RU2053310C1 - Способ защиты деталей сложной формы из никелевых сплавов - Google Patents
Способ защиты деталей сложной формы из никелевых сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2053310C1 RU2053310C1 SU4902216/26A SU4902216A RU2053310C1 RU 2053310 C1 RU2053310 C1 RU 2053310C1 SU 4902216/26 A SU4902216/26 A SU 4902216/26A SU 4902216 A SU4902216 A SU 4902216A RU 2053310 C1 RU2053310 C1 RU 2053310C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- nickel
- layer based
- chromium
- powders
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Использование: нанесение высокотемпературных защитных покрытий при изготовлении деталей горячего тракта, работающих при температурах до 1200oС. Сущность изобретения: на поверхность детали наносят жаростойкий подслой из порошков диффузионным методом с последующим напылением плазменным методом металлического слоя на основе NiCoCrAlSi Y и керамического слоя на основе диоксида циркония с добавками оксидов алюминия, хрома кобальта, иттрия, никеля и кремния. Способ защиты деталей сложной формы из никелевых сплавов предназначен для деталей горячего тракта 1ТД (например, сопловые лопатки и блоки турбины, камеры сгорания), работающих при температурах до 1200oС. 3 табл.
Description
Изобретение относится к способу защиты никелевых сплавов, из которых изготовляются теплонагруженные детали газотурбинных двигателей.
Жаропрочные никелевые сплавы при высоких температурах эксплуатации требуют защиты от окисления и перегрева.
Известен метод защиты никелевых сплавов силикатными эмалями, например, для защиты сплава ЖС6КП применяются эмали ЭВТ-41М, ЭВТ 13-11, ЭВТ-10 (Солнцев С. С. и Туманов А.Т. Защитные покрытия металлов при нагреве. М. Машиностроение, 1976).
Однако, при высоких температурах эксплуатации 1150-1200оС эти покрытия обладают низкой жаростойкостью и теплозащитным эффектом. Кроме того при этих температурах возникают трудности в процессе нанесения.
Для защиты никелевых сплавов перспективно использование плазменных покрытий. Как правило используются двухслойные покрытия, состоящие из жаростойкого интерметаллидного слоя системы NiСrAl и теплозащитного слоя на основе ZrO2.
Наиболее близким способом защиты к предлагаемому является способ защиты жаропрочных сплавов термобарьерным покрытием. Способ защиты жаропрочных сплавов на основе никеля или кобальта состоит из подготовки поверхности сплава, нанесении плазменным напылением связующего слоя на основе NiCrAl толщиной 80-200 мкм, нанесении плазменным напылением термобарьерного слоя на основе ZrO2 Y2O3 (12 мас.) толщиной 250-750 мкм. В случае необходимости поверхность керамического покрытия может быть подвергнута механической обработке для снижения аэродинамических потерь.
Наиболее близким способом защиты к предлагаемому является способ защиты жаропрочных сплавов термобарьерным покрытием. Способ защиты жаропрочных сплавов на основе никеля или кобальта состоит из подготовки поверхности сплава, нанесении плазменным напылением связующего слоя на основе NiCrAl толщиной 80-200 мкм, нанесении плазменным напылением термобарьерного слоя на основе ZrO2 Y2O3 (12 мас.) толщиной 250-750 мкм. В случае необходимости поверхность керамического покрытия может быть подвергнута механической обработке для снижения аэродинамических потерь.
Данная композиция обладает высокой жаростойкостью при 975оС, циклической жаростойкостью при 1160оС и термостойкостью при 1280оС.
Показано, что слой ZrO2 Y2O3 имеет более высокие характеристики, чем слои ZrO2 МgО и ZrO2 CaO.
Однако, данная композиция не может длительно работать при 1150-1200оС (время до разрушения керамического слоя порядка 100 ч) из-за недостаточной жаростойкости плазменного слоя, обладающего пористостью и неравновесной структурой. Теплозащитный эффект керамического слоя при данных температурах также снижается из-за прозрачности слоя.
Цель изобретения повышение жаростойкости, термостойкости, теплозащитного эффекта для деталей из никелевых сплавов сложной формы при температурах порядка 1200оС.
Цель достигается тем, что на поверхность детали жаростойкий подслой наносят диффузионным методом из порошков с последующим нанесением плазменным методом металлического слоя на основе NiСrAlCoYSi и керамического слоя на основе ZrO2.
Металлический слой на основе NiCoCrAlYSi наносят толщиной 50-100 мкм следующего химического состава, мас. Со 0,5-1,5 Сr 2,5-3,5 АI 20-25 Y 0,25-0,5 Si 0,5-1
Ni Остальное
Керамический слой на основе ZrO2 наносят толщиной 50-500 мкм следующего химического состава, мас. Al2O3 2-15 Сr2O3 2-10 NiO 2-15 SiO2 2-15 CoO 2- 10 Y2O3 2-15 ZrO2 Остальное
При содержании компонентов менее указанной величины слабо проявляется их положительное влияние, при содержании компонентов выше указанной величины ярко выраженная многофазность отрицательно сказывается на свойствах слоя.
Ni Остальное
Керамический слой на основе ZrO2 наносят толщиной 50-500 мкм следующего химического состава, мас. Al2O3 2-15 Сr2O3 2-10 NiO 2-15 SiO2 2-15 CoO 2- 10 Y2O3 2-15 ZrO2 Остальное
При содержании компонентов менее указанной величины слабо проявляется их положительное влияние, при содержании компонентов выше указанной величины ярко выраженная многофазность отрицательно сказывается на свойствах слоя.
Новизной и существенным отличием предлагаемого технического решения является то, что жаростойкий подслой наносят методом диффузионного насыщения из порошков, производят легирование промежуточного слоя кремнием и керамического слоя оксидами алюминия, никеля, хрома, кремния, кобальта. Все это обеспечивает их совместимость, высокую жаростойкость, термостойкость и теплозащитный эффект. Проведение диффузионного насыщения позволяет нанести на детали сложной формы слой равномерной толщины, обладающий высокой жаростойкостью и совместимостью со сплавом.
П р и м е р. Изготавливаются 5 опытных партий порошка на основе NiCoCrAIYSi совместным восстановлением из окислов "кальцийгидридным методом.
Изготовляются смешением 5 опытных партий керамического порошка на основе оксидов циркония, иттрия, никеля, кремния, хрома, кобальта и алюминия.
Поверхность блока из сплава ЖС6У подвергается очистке и обезжириванию.
На подготовленную таким образом поверхность наносят диффузионный жаростойкий подслой методом диффузионного хромоалитирования в порошках в вакууме (5 .10-2 1 .10-1 мм рт.ст.) из известных составов.
Вариант 1. Насыщение проводится из смеси порошков: 46% хрома, 4% алюминия, 50% окиси алюминия, выдержки при 1190оС в течение 5 ч.
Вариант 2. Насыщение проводится из смеси порошков: (46% хрома, 6% алюминия, 48% окиси алюминия, выдержка при 1190о в течение 5 ч. Коломыйцев П.Т. Жаростойкие диффузионные покрытия. М. Металлургия, 1979).
После этого подслой подвергается обдувке электрокорундом (630 мкм) при давлении сжатого воздуха 4-5 ати.
Затем блок обдувается сжатым воздухом.
Далее с помощью плазменной установки УПУ-3Д наносят промежуточный слой из порошкового сплава на основе NiAlCrCoYSi состава по верхним, средним, нижним и запредельным значениям (см. табл.1) толщиной 40-60 мкм, грануляция порошка 40-80 мкм. Режим напыления ток 300-400 А. Напряжение 50-60 В, дистанция напыления 90-100 мм.
Затем на той же установке наносят теплозащитный слой из смеси порошков состава по верхним, средним, нижним и запредельным значениям (см. табл.2), грануляция порошков 40-100 мкм. Режим напыления: ток 400-500 А, напряжение 60-70 В, дистанция напыления 80-90 мм. Толщина слоя 50-500 мкм.
Сопловые блоки из сплава ЖС6У с нанесенными покрытиями испытывали до разрушения керамического слоя на жаростойкость при 1200оС и термостойкость (теплосмены 1200-200-1200оС, τнагр τохл. 1 мин). На образцах из сплава ЖС6У определяли коэффициент теплопроводности керамического слоя при 1200оС. Полученные данные сведены в табл.3. Из приведенных данных видно, что применение предлагаемого способа защиты по сравнению с известной композицией на сопловых блоках из сплава ЖС6У позволяет повысить служебные характеристики покрытия в 1,5-2 раза.
Жаростойкий диффузионный подслой кроме метода хромоалитирования из порошков может быть нанесен методами газового и шликерного хромоалитирования.
Способ защиты никелевых сплавов может быть применен для изготовления деталей горячего тракта ГТД сложной формы (например, сопловые лопатки и блоки турбины, камеры сгорания), что позволит повысить их срок службы и надежность в 1,5-2 раза.
Claims (1)
- СПОСОБ ЗАЩИТЫ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ ИЗ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий нанесение жаростойкого слоя NiCrAl и теплозащитного керамического слоя на основе ZrO2, отличающийся тем, что, с целью повышения жаростойкости, термостойкости и теплозащитного эффекта, жаростойкий слой наносят методом диффузионного хромоалитирования из порошков в вакууме, после чего наносят плазменным методом металлический слой на основе никеля состава, мас.%:
Кобальт - 0,5 - 1,5
Хром - 2,5 - 3,5
Алюминий - 20 - 25
Иттрий - 0,25 - 0,5
Кремний - 0,5 - 1
Никель - Остальное
и теплозащитного керамического слоя на основе ZrO2 состава, мас.%:
Оксид алюминия - 2 - 15
Оксид никеля - 2 - 15
Диоксид кремния - 2 - 15
Оксид иттрия - 2 - 15
Оксид хрома - 2 - 10
Оксид кобальта - 2 - 10
Диоксид циркония - Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4902216/26A RU2053310C1 (ru) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | Способ защиты деталей сложной формы из никелевых сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4902216/26A RU2053310C1 (ru) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | Способ защиты деталей сложной формы из никелевых сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2053310C1 true RU2053310C1 (ru) | 1996-01-27 |
Family
ID=21555433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4902216/26A RU2053310C1 (ru) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | Способ защиты деталей сложной формы из никелевых сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2053310C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6296723B1 (en) * | 1997-07-29 | 2001-10-02 | Pyrogenesis Inc. | Near net-shape VPS formed multilayered combustion system components and method of forming the same |
US8420238B2 (en) | 2006-05-30 | 2013-04-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Use of a tungsten bronze structured material and turbine component with a thermal barrier coating |
RU2556175C1 (ru) * | 2014-04-29 | 2015-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТУРБОКОН" (ООО "ТУРБОКОН") | Способ восстановления профиля пера лопатки газотурбинного двигателя |
RU2591098C2 (ru) * | 2014-05-05 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ нанесения композитного оксидного покрытия на металлическую поверхность |
RU2601674C2 (ru) * | 2011-09-02 | 2016-11-10 | Дженерал Электрик Компани | Защитный слой для титановых лопаток турбины последней ступени |
RU2742919C2 (ru) * | 2016-06-10 | 2021-02-11 | Сафран | Способ защиты детали из монокристаллического, не содержащего гафний суперсплава на основе никеля от коррозии и окисления |
-
1991
- 1991-01-14 RU SU4902216/26A patent/RU2053310C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент США N 4055705, кл. B 32B 15/04, 1985. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6296723B1 (en) * | 1997-07-29 | 2001-10-02 | Pyrogenesis Inc. | Near net-shape VPS formed multilayered combustion system components and method of forming the same |
US8420238B2 (en) | 2006-05-30 | 2013-04-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Use of a tungsten bronze structured material and turbine component with a thermal barrier coating |
RU2601674C2 (ru) * | 2011-09-02 | 2016-11-10 | Дженерал Электрик Компани | Защитный слой для титановых лопаток турбины последней ступени |
US10392717B2 (en) | 2011-09-02 | 2019-08-27 | General Electric Company | Protective coating for titanium last stage buckets |
RU2556175C1 (ru) * | 2014-04-29 | 2015-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТУРБОКОН" (ООО "ТУРБОКОН") | Способ восстановления профиля пера лопатки газотурбинного двигателя |
RU2591098C2 (ru) * | 2014-05-05 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Способ нанесения композитного оксидного покрытия на металлическую поверхность |
RU2742919C2 (ru) * | 2016-06-10 | 2021-02-11 | Сафран | Способ защиты детали из монокристаллического, не содержащего гафний суперсплава на основе никеля от коррозии и окисления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4095003A (en) | Duplex coating for thermal and corrosion protection | |
JP4072213B2 (ja) | α−Al2O3スケールを生成させることにより断熱皮膜とボンディングコートとの間の密着性を高める、ガスタービンエンジンでの使用に適した製品の製造方法 | |
US5403669A (en) | Thermal barrier coating | |
US5683761A (en) | Alpha alumina protective coatings for bond-coated substrates and their preparation | |
US7323247B2 (en) | Oxidation barrier coatings for silicon based ceramics | |
KR101519131B1 (ko) | 금속 합금 조성물 및 이를 포함하는 제품 | |
US5277936A (en) | Oxide containing MCrAlY-type overlay coatings | |
JP7232295B2 (ja) | 基材上に高温保護層を接合するための付着促進層、並びにそれの製造方法 | |
EP1953253B1 (en) | Metal alloy compositions and articles comprising the same | |
WO1993024672A1 (en) | Ceramic thermal barrier coating for rapid thermal cycling applications | |
EP2631324A1 (en) | Ni-based superalloy member having heat-resistant bond coat layer formed therein | |
JP2003138368A (ja) | 遮熱コーティング | |
DE69916232T2 (de) | Zusammensetzung zur Herstellung einer Metall-Keramik-Beschichtung | |
RU2053310C1 (ru) | Способ защиты деталей сложной формы из никелевых сплавов | |
EP0992614A1 (en) | Coatings for turbine components | |
RU2375499C2 (ru) | Способ получения многослойного теплозащитного покрытия на деталях из жаропрочных сплавов | |
JPH09316622A (ja) | ガスタービン部材及びその遮熱コーティング方法 | |
GB2159838A (en) | Surface strengthening of overlay coatings | |
JP3219594B2 (ja) | 高温酸化防止用遮熱コーティング方法 | |
RU2260071C1 (ru) | Способ нанесения теплозащитного эрозионно стойкого покрытия | |
JPH0563555B2 (ru) | ||
JPS62211389A (ja) | セラミツク被覆タ−ボチヤ−ジヤ−及びその製造方法 | |
JPS62211387A (ja) | セラミツク被覆耐熱部材の製造方法 | |
JPS6217169A (ja) | 金属材料の表面被覆法 | |
JPS62211390A (ja) | セラミツク被覆耐熱部材およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050115 |