×
10.09.2013
216.012.680a

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИЯ ИЗ СТАЛИ ИЛИ ТИТАНА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области машиностроения, а именно к химико-термической обработке изделий из стали или титана, и может быть использовано для нанесения защитного покрытия на детали, работающие в условиях воздействия агрессивных сред, высоких температур. Осуществляют подготовку защищаемой поверхности деталей, наносят подслой и проводят химико-термическую обработку деталей. Подслой наносят из кремния или порошкообразных металлов из группы переходных металлов, или металлов подгруппы хрома с помощью плазменного напыления. Химико-термическую обработку подслоя проводят в шликерной обмазке, содержащей активную порошковую смесь при следующем соотношении реагентов, мас.%: аммоний хлористый не более 5, титан, или алюминий, или никель 39-50, окись алюминия и/или диборид титана 4-55, углерод, или бор, или кремний, или карбид кремния остальное. Насыщение подслоя активной порошковой смесью осуществляют в вакууме или в защитной среде из инертного газа при термообработке в течение 1-4 часов при температуре в диапазоне 800-1100°С. Обеспечивается улучшение качества покрытия за счет повышения его термостойкости, химической стойкости и механической прочности. 2 ил., 2 табл., 1 пр.
Основные результаты: Способ нанесения защитного покрытия на эксплуатируемые в условиях воздействия агрессивных сред и высоких температур детали из стали или титана, включающий нанесение подслоя, проведение химико-термической обработки деталей, отличающийся тем, что перед нанесением подслоя осуществляют подготовку защищаемой поверхности деталей, при этом подслой наносят из кремния, или порошкообразных металлов из группы переходных металлов, или металлов подгруппы хрома с помощью плазменного напыления, а химико-термическую обработку подслоя проводят в шликерной обмазке, содержащей активную порошковую смесь при следующем соотношении реагентов, мас.%: при этом насыщение подслоя активной порошковой смесью осуществляют в вакууме или в защитной среде из инертного газа при термообработке в течение 1-4 ч при температуре в диапазоне 800-1100°С.

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно к химико-термической обработки изделий из стали и титана и может быть использовано для нанесения защитного покрытия на детали, работающие в условиях воздействия агрессивных сред и высоких температур.

Известен в качестве прототипа предлагаемого способ нанесения многокомпонентного покрытия на стальные изделия, включающий предварительное вакуумирование, цементацию и повторное вакуумирование; насыщение поверхности изделия из порошковой смеси различными элементами по ступенчатому режиму, причем насыщение проводят при температуре каждой ступени, соответствующей температуре сублимации насыщающего элемента, порошковую смесь предварительно спрессовывают по форме поверхности обрабатываемого стального изделия таким образом, чтобы между спрессованной смесью и обрабатываемой поверхностью оставался зазор, а насыщение поверхности при повторном вакуумировании проводят при термоциклировании, после насыщения поверхности проводят термическую обработку без дополнительного нагрева (патент РФ №02081936, МПК С23С 12/00, публ. 20.06.1997 г.).

К недостаткам известного способа относится сложность и многоэтапность его реализации, а также недостаточно высокие показатели адгезионной и термической прочности покрытия.

Задачей авторов предлагаемого изобретения является разработка способа нанесения многокомпонентного покрытия на изделия из стали и титана, обеспечивающего высокую степень защиты указанных изделий при эксплуатации их в условиях воздействия агрессивных сред и высоких температур.

Новый технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого способа, заключается в улучшении качества покрытия за счет повышения его термостойкости, химической стойкости, механической прочности.

Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что в известном в способе нанесения защитного покрытия на эксплуатируемые в условиях воздействия агрессивных сред и высоких температур детали из стали или титана, включающем нанесение подслоя, проведение химико-термической обработки деталей, согласно изобретению перед нанесением подслоя осуществляют подготовку защищаемой поверхности деталей, при этом подслой наносят из кремния, или порошкообразных металлов из группы переходных металлов, или металлов подгруппы хрома с помощью плазменного напыления, а химико -термическую обработку подслоя проводят в шликерной обмазке, содержащей активную порошковую смесь при следующем соотношении реагентов, мас.%:

- аммоний хлористый не более 5% масс.,

- титан, или алюминий, или никель 39-50% масс.,

- окись алюминия и/или диборид титана 4-55% масс.,

- углерод или бор или кремний, или карбид кремния - остальное, при этом насыщение подслоя активной порошковой смесью осуществляют в вакууме или в защитной среде из инертного газа при термообработке в течение 1-4 часов при температуре в диапазоне 800-1100°С.

Предлагаемый способ заключается в следующем.

Первоначально производят традиционную подготовку поверхности покрываемых деталей из стали или титана путем механической и химической очистки ее от загрязнений и поверхностной пленки.

Далее на подготовленную поверхность плазменным напылением наносят подслой из кремния или порошкообразных металлов из группы переходных металлов (из порошка Si или Мо или W или Ti), или металлов подгруппы хрома толщиной 100-120 мкм. Эти порошки после напыления имеют хорошее сцепление с поверхностью металла.

Затем на сформированный подслой оказывают воздействие активной порошковой смесью реагентов, в качестве которых используют порошкообразные при следующем соотношении реагентов, мас.%:

- аммоний хлористый не более 5% масс.,

- титан, или алюминий, или никель 39-50% масс.,

- окись алюминия и/или диборид титана 4-55% масс.,

- углерод или бор или кремний, или карбид кремния - остальное.

Использование в активной порошкообразной смеси реагентов для насыщения поверхности указанных напыленных порошков целесообразно, как это подтвердили эксперименты, таких, как углерод, бор, образующих твердые, тугоплавкие, химически инертные соединения - карбиды, бориды. Кроме основных легирующих элементов в состав шихты вводили: окись алюминия, диборид титана - для предотвращения спекания смеси; титан - для предотвращения сильного охрупчивания поверхности металла; алюминий - для восстановления окислов; хлористый аммоний - активатор диффузии, никель для термо-динамической стабилизации и оптимизации функциональных свойств покрытия. Все указанные компоненты в совокупности обеспечивают высокую адгезию покрытия к основе, химическую стойкость, сплошность слоя защитного покрытия.

В активную порошковую смесь добавляют связующее, в качестве которого брали клеи, смолы, растворы каучука, полиизобутилена и подобные вещества, способствующие улучшению однородности и кроющей способности массы.

Полученная шликерная масса наносилась на напыленную поверхность образца. Образец помещался на керамическую подставку внутрь графитового контейнера, который вакуумировали до остаточного давления ~10 Па. Нагревали контейнер до рабочей температуры и выдерживали необходимое время. В результате химико-термической обработки на поверхности напыленного слоя формируется тугоплавкий жаростойкий защитный слой (в зависимости от наименования напыляемого порошка и состава шликерной обмазки (борирование, карбидизация)): SiC, Mo2C, WC, TiC, TiB2. После охлаждения до комнатной температуры контейнер разбирали и извлекали образцы.

Полученное таким образом жаростойкое покрытие обеспечивает защиту изделия от воздействия на него высокой температуры от механических нагрузок и агрессивной среды. Результаты измерений сведены в таблицы 1, 2. Фотографии микроструктуры полученных покрытий показаны на фиг.1 (с двойным покрытием), фиг.2 (с подслоем).

Таким образом, использование всех мероприятий и режимов предлагаемого способа обеспечивает новый технический результат, который заключается в улучшении качества покрытия за счет повышения его термостойкости, химической стойкости, механической прочности.

Возможность промышленной реализации предлагаемого способа подтверждается следующими примерами исполнения.

Пример 1. В лабораторных условиях реализован процесс нанесения защитного покрытия на деталях из стали. Поверхность деталей предварительно механический очищалась, затем обрабатывалась химическим агентом обезжиривания (бензин, растворитель, ацетон, метилен хлористый). На подготовленную поверхность деталей плазменным напылением наносят подслой из порошка кремния.

Затем готовили активную порошкообразную смесь реагентов из аммония хлористого, титана, углерода, окиси алюминия.

В условиях данного примера количества реагентов выбраны в следующих соотношениях, масс.%:

- аммоний хлористый 5;
- титан 39
- окись алюминия 50
- углерод остальное.

В условиях примера 2 использовался подслой из порошкообразного металла (хрома), а активная смесь реагентов - аммония хлористого, из бора, титана, в следующих соотношениях, масс.%:

- аммоний хлористый 5
- титан 50
- диборид титана 35
- бор аморфный остальное.

Все компоненты для активной порошкообразной смеси реагентов перемешивались, в смесь добавлялся клей (ПВА или фенолформальдегидная смола). Полученная шликерная масса наносилась на напыленную поверхность образца. Образец помещался на керамическую подставку внутрь графитового контейнера. Контейнер закрывали крышкой и устанавливали в рабочую камеру индукционно-вакуумной установки. После загрузки рабочую камеру установки герметизировали, откачивали воздух до остаточного давления 0-10 Па. Нагревали контейнер до рабочей температуры и выдерживали необходимое время (1-4 часов). В результате химико-термической обработки на поверхности напыленного слоя формируется тугоплавкий жаростойкий защитный слой (в зависимости от наименования напыляемого порошка и состава шликерной обмазки (борирование, карбидизация)): SiC, Mo2C, WC, TiC, TiB2. После охлаждения до комнатной температуры контейнер разбирали и извлекали образцы. Полученное таким образом жаростойкое покрытие обеспечивает защиту изделия от воздействия на него высокой температуры, от механических нагрузок и агрессивной среды (показатель химической стойкости). Данные по результатам испытаний сведены в таблицы 1, 2.

В таблице 1 приведены результаты испытаний стальных деталей по термостойкости, в среде воздуха при температуре 800-1100°С, по механической прочности для каждого варианта активной порошкообразной смеси реагентов. Как показали эксперименты, образцы из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т с разными вариантами покрытий после термических испытаний на воздухе, выдержка 15 минут, охлаждение до комнатной температуры в течение 8 часов выдерживают контрольные испытания.

Титановый сплав ВТ-20 с разными вариантами покрытий после термических испытаний на воздухе при температуре 1000°С, выдержка 15 минут, охлаждение до комнатной температуры в течение 8 часов.:

Как это показали примеры реализации, предлагаемый способ обеспечивает улучшение качества покрытия за счет повышения его термостойкости, химической стойкости, механической прочности, по сравнению с прототипом.

Способ нанесения защитного покрытия на эксплуатируемые в условиях воздействия агрессивных сред и высоких температур детали из стали или титана, включающий нанесение подслоя, проведение химико-термической обработки деталей, отличающийся тем, что перед нанесением подслоя осуществляют подготовку защищаемой поверхности деталей, при этом подслой наносят из кремния, или порошкообразных металлов из группы переходных металлов, или металлов подгруппы хрома с помощью плазменного напыления, а химико-термическую обработку подслоя проводят в шликерной обмазке, содержащей активную порошковую смесь при следующем соотношении реагентов, мас.%: при этом насыщение подслоя активной порошковой смесью осуществляют в вакууме или в защитной среде из инертного газа при термообработке в течение 1-4 ч при температуре в диапазоне 800-1100°С.
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИЯ ИЗ СТАЛИ ИЛИ ТИТАНА
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИЯ ИЗ СТАЛИ ИЛИ ТИТАНА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 551-560 из 659.
14.05.2019
№219.017.51db

Устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора

Изобретение относится устройству для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора. Устройство включает полую цилиндрическую опору с двумя фланцами и установленными между ними гибкими стержневыми элементами, разделенными прорезями, выполненными в осевом направлении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687289
Дата охранного документа: 13.05.2019
18.05.2019
№219.017.562f

Запорный клапан

Изобретение относится в области машиностроения, в частности к пневмоавтоматике, и предназначено для перекрытия потока газа в выходной канал при импульсной подаче давления во входной канал. Запорный клапан содержит корпус с проточной частью, входным и выходными каналами, седло и запорный орган,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002390683
Дата охранного документа: 27.05.2010
18.05.2019
№219.017.5635

Способ контроля контейнеров с хранящимися в них материалами

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для обнаружения факта несанкционированного вскрытия контейнеров или доступа к их содержимому. Изобретение направлено на обеспечение достоверного установления факта несанкционированного вскрытия контейнера с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002390742
Дата охранного документа: 27.05.2010
18.05.2019
№219.017.5702

Грузоподъемное устройство

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к грузоподъемным устройствам, предназначенным для подъема, поворота и кантования грузов. Грузоподъемное устройство состоит из закрепляемого на грузе болтами П-образного корпуса, на внутренних поверхностях боковых сторон которого имеются...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002381170
Дата охранного документа: 10.02.2010
18.05.2019
№219.017.571f

Устройство защиты окружающей среды от продуктов взрыва

Изобретение относится к средствам защиты от воздействия взрыва. Устройство защиты содержит преграду из двух слоев, установленных вокруг взрывоопасного объекта один за другим и состоящих из фрагментов поглотителей, имеющих форму пирамид или призм, размещенных с радиальным смещением фрагментов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002386102
Дата охранного документа: 10.04.2010
18.05.2019
№219.017.5730

Способ контроля материалов на содержание f-элементов без нарушения их структуры и состава

Способ контроля материалов на содержание f-элементов без нарушения их структуры и состава относится к исследованию свойств веществ и может быть использован, например, на предприятиях атомной промышленности и связанных с ними сферами деятельности, когда есть необходимость в определении наличия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002383886
Дата охранного документа: 10.03.2010
18.05.2019
№219.017.5732

Взрывное устройство для динамического нагружения

Изобретение относится к исследованиям поведения веществ при динамическом воздействии на них и может быть использовано в любой области техники. Взрывное устройство для динамического нагружения содержит основной заряд взрывчатого вещества, который выполнен многослойным, ударник и узел...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002383880
Дата охранного документа: 10.03.2010
18.05.2019
№219.017.573a

Устройство для получения высокотемпературной плазмы на основе многопроволочного лайнера, способ сборки устройства, приспособление для его осуществления, способ разборки устройства и приспособление для его осуществления

Группа изобретений, относящихся к физике высоких плотностей энергии и термоядерного синтеза, может использоваться при получении мощных потоков мягкого рентгеновского излучения (МРИ), необходимого для решения ряда практических задач, например для исследования процессов генерации МРИ при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002388079
Дата охранного документа: 27.04.2010
18.05.2019
№219.017.573c

Устройство для получения высокотемпературной плазмы на основе многопроволочного лайнера, способ сборки устройства и приспособление для его осуществления

Группа изобретений, относящихся к физике высоких плотностей энергии и термоядерного синтеза, может использоваться при получении мощных потоков мягкого рентгеновского излучения (МРИ), необходимого для решения ряда практических задач, например, для исследования процессов генерации МРИ при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002388193
Дата охранного документа: 27.04.2010
18.05.2019
№219.017.573d

Опора

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для установки блоков линейного ускорителя на рельсовый путь, с возможностью последующего регулирования положения блоков с целью юстировки тракта транспортировки пучка ионизирующего излучения ускорителя. Опора содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002385423
Дата охранного документа: 27.03.2010
Показаны записи 471-478 из 478.
17.02.2018
№218.016.2aa3

Устройство для стационарной генерации ионного пучка

Изобретение относится к области создания ионных источников, предназначенных для работы инжекторов быстрых атомов водорода в стационарном режиме (атомные пучки большой мощности - до 2 мегаватт), которые могут использоваться для нагрева плазмы в магнитных ловушках. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642852
Дата охранного документа: 29.01.2018
04.04.2018
№218.016.342b

Способ иммобилизации жидких высокосолевых радиоактивных отходов

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к обращению с жидкими радиоактивными отходами (ЖРО) с целью их последующего длительного хранения и/или захоронения. Способ иммобилизации ЖРО в фосфатном компаунде включает регулирование уровня рН отходов, введение в полученный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645737
Дата охранного документа: 28.02.2018
04.04.2018
№218.016.3671

Материал датчика для эпр дозиметрии ионизирующих излучений

Изобретение относится к области биосовместимых эпр датчиков дозиметра накопленной дозы ионизирующих излучений (ИИ). Материал датчика для эпр дозиметрии ионизирующих излучений на основе зубной эмали животного, отличающийся тем, что содержит пробу эмали зуба свиньи и дополнительно связующее и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646549
Дата охранного документа: 05.03.2018
28.08.2018
№218.016.7fb2

Стеклокерамический композиционный электроизоляционный материал и способ его изготовления

Изобретение относится к стеклокерамическому композиционному электроизоляционному материалу. Шихта содержит следующие совместно измельченные и механоактивированные компоненты, мас.%: стекло СЛ2-1 50-70; фторфлогопит – остальное. Перемешивание компонентов проводят за два интервала не менее чем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664993
Дата охранного документа: 24.08.2018
23.11.2018
№218.016.9fed

Шихта для получения горячим прессованием высокотемпературного композиционного антифрикционного материала на никелевой основе

Изобретение относится к получению горячим прессованием высокотемпературного композиционного антифрикционного материала на никелевой основе. Шихта содержит нанопорошки никеля (Ni) и молибдена (Мо), порошок дисульфида молибдена (MoS) и порошок меди (Cu). При этом частицы порошка дисульфида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672975
Дата охранного документа: 21.11.2018
09.06.2019
№219.017.794b

Способ изготовления защитного слоистого экрана (варианты)

Изобретение относится к способам изготовления защитных слоистых экранов. Способ включает формирование пакета из слоев, один из которых выполнен из порошкообразного материала на основе карбида бора, а другие - на основе карбида и нитрида бора дисперсностью 5-10 мкм, с градиентом относительного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002343044
Дата охранного документа: 10.01.2009
31.07.2019
№219.017.bad5

Способ изготовления высокотемпературного композиционного антифрикционного материала

Изобретение относится к изготовлению изделия из высокотемпературного композиционного антифрикционного материала. Способ включает подготовку порошкообразных компонентов исходной смеси, измельчение до заданных размеров частиц, формование и спекание. Исходная смесь содержит никель, молибден, медь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695854
Дата охранного документа: 29.07.2019
17.06.2023
№223.018.7e11

Камера для термомеханических испытаний

Изобретение относится к оборудованию для механических испытании при повышенных температурах. Камера содержит прямоугольный корпус, теплоизоляцию, расположенные на боковых стенках внутри корпуса нагревательные элементы, соединенные с внешним источником питания. Корпус выполнен в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002778050
Дата охранного документа: 12.08.2022
+ добавить свой РИД