RU2009139921A

RU2009139921A - Способ нанесения износостойких покрытий на лопатки компрессора гтд

Info

Publication number: RU2009139921A
Application number: RU2009139921/02A
Authority: RU
Inventors: Валерий Александрович Гейкин (RU); Валерий Александрович Гейкин; Лидия Николаевна Белова (RU); Лидия Николаевна Белова; Евгений Михайлович Наговицын (RU); Евгений Михайлович Наговицын; Валерий Александрович Поклад (RU); Валерий Александрович Поклад; Наталия Ивановна Шаронова (RU); Наталия Ивановна Шаронова; Александр Ильич Рябчиков (RU); Александр Ильич Рябчиков; Игорь Борисович Степанов (RU); Игорь Борисович Степанов
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-05-10
Also published as: RU2430992C2

Abstract

1. Способ нанесения на лопатки ГТД покрытий, стойких к износу, эрозии, коррозии и высоким температурам путем осаждения чередующихся многослойных покрытий из различных металлов и их нитридов с очисткой поверхности лопаток ионами аргона и ионной имплантацией в процессе осаждения, отличающийся тем, что предварительно лопатки полируют, очищают в ультразвуковой ванне, а очистку ионами аргона осуществляют газовой плазмой с характеристиками потенциала смещения, выраженными короткоимпульсным, высокочастотным и высоковольтным отрицательным потенциалом, после окончания ионной очистки меняют плазму аргона на плазму азота и осуществляют ионную имплантацию азота в поверхностный слой лопаток при тех же характеристиках потенциала смещения, далее прерывают формирование плазмы азота, формируют плазму титана, очищают ее от микрочастиц и подают на лопатки потенциал смещения с теми же высокочастотными характеристиками, обеспечивая имплантацию ионов титана в поверхностный слой, и разогрев лопаток, при достижении лопатками температуры, необходимой для осаждения покрытия, и снижением потенциала смещения осаждают на лопатки подслой титана, затем вновь формируют плазму азота и наносят слой нитрида титана, после чего формируют титан-алюминиевую плазму, очищают ее от микрочастиц, и осаждают на лопатки многослойное, чередующееся по составу покрытие, состоящее из слоев нитрида титана и нитрида титан-алюминия. ! 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку ионами аргона осуществляют при давлении 1-2 Па подачей отрицательного короткоимпульсного, высокочастотного потенциала смещения длительностью до 5 мкс с коэффициентом за

Claims

1. Способ нанесения на лопатки ГТД покрытий, стойких к износу, эрозии, коррозии и высоким температурам путем осаждения чередующихся многослойных покрытий из различных металлов и их нитридов с очисткой поверхности лопаток ионами аргона и ионной имплантацией в процессе осаждения, отличающийся тем, что предварительно лопатки полируют, очищают в ультразвуковой ванне, а очистку ионами аргона осуществляют газовой плазмой с характеристиками потенциала смещения, выраженными короткоимпульсным, высокочастотным и высоковольтным отрицательным потенциалом, после окончания ионной очистки меняют плазму аргона на плазму азота и осуществляют ионную имплантацию азота в поверхностный слой лопаток при тех же характеристиках потенциала смещения, далее прерывают формирование плазмы азота, формируют плазму титана, очищают ее от микрочастиц и подают на лопатки потенциал смещения с теми же высокочастотными характеристиками, обеспечивая имплантацию ионов титана в поверхностный слой, и разогрев лопаток, при достижении лопатками температуры, необходимой для осаждения покрытия, и снижением потенциала смещения осаждают на лопатки подслой титана, затем вновь формируют плазму азота и наносят слой нитрида титана, после чего формируют титан-алюминиевую плазму, очищают ее от микрочастиц, и осаждают на лопатки многослойное, чередующееся по составу покрытие, состоящее из слоев нитрида титана и нитрида титан-алюминия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку ионами аргона осуществляют при давлении 1-2 Па подачей отрицательного короткоимпульсного, высокочастотного потенциала смещения длительностью до 5 мкс с коэффициентом заполнения импульсов 0.5-0,6 при амплитуде потенциала смещения до - (2-4) кВ.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку лопаток ионами титана осуществляют при амплитуде потенциала смещения - (1-2) кВ с достижением температуры 400-450°С и последующим снижением потенциала смещения до (400-600) В в импульсно-периодическом режиме или до (200-300) В при постоянном потенциале.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подслой титана и первый слой нитрида титана наносят толщиной 150-200 нм.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что лопатки полируют до шероховатости поверхности не выше Rz 0,63.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительное поддержание нагрева лопаток осуществляют инфракрасными обогревателями или периодическим увеличением амплитуды потенциала смещения.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение многослойного покрытия осуществляют с применением одноэлементных катодов из Ti, Al и (или) композиционных - Ti Al в среде реакционного газа - азота.

8. Способ по п.1 или 7, отличающийся тем, что стехиометрический состав наносимого многослойного ионно-плазменного покрытия при структуре TiAlN имеет: Ti - (23-28)%, Al - (23-28)%, N - (44-54)%, а при структуре слоя TiN - Ti - (44-54)%, N - (56-46)%.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что состав многослойного покрытия получают при токах вакуумнодугового разряда на одноэлементных катодах: на Al - (75-83) А, на Ti - (100-115) А.

10. Способ по п.7, отличающийся тем, что толщину покрытия наносят порядка до 10 мкм.

11. Способ по п.1 или 10, отличающийся тем, что количество и толщину слоев, входящих в покрытие, задают скоростью перемещения изделий от одного источника плазмы к другому.

12. Способ по п.1 или 3, или 4, отличающийся тем, что плазму очищают от микрокапельной фракции посредством плазменных фильтров.