ITCO20110053A1 - Superficie del componente di una turbina - Google Patents
Superficie del componente di una turbina Download PDFInfo
- Publication number
- ITCO20110053A1 ITCO20110053A1 IT000053A ITCO20110053A ITCO20110053A1 IT CO20110053 A1 ITCO20110053 A1 IT CO20110053A1 IT 000053 A IT000053 A IT 000053A IT CO20110053 A ITCO20110053 A IT CO20110053A IT CO20110053 A1 ITCO20110053 A1 IT CO20110053A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- nickel
- layer
- phosphorus
- reduction
- plating
- Prior art date
Links
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 109
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 60
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 36
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 30
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 23
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 64
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 description 21
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 20
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 16
- -1 nickel cations Chemical class 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 7
- YWMAPNNZOCSAPF-UHFFFAOYSA-N Nickel(1+) Chemical compound [Ni+] YWMAPNNZOCSAPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 6
- 229940006444 nickel cation Drugs 0.000 description 6
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 5
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 4
- 229910052728 basic metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003818 basic metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 4
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N phosphinic acid Chemical class O[PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 3
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N diphosphoric acid Chemical class OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- TVZISJTYELEYPI-UHFFFAOYSA-N hypodiphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)P(O)(O)=O TVZISJTYELEYPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M phosphinate Chemical compound [O-][PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-O azanium;hydrofluoride Chemical compound [NH4+].F LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 239000006172 buffering agent Substances 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- FBMUYWXYWIZLNE-UHFFFAOYSA-N nickel phosphide Chemical compound [Ni]=P#[Ni] FBMUYWXYWIZLNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 229940005657 pyrophosphoric acid Drugs 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RPAJSBKBKSSMLJ-DFWYDOINSA-N (2s)-2-aminopentanedioic acid;hydrochloride Chemical class Cl.OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O RPAJSBKBKSSMLJ-DFWYDOINSA-N 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- XXSPKSHUSWQAIZ-UHFFFAOYSA-L 36026-88-7 Chemical compound [Ni+2].[O-]P=O.[O-]P=O XXSPKSHUSWQAIZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 238000005282 brightening Methods 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002898 organic sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- CVHZOJJKTDOEJC-UHFFFAOYSA-N saccharin Chemical compound C1=CC=C2C(=O)NS(=O)(=O)C2=C1 CVHZOJJKTDOEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940081974 saccharin Drugs 0.000 description 1
- 235000019204 saccharin Nutrition 0.000 description 1
- 239000000901 saccharin and its Na,K and Ca salt Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F15/00—Other methods of preventing corrosion or incrustation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
- C23C18/31—Coating with metals
- C23C18/32—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
- C23C18/34—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron using reducing agents
- C23C18/36—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron using reducing agents using hypophosphites
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/288—Protective coatings for blades
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
DESCRIZIONE
BACKGROUND
La presente divulgazione si riferisce in generale ad una copertura multistrato nichel-fosforo formata mediante deposizione per riduzione. La deposizione per riduzione à ̈ una reazione auto catalitica utilizzabile per depositare una copertura di metallo su un substrato. A differenza della galvanostegia non à ̈ necessario far passare una corrente elettrica attraverso la soluzione per creare un deposito. Questa tecnica di placcatura viene solitamente impiegata per evitare la corrosione e l'usura. La nichelatura per riduzione presenta numerosi vantaggi rispetto alla galvanostegia. Questa tecnica, che non presenta problemi legati alla densità di flusso e all'alimentazione elettrica, assicura un deposito regolare della geometria del pezzo, e con la preliminare applicazione di un catalizzatore idoneo, può essere impiegata sulle superimi non conduttive.
La nichelatura per riduzione, con l'impiego di agenti riducenti al fosforo, quali gli ipofosfiti, Ã ̈ un metodo di placcatura consolidato che assicura un deposito continuo di una copertura di una lega di nichelfosforo su substrati metallici o non, evitando l'applicazione di una corrente di placcatura elettrica esterna. Questo si ottiene semplicemente immergendo il substrato desiderato in una soluzione di nichelatura acquosa alla presenza di un agente riducente contenente fosforo e nelle condizioni appropriate previste per la nichelatura per riduzione.
Le leghe di nichel contenenti fosforo, realizzate con la nichelatura per riduzione, rappresentano preziosi depositi per coperture industriali dotati di caratteristiche particolarmente apprezzate, quali resistenza alla corrosione e durezza. Queste vengono solitamente realizzate con la reazione della nichelatura per riduzione che produce la lega sotto forma di un deposito su un substrato idoneo. Tuttavia, questo processo comporta sempre l'iniziale deposizione di un solo strato e i tentativi non andati a buon fine di ottimizzare le caratteristiche di corrosione, duttilità e aderenza di tale strato. Ad esempio, un trattamento termico viene spesso applicato per creare un legame metallurgico tra la copertura di nichel-fosforo ottenuta per riduzione e il substrato metallico di base al fine di ottimizzare l'aderenza. Comunque, il trattamento termico può compromettere gravemente altre proprietà quali, durezza, resistenza alla corrosione e all'usura, duttilità e resistenza alle sollecitazioni e alla fatica.
Ne consegue quindi la necessità di processi e coperture migliori che ottimizzino la resistenza alla corrosione, duttilità e proprietà adesive. BREVE RIEPILOGO
Qui di seguito vengono illustrati i processi per la realizzazione di una copertura multistrato su un substrato metallico di base. In una forma di realizzazione, il processo consiste nella deposizione per riduzione comprendente l'immersione di un substrato metallico di base in un primo bagno di placcatura composto da una sorgente di cationi di nichel e un agente riducente contenente fosforo in quantitativi sufficienti a realizzare un primo strato composto da una percentuale di fosforo compresa tra circa il 4 e il 6% del peso dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel; nel riscaldamento del primo strato e del substrato metallico di base ad una temperatura superiore a 500°C per legare metallurgicamente il primo strato al substrato metallico di base; e neH'immersione del primo strato in un secondo bagno di placcatura comprendente una sorgente di cationi di nichel e un agente riducente contenente fosforo in quantitativi sufficienti a realizzare un secondo strato composto da una percentuale di fosforo compresa tra circa Γ8 e il 12% del peso dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel. Il componente di una turbina comprende un primo strato di nichel legato metallurgicamente ad una superficie del componente della turbina; il primo strato di nichel contiene una percentuale di fosforo compresa tra il 4 e il 6% circa del peso, dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel; e un secondo strato di nichel depositato sul primo strato, nel secondo strato contenente fosforo in una percentuale compresa tra l8 e il 12% circa del peso, il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel, dove il primo e il secondo strato sono formati mediante deposizione per riduzione.
Un substrato in acciaio al carbonio o a basso tenore di lega comprende un primo strato di nichel legato metallurgicamente ad una superficie del componente della turbina; il primo strato di nichel contiene una percentuale di fosforo compresa tra il 4 e il 6% circa del peso, dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel; e un secondo strato di nichel depositato sul primo strato, nel secondo strato contenente fosforo in una percentuale compresa tra l8 e il 12% circa del peso, il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel, dove il primo e il secondo strato sono formati mediante deposizione per riduzione.
La divulgazione può essere compresa più rapidamente facendo riferimento alla seguente descrizione dettagliata delle varie funzioni della divulgazione e ai relativi esempi allegati.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
Il presente documento illustra una copertura multistrato nichel-fosforo che ottimizza l'aderenza e altre proprietà quali, durezza, resistenza alla corrosione e all'usura, duttilità , resistenza alle sollecitazioni e alla fatica, proprietà magnetiche e altre simili. Il presente documento illustra anche i processi per la realizzazione della copertura multistrato di nichel-fosforo su un substrato metallico di base come ad esempio il componente di una turbina. La copertura multistrato di nichel-fosforo generalmente comprende un primo strato di nichel -fosforo composto da una percentuale di fosforo compresa tra circa il 4 e il 6% del peso, dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel legato metallurgicamente al substrato metallico di base mediante un trattamento termico. Un secondo strato di nichel-fosforo à ̈ depositato sul primo strato dopo l'attivazione della superficie. Il secondo strato di nichel-fosforo contiene una percentuale di fosforo compresa tra l'8 e il 12% circa del peso, dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel. Per alcune applicazioni à ̈ possibile aggiungere ulteriori strati di nichel-fosforo. Lo strato aggiuntivo può essere aggiunto dopo il primo e il secondo strato e/o tra i due strati. Il processo per la realizzazione degli strati comprende un processo di deposizione per riduzione del nichel.
Il processo di deposizione per riduzione del nichel per la realizzazione della copertura multistrato di solito prevede l'immersione del substrato metallico di base in una soluzione di deposizione multipla per riduzione. Le soluzioni di deposizione per riduzione comprendono una sorgente di nichel e almeno un agente riducente contenente fosforo come descritto di seguito. Eventualmente, le soluzioni di deposizione, ossia i bagni, possono comprendere anche agenti tampone, agenti complessanti, stabilizzatori, sostanze per brillantaggio e additivi simili, comunemente impiegati nelle soluzioni di deposizione per riduzione.
Prima della deposizione per riduzione, la superficie del substrato metallico di base può essere inizialmente trattata per irruvidire la superficie e aumentare l'area della superfìcie disponibile. In questo modo, à ̈ possibile migliorare l'aderenza. Il substrato metallico di base viene quindi immerso in un primo bagno di placcatura contenente la sorgente di cationi di nichel e almeno un agente riducente contenente fosforo. La composizione del bagno e le condizioni operative sono selezionate in modo da fornire uno strato contenente una percentuale di fosforo compresa tra il 4 e il 6% circa del peso, dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel. Lo strato rivestito viene quindi sottoposto ad un trattamento termico per favorire la formazione di un legame metallurgico tra il primo strato e il substrato metallico di base, ottimizzando così l'aderenza.
Il processo di riscaldamento termico in genere prevede che il substrato rivestito venga sottoposto a temperature superiori a 500°C per un periodo compreso tra 30 minuti e diverse ore. In una forma di realizzazione, l'intervallo di temperatura à ̈ compreso tra 550 e 700°C e la durata del trattamento à ̈ compresa nell'intervallo da un'ora a 60 ore. Come abbiamo descritto nel background, il trattamento termico può modificare le proprietà meccaniche della copertura. Questo à ̈ dovuto alla precipitazione del fosfuro di nichel che può verificarsi durante il trattamento termico. Tuttavia, mantenendo un livello di fosforo relativamente basso nella copertura, l'entità delle precipitazioni di fosfuro di nichel viene ridotta al minimo ottimizzando l'aderenza. In una forma di realizzazione, il trattamento termico può essere effettuato in un'atmosfera inerte quale l'argon o l'azoto per limitare al minimo l'ossidazione.
Il primo strato viene quindi trattato per attivare la superficie. L'attivazione superficiale del primo strato di solito comprende il trattamento con 30% del volume di acido cloridrico concentrato (37% del peso) in acqua a 20°C per cinque minuti. In alternativa, la soluzione di attivazione può contenere 33 g/1 di idrogenodifluoruro di ammonio (5 - 50 g/1). Agli esperti del settore, deve essere chiaro che il trattamento non si limita all'HCl e potrebbe essere effettuato con altri acidi minerali quali acido nitrico, acido fosforico, cloruro di ferro, ecc.
Il substrato così trattato con il primo strato rivestito di nichel-fosforo viene quindi immerso in un secondo bagno di placcatura contenente la sorgente di cationi di nichel e almeno un agente riducente contenente fosforo. La composizione del bagno e le condizioni operative sono selezionate in modo da fornire uno strato contenente una percentuale di fosforo compresa tra il 8 e il 12% circa del peso, dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel. Lo strato non viene trattato termicamente in modo che la struttura multistrato offra massima aderenza senza degradazione del secondo strato. Di conseguenza, vengono così ottimizzate le caratteristiche utili di durezza, resistenza alla corrosione e all'usura, duttilità , resistenza alle sollecitazioni e alla fatica, proprietà magnetiche e altre simili del secondo strato, mentre l'intera struttura offre i vantaggi del trattamento termico che ottimizza l'aderenza al substrato metallico di base.
Non sono previsti limiti per gli spessori del primo e del secondo strato. Alcuni spessori di esempio sono: 0,0127 - 0,127 mm per il primo strato e 0,0508 - 0,254 mm per il secondo strato.
La sorgente di nichel solitamente comprende qualsiasi sale di nichel solubile o semisolubile in acqua, usato solitamente. Le sorgenti idonee di cationi di nichel sono i sali di nichel comprendenti, fra gli altri, solfati, cloruro, ammidosolfati, acetati e relative miscele o altri sali di nichel aventi anioni compatibili con il sistema di deposizione per riduzione. Una sorgente particolarmente conveniente dei cationi di nichel à ̈ l'ipofosfìto di nichel. L'impiego di questa sorgente di nichel offre inoltre l'agente riducente ipofosfito e consente l'uso di un sola sorgente per i componenti dei due bagni di placcatura, anziché due diverse sorgenti di nichel e agente riducente ipofosfito. Le concentrazioni dei cationi di nichel mantenute nel bagno possono variare, ma di solito, sorgenti di cationi di nichel sufficienti sono comprese entro determinati intervalli ottimali. Ad esempio, la sorgente di cationi di nichel da aggiungere al bagno deve essere sufficiente a fornire una concentrazione di cationi di nichel compresa tra 0,05 e 0,2 M mole per litro.
Composti idonei contenenti fosforo possono comprendere ipofosfiti o acido ipofosforico. L'agente riducente ipofosfito utilizzato nei bagni può essere uno di quelli tradizionalmente impiegati per la nichelatura per riduzione. Alcuni esempi di idrofosfiti idonei sono l'ammonio, il litio, il sodio, il potassio, il magnesio, il calcio, lo stronzio e le relative miscele. Il quantitativo di agente riducente impiegato nel bagno di placcatura deve essere almeno sufficiente a ridurre in modo stechiometrico i cationi di nichel nella reazione per riduzione a metalli liberi e tale concentrazione à ̈ solitamente compresa nell'intervallo tra circa 10 e 50 grammi/litro (g/1). Per la prima soluzione di placcatura, la concentrazione dell'agente riducente contenente fosforo à ̈ solitamente compresa nell'intervallo tra circa 10 e 50 g/1, mentre nel secondo bagno di placcatura, la concentrazione dell'agente riducente contenente fosforo à ̈ solitamente compresa nell'intervallo tra circa 10 e 40 g/1. Nella pratica normale, l'agente riducente può essere rifornito durante la reazione.
Come descritto in precedenza, oltre alla sorgente di cationi di nichel e agli agenti riducenti contenenti fosforo, la soluzione di deposizione per riduzione può contenere un agente per la regolazione del pH, un agente complessante, un tampone, un tensioattivo, uno stabilizzatore e additivi simili, comunemente usati nelle soluzioni di placcatura. Particolari agenti di regolazione del pH che si sono dimostrati adatti all'uso in questa scoperta comprendono, fra gli altri, gli idrossidi metallici alcalini e gli idrossidi di terra alcalina, ad esempio l'idrossido di sodio o l'idrossido di potassio.
In generale, l'agente per la regolazione del pH viene aggiunto alla soluzione per regolare il pH della soluzione. In generale, l'agente per la regolazione del pH può essere aggiunto alla soluzione per ottenere un pH compreso tra 3,5 e 7 e in altre forme di realizzazione, il pH à ̈ compreso tra 4,5 e 6..
Un agente complessante à ̈ una sostanza contenuta nella soluzione di deposizione per riduzione in grado di realizzare un composto di coordinazione con un altro materiale della soluzione. Quando à ̈ presente nella soluzioni di deposizione per riduzione di questa scoperta, l'agente complessante coadiuva l'azione degli ioni metallici per aumentare la stabilità della soluzione.
Gli agenti complessanti utilizzabili ai fini di questa scoperta comprendono gli amminoacidi, gli ossiacidi o altri sali d'ammonio. Altri agenti complessanti utilizzabili comprendono i sali di pirofosfato, l'acido pirofosforico, i sali d'ammonio dell'acido pirofosforico. Esempi particolari comprendono l'acido succinico, l'acido malico, la glieina, l'acido tartarico, l'acido citrico o i relativi sali d'ammonio. In modo analogo all'agente per la regolazione del pH, preferibilmente un agente complessante quando à ̈ presente nella soluzione non coadiuva l'azione degli ioni metallici alcalini. In una particolare forma di realizzazione, un agente complessante composto da acido citrico e idrossido d'ammonio à ̈ presente nella soluzione di deposizione.
Come impiegato in questa scoperta, Ã ̈ possibile aggiungere un tampone alla soluzione di deposizione per riduzione al fine di mantenere il pH della soluzione entro un intervallo desiderato. Gli agenti tampone utilizzabili ai fini di questa invenzione comprendono l'acido borico, i sali d'ammonio e le relative miscele.
Oltre agli ingredienti di cui sopra, la soluzione di deposizione per riduzione può comprendere anche uno o più tensioattivi e uno o più stabilizzatori. È possibile scegliere qualsiasi tensioattivo idoneo all'impiego in questa scoperta, a condizione che esso non influisca negativamente sul processo di placcatura. In molte applicazioni, i tensioattivi potrebbero non essere necessari.
Anche l'impiego di un stabilizzatore à ̈ opzionale nella presente scoperta. Gli stabilizzatori utilizzabili comprendono, fra gli altri, composti solforosi organici bivalenti. Specifici esempi di stabilizzatori sono la tiourea e la saccarina.
Il quantitativo di ciascun ingrediente presente nella soluzione di deposizione per riduzione può dipendere dalla specifica applicazione. Per soli fini esemplificativi e senza limite alcuno alla presente scoperta, di seguito sono elencati i relativi quantitativi di ciascun ingrediente che può essere presente nella soluzione di deposizione:
Componente Primo bagno di Secondo bagno di placcatura placcatura
Nichel 6 g/l 6 g/1
Fosforo 30 g/1 30 g/1
Un vantaggio à ̈ rappresentato dal fatto che la nuova copertura fornisce proprietà migliori rispetto ai metodi precedenti, almeno a livello di aderenza, corrosione e duttilità . Le coperture possono essere applicate su metalli di base relativamente economici per garantire la resistenza alla corrosione. Ad esempio, molti componenti delle turbine sono composti da leghe a base di nichel che sono relativamente costose. La presente invenzione fornisce una copertura utilizzabile per sostituire il materiale base in lega a base di nichel con acciai al carbonio o a basso tenero di lega, decisamente più economici. Le prestazioni offerte dal substrato così rivestito sono analoghe a quelle del substrato in lega a base di nichel.
Ricapitolando, l'oggetto della presente invenzione comprende (come indicato nella Rivendicazione 1), ad esempio, un processo di deposizione per riduzione per la realizzazione di una copertura multistrato su un substrato metallico di base, il processo prevede: immersione di un substrato metallico di base in un primo bagno di placcatura composto da una sorgente di cationi di nichel e un agente riducente contenente fosforo in quantitativi sufficienti a realizzare un primo strato composto da una percentuale di fosforo compresa tra circa il 4 e il 6% del peso dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel; riscaldamento del primo strato e del substrato metallico di base ad una temperatura superiore a 500°C per legare metallurgicamente il primo strato al substrato metallico di base; e immersione del primo strato in un secondo bagno di placcatura comprendente una sorgente di cationi di nichel e un agente riducente contenente fosforo in quantitativi sufficienti a realizzare un secondo strato composto da una percentuale di fosforo compresa tra circa l8 e il 12% del peso dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel. Il processo della Rivendicazione 1, nel quale la sorgente dei cationi di nichel nel primo e/o secondo bagno di placcatura comprende i sali di nichel selezionati dal gruppo composto da solfati, cloruro, ammidosolfati, acetati e relative miscele. Il processo della Rivendicazione 1, nel quale la sorgente dei cationi di nichel nel primo e/o secondo bagno di placcatura à ̈ l'ipofosfito di nichel. Il processo della Rivendicazione 1, nel quale l'agente riducente contenente fosforo nel primo e/o secondo bagno di placcatura comprende un sale ipofosfito o acido ipofosforico. Il processo della Rivendicazione 1, nel quale l'agente riducente contenente fosforo nel primo e/o secondo bagno di placcatura comprende i sali di ipofosfito selezionati dal gruppo composto da ammonio, litio, sodio, potassio, magnesio, calcio, stronzio e relative miscele. Il processo della Rivendicazione 1, nel quale il primo e/o secondo bagno di placcatura comprendono anche un agente per la regolazione del pH, un agente complessante, un tampone, un tensioattivo o uno stabilizzatore. Il processo della Rivendicazione 1, nel quale à ̈ previsto il riscaldamento del primo strato e del substrato metallico di base in un'atmosfera inerte. Il processo della Rivendicazione 1, nel quale la concentrazione dell'agente riducente contenente fosforo nel primo e/o secondo bagno di placcatura à ̈ compresa tra circa 10 grammi per litro (g/1) e 50 g/mole per litro. Il processo della Rivendicazione 1, comprendente anche l'attivazione superficiale del primo strato dopo il riscaldamento dello strato stesso e prima della sua immersione nel secondo bagno di placcatura. Il processo della Rivendicazione 9, nel quale l'attivazione superficiale comprende il contatto del primo strato con un acido protico. Il processo della Rivendicazione 9, nel quale l'attivazione superficiale comprende il contatto del primo strato con un acido protico e idrogenodifluoruro di ammonio. Il processo della Rivendicazione 1, nel quale il substrato metallico di base comprende l'acciaio al carbonio. Il processo della Rivendicazione 1, nel quale il substrato metallico di base indica il componente di una turbina. Il processo della Rivendicazione 1, nel quale il substrato metallico di base à ̈ composto da acciaio al carbonio o a basso tenore di lega.
L'oggetto della presente invenzione comprende (come indicato nella Rivendicazione 15) il componente di una turbina, comprendente: un primo strato di nichel legato metallurgicamente ad una superfìcie del componente della turbina; il primo strato di nichel contiene una percentuale di fosforo compresa tra il 4 e il 6% circa del peso, dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel; un secondo strato di nichel depositato sul primo strato, il secondo strato contenente fosforo in una percentuale compresa tra l'8 e il 12% circa del peso, in cui il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel e dove il primo e il secondo strato sono formati mediante deposizione per riduzione. Il componente della turbina di cui alla Rivendicazione 15, nel quale tale componente à ̈ in acciaio al carbonio. Il componente della turbina di cui alla Rivendicazione 15, nel quale il primo strato ha uno spessore di 0,0127 - 0,127 mm e il secondo di 0,0508 - 0,254 mm. Un substrato in acciaio al carbonio o a basso tenore di lega comprendente un primo strato di nichel legato metallurgicamente ad una superficie del componente della turbina; il primo strato di nichel contiene una percentuale di fosforo compresa tra il 4 e il 6% circa del peso, dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel; e un secondo strato di nichel depositato sul primo strato, nel secondo strato contenente fosforo in una percentuale compresa tra l8 e il 12% circa del peso, in cui il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel e dove il primo e il secondo strato sono formati mediante deposizione per riduzione. Il componente della turbina di cui alla Rivendicazione 18, nel quale il primo strato ha uno spessore di 0,0127 - 0,127 mm e il secondo di 0,0508 - 0,254 mm.
Occorre osservare che il termine "primo", "secondo" e così via nel presente documento sono usati non per indicare un ordine, quantità o importanza, ma per distinguere fra loro i vari elementi. I termini "un", "uno" e "una" non indicano un limite di quantità , ma piuttosto la presenza di almeno uno dei componenti in oggetto. Il termine "circa" utilizzato in relazione ad una quantità à ̈ comprensivo del valore indicato e assume il significato che si desume dal contesto (ad esempio, comprende la tolleranza di errore legata alla misurazione della specifica quantità ). Occorre osservare che tutti gli intervalli indicati in questo documento comprendono i relativi valori di delimitazione e sono indipendentemente combinabili. Tutti i valori, parti, rapporti e percentuali utilizzati nel presente documento sono riferiti al peso, se non diversamente indicato.
Sebbene l'invenzione sia stata descritta in riferimento alle relative forme di realizzazione, risulterà chiaro agli esperti del settore che possono essere apportate varie modifiche e che i relativi elementi possono essere sostituiti con componenti equivalenti senza scostarsi dall'applicazione dell'invenzione. Inoltre, à ̈ possibile apportare numerose modifiche per adattare una particolare situazione o materiale alle istruzioni dell'invenzione senza scostarsi dalla sua applicazione essenziale. Pertanto, la presente invenzione non deve intendersi limitata alle particolari forme di realizzazione indicate come quelle migliori per mettere in pratica quest'invenzione, ma comprenderà tutte le forme di realizzazione che rientrino nel campo d'applicazione delle rivendicazioni allegate.
Claims (3)
- RIVENDICAZIONI 1. Superficie del componente di una turbina, composta da: un primo strato di nichel legato metallurgicamente ad una superficie del componente della turbina; il primo strato di nichel contiene una percentuale di fosforo compresa tra il 4 e il 6% circa del peso, dove il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel; e un secondo strato di nichel depositato sul primo strato, il secondo strato contiene fosforo in una percentuale compresa tra l'8 e il 12% circa del peso, in cui il bilanciamento à ̈ dato essenzialmente dal nichel e dove il primo e il secondo strato sono formati mediante deposizione per riduzione.
- 2. Superficie del componente di una turbina secondo la rivendicazione 1, nel quale tale componente à ̈ in acciaio al carbonio.
- 3. Superficie del componente di una turbina secondo una delle precedenti rivendicazioni, nel quale il primo strato ha uno spessore di 0,0127 - 0,127 mm e il secondo di 0,0508 - 0,254 mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000053A ITCO20110053A1 (it) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | Superficie del componente di una turbina |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000053A ITCO20110053A1 (it) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | Superficie del componente di una turbina |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITCO20110053A1 true ITCO20110053A1 (it) | 2013-05-10 |
Family
ID=45560967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000053A ITCO20110053A1 (it) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | Superficie del componente di una turbina |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITCO20110053A1 (it) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090286104A1 (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | General Electric Company | Multi-layered nickel-phosphorous coatings and processes for forming the same |
-
2011
- 2011-11-09 IT IT000053A patent/ITCO20110053A1/it unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090286104A1 (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-19 | General Electric Company | Multi-layered nickel-phosphorous coatings and processes for forming the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5957742B2 (ja) | ３価クロム耐食性化成皮膜及び３価クロム化成処理溶液 | |
| JP5837885B2 (ja) | 金属部材の耐腐食前処理のための多段階法 | |
| EP1734152A1 (en) | Agent for reducing coating film overall friction coefficient for trivalent chromate treating solution, trivalent chromate treating solution and method for production thereof, and trivalent chromate coating film reduced in overall friction coefficient and method for production thereof | |
| JP4492434B2 (ja) | プリント配線板用銅箔とその製造方法およびその製造に用いる３価クロム化成処理液 | |
| JP2012505964A (ja) | 接合可能なウェハ表面のための応力が低減されたＮｉ−Ｐ／Ｐｄ積層 | |
| JP2014500404A (ja) | 耐食コーティングを有する基材およびその製造方法 | |
| US20090286104A1 (en) | Multi-layered nickel-phosphorous coatings and processes for forming the same | |
| JP2022003171A5 (it) | ||
| JP2022003171A (ja) | クロム仕上げ表面の処理方法 | |
| JP2017511844A (ja) | 三価電解液から析出される微小不連続クロムの不動態化 | |
| EP3147389B1 (en) | Multicorrosion protection system for decorative parts with chrome finish | |
| JP2018506645A (ja) | アミノ酸を含有する水溶液の施用を含む被覆金属板の製造方法およびトライボロジー特性を改善するための関連した使用 | |
| JP5158320B2 (ja) | 無電解ニッケルめっき方法、リンクチェーン及びその製造方法 | |
| EP3239355B1 (en) | Trivalent chromium chemical conversion liquid for zinc or zinc alloy bases | |
| KR101745978B1 (ko) | 용기용 강판 | |
| JP2009173978A (ja) | 亜鉛又は亜鉛合金めっき上に加熱耐食性の良い３価クロム化成処理皮膜を形成するための化成処理方法 | |
| KR101365661B1 (ko) | 무전해 니켈-인 도금액 및 이를 이용한 도금방법 | |
| ITCO20110053A1 (it) | Superficie del componente di una turbina | |
| ITCO20090030A1 (it) | Coperture multistrato nichel-fosforo e processi per realizzare le stesse | |
| EP2784188B1 (en) | Process for corrosion protection of iron containing materials | |
| KR101365662B1 (ko) | 무전해 니켈-인 도금방법 | |
| CA2806047A1 (en) | Process for electroless deposition on magnesium using a nickel hydrate plating bath | |
| JP4366585B2 (ja) | 表面処理剤及びこれを用いた表面処理方法 | |
| JP6028165B2 (ja) | 高ｐＨ三価クロム有色化成皮膜処理液並びに処理方法 | |
| KR101059229B1 (ko) | 내식성이 우수한 무전해 니켈 도금액을 이용한 무전해 도금방법 |