RU2159386C1 - Композиция для получения металлокерамического покрытия - Google Patents

Композиция для получения металлокерамического покрытия Download PDF

Info

Publication number
RU2159386C1
RU2159386C1 RU99103553/06A RU99103553A RU2159386C1 RU 2159386 C1 RU2159386 C1 RU 2159386C1 RU 99103553/06 A RU99103553/06 A RU 99103553/06A RU 99103553 A RU99103553 A RU 99103553A RU 2159386 C1 RU2159386 C1 RU 2159386C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
nickel
coating
composition
barium
Prior art date
Application number
RU99103553/06A
Other languages
English (en)
Inventor
А.Ф. Атланова
Г.А. Бабаева
Е.А. Белов
Д.И. Дубовик
Ю.А. Пестов
М.Е. Юдина
Л.В. Черкасов
В.И. Семенов
Ф.Ю. Челькис
А.М. Кашкаров
К.П. Хапланов
Original Assignee
Открытое акционерное общество НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко filed Critical Открытое акционерное общество НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко
Priority to RU99103553/06A priority Critical patent/RU2159386C1/ru
Priority to US09/407,947 priority patent/US6090191A/en
Priority to DE69916232T priority patent/DE69916232T2/de
Priority to EP99119712A priority patent/EP1031643B1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2159386C1 publication Critical patent/RU2159386C1/ru

Links

Images

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
    • 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
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/12—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on oxides
    • 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
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material

Abstract

Изобретение относится к средствам защиты деталей из сплавов на никелевой основе. Композиция для получения металлокерамического покрытия содержит никель, оксид бария, оксид бора, оксид алюминия, оксид церия и оксид циркония при следующем соотношении компонентов, мас.%: никель 36 - 58; оксид бария 16 - 19; оксид бора 7 - 13; оксид алюминия 6 - 9; оксид церия 14 - 19; оксид циркония 1 - 2. В результате повышаются эксплуатационные характеристики покрытия. 2 табл.

Description

Изобретение относится к области создания средств защиты деталей из сплавов на никелевой основе от воздействия агрессивных сред, в частности, к составам металлокерамических покрытий, используемых для защиты проточной части турбин турбонасосных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), работающих в высокотемпературном потоке окислительного генераторного газа, содержащего частицы сплава АМг6, являющегося инициатором возгорания.
Известно использование для защиты никелевых сплавов от возгорания стеклоэмалевых, стеклокерамических покрытий (С.С. Солнцев "Защитные технологические покрытия и тугоплавкие эмали", М., Машиностроение, 1984, с. 200), получаемых по шликерно-обжиговой технологии на проточной части турбонасосного агрегата. Однако эти покрытия при температуре около 650oC разрушаются в потоке инертного газа, содержащего частицы сплава АМг6, из-за хрупкости и малой эрозионной стойкости. К тому же они не формируются на никелевом слое.
Известно также никелевое покрытие, состоящее из NiCrAlY + ZrO2 + MgO2 (патент США N 4289447, НКИ 415-200, 1981). Это покрытие наносится гальваническим и электроплазменным методами, которые не обеспечивают необходимую равномерность толщины слоя покрытий на всех участках деталей сложной формы.
Наиболее близким к настоящему изобретению является композиция для получения металлокерамического покрытия, описанная в авторском свидетельстве СССР N 462808, МКИ C 03 C 8/16, 1975.
Композиция для получения известного покрытия содержит в своем составе, вес. ч.:
Эмалевая фритта - 100
Порошок никеля - 50-150
Оксид хрома - 0,1 - 1,2
Бентонит - 26
Поташ - 0,1 - 0,5
Состав эмалевой фритты, включает, мас.%:
Оксид кремния - 8,74
Оксид бора - 15,14
Оксид бария - 11,15
Оксид свинца - 64,97
Недостатком указанного покрытия, предназначенного для защиты деталей из стали и чугуна, является низкая рабочая температура 300 - 350oC и унос покрытия с деталей, выполненных из никелевого сплава, при температурах выше 500oC.
Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик металлокерамического покрытия, предназначенного для защиты деталей из никелевых сплавов, покрытых защитным слоем из никеля, в частности, проточной части турбин турбонасосных жидкостных ракетных двигателей.
Техническим результатом изобретения является получение металлокерамического покрытия деталей, выполненных из никелевого сплава с никелевым покрытием, обладающего повышенной стойкостью к термоциклическому и эрозионному воздействию высокоскоростного и высокотемпературного до 900oC потока кислородсодержащего газа, содержащего инициирующие зажигание частицы, а также обеспечение выравнивания суммарной толщины обоих покрытий (никелевого и металлокерамического) на деталях сложной формы и укрепление никелевого покрытия.
Цель изобретения и указанный технический результат достигаются тем, что для получения металлокерамического покрытия композиция, содержащая никель, оксиды бария и бора, дополнительно содержит оксиды алюминия, церия, циркония при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Никель - 36-58
Оксид бария - 16-19
Оксид бора - 7-13
Оксид алюминия - 6-9
Оксид церия - 14-19
Оксид циркония - 1-2
При использовании предлагаемой композиции на никелевом покрытии формируется металлокерамическое покрытие, выравнивающее суммарную толщину защитных слоев на деталях сложной формы, выполненных из никелевых сплавов, и укрепляющее никелевое покрытие. Полученное покрытие выдерживает без разрушения циклическое воздействие высокоскоростного и высокотемпературного потока окислительного генераторного газа.
Для апробирования предлагаемой композиции для получения металлокерамического покрытия на деталях из никелевых сплавов с никелевым покрытием были взяты мелкодисперсные порошки никеля (Ni), оксидов церия (CeO2), циркония (ZrO2), алюминия (Al2O3), бария (BaO), бора (B2O3). В полученную композицию добавляли воду и приготавливали шликер.
Наносили шликер на детали методом окунания, распыления или залива в зависимости от сложности формы детали.
Сушили шликерные слои на воздухе, в сушильной камере или в потоке горячего воздуха.
Обжигали покрытие при нагреве в печи в среде инертного газа, например аргона, при температуре 1000-1100oC, в течение 0,5-1 ч.
Пример осуществления изобретения
В качестве образцов были взяты пластинки из никелевого сплава ЭП741 размером 30х40х2 мм, образцы - лопатки длиной 70 мм, шириной 12 мм, толщиной 3 мм и цельноизготовленное рабочее колесо турбины турбонасосного агрегата ЖРД со слоем покрытия на основе никеля, нанесенного гальваническим методом, толщиной 50-100 мкм.
Согласно рецептуре готовили шликер на основе композиции с содержанием компонентов, указанных в таблице 1, методом окунания, наносили на образцы и рабочее колесо, в качестве детали. Сушили образцы и деталь в потоке горячего воздуха. Обжигали образцы и деталь с нанесенным покрытием в контейнере, заполненном аргоном, при температуре 1000oC в течение 30 мин.
Кроме того были изготовлены образцы пластины и образцы-лопатки с покрытием, полученным в соответствии с указанным выше авторским свидетельством СССР N 462808.
Оценивали прочность сцепления покрытия с подложкой, термическую устойчивость и стойкость к возгоранию образцов-лопаток с покрытием. О прочности сцепления судили по характеру скола от удара 0,5 кгсМ на копре. Термически устойчивым считали покрытие, выдерживающее без разрушения 50 термоциклов нагрева до 900oC и охлаждения до 20oC в воде и вновь нагрев.
Стойкость к возгоранию определяли в потоке газообразного кислорода при температуре до 900oC, при подаче частиц сплава АМг6 размером менее 0,4 мм и массой 0,05 г.
Составы композиции для получения металлокерамических покрытий согласно настоящему изобретению с минимальными, максимальными и средними значениями содержания исходных компонентов и состав известной композиции приведены в табл. 1.
В результате экспериментальных исследований установлено, что уменьшение в предложенной композиции для получения металлокерамического покрытия содержания никеля ниже минимальных значений приводит к охрупчиванию покрытия, уменьшение количества оксида бора повышает температуру обжига, уменьшение содержания оксидов бария, алюминия, церия, циркония увеличивает количество стеклофазы, снижает температуру обжига и приводит к охрупчиванию покрытия и потере прочности сцепления с защищаемой поверхностью.
Увеличение содержания указанных выше компонентов, за исключением оксида бора, выше максимальных значений приводит к повышению температуры обжига, снижению механической прочности покрытия. Увеличение количества оксида бора приводит к увеличению стеклофазы, снижению температуры обжига и прочности сцепления. Режимы обжига и свойства покрытия приведены в таблице 2.
Как следует из представленных в таблице 2 данных, покрытие, полученное с применением предложенной композиции, обеспечивает достижение технического результата в виде повышения стойкости.
Предлагаемое покрытие надежно защищает никелевое покрытие, нанесенное на деталь, от возможного выкрашивания, имеет высокую прочность сцепления, не скалываясь от удара 0,5 кгсМ, обладает высокой термической устойчивостью.
Образцы с этим покрытием выдерживают без возгорания воздействие частиц сплава АМг6, вдуваемых в поток окислительного газа до 20 раз. Известное покрытие, предназначенное для сталей и чугуна, разрушается от удара с образованием скола-пробоя и не работоспособно при температуре 900oC, будучи в перегретом состоянии низковязким, легко сдуваемым потоком газа. Опробование композиции для получения металлокерамического покрытия на рабочем колесе турбонасосного агрегата из никелевого сплава ЭП741НП с никелевым покрытием, как при разгонных испытаниях, так и при работе двигателя, даже со вдувом частиц сплава АМг6, показало, что полученное покрытие прочно удерживается на деталях сложной формы, в том числе и на острых кромках, заполняет полости с тонким никелевым слоем, увеличивая общую толщину защитного слоя, и не разрушается при воздействии вибрационных нагрузок. Использование предлагаемой композиции для получения металлокерамического покрытия на деталях и узлах сложной формы из никелевых сплавов с никелевым слоем обеспечит их работоспособность и надежность при циклическом воздействии высокоскоростного потока окислительного генераторного газа, содержащего частицы сплава АМг6, при температурах до 900oC.

Claims (1)

  1. Композиция для получения металлокерамического покрытия, содержащая никель, оксиды бария и бора, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит оксиды алюминия, церия и циркония при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    Никель - 36 - 58
    Оксид бария - 16 - 19
    Оксид бора - 7 - 13
    Оксид алюминия - 6 - 9
    Оксид церия - 14 - 19
    Оксид циркония - 1 - 2
RU99103553/06A 1999-02-23 1999-02-23 Композиция для получения металлокерамического покрытия RU2159386C1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99103553/06A RU2159386C1 (ru) 1999-02-23 1999-02-23 Композиция для получения металлокерамического покрытия
US09/407,947 US6090191A (en) 1999-02-23 1999-09-29 Compound for producing a metal-ceramic coating
DE69916232T DE69916232T2 (de) 1999-02-23 1999-10-05 Zusammensetzung zur Herstellung einer Metall-Keramik-Beschichtung
EP99119712A EP1031643B1 (en) 1999-02-23 1999-10-05 Composition for producing a metal-ceramic coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99103553/06A RU2159386C1 (ru) 1999-02-23 1999-02-23 Композиция для получения металлокерамического покрытия

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2159386C1 true RU2159386C1 (ru) 2000-11-20

Family

ID=20216266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99103553/06A RU2159386C1 (ru) 1999-02-23 1999-02-23 Композиция для получения металлокерамического покрытия

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6090191A (ru)
EP (1) EP1031643B1 (ru)
DE (1) DE69916232T2 (ru)
RU (1) RU2159386C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607278C2 (ru) * 2015-04-29 2017-01-10 Владимир Павлович Бирюков Состав шихты для шликерных покрытий
RU2712679C1 (ru) * 2018-08-16 2020-01-30 Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" Металлокерамическое покрытие

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2837539B1 (fr) * 2002-03-22 2004-05-28 Bio Rad Pasteur Dispositif de montage avec serrage axial d'un element allonge
US20040188323A1 (en) * 2003-03-24 2004-09-30 Tzatzov Konstantin K. Active coating system for reducing or eliminating coke build-up during petrochemical processes
US20080120970A1 (en) * 2006-11-29 2008-05-29 Marcus Hilgendorff NOx Storage Materials and Traps Resistant to Thermal Aging
CN103270657B (zh) 2010-12-06 2017-02-15 弗拉明集团知识产权有限责任公司 防污染火花塞和制备的方法
WO2012078629A2 (en) 2010-12-06 2012-06-14 Fram Group Ip Llc Anti-fouling spark plug and method of making
US9337627B2 (en) 2011-05-26 2016-05-10 Fram Group Ip Llc Method of applying a coating to a spark plug insulator
DE112012002243T5 (de) 2011-05-26 2014-02-20 Fram Group Ip Llc Zündkerze mit Verrußungsschutz und Verfahren zu deren Herstellung
JP6077876B2 (ja) 2012-02-17 2017-02-08 フラム・グループ・アイピー・エルエルシー ファウリング抵抗性点火プラグ
US20170082070A1 (en) * 2012-04-17 2017-03-23 Timothy J. Miller Turbopump with a single piece housing and a smooth enamel glass surface
RU2528625C1 (ru) * 2013-05-29 2014-09-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Промтехнология" Способ нанесения покрытия
CN106399902A (zh) * 2016-11-18 2017-02-15 无锡明盛纺织机械有限公司 一种耐磨耐腐蚀梯度涂层镁合金及其制备方法
CN107675025A (zh) * 2017-09-27 2018-02-09 兰州理工大学 低压冷气动力喷涂用镍基粉末及制备方法
RU2698163C1 (ru) * 2018-07-31 2019-08-22 Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" Способ получения на поверхности детали из никелевого сплава защитного покрытия
RU2701025C1 (ru) * 2018-08-28 2019-09-24 Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Газотурбинные технологии" Жаровая труба газовой турбины гтд-110м
RU2700496C1 (ru) * 2018-08-28 2019-09-17 Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Газотурбинные технологии" Лопатка газовой турбины гтд-110м
WO2023164547A2 (en) * 2022-02-24 2023-08-31 Unifrax I Llc Fiber-containing fire protection material

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE462808C (de) * 1928-07-19 Konrad Karl Weissfloch Vorrichtung zum Einfuellen von Schmieroel in den Kurbelkasten von Kraftfahrzeugen
BE459044A (ru) * 1943-03-10
US3403058A (en) * 1964-12-02 1968-09-24 Fansteel Metallurgical Corp Process for preventing blistering of nickel metal containing dispersed refractory oxide particles
US3906124A (en) * 1972-09-18 1975-09-16 O Hommel Company Method of applying vitreous enamel ground coat
US3891452A (en) * 1973-04-11 1975-06-24 Nasa Refractory porcelain enamel passive control coating for high temperature alloys
US4289447A (en) * 1979-10-12 1981-09-15 General Electric Company Metal-ceramic turbine shroud and method of making the same
US5516595A (en) * 1986-09-16 1996-05-14 Lanxide Technology Company, Lp Production of ceramic and ceramic-metal composite articles with surface coatings
US5250360A (en) * 1987-11-16 1993-10-05 Corning Incorporated Coated metal article
EP0358933B1 (de) * 1988-09-13 1992-11-11 Bayer Ag Emailfritten für säurefeste Einschichtemaillierungen auf ungebeizten Stählen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607278C2 (ru) * 2015-04-29 2017-01-10 Владимир Павлович Бирюков Состав шихты для шликерных покрытий
RU2712679C1 (ru) * 2018-08-16 2020-01-30 Акционерное общество "НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко" Металлокерамическое покрытие

Also Published As

Publication number Publication date
EP1031643B1 (en) 2004-04-07
DE69916232T2 (de) 2005-06-23
DE69916232D1 (de) 2004-05-13
EP1031643A1 (en) 2000-08-30
US6090191A (en) 2000-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2159386C1 (ru) Композиция для получения металлокерамического покрытия
US7323247B2 (en) Oxidation barrier coatings for silicon based ceramics
US6682821B2 (en) Corrosion-resistant ceramics
US5683761A (en) Alpha alumina protective coatings for bond-coated substrates and their preparation
EP2189504B1 (en) Reinforced oxide coatings
EP2236650B1 (en) Slurry-Based Coating Techniques for Smoothing Surface Imperfections
US6929852B2 (en) Protective overlayer for ceramics
US7736760B2 (en) Ceramic abradable material with alumina dopant
JP6980022B2 (ja) オーバーレイとの適合性を有する遮熱コーティングシステム
EP2192098A2 (en) Abradable layer including a rare earth silicate
JPS61136665A (ja) サーマルスプレー粉末及び耐磨耗性コーテイングを形成する方法
EP1312693B1 (en) Thermal barrier coating material, gas turbine parts and gas turbine
KR101681195B1 (ko) 자가치유능을 갖는 열차폐 코팅 시스템
RU2764153C2 (ru) Деталь с покрытием для газотурбинного двигателя и способ её изготовления
JP2004526094A (ja) ガスタービン翼
RU2375499C2 (ru) Способ получения многослойного теплозащитного покрытия на деталях из жаропрочных сплавов
JPH07292453A (ja) 高温酸化防止用遮熱コーティング方法
RU2078849C1 (ru) Порошковая шихта и способ получения из нее защитного металлокерамического покрытия на изделиях из дисперсионно-твердеющих никелевых сплавов
RU2712679C1 (ru) Металлокерамическое покрытие
Newman Oxidation-resistant high-temperature materials
US5147731A (en) Stabilized zirconia/CoCRAlY high temperature coating
RU2170714C2 (ru) Порошковая шихта для получения металлокерамического покрытия
Mock et al. Adhesion behavior of calcia–magnesia–alumino–silicates on gadolinia-yttria-stabilized zirconia composite thermal barrier coatings
RU2813539C1 (ru) Способ нанесения теплозащитного покрытия на детали газотурбинной установки
Rokicki et al. The microstructure and thermal properties of Yb2SiO5 coating deposited using APS and PS-PVD methods

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090224

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180224