×
22.04.2019
219.017.3674

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ДЕТАЛЯХ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к покрытиям, защищающим детали от воздействия высоких температур, и может быть использовано в авиадвигателестроении, машиностроении, энергетике и других отраслях техники. На поверхность детали наносят, по меньшей мере, один металлический слой. Затем проводят алитирование или хромоалитирование. После этого наносят керамический слой на основе оксида циркония, содержащего оксид иттрия. Упрочнение керамического слоя осуществляют путем нанесения на него, по меньшей мере, трех керамических слоев на основе оксида циркония, содержащих 6-9% оксида иттрия и 3-30% оксида алюминия. Данный способ позволяет повысить надежность и долговечность защитного покрытия.

Изобретение относится к покрытиям, защищающим детали от воздействия высоких температур, в частности к способам получения защитных (жаростойких) покрытий на деталях, и может найти применение в авиадвигателестроении, машиностроении, энергетике и других отраслях техники для защиты, например, лопаток и камер сгорания газотурбинных двигателей, поршней для двигателей внутреннего сгорания от высоких температур.

Известен способ получения защитного покрытия, включающий последовательное нанесение двух металлических слоев и керамического слоев, при этом металлические слои наносят в вакууме и после нанесения металлического слоя проводят диффузионный вакуумный отжиг, керамический слой наносят толщиной 70-300 мкм, после чего керамический слой покрытия упрочняют высокотемпературной импульсной плазмой с последующим окислительным отжигом при температуре не менее 1050°С не менее 5 часов (см. патент RU №2089655, кл. С23С 14/06, опубл. 10.09.1997).

Однако нанесенное таким способом покрытие ненадежно и недолговечно при работе, так как при получении покрытия данным способом в керамическом слое наблюдается наличие дефектов в виде каналов и полостей, через которые происходит доступ кислорода рабочей (газовой среды) к металлу и, как следствие, окисление металлического покрытия под керамикой, что приводит к отслоению керамики и ее преждевременному растрескиванию.

Технический результат заявленного предложения - повышение надежности и долговечности защитного покрытия.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения защитного покрытия на деталях, включающем нанесение на поверхность детали, по меньшей мере, одного металлического слоя и керамического слоя на основе оксида циркония, содержащего оксид иттрия, и упрочнение керамического слоя, согласно изобретению после нанесения первого металлического слоя проводят алитирование или хромоалитирование, а упрочнение керамического слоя осуществляют путем нанесения на него, по меньшей мере, трех керамических слоев на основе оксида циркония, содержащих 6-9% оксида иттрия и 3-30% оксида алюминия.

На поверхность детали наносят, по меньшей мере, один металлический слой. Количество металлических слоев может быть два и более. Однако алитирование или хромоалитирование необходимо производить только после нанесения первого слоя, так как в этом случае происходит дополнительное легирование алитированного или хромоалитированного слоя элементами металлического слоя и обеспечивается высокая прочность сцепления покрытия с поверхностью детали.

Операция алитирования или хромоалитирования необходима для обогащения покрытия алюминием и его сплавами с кремнием, и/или цирконием, и/или иттрием, и/или иттербием, и/или эрбием, и/или лантаном, и/или церием.

Причем может быть содержание иттрия, эрбия, церия, иттербия, лантана ≤5%, содержание кремния ≤12%, циркония ≤0,5%.

В зависимости от условий эксплуатации изделия, в каждом конкретном случае, выбирают насыщать поверхность детали алюминием (алитирование) или алюминием с хромом (хромоалитирование). При высоких термомеханических нагрузках целесообразно использовать хромоалитирование, а при низких - достаточно использовать алитирование.

Добавка оксида алюминия от 3 до 30% в керамические слои увеличивает прочность керамического слоя и его эрозионную стойкость, снижает проницаемость кислорода через слой керамики к металлу. При увеличении концентрации оксида алюминия более 30% наблюдается снижение вязкости и трещиностойкости керамических слоев, а при содержании оксида алюминия менее 3% происходит процесс окисления металлического покрытия под керамикой из-за высокой проницаемости кислорода рабочей газовой среды к металлу, что приводит к снижению надежности покрытия.

Количество слоев керамики из оксида алюминия в количестве 3-30%, оксида циркония и оксида иттрия не менее трех. При количестве слоев менее 3-х не будет достигнуто необходимое упрочнение керамического слоя, становится малозначимым торможение диффузии кислорода от газовой среды к металлу, возрастает скорость коррозии металла, снижается адгезия керамики и надежность покрытия. Верхний предел количества слоев выбирают в зависимости от условий эксплуатации и назначения детали, на которой это покрытие получают. В каждом конкретном случае количество слоев выбирают расчетным путем. Так, если покрытие получают на лопатках газовых турбин, максимальное количество керамических слоев пять-шесть, при получении покрытия на поршнях ДВС количество слоев семь-восемь.

Слои наносят известными способами, такими как вакуумно-плазменный, диффузионный, электронно-лучевой, катодное или лазерное напыление.

Реализация способа рассмотрена на примере получения защитного (жаростойкого) покрытия на охлаждаемых лопатках газовых турбин, работающих при высоких температурах до 1750°С.

Пример 1. На поверхность лопатки наносят на вакуумной плазменной установке при токе на детали 8 А и напряжении 30 В первый металлический слой из сплава на никелевой основе: Ni - основа, Cr 15%, Al 8%, W 4%, Re 2,1%, Та 1,5%, Hf 2,0%, Si 0,8%, Y 0,6% толщиной 30 мкм. Затем лопатки подвергают алитированию при температуре 1000°С в течение 4 часов, после этого проводят тепловую обработку в газостате (газостатирование) при 1000°С в течение 3 часов и напыляют второй слой металлического сплава на основе Al: Al - основа, Si 11%, Y 1,8%. Затем проводят диффузионный отжиг при 1000°С. Далее в вакууме на электронно-лучевой установке напыляют слой керамики ZrO2·(6-9)%Y2O3 толщиной 160 мкм и получают керамическое покрытие со столбчатой структурой. Для его упрочнения, на поверхность этого слоя напыляют электронно-лучевым способом три слоя керамики [ZrO2·(6-9)%Y2O3]·20%Al2О3 толщиной каждого слоя 1-3 мкм.

Пример 2. На поверхность охлаждаемой лопатки газовой турбины наносят способом электродугового катодного распыления металлический слой на никелевой основе: Ni - основа, Cr 18%; Al 8%; Та 10%; Hf 2,0%; Si 1,2%, Yb 0,8%; Се 0,6% толщиной 40 мкм. Затем лопатки подвергают хромоалитированию при температуре 1080°С в течение 4 часов для осаждения слоя диффузионного покрытия на внешней поверхности, а также в полости и каналах. После хромоалитирования на электронно-лучевой установке осаждают пять слоев керамики [ZrO2·(6-9)%Y2O3]·20%Al2О3 толщиной каждого слоя 1-3 мкм для упрочнения и снижения кислородной проницаемости керамики на детали.

Способполучениязащитногопокрытиянадеталях,включающийнанесениенаповерхностьдетали,поменьшеймере,одногометаллическогослояикерамическогослоянаосновеоксидациркония,содержащегооксидиттрия,иупрочнениекерамическогослоя,отличающийсятем,чтопосленанесенияпервогометаллическогослояпроводяталитированиеилихромоалитирование,аупрочнениекерамическогослояосуществляютпутемнанесениянанего,поменьшеймере,трехкерамическихслоевнаосновеоксидациркония,содержащих6-9%оксидаиттрияи3-30%оксидаалюминия.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 81-86 of 86 items.
09.06.2019
№219.017.7ca2

Способ определения остаточного ресурса детали акустической диагностикой

Использование: для определения остаточного ресурса детали. Сущность заключается в том, что в детали кратковременным ударным воздействием возбуждают собственные упругие акустические колебания, регистрируют и анализируют их параметры, при этом в качестве информативного параметра выявляют и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002320987
Дата охранного документа: 27.03.2008
09.06.2019
№219.017.7ca9

Способ отделения частиц и/или капель вещества микронного и субмикронного размера от потока газа

Изобретение относится к области очистки газа, а именно к способу отделения частиц и/или капель веществ микронного и субмикронного размера от потока газа, и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности. При отделении частиц и/или капель веществ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002320422
Дата охранного документа: 27.03.2008
09.06.2019
№219.017.7cb6

Вакуумная камера для электронно-лучевой обработки

Изобретение относится к установкам для электронно-лучевой обработки изделий сваркой, пайкой или наплавкой, а именно к вакуумным камерам. Вакуумная камера содержит вакуумно-плотные наружную и внутреннюю оболочки, размещенные одна в другой с образованием полости между ними. В полости размещены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002328363
Дата охранного документа: 10.07.2008
09.06.2019
№219.017.7ccf

Способ обработки каналов охлаждения лопаток турбины газотурбинного двигателя

Изобретение относится к обработке деталей, в частности к химической обработке внутренних поверхностей деталей с использованием фторсодержащих поверхностно-активных веществ, и может быть использовано в авиадвигателестроении, газотурбостроении, энергетике и других отраслях техники при ремонте и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002417145
Дата охранного документа: 27.04.2011
09.06.2019
№219.017.7cd9

Способ изготовления широкохордной полой лопатки компрессора газотурбинного двигателя

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, в частности к технологии изготовления широкохордных полых лопаток для их компрессоров. Способ изготовления широкохордных полых лопаток включает формирование лопатки из отдельных фрагментов и размещение между ними детали, формирующей внутреннюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002417147
Дата охранного документа: 27.04.2011
19.06.2019
№219.017.8812

Способ ремонта лопаток турбины газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области ремонта, в частности к ремонту лопаток турбин газотурбинных двигателей химико-термическими методами, и может быть использовано в областях техники, где используются газотурбинные двигатели. Способ включает очистку пера и замка лопаток от эксплуатационных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002367554
Дата охранного документа: 20.09.2009
Showing 51-53 of 53 items.
07.09.2019
№219.017.c8e7

Способ многокомпонентного диффузионного насыщения поверхности деталей из жаропрочных никелевых сплавов

Изобретение относится к способу многокомпонентного диффузионного насыщения поверхности деталей из жаропрочных никелевых сплавов и может быть использовано в энергетическом и/или авиационном двигателестроении или других отраслях народного хозяйства. Многокомпонентное диффузионное насыщение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699332
Дата охранного документа: 05.09.2019
01.11.2019
№219.017.dc03

Способ изготовления двухслойного кольцевого жаропрочного уплотнения узлов газотурбинного двигателя

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей, их эксплуатации, в частности к средствам герметизации газовоздушного тракта двигателей высокотемпературными уплотнениями. Способ изготовления двухслойного кольцевого жаропрочного уплотнения узлов ГТД заключается в следующем. Вначале...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002704709
Дата охранного документа: 30.10.2019
16.05.2023
№223.018.610b

Способ упрочнения поверхностного слоя лопаток компрессора газотурбинных двигателей

Изобретение относится к способу упрочнения поверхностного слоя лопаток компрессора газотурбинных двигателей. Осуществляют отпуск шариков и заполняют ими рабочую камеру. Осуществляют закрепление в камере лопатки с возможностью взаимодействия ее упрочняемых поверхностей с шариками и обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002743500
Дата охранного документа: 19.02.2021
+ добавить свой РИД