Результат интеллектуальной деятельности: Способ локальной защиты изделия из жаропрочного сплава от газового алитирования

Изобретение относится к химико-термической обработке жаропрочных сплавов и может быть использовано в машиностроении.

Известен способ локальной защиты замковой части турбинных лопаток при алитировании путем обмазки замка следующим составом: диоксид титана - 18-22 мас. %, нитрид титана - 14-16 мас. %, триоксид теллура - 0,5-1,5 мас. %, жидкое стекло - остальное (а.с. СССР №1574677, МПК С23С 8/02, 1983). Недостатком способа является трудоемкость нанесения обмазки и неравномерность толщины обмазки. Возможно коррозионное взаимодействие обмазки с металлом лопатки и локальное алитирование защищаемой поверхности.

Известен способ защиты от газового алитирования поверхности внутренней полости лопатки турбины из жаропрочного сплава путем нанесения на его поверхность подслоя керамики и последующего нанесения слоя металлического защитного вещества, а в качестве подслоя керамики наносят слой ZrO₂.Y₂O₃ толщиной 10…30 мкм, а качестве слоя металлического защитного вещества наносят комплексное покрытие систем MeCrAlY, где Me - Со, Ni толщиной 50…70 мкм (патент на изобретение №2228969, МПК С23С 28/00, С23С 14/04, С23С 10/04, опубл. 20.05.2004 г.). В известном техническом решении предусмотрена локальная защита изделия от алитирования закрытием пластичной металлической фольгой. Однако известный способ трудоемок при реализации в производстве. Технологией изготовления лопаток не допускается нанесение алюминидного покрытия на наружную поверхность нарезанного замка лопаток, это может привести к значительному снижению усталостной прочности лопаток.

Наиболее близким по технической сущности является способ локальной защиты изделия из жаропрочного сплава от газового алитирования (патент RU №2232205 С2, МПК С23С 10/04, опубл. 10.07.2004), включающий экранирование участков изделия путем нанесения на его поверхность слоев защитного керамического покрытия на основе электрокорунда.

Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является надежная защита изделий из жаропрочного сплава при алитировании.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в снижении трудовых затрат и обеспечении качества локальной защиты при газовом алитировании.

Технический результат достигается тем, что в способе локальной защиты изделия из жаропрочного сплава от газового алитирования, включающем экранирование участков изделия путем нанесения на его поверхность слоев защитного керамического покрытия на основе электрокорунда, новым является то, что наносят 5-10 слоев защитного керамического покрытия на основе электрокорунда, которое после нанесения подвергают спеканию в окислительной среде при температуре 950-1050°С.

На фиг. 1 - фотография исследуемого образца, в котором экранируемый (защищенный) участок не имеет следов алитирования.

На фиг. 2 - фотография образца, в котором незащищенный участок имеет ровный алитированный слой.

Способ локальной защиты реализуется следующим образом.

На чистую обезжиренную защищаемую от алитирования полку замка и бандажную полку наносится защитное керамическое покрытие на основе электрокорунда в количестве 5-10 слоев с последующим спеканием при температуре 950…1050°С в окислительной среде. При спекании снижается пористость покрытия, что обеспечивает качественное экранирование отдельных участков изделия от газового алитирования

В качестве связующего используется гидролизованный этилсилликат, в качестве наполнителя - дистенсиллиманит. Покрытие осуществляется путем послойного окунания деталей в керамическую суспензию с зернистым материалом.

В процессе формирования керамического покрытия производится обсыпка зернистым материалом.

После нанесения керамического покрытия лопатки подвергаются спеканию керамики в окислительной среде.

После нанесения и спекания керамики производится алитирование детали. Защитный слой после алитирования удаляется.

Пример конкретного выполнения

На лопатках из жаропрочных сплавов наносилось алюминидное покрытие. Количество слоев керамики 5-10 с последующим спеканием при температуре 950°С в течение 1 часа и охлаждением на воздухе, после чего лопатки с защищенным замком подвергают химико-термической обработке.

Результаты металлургического исследования показали отсутствие алитирования на экранированных поверхностях.

Таким образом, операция высокотемпературного спекания в окислительной среде керамического покрытия после его нанесения повышает надежность и качество локальной защиты изделия от газового алитирования.