×
10.04.2019
219.017.0a60

СПОСОБ ЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ОТ СОЛЕВОЙ КОРРОЗИИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002165475
Дата охранного документа
20.04.2001
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Способ защиты стальных деталей машин от солевой коррозии включает последовательное осаждение в вакууме на поверхность пера первого слоя конденсированного покрытия толщиной 6-25 мкм из сплава на основе никеля, содержащего, мас.%: 16-28 хрома, 16-30 кобальта, 8 -13,5 алюминия, 0,05 - 0,6 иттрия, никель - остальное, последующее осаждение второго слоя покрытия толщиной 4-12 мкм из сплава на основе алюминия, содержащего, мас.%: 4-12 кремния, 5-15 кобальта, 0,1 -0,6 иттрия, алюминий - остальное, и термообработку детали с покрытием на воздухе или в вакууме при 580 - 620°С в течение 4 - 6 ч, что позволяет повысить стойкость стальных деталей машин к солевой коррозии при температурах до 700°С и снизить трудоемкость получения защитного покрытия. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии и может использоваться в авиационном и энергетическом турбиностроении для защиты пера лопаток компрессора от солевой коррозии при температурах до 700oC.

В промышленности известен способ получения металлостеклокерамического покрытия Дифа-СФ на стальных лопатках компрессора насыщением поверхности лопатки алюминием в порошковой смеси, состоящей из активатора и мелкодисперсной алюминиевой пудры, и последующим многослойным нанесением внешнего силикофосфатного слоя и термической обработки /1/.

Недостатком известного способа является большая трудоемкость получения покрытия (~ 48 часов) и необходимость проведения длительного диффузионного насыщения в смесях, содержащих мелкодисперсный и взрывоопасный порошок из алюминия, что ограничивает, а в ряде случае сдерживает применение известного способа в промышленности.

Наиболее близким по технической сути к изобретению является способ согласно патенту /2/, включающий последовательное осаждение в вакууме на поверхности пера лопатки первого конденсированного покрытия из сплава на основе никеля, содержащего хром, алюминий, иттрий, последующее осаждение второго слоя из сплава на основе алюминия и вакуумный отжиг, в котором осаждение первого слоя покрытия производят из никелевого сплава, дополнительно легированного танталом при следующем соотношении исходных компонентов (мас.%):
хром - 16 - 18
алюминий - 10 - 13,5
тантал - 1,5 - 4,5
иттрий - 0,1 - 0,8
никель - остальное.

Недостатком известного способа является недостаточно высокая стойкость покрытия у солевой коррозии при температурах до 700oC и высокая трудоемкость.

Наиболее близким по технической сути к изобретению является способ защиты стальных изделий от солевой коррозии, преимущественно лопаток компрессоров газотурбинных двигателей, включающий последовательное осаждение в вакууме первого слоя покрытия из сплава MeCOCrAlV, где Me - Cr, Ni и/или Co с содержанием алюминия от 5 до 13% и толщиной 15 - 30 мкм, затем нанесение второго слоя из сплава на основе алюминия, содержащего никель и иттрий, толщиной 20 - 40 мкм, термообработку детали с покрытием и нанесение керамического слоя /3/.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение стойкости покрытия к солевой коррозии при температурах до 700oC и снижение трудоемкости процесса его получения.

Это достигается тем, что в способе защиты стальных деталей машин от солевой коррозии, преимущественно лопаток компрессора газотурбинных двигателей, включающем последовательное осаждение в вакууме на поверхности пера лопатки первого слоя конденсированного покрытия из сплава на основе никеля, содержащего хром, алюминий, иттрий, последующее осаждение второго слоя на основе алюминия и термообработку детали с покрытием, осаждение первого слоя покрытия производят из сплава на основе никеля, дополнительно содержащего кобальт, при следующем соотношении компонентов, мас.%: хром 16 - 28, кобальт 16 - 30, алюминий 8 - 13,5, иттрий 0,05 - 0,6, никель остальное, а осаждение второго слоя покрытия производят из сплава на основе алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: кремний 4 - 12, кобальт 5 - 15, натрий 0,1 - 0,6, алюминий остальное.

Термообработку детали с покрытием проводят на воздухе или в вакууме при 580 - 620oC в течение 4 - 6 часов. Толщина первого слоя составляет 6 - 25 мкм, а толщина второго слоя составляет 4 - 12 мкм.

Использование в качестве первого слоя покрытия сплава на основе никеля, дополнительно содержащего кобальт, а в качестве второго слоя покрытия алюминиевого сплава, содержащего кремний, иттрий и кобальт, при приведенном выше соотношении компонентов и последующая термообработка покрытия, проводимая в твердой фазе без оплавления сплава на основе алюминия, приводит к образованию во внешнем слое покрытия фаз на основе Ni-Al, Co-Al, Cr-Si и выделению избытка хрома в виде фазы α -Cr при оптимальном их соотношении, а также закрытии незначительной пористости первого слоя покрытия за счет диффузионных процессов между слоями композиции при ее термообработке, что в целом позволяет повысить более чем в десять раз стойкость композиции к солевой коррозии при температуре до 700oC, которая достигается на стальных лопатках последних ступеней компрессора современных газотурбинных двигателей. Использование современных способов осаждения в вакууме слоев покрытия позволяет при этом многократно снизить трудоемкость получения покрытия.

Сущность изобретения поясняется следующим примером. На образцы из стали ЭП866, обладающей низкой коррозионной стойкостью при температурах свыше 500oC, ионно-плазменным методом были нанесены конденсированные слои из никелевых сплавов, состав которых приведен в таблице 1. Затем с помощью той же технологии на образцы был осажден второй слой покрытия из сплавов на основе алюминия. Образцы с целью окончательного формирования двухслойного покрытия подверглись термообработке на воздухе по режиму 610oC - 4 часа. Толщина первого слоя покрытия составляла 12 мкм, второго - 4 мкм. Полученные композиции сталь ЭП866 - двухслойное покрытие были испытаны в лабораторных условиях.

Коррозионная стойкость композиций исследовалась на плоских образцах 20 х 40 х 1,5 мм по методике ускоренных циклических испытаний по режиму: нагрев до температуры 600oC и выдержка 1 час, подстуживание на воздухе 2 минуты, охлаждение в 3% растворе NaCl, выдержка в течение 22 - 24 часов во влажной камере. Отметим, что удовлетворительной коррозионной стойкостью считается 10 циклов испытаний без коррозионного повреждения. Наряду с коррозионной стойкостью определялся предел выносливости на лопатках компрессора газотурбинного двигателя, причем за 100% был принят предел выносливости лопаток из стали ЭП866 без покрытия.

Из результатов лабораторных исследований видно, что композиции с двухслойными покрытиями исследуемых составов обладают высокой коррозионной стойкостью, заметно большей, чем сталь ЭП866, при ускоренных циклических испытаниях на солевую коррозию и что покрытия оказывают влияние на предел выносливости стали (см. табл. 1).

Отметим, что допустимое снижение предела выносливости на лопатках компрессора не должно превышать 10% от значения передела выносливости лопаток без покрытия. Композиции с покрытием 1 - 3 соответствуют этим условиям. Электрохимические исследования показали, что двухслойное покрытие является анодом по отношению к основе (сталь ЭП866), что обеспечивает протекторный механизм защиты стали от коррозии и объясняет высокие защитные свойства двухслойных покрытий.

Покрытие 2 среднего оптимального состава по данным лабораторных исследований повышает в 3 - 4 раза сопротивление материала основы к коррозионному растрескиванию под напряжением при K = (0,3 - 0,8) от σ0,2 при испытаниях в камере солевого тумана и камере тропического климата после предварительного длительного нагрева (500 часов) при t = 450oC.

Толщина двухслойного покрытия оказывает существенное влияние на свойства композиции (см. табл. 2), при толщине менее 6 мкм снижается коррозионная стойкость покрытия (6 - 8 циклонов), а с ростом толщины снижается предел выносливости композиции сплав - покрытие. Предельная толщина покрытия не превышает 35 - 37 мкм, при этом снижение предела выносливости составляет 10 - 12% (см. табл. 2).

Оптимальный режим термообработки: 580 - 620oC в течение 4 - 6 часов. Причем термообработка на воздухе дает несколько лучшие результаты по коррозионным свойствам по сравнению с термообработкой в вакууме, что по-видимому объясняется образованием на поверхности композиции тонкой окисной пленки.

Аналогичные результаты получены для жаропрочного железохромникелевого сплава ЭП 718, обладающего по сравнению со сталями мартенситного класса более высокой коррозионной стойкостью.

Лабораторные испытания композиции, полученной в соответствии с предлагаемым техническим решением на рабочих лопатках компрессора, показали, что новый способ позволит увеличить ресурс работы лопаток более чем в три раза по сравнению с лопатками без покрытия при меньшей трудоемкости нанесения покрытия новым способом по сравнению с технологией получения покрытия Дифа-СФ, что даст в совокупности значительный экономический эффект. В настоящее время лопатки, обработанные по предлагаемому способу, проходят испытания в составе газотурбинного двигателя.

Литература
1. Иванов Е. Г., Шкурат А.С. Механизм повышения жаростойкости и сопротивляемости электрохимической коррозии стальных лопаток компрессора ГТД с металлостеклокерамическим покрытием Дифа-СФ. - В кн.: Получение и применение защитных покрытий. - Л.: Наука, 1987, с. 164 - 167.

2. Патент РФ N 2033474, кл. C 23 C 14/00.

3. RU 94011658 A1, 20.05.1996.

1.Способзащитыстальныхдеталеймашинотсолевойкоррозии,преимущественнолопатоккомпрессоровгазотурбинныхдвигателей,включающийпоследовательноеосаждениеввакуумепервогослояпокрытияизсплаванаосновеникеля,содержащегохром,кобальт,алюминий,иттрий,последующееосаждениевторогослояизсплаванаосновеалюминия,содержащегоиттрий,итермообработкудеталиспокрытием,отличающийсятем,чтоосаждениенаповерхностипералопаткипервогослояконденсированногопокрытияпроизводятизсплаванаосновеникеля,содержащегокомпонентывследующемсоотношении,мас.%:хром16-28,кобальт16-30,алюминий8-13,5,иттрий0,05-0,6,никель-остальное,аосаждениевторогослояпокрытияпроизводятизсплаванаосновеалюминия,дополнительносодержащегокремнийикобальт,приследующемсоотношениикомпонентов,мас.%:кремний4-12,кобальт5-15,иттрий0,1-0,6,алюминий-остальное.12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтотермообработкудеталиспокрытиемпроводятнавоздухеиливвакуумепри580-620Свтечение4-6ч.23.Способпопп.1и2,отличающийсятем,чтотолщинапервогослоясоставляет6-25мкм,атолщинавторогослоясоставляет4-12мкм.3
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 14.
20.02.2019
№219.016.c49a

Высокопрочная коррозионностойкая сталь аустенитно-мартенситного класса

Изобретение относится к металлургии, в частности к созданию высокопрочной корозионно-стойкой стали аустенитно-мартенситного класса, предназначенной для изготовления высоконагруженных крупногабаритных деталей машин, таких как шасси, рамы, лонжероны, узлы поворота, силовой крепеж и др.,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02164546
Дата охранного документа: 27.03.2001
01.03.2019
№219.016.d11d

Способ изготовления отливок из жаропрочных сплавов с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение может быть использовано при литье изделий из никелевых жаропрочных сплавов, в частности лопаток ГТД и ГТУ. Способ включает изготовление модели отливки, имеющей рабочую и стартовую зоны. В модель устанавливают монокристаллическую затравку с заданной кристаллографической ориентацией....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02164192
Дата охранного документа: 20.03.2001
01.03.2019
№219.016.d176

Сплав на никелевой основе для монокристаллических затравок и способ его выплавки

Для получения монокристаллических тугоплавких затравок предложен сплав, содержащий, мас.%: один элемент из группы, включающeй рений и родий, 25-50; иттрий 0,001-0,100 и никель - остальное. Способ выплавки этого сплава включает загрузку шихты, ее расплавление под вакуумом, многократное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02158781
Дата охранного документа: 10.11.2000
01.03.2019
№219.016.d17f

Способ получения отливок с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение может быть использовано при получении отливок с направленной и монокристаллической структурой из никелевых сплавов, в частности рабочих и сопловых лопаток ГТД и ГТУ. В полости литейной формы размещают монокристаллическую тугоплавкую затравку из никелевого сплава с температурой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02155651
Дата охранного документа: 10.09.2000
10.04.2019
№219.017.0a5f

Способ обработки поверхности металлических изделий

Изобретение может быть использовано в авиационном и энергетическом турбиностроении для ионного травления с целью контроля макроструктуры, прецизионного удаления поверхностных слоев или повышения служебных характеристик материалов. Способ включает предварительную очистку поверхности, размещение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002165474
Дата охранного документа: 20.04.2001
10.04.2019
№219.017.0a78

Жаростойкое покрытие

Изобретение относится к машиностроению, а именно к материалам для защиты жаропрочных никелевых сплавов от разрушения под действием газовой коррозии высокоскоростного потока горячих газов в процессе эксплуатации. Технический результат изобретения: обеспечение необходимой жаростойкости,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02163897
Дата охранного документа: 10.03.2001
10.04.2019
№219.017.0a7c

Способ испарения и конденсации токопроводящих материалов

Изобретение может быть использовано в авиационном и энергетическом газотурбиностроении. Способ включает вакуумно-дуговое испарение токопроводящего материала при наложении на поверхность испарения магнитного поля и при радиационном охлаждении испаряемого материала при температуре его нагрева на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002164549
Дата охранного документа: 27.03.2001
10.04.2019
№219.017.0a7d

Способ получения диффузионного алюминидного покрытия на изделии

Способ получения диффузионного алюминидного покрытия на изделии включает накопление на поверхности изделия элементов, легирующих покрытие, причем удельный прирост массы ΔМ каждого из элементов на единицу поверхности изделия выбирают из соотношения ΔM = δρh, гдe δ - мaccoвaя доля i-го...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02164965
Дата охранного документа: 10.04.2001
10.04.2019
№219.017.0afb

Никелевый жаропрочный сплав для монокристального литья

Никелевый жаропрочный сплав для монокристального литья содержит следующие компоненты, мас.%: хром 2,0-3,0, кобальт 9,5-12,0, алюминий 5,5-6,2, вольфрам 0,1-1,8, молибден 1,6-2,4, тантал 7,8-10,0, рений 7,8-10,0, церий 0,002-0,02, лантан 0,002-0,02, неодим 0,0005-0,01, иттрий 0,002-0,02, углерод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02153021
Дата охранного документа: 20.07.2000
10.04.2019
№219.017.0b02

Литейный жаропрочный сплав на основе никеля

Литейный жаропрочный сплав на основе никеля содержит следующие компоненты, мас. %: хром 6,5-10,5, кобальт 6,0-10,0, молибден 2,7-4,0, алюминий 4,8-5,7, титан 4,2-4,7, углерод 0,06-0,20, бор 0,005-0,015, цирконий 0,01-0,02, вольфрам 1,0-1,8, ниобий 0,5-1,0, церий 0,002-0,015, один элемент из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02153020
Дата охранного документа: 20.07.2000
Показаны записи 1-10 из 60.
20.02.2019
№219.016.c49a

Высокопрочная коррозионностойкая сталь аустенитно-мартенситного класса

Изобретение относится к металлургии, в частности к созданию высокопрочной корозионно-стойкой стали аустенитно-мартенситного класса, предназначенной для изготовления высоконагруженных крупногабаритных деталей машин, таких как шасси, рамы, лонжероны, узлы поворота, силовой крепеж и др.,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02164546
Дата охранного документа: 27.03.2001
01.03.2019
№219.016.d11d

Способ изготовления отливок из жаропрочных сплавов с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение может быть использовано при литье изделий из никелевых жаропрочных сплавов, в частности лопаток ГТД и ГТУ. Способ включает изготовление модели отливки, имеющей рабочую и стартовую зоны. В модель устанавливают монокристаллическую затравку с заданной кристаллографической ориентацией....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02164192
Дата охранного документа: 20.03.2001
01.03.2019
№219.016.d176

Сплав на никелевой основе для монокристаллических затравок и способ его выплавки

Для получения монокристаллических тугоплавких затравок предложен сплав, содержащий, мас.%: один элемент из группы, включающeй рений и родий, 25-50; иттрий 0,001-0,100 и никель - остальное. Способ выплавки этого сплава включает загрузку шихты, ее расплавление под вакуумом, многократное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02158781
Дата охранного документа: 10.11.2000
01.03.2019
№219.016.d17f

Способ получения отливок с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение может быть использовано при получении отливок с направленной и монокристаллической структурой из никелевых сплавов, в частности рабочих и сопловых лопаток ГТД и ГТУ. В полости литейной формы размещают монокристаллическую тугоплавкую затравку из никелевого сплава с температурой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02155651
Дата охранного документа: 10.09.2000
11.03.2019
№219.016.d6bf

Способ нанесения комбинированного покрытия

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке жаропрочных сплавов, и может быть использовано при нанесении защитных покрытий на лопатки газотурбинных двигателей. На наружные и внутренние поверхности деталей наносят диффузионное алюминидное покрытие в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002244041
Дата охранного документа: 10.01.2005
20.03.2019
№219.016.e43b

Магнитный материал и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к магнитным материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов с металлами группы железа. Предложен магнитный материал, содержащий железо, кобальт, бор, неодим, а также по меньшей мере один редкоземельный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02202134
Дата охранного документа: 10.04.2003
20.03.2019
№219.016.e496

Слоистый композиционный материал и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к получению слоистых гибридных алюмополимерных композиционных материалов, используемых для основных элементов планера самолета, в том числе для обшивок, полов и перегородок грузовых отсеков, также для различных изделий транспортного машиностроения. Заявлен слоистый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02238850
Дата охранного документа: 27.10.2004
20.03.2019
№219.016.e497

Устройство для получения отливок монокристаллических турбинных лопаток

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при получении монокристаллических лопаток современных турбин ГТД и ГТУ из никелевых жаропрочных сплавов. В основании керамической формы выполнены затравочная полость, кристаллоотборник в виде спиралевидного литникового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02237543
Дата охранного документа: 10.10.2004
20.03.2019
№219.016.e49e

Устройство для получения отливки монокристаллической турбинной лопатки

Изобретение может быть использовано при получении лопаток современных турбин ГТД и ГТУ из никелевых жаропрочных сплавов. Устройство содержит керамическую форму, в основании которой выполнена затравочная полость с монокристаллической затравкой заданной кристаллографической ориентации....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02239520
Дата охранного документа: 10.11.2004
20.03.2019
№219.016.e4a0

Эпоксидная клеевая композиция, препрег на ее основе и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области композиционных материалов клеевых или клеевых препрегов на основе стекло- и угленаполнителей и эпоксидной композиции, которые могут быть использованы для изготовления клееных конструкций, в том числе сотовых панелей и агрегатов одинарной и сложной кривизны, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002230764
Дата охранного документа: 20.06.2004
+ добавить свой РИД