RU2049827C1 - Способ получения многослойного покрытия - Google Patents
Способ получения многослойного покрытия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2049827C1 RU2049827C1 SU5017809A RU2049827C1 RU 2049827 C1 RU2049827 C1 RU 2049827C1 SU 5017809 A SU5017809 A SU 5017809A RU 2049827 C1 RU2049827 C1 RU 2049827C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- nickel
- aluminum
- steel
- multilayer coating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам нанесения покрытий на стальные поверхности и может быть использовано в компрессоростроении. Сущность изобретения: в способе получения многослойного покрытия на стальной поверхности плазменным напылением слоев, в одном из которых содержится алюминий с химически стойкими антифрикционными добавками, имеющими слоистую структуру, нанесение покрытий осуществляется в среде инертных газов с добавлением ионов водорода с образованием смеси гидратированных форм оксида алюминия и нанесением на готовую поверхность слоя полимерного материала.
Description
Изобретение относится к способам нанесения покрытий на стальные поверхности и может быть использовано в компрессоростроении.
Известен способ получения покрытия на поверхности, включающий плакирование алюминиевым сплавом [1]
Однако такое покрытие обладает повышенный хрупкостью и имеет низкую коррозионную стойкость при механических нагрузках.
Однако такое покрытие обладает повышенный хрупкостью и имеет низкую коррозионную стойкость при механических нагрузках.
Известен и другой способ получения покрытия путем напыления смесей мягкого металла с твердой смазкой [2] прототип.
Данный способ является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату.
Однако, данный способ, не обеспечивает достаточной коррозионной стойкости и стойкости к сероводородному коррозионному растрескиванию.
Цель изобретения повышение коррозионной стойкости и стойкости против сероводородного коррозионного растрескивания.
Указанная цель достигается тем, что в способе получения многослойного покрытия на стальной поверхности, который включает в себя плазменное напыление слоев, в одном из которых содержится алюминий с химически стойкими антифрикционными добавками, имеющими слоистую структуру. Нанесение покрытия осуществляют в среде инертных газов с добавлением ионов водорода и образованием смеси гидратированных форм оксида алюминия и нанесением на поверхность готового покрытия слоя полимерного материала, инертного по отношению к коррозионной среде (Н2S).
Способ нанесения покрытий заключается в следующем:
стальная поверхность обезжиривается и подвергается струйно-абразивной обработке.
стальная поверхность обезжиривается и подвергается струйно-абразивной обработке.
Первый слой наносится из композиционного порошка алюминий-никель в среде инертного газа, например, аргона или смеси аргона и азота и о добавлением ионов водорода, или образующихся при плазменном напылении в результате диссоциации паров воды воздуха, или при добавлении к аргону водорода или совмещение двух предыдущих способов.
В результате нанесения первого слоя, содержащего алюминий и никель, в нем образовались гидратированные формы оксидов алюминия, например,
α Al2O3˙H2O;
β Al2O3˙H2O;
α Al2O3˙3H2O, Al2O3˙H2O.
α Al2O3˙H2O;
β Al2O3˙H2O;
α Al2O3˙3H2O, Al2O3˙H2O.
Алюминий и никель обладают высокой коррозионной стойкостью в среде влажного сероводорода. Оксид алюминия растворяется только в щелочах, при этом образуется гидрооксид алюминия. Гидрооксид алюминия со слабыми кислотами не реагирует.
В образовавшихся парах "сталь-алюминий", "сталь-никель" и "никель-алюминий" алюминий является анодом по отношению к стали и никелю, а никель катодом в обоих случаях.
Анодные металлы в гальванопаре активно растворяются, тормозя при этом коррозию стали.
Катодные металлы защищают сталь до возникновения повреждения в покрытии.
При локальном разрушении таких покрытий защищаемый металл, будучи анодом, интенсивно корродирует и поэтому наносится второй слой покрытия.
Образовавшийся оксид никеля снижает способность никеля к растворению в кислотах.
При этом возможно нанесение промежуточных слоев из смеси композиционных порошков, содержащих алюминий, никель и химически инертные антифрикционные добавки.
Второй слой наносится из композиционного порошка, содержащего алюминий, или никель и химически инертную в среде влажного сероводорода добавку со слоистой структурой, например, нитрит бора или углерод (BN, C).
Химически инертные добавки на основе BN и С вводятся в покрытие в качестве компонента порошка состава "металл-твердая смазка". Присутствие в порошке добавок, имеющих слоистую структуру и являющихся твердыми смазками, повышает пластичность покрытия и облегчает деформирование покрытия при механических нагрузках.
При этом ВN и С являются практически химически инертными в окислительных средах до 900оС, восстановительной, инертной средах, в т.ч. среде влажного сероводорода.
Слой наносится в среде инертного газа, например, аргона или смеси аргона и азота с добавлением ионов водорода, или образующихся при плазменном напылении в результате диссоциации паров воды воздуха, или при добавлении к аргону водорода или совмещением двух предыдущих способов.
Второй слой, содержащий алюминий, смесь гидратированных форм оксида алюминия и гидрооксид алюминия, например β Al2O3˙H2O; и AlO(OH) или никель и оксид никеля, поскольку подключение к двухэлектродной системе дополнительного электрода, смещающего общий потенциал трехэлектродной системы, ведет к уменьшению или прекращению вообще работы коррозионного элемента Eок-Eоа.
Защита от коррозии усиливается, поскольку водород, выделяющийся при взаимодействии с водяными парами в среде влажного сероводорода, адсорбируется не только на вновь образующемся оксиде алюминия, но и на оксидах алюминия, образовавшихся при напылении, что уменьшает концентрацию адсорбируемого водорода и соответственно снижает хрупкость покрытия.
На готовое покрытие наносится слой полимерного материала, который уменьшает проникновение агрессивной среды к защищаемой поверхности и снижает скорость растворения металла покрытия.
Присутствие ионов водорода в плазмообразующем газе влияет на напряжение электрической дуги.
Концентрация ионов водорода оказывает влияние на прочность уплотнения, пористость покрытия и твердость. При этом зависимости не носят линейный характер.
Пластически свойства покрытий и их коррозионная стойкость определяются совокупностью этих факторов.
В связи с этим исследовалось влияние на стойкость против СКР напряжения электрической дуги при нанесении плазменного слоя.
Результаты испытаний на стойкость против СКР в лабораторных условиях показали, что наиболее коррозионностойкими являются образцы с покрытиями, нанесенными при концентрации ионов водорода в плазмообразующем газе, обеспечивающем напряжение электрической дуги 55-68В (см. табл.2).
Испытания на стойкость против сероводородного коррозионного растрескивания проводили в соответствии с методикой МСКР-01-85.
В лабораторных условиях испытания проводили в модельной Н2S-содержащей среде состава 5% NaCl+0,5% CH3COOH с начальными значениями pH 3,0±0,2Ф и конечным pH более 4,5, при температуре 20±3оС.
Концентрация Н2S на протяжении всего времени испытаний поддерживалась постоянным пропусканием сероводорода через ячейку с рабочим раствором. Содержание H2S в рабочей среде в процессе испытаний составляло не менее 2,4 г/л.
Испытания на Карачаганагском месторождении проводили в сепараторе 4-й технологической линии при Р=7,9 МПа и температуре 30-65оС.
Согласно МСКР-01-88 базовое время испытаний при определении условного порогового напряжения 120 ч. Испытание прекращается в случае разрыва образцов.
Величина нагрузки рассчитывалась по формуле:
Р=К σ02˙S,
где Р нагрузка на образец;
S сечение образца, м2;
σ02 нормативный предел текучести условной, принятый при проведении испытаний 0,8-0,9 от фактического предела текучести стали.
Р=К σ02˙S,
где Р нагрузка на образец;
S сечение образца, м2;
σ02 нормативный предел текучести условной, принятый при проведении испытаний 0,8-0,9 от фактического предела текучести стали.
Определение механических свойств образцов проводили в соответствии с ГОСТ 1497-84 на разрывных машинах Р-5 и ГР 1000/1. Для проведения испытаний были изготовлены приспособления с резьбой Н8 и М12. В результате испытаний фиксировались: предел текучести (условный) (σ02), предел прочности (σ0), относительное изменение (δ,) и относительное сужение(Ψ,).
Микроскопическое исследование образцов проводили на металлографических микроскопах "Неофот" и "Мим-7".
Испытания образцов показали, что покрытия во всех случаях повышают стойкость стали против СКР. Образцы с покрытиями не разрушались в процессе испытаний, при этом дополнительное нанесение полимера на завершающий плазменный слой улучшало защитные свойства покрытия за счет барьерных функций.
С целью объяснения механизма наблюдаемых явлений был проведен рентгенографический фазовый анализ:
покрытий, полученных при использовании в качестве плазмообразующего газа смеси Ar+H2 до и после испытаний образцов на стойкость против СКР;
покрытий, полученных при использовании в качестве плазмообразующего газа Ar+N2;
порошков для нанесения покрытий.
покрытий, полученных при использовании в качестве плазмообразующего газа смеси Ar+H2 до и после испытаний образцов на стойкость против СКР;
покрытий, полученных при использовании в качестве плазмообразующего газа Ar+N2;
порошков для нанесения покрытий.
Рентгеноструктурный анализ фазового состава покрытий производили на дифрактометре ДРОН-3 по стандартной методике на излучении Cокα.
Результаты фазового анализа приведены ниже, в табл.3.
Сравнительный фазовый состав композиционных порошков и покрытий на их основе приведен в табл.1.
Предлагаемый способ многослойного покрытия снижает затраты на изготовление роторов за счет упрощения технологии.
Изобретение может найти применение для повышения эксплуатационных характеристик и ремонта выпускаемых машин, а также в перспективных разработках новых типов компрессорных установок.
Claims (1)
- СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ на стальной поверхности, включающий напыление слоев в среде инертного газа, например, аргона с добавлением водорода, в одном из которых содержится алюминий или никель с химически инертной добавкой на основе BN или C, а в качестве подслоя напыляют покрытие из композиционного порошка или дополнительных промежуточных слоев из смесей композиционных порошков Al BN и Ni Al или C Ni и Ni Al.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5017809 RU2049827C1 (ru) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | Способ получения многослойного покрытия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5017809 RU2049827C1 (ru) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | Способ получения многослойного покрытия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2049827C1 true RU2049827C1 (ru) | 1995-12-10 |
Family
ID=21592184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5017809 RU2049827C1 (ru) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | Способ получения многослойного покрытия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2049827C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6254938B1 (en) | 1997-04-21 | 2001-07-03 | Ltu, Llc | Spraying method for applying a porous coating to a substrate |
LT4869B (lt) | 1999-12-30 | 2001-12-27 | Uždaroji Akcinė Bendrovė "Norta" | Kompozicinių katalizinių dangų gavimo būdas |
WO2015189612A3 (en) * | 2014-06-10 | 2016-02-25 | Monitor Coatings Limited | A method of coating a sheet of steel |
RU2686429C1 (ru) * | 2017-10-30 | 2019-04-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Способ нанесения двухслойного покрытия на детали газотурбинного двигателя |
-
1991
- 1991-09-03 RU SU5017809 patent/RU2049827C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Патент США N 4238233, кл. C 23C 7/00, 1980. (56) * |
2. Борисов Ю.С. и Борисова А.Л. Плазменное порошковое покрытие. Киев: Техника, 1986, с.173. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6254938B1 (en) | 1997-04-21 | 2001-07-03 | Ltu, Llc | Spraying method for applying a porous coating to a substrate |
LT4869B (lt) | 1999-12-30 | 2001-12-27 | Uždaroji Akcinė Bendrovė "Norta" | Kompozicinių katalizinių dangų gavimo būdas |
WO2015189612A3 (en) * | 2014-06-10 | 2016-02-25 | Monitor Coatings Limited | A method of coating a sheet of steel |
GB2529608A (en) * | 2014-06-10 | 2016-03-02 | Monitor Coatings Ltd | A method of coating a sheet of steel |
GB2542088A (en) * | 2014-06-10 | 2017-03-08 | Monitor Coatings Ltd | A method of coating a sheet of steel |
GB2529608B (en) * | 2014-06-10 | 2018-07-18 | Monitor Coatings Ltd | A method of coating a sheet of steel |
RU2686429C1 (ru) * | 2017-10-30 | 2019-04-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" | Способ нанесения двухслойного покрытия на детали газотурбинного двигателя |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Valente et al. | Corrosion resistance properties of reactive plasma-sprayed titanium composite coatings | |
CN1192124C (zh) | 钢铁制品锌铝包埋共渗方法及其渗剂 | |
Fatoba et al. | Electrochemical studies on the corrosion behaviour of laser alloyed Zn-Sn coatings on UNS G10150 steel in 1M HCl solution | |
Yang et al. | Thermal shock behavior of YSZ thermal barrier coatings with a Ni-P/Al/Ni-P sandwich interlayer on AZ91D magnesium alloy substrate at 400° C | |
EA030442B1 (ru) | Антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла и способ его напыления | |
RU2049827C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия | |
Wang et al. | Characterization of ZrO 2 ceramic coatings on ZrH 1.8 prepared in different electrolytes by micro-arc oxidation | |
Ryu et al. | Effects of KF, NaOH, and KOH electrolytes on properties of microarc-oxidized coatings on AZ91D magnesium alloy | |
CN1627578B (zh) | 火花塞 | |
Lee et al. | Deposition and corrosion studies of plasma arc thermal sprayed Zn and 85Zn–15Al films on steel surface | |
Rao et al. | Corrosion behavior of plasma sprayed Cr2O3-Al2O3-ZrO2 multilayer coatings on mild steel | |
Arrando et al. | Comparative study of high corrosion resistant TiCxN1− x and TiN hard coatings | |
Patel et al. | Corrosion behavior of Ti2N thin films in various corrosive environments | |
Gollner | Corrosion and surface finishing of magnesium and its alloys | |
CN108754388B (zh) | 一种金属/聚合物复合粉芯丝材、金属/聚合物复合涂层及其制备方法 | |
Chambers et al. | High-throughput assessment of inhibitor synergies on aluminum alloy 2024-T3 through measurement of surface copper enrichment | |
Hariesh et al. | Influence of temperature and thermal cycles on the corrosion mechanism of wrought AZ91D magnesium alloy in simulated sea water solution | |
Branagan et al. | WEAR AND CORROSION RESISTANT AMORPHOUS/NANOSTRUCTURAL STEEL COATINGS FOR REPLACEMENT OF ELECTROLYTIC HARD CHROMIUM. | |
Popov et al. | Surface treatment for inhibition of corrosion and hydrogen penetration of type 718 alloy | |
Lin et al. | Plasma surface chromizing of P110 oil casing tube steel for improving corrosion and wear resistance purposes | |
Sturgeon | The corrosion behavior of hvof sprayed stainless steel and nickel alloy coatings in artificial seawater | |
Bobzin et al. | Corrosion behaviour of thermally sprayed Zn, ZnMgAl and ZnAl15 coatings | |
Sadeghimeresht et al. | HVAF thermal spray Fe-based coating: An environmentally acceptable alternative to cobalt-based coating | |
Lee et al. | Preparation of electroless nickel-phosphorous-TiO2 composite coating for improvement of wear and stress corrosion cracking resistance of AA7075 in 3.5% NaCl | |
Suegama et al. | Microstructure and electrochemical studies of Cr3C2–NiCr coatings obtained by HVOF |