RU2010115735A

RU2010115735A - Способ получения жаростойкого покрытия на лопатках газовых турбин

Info

Publication number: RU2010115735A
Application number: RU2010115735/02A
Authority: RU
Inventors: Аскар Джамилевич Мингажев (RU); Аскар Джамилевич Мингажев; Андрей Александрович Быбин (RU); Андрей Александрович Быбин; Антон Владимирович Новиков (RU); Антон Владимирович Новиков; Марина Константиновна Смыслова (RU); Марина Константиновна Смыслова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Производственное предприятие Турбинаспецсервис" (RU); Общество с ограниченной ответственностью "Производственное предприятие Турбинаспецсервис"
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-10-27
Also published as: RU2441100C2

Abstract

1. Способ получения жаростойкого покрытия на лопатках газовых турбин, включающий ионно-плазменную подготовку и ионно-имплантационную обработку поверхности лопатки, вакуумно-плазменное нанесение на нее жаростойкого слоя состава: Со - от 12% до 20%, Cr - от 18% до 30%, Al - от 5% до 13%, Y - от 0,2% до 0,65%, Ni - остальное, или состава: Cr - от 18% до 30%, Al - от 5% до 13%, Y - от 0,2% до 0,65%, Ni - остальное, или состава: Si - от 4,0% до 12,0%; Y - от 1,0 до 2,0%; Al - остальное, или их комбинаций в виде слоев, и последующую термообработку покрытия, отличающийся тем, что ионно-имплантационную обработку поверхности лопатки проводят ионами N, С, В, Pd, Ag или их сочетанием, а также их сочетанием с ионами Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si, а нанесение жаростойкого слоя проводят в среде азота и/или углерода в вакууме не хуже 10-3 мм рт.ст. ! 2. Способ по п.1 отличающийся тем, что нанесение жаростойкого слоя чередуют с периодической имплантацией ионами Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si, Pd, Ag, N, C, B, W, V, Ti, Zr или их сочетанием, которую каждый раз проводят до образования микро- или нанослоя, обеспечивая разделение всего жаростойкого слоя на микро- или нанослои, образованные как в результате имплантации ионов, так и в результате нанесения материала жаростойкого слоя без имплантации ионов. ! 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой из Nb, Pt, Pd, Ag, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм. ! 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой из Nb, Pt, Pd, Ag, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм. ! 5. Способ по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что толщина жаростойкого слоя составл�

Claims

1. Способ получения жаростойкого покрытия на лопатках газовых турбин, включающий ионно-плазменную подготовку и ионно-имплантационную обработку поверхности лопатки, вакуумно-плазменное нанесение на нее жаростойкого слоя состава: Со - от 12% до 20%, Cr - от 18% до 30%, Al - от 5% до 13%, Y - от 0,2% до 0,65%, Ni - остальное, или состава: Cr - от 18% до 30%, Al - от 5% до 13%, Y - от 0,2% до 0,65%, Ni - остальное, или состава: Si - от 4,0% до 12,0%; Y - от 1,0 до 2,0%; Al - остальное, или их комбинаций в виде слоев, и последующую термообработку покрытия, отличающийся тем, что ионно-имплантационную обработку поверхности лопатки проводят ионами N, С, В, Pd, Ag или их сочетанием, а также их сочетанием с ионами Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si, а нанесение жаростойкого слоя проводят в среде азота и/или углерода в вакууме не хуже 10^-3 мм рт.ст.

2. Способ по п.1 отличающийся тем, что нанесение жаростойкого слоя чередуют с периодической имплантацией ионами Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si, Pd, Ag, N, C, B, W, V, Ti, Zr или их сочетанием, которую каждый раз проводят до образования микро- или нанослоя, обеспечивая разделение всего жаростойкого слоя на микро- или нанослои, образованные как в результате имплантации ионов, так и в результате нанесения материала жаростойкого слоя без имплантации ионов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой из Nb, Pt, Pd, Ag, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого слоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слой из Nb, Pt, Pd, Ag, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм.

5. Способ по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что толщина жаростойкого слоя составляет от 10 мкм до 70 мкм, а количество микро- или нанослоев в жаростойком слое составляет от 3 до 1500.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что нанесение дополнительных слоев покрытия осуществляют вакуумными ионно-плазменными методами и/или магнетронными методами и/или электронно-лучевым испарением и конденсацией в вакууме.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что нанесение дополнительных слоев покрытия осуществляют вакуумными ионно-плазменными методами и/или магнетронными методами и/или электронно-лучевым испарением и конденсацией в вакууме.

8. Способ по п.5, отличающийся тем, что нанесение дополнительных слоев покрытия осуществляют вакуумными ионно-плазменными методами и/или магнетронными методами и/или электронно-лучевым испарением и конденсацией в вакууме.

9. Способ по любому из пп.1-4, 6-8, отличающийся тем, что ионную имплантацию проводят при энергии ионов от 0,2 кэВ до 30 кэВ и дозе имплантации ионов от 10¹⁰ до 5·10²⁰ ион/см².

10. Способ по п.5, отличающийся тем, что ионную имплантацию проводят при энергии ионов от 0,2 кэВ до 30 кэВ и дозе имплантации ионов от 10¹⁰ до 5·10²⁰ ион/см².

11. Способ по любому из пп.1-4, 6-8, 10, отличающийся тем, что после нанесения покрытия проводят его диффузионный отжиг в вакууме не хуже 10^-3 мм рт.ст. в течение от 2 ч до 5 ч при температуре от 950°С до 1050°С.

12. Способ по п.5, отличающийся тем, что после нанесения покрытия проводят его диффузионный отжиг в вакууме не хуже 10^-3 мм рт.ст. в течение от 2 ч до 5 ч при температуре от 950°С до 1050°С.

13. Способ по п.9, отличающийся тем, что после нанесения покрытия проводят его диффузионный отжиг в вакууме не хуже 10^-3 мм рт.ст. в течение от 2 ч до 5 ч при температуре от 950°С до 1050°С.

14. Способ по любому из пп.1-4, 6-8, 10, отличающийся тем, что после нанесения жаростойкого слоя наносят газотермическим и/или ионно-плазменным и/или магнетронным и/или электронно-лучевым методом керамический слой толщиной от 20 мкм до 300 мкм состава Y₂O₃ - 5…9 вес.%, ZrO₂ - остальное, а после нанесения керамического слоя лопатку с нанесенными слоями подвергают отжигу при температуре 1000-1050°С в течении от 2 ч до 5 ч в вакууме от 10^-3 до 10^-4 мм рт.ст.

15. Способ по п.5, отличающийся тем, что после нанесения жаростойкого слоя наносят газотермическим и/или ионно-плазменным и/или магнетронным и/или электронно-лучевым методом керамический слой толщиной от 20 мкм до 300 мкм состава Y₂O₃ - 5…9 вес.%, ZrO₂ - остальное, а после нанесения керамического слоя лопатку с нанесенными слоями подвергают отжигу при температуре 1000-1050°С в течении от 2 ч до 5 ч в вакууме от 10^-3 до 10^-4 мм рт.ст.

16. Способ по п.9, отличающийся тем, что после нанесения жаростойкого слоя наносят газотермическим и/или ионно-плазменным и/или магнетронным и/или электронно-лучевым методом, керамический слой толщиной от 20 мкм до 300 мкм состава Y₂O₃ - 5…9 вес.%, ZrO₂ - остальное, а после нанесения керамического слоя лопатку с нанесенными слоями подвергают отжигу при температуре 1000-1050°С в течении от 2 ч до 5 ч в вакууме от 10^-3 до 10^-4 мм рт.ст.

17. Способ по п.14, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя на поверхность жаростойкого слоя наносят вначале слой из Nb, Pt, Pd, Ag, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм, а затем слой высокотемпературного припоя толщиной от 8 мкм до 40 мкм, причем в качестве высокотемпературного припоя используют припои на основе Ni, Co, Fe, Nb и их сочетаний с добавками, выбранными из следующих элементов или их сочетаний В, Pt, Ti, Cr, Ag, Au, Si, W, V, Y, Yb, La, Hf, Та, In.

18. Способ по п.15, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя на поверхность жаростойкого слоя наносят вначале слой из Nb, Pt, Pd, Ag, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм, а затем слой высокотемпературного припоя толщиной от 8 мкм до 40 мкм, причем в качестве высокотемпературного припоя используют припои на основе Ni, Со, Fe, Nb и их сочетаний с добавками, выбранными из следующих элементов или их сочетаний В, Pt, Ti, Cr, Ag, Au, Si, W, V, Y, Yb, La, Hf, Та, In.

19. Способ по любому из пп.16 и 17, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя на поверхность жаростойкого слоя наносят вначале слой из Nb, Pt, Pd, Ag, Cr или их сочетания толщиной от 0,1 мкм до 2,0 мкм, а затем слой высокотемпературного припоя толщиной от 8 мкм до 40 мкм, причем в качестве высокотемпературного припоя используют припои на основе Ni, Со, Fe, Nb и их сочетаний с добавками, выбранными из следующих элементов или их сочетаний В, Pt, Ti, Cr, Ag, Au, Si, W, V, Y, Yb, La, Hf, Та, In.

20. Способ по п.14, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя на поверхность жаростойкого слоя наносят слой высокотемпературного припоя толщиной от 8 мкм до 40 мкм, причем в качестве высокотемпературного припоя используют припои на основе Ni, Co, Fe, Nb и их сочетаний с добавками, выбранными из следующих элементов или их сочетаний В, Pt, Ti, Cr, Ag, Au, Si, W, V, Y, Yb, La, Hf, Та, In.

21. Способ по п.15, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя на поверхность жаростойкого слоя наносят слой высокотемпературного припоя толщиной от 8 мкм до 40 мкм, причем в качестве высокотемпературного припоя используют припои на основе Ni, Со, Fe, Nb и их сочетаний с добавками, выбранными из следующих элементов или их сочетаний В, Pt, Ti, Cr, Ag, Au, Si, W, V, Y, Yb, La, Hf, Та, In.

22. Способ по любому из пп.16 и 17, отличающийся тем, что перед нанесением керамического слоя на поверхность жаростойкого слоя наносят слой высокотемпературного припоя толщиной от 8 мкм до 40 мкм, причем в качестве высокотемпературного припоя используют припои на основе Ni, Со, Fe, Nb и их сочетаний с добавками, выбранными из следующих элементов или их сочетаний В, Pt, Ti, Cr, Ag, Au, Si, W, V, Y, Yb, La, Hf, Та, In.