охранного документа: 01.11.2017
17.02.2018
№218.016.2dfb

Способ изготовления подкладки для сварки из алюминидов железа

Изобретение относится к способу изготовления подкладки для сварки изделий с затрудненными условиями удаления подкладки после сварки. Литьем получают заготовки подкладки нужной формы и размера из алюминида железа FeAl. При использовании подкладки из алюминида железа FeAl при сварке изделий с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643739
Дата охранного документа: 05.02.2018
Showing 61-70 of 74 items.
13.01.2017
№217.015.788c

Способ получения алюминиево-свинцовых подшипников скольжения

Изобретение относится к литейному производству и может быть применено для получения алюминиево-свинцовых подшипников скольжения. В способе предварительно получают заготовку из пористого алюминия с открытой пористостью литьем в многоразовые формы. На заготовку наносят слой олова или сплава на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599477
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.83db

Способ упрочнения режущего инструмента

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению режущих деталей машин и режущего инструмента. Способ упрочнения режущего инструмента включает нанесение на режущую поверхность износостойкого покрытия, при этом осуществляют предварительную струйно-абразивную обработку режущей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601520
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.8621

Способ изготовления зубного протеза

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии, и предназначено для использования при изготовлении зубных протезов. Изготавливают протез из полимерной композиции. Предварительно очищают и обеззараживают поверхность зубного протеза. Осуществляют ионную очистку внешней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603715
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.8bde

Шумозащитный экран

Изобретение относится к шумопонижающим конструкциям. Шумозащитный экран содержит фундаментное основание, несущее основание, поперечные стойки и продольные профили, тыльную звукоотражающую панель, лицевую звукопрозрачную панель, перфорированную сквозными отверстиями, звукопоглощающие панели,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604615
Дата охранного документа: 10.12.2016
13.01.2017
№217.015.8cda

Шумозащитный экран

Изобретение относится к шумопонижающим конструкциям. Шумозащитный экран содержит фундаментное основание, несущее основание, поперечные стойки, продольные профили, тыльную звукоотражающую панель, лицевую звукопрозрачную панель, перфорированную сквозными отверстиями, звукопоглощающие панели....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604894
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.98b9

Шумозащитный экран

Изобретение относится к шумопонижающим конструкциям. Шумозащитный экран содержит звукопоглощающие панели, выполненные в виде сблокированных обособленных корпусных модулей контейнерного типа, представленных полостными емкостями корпусов с демонтированными крышками автомобильных аккумуляторных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609042
Дата охранного документа: 30.01.2017
25.08.2017
№217.015.aaab

Способ испытаний по оценке совершенства процессов подготовки и сгорания топливной смеси в тепловых двс

Изобретение относится к области двигателестроения, конкретно к способам исследовательских испытаний двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием по оценке совершенства процессов подготовки и сгорания топлива. Способ включает проведение сравнительных испытаний на моторном стенде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611542
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.b570

Жаростойкое металлокерамическое покрытие и способ его нанесения

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении деталей с повышенной жаростойкостью. В жаростойком металлокерамическом покрытии, состоящем из чередующихся слоев тугоплавких окислов металлов, разделенных компенсационными слоями пластичного металла, слои...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614320
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.ba1d

Способ получения композиционных материалов

Изобретение относится к производству слоистых композиционных материалов, содержащих слой пеноалюминия. Cпособ включает приготовление алюминиевого расплава, перегревание его выше температуры ликвидус. Расплав заливают в нагретую до той же температуры литейную форму. В литейную форму...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615531
Дата охранного документа: 05.04.2017
25.08.2017
№217.015.be32

Шумозащитный экран

Изобретение относится к шумопонижающим конструкциям. Шумозащитный экран содержит фундаментное основание, цокольную часть, несущее основание в виде поперечных стоек, продольных профилей, тыльную звукоотражающую панель, лицевую звукопрозрачную панель, звукопоглощающие панели. Звукопоглощающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616944
Дата охранного документа: 18.04.2017
+ добавить свой РИД