RU2296181C2 - Gas-turbine engine blade surface treatment method - Google Patents
Gas-turbine engine blade surface treatment method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2296181C2 RU2296181C2 RU2005113497/02A RU2005113497A RU2296181C2 RU 2296181 C2 RU2296181 C2 RU 2296181C2 RU 2005113497/02 A RU2005113497/02 A RU 2005113497/02A RU 2005113497 A RU2005113497 A RU 2005113497A RU 2296181 C2 RU2296181 C2 RU 2296181C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- blade
- vacuum chamber
- blades
- argon
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к нанесению покрытий в вакууме, и может быть использовано при обработке лопаток газотурбинных двигателей, например, пазов замков компрессорных лопаток.The invention relates to the field of engineering, in particular to coating in a vacuum, and can be used in the processing of gas turbine engine blades, for example, lock grooves of compressor blades.
Известен газофазный способ нанесения покрытий патент ФРГ №970456, МПК: С 23 С 11/14, 1962 г.) - аналог.Known gas-phase coating method, the Federal Republic of Germany patent No. 970456, IPC: C 23 C 11/14, 1962) - analogue.
Основным недостатком известного способа является невысокая твердость получаемых изделий с покрытием. Это связано с тем, что при нанесении покрытий используют высокие температуры и длительные выдержки в среде газа реагента.The main disadvantage of this method is the low hardness of the obtained coated products. This is due to the fact that when applying coatings, high temperatures and long exposures in the reagent gas medium are used.
Известен способ нанесения гальванических покрытий на поверхность изделий, заключающийся в том, что осуществляют экранирование краевых участков обрабатываемой поверхности, через обрабатываемую поверхность пропускают электролит со стороны экранированного участка, перераспределяют ток по поверхности катода, что приводит к осаждению слоя металла (А.С. СССР №1285067, МКИ 4: С 25 D 7/04, опубл. 23.01.87 г. БИ №3) - аналог.There is a method of applying galvanic coatings to the surface of products, which consists in screening the edge sections of the surface to be treated, electrolyte is passed through the surface from the side of the screened section, the current is redistributed over the cathode surface, which leads to the deposition of a metal layer (A.S. USSR No. 1285067, MKI 4: C 25 D 7/04, published on January 23, 1987, BI No. 3) - analogue.
Недостатком известного способа является низкая плотность покрытия, недостаточная однородность покрытия по толщине, присутствие в покрытии следов гальванических растворов и как следствие снижение коррозионной стойкости и адгезии.The disadvantage of this method is the low density of the coating, insufficient uniformity of the coating over the thickness, the presence in the coating of traces of galvanic solutions and, as a consequence, a decrease in corrosion resistance and adhesion.
Известен способ обработки поверхности лопаток паровых турбин из титановых сплавов, включающий последовательное упрочнение поверхности изделия путем ионной имплантации азота и проведение стабилизирующего отжига, при этом после проведения ионной имплантации проводят ионно-плазменное нанесение покрытия нитрида титана при токе разряда от 90 до 110 А, напряжении разряда от 50 до 60 В и давлении азота от 3×10-1 до 4×10-1, при этом ионную имплантацию, нанесение покрытия и стабилизирующий отжиг осуществляют в одном вакуумном объеме (патент РФ №2234556, МПК С 23 С 14/06, 14/48, опубл. 20.08.04 г., БИ №23) - прототип.A known method of surface treatment of blades of steam turbines of titanium alloys, including sequential hardening of the surface of the product by ion implantation of nitrogen and carrying out stabilizing annealing, while after ion implantation, ion-plasma coating of titanium nitride is carried out at a discharge current of 90 to 110 A, discharge voltage from 50 to 60 V and a nitrogen pressure of 3 × 10 -1 to 4 × 10 -1 , while ion implantation, coating and stabilizing annealing are carried out in one vacuum volume (RF patent No. 2234556, M PC C 23 C 14/06, 14/48, published on 08.20.04, BI No. 23) - prototype.
Недостатком известного способа обработки поверхности лопаток является низкая прочность покрытий, невысокая адгезия покрытия к материалу лопатки и необходимость проведения дополнительной термообработки, которая усложняет и удлиняет технологический цикл нанесения покрытий. Кроме того, известный способ предполагает нанесение покрытия на всю лопатку одновременно, что также не всегда является желательным.A disadvantage of the known method of processing the surface of the blades is the low strength of the coatings, the low adhesion of the coating to the material of the blade and the need for additional heat treatment, which complicates and lengthens the technological cycle of coating. In addition, the known method involves coating the entire blade simultaneously, which is also not always desirable.
Например, в случае нанесения покрытия на рабочие лопатки иногда бывает целесообразно нанести покрытие только на часть их поверхности, например, на пазы замков лопаток, при этом допустимо наличие покрытия на внутренней поверхности полки и наличие интерференционного слоя в виде цветов побежалости на всей поверхности хвостовика.For example, in the case of coating the blades it is sometimes advisable to apply a coating only on part of their surface, for example, on the grooves of the locks of the blades, while it is possible to have a coating on the inner surface of the shelf and the presence of an interference layer in the form of tint colors on the entire surface of the shank.
Такое нанесение покрытия обосновано тем, что, с одной стороны, рабочие лопатки газотурбинного двигателя должны быть установлены в пазы диска рабочего колеса с возможностью их замены в случае неисправности, а, с другой стороны, лопатки должны быть размещены и фиксированы в пазах диска с обеспечением надежной работы двигателя.Such a coating is justified by the fact that, on the one hand, the blades of a gas turbine engine must be installed in the grooves of the impeller disk with the possibility of replacement in the event of a malfunction, and, on the other hand, the blades must be placed and fixed in the grooves of the disk to ensure reliable engine operation.
При нанесении на лопатки покрытия из серебра оно, являясь довольно легко прирабатываемым металлом, позволяет решить обе эти задачи, так как такое покрытие является тугоплавким и не пригорает при высоких рабочих температурах работы лопаток газотурбинного двигателя, это позволяет легко производить замену лопаток, не повреждая элементов двигателя. Кроме того, такое покрытие хорошо прирабатывается, а из-за обеспечения высокой точности толщины покрытия при его нанесении, осуществляет надежное фиксирование лопаток в пазах диска. Нанесение покрытий из серебра методом магнетронного распыления позволяет обеспечить при нанесении требуемую толщину покрытия с погрешностью не более 5%.When a silver coating is applied to the blades, it, being a rather easily run-in metal, can solve both of these problems, since such a coating is refractory and does not burn at high operating temperatures of the gas turbine engine blades, this makes it easy to replace the blades without damaging the engine elements . In addition, such a coating is well run-in, and due to the high accuracy of the coating thickness during its application, it provides reliable fixation of the blades in the grooves of the disk. Deposition of silver coatings by magnetron sputtering makes it possible to provide the required coating thickness with an error of not more than 5%.
Задача изобретения заключается в повышении прочности и увеличении адгезии покрытий, получении покрытий из чистых материалов при низком содержании примесей, при одновременном повышении их долговечности, например, при работе лопаток с покрытиями в условиях высокой температуры, а также упрощении технологического процесса нанесения покрытий.The objective of the invention is to increase the strength and adhesion of coatings, obtain coatings from pure materials with a low content of impurities, while increasing their durability, for example, when blades with coatings are used at high temperatures, as well as simplifying the coating process.
Технический результат достигается тем, что в способе обработки поверхности лопатки ее предварительно подвергают обработке, включающей химическую очистку, после чего устанавливают ее в вакуумную камеру, где создают разрежение и проводят ионную очистку поверхности лопатки аргоном, после чего наносят на нее покрытие, причем в процессе предварительной обработки лопатки ее дополнительно обрабатывают электрокорундом, а нанесение покрытия на лопатку осуществляют методом магнетронного распыления материала, при котором лопатки размещают в вакуумной камере с изолированием части их поверхности, не подлежащей нанесению на нее покрытия, после чего создают разрежение в вакуумной камере в интервале от (5×10-2) до (10-1) Па, осуществляют нагрев вакуумной камеры в интервале температур от 100°С до 600°С, перед ионной очисткой аргоном осуществляют ионную очистку кислородом, причем общее время ионной очистки кислородом и аргоном составляет 5-15 мин, магнетронное распыление осуществляют со скоростью не менее 6 мкм/час, а в качестве материала распыления используют серебро.The technical result is achieved by the fact that in the method of treating the surface of the blade, it is preliminarily subjected to treatment including chemical cleaning, then it is installed in a vacuum chamber where they create a vacuum and conduct ion cleaning of the surface of the blade with argon, after which it is coated, and in the process of preliminary processing the blades it is additionally treated with electrocorundum, and coating the blade is carried out by the method of magnetron sputtering of the material, in which the blades are placed in akuumnoy chamber isolating part of their surface is not subject to the coated and then create a vacuum in the vacuum chamber in the range of (5 × 10 -2) to (10 -1) Pa, heating of the vacuum chamber is carried out in the temperature range from 100 ° From 600 ° С, before ion cleaning with argon, oxygen is being cleaned with oxygen, the total time of ion cleaning with oxygen and argon is 5-15 minutes, magnetron sputtering is carried out at a speed of at least 6 μm / h, and silver is used as the spraying material.
Для получения оптимальных характеристик покрытия в заявляемом способе:To obtain the optimal characteristics of the coating in the present method:
- химическую очистку могут проводить с использованием ацетона и/или раствора тринатрийфосфата;- chemical cleaning can be carried out using acetone and / or a solution of trisodium phosphate;
- в способе время ионной очистки кислородом может составлять не менее 2 минут, а аргоном - остальное;- in the method, the time of ion cleaning with oxygen can be at least 2 minutes, and with argon - the rest;
- в способе скорость магнетронного напыления может быть обеспечена блоком питания, включающим импульсную систему питания с переменной частотой 6-10 кГц и скважностью 2-10 мс;- in the method, the speed of the magnetron sputtering can be provided by a power supply, including a pulse power system with a variable frequency of 6-10 kHz and a duty cycle of 2-10 ms;
- в способе скорость магнетронного напыления могут регулировать величиной силы тока разряда или его мощностью;- in the method, the speed of the magnetron sputtering can be controlled by the magnitude of the discharge current or its power;
- в способе могут использовать источник питания с силой тока разряда не менее 400 мА или мощностью не менее 2 кВт;- in the method they can use a power source with a discharge current of at least 400 mA or a power of at least 2 kW;
- в способе перед размещением изделий в вакуумной камере возможна их обработка электрокорундом с зерном 0,1-0,3 мм;- in the method before placing the products in a vacuum chamber, they can be treated with electrocorundum with a grain of 0.1-0.3 mm;
- в способе предварительную обработку ацетоном могут осуществлять после обработки электрокорундом;- in the method, the preliminary treatment with acetone can be carried out after treatment with electrocorundum;
- в соответствии со способом могут обрабатывать поверхность компрессорных лопаток газотурбинных двигателей.- in accordance with the method, they can process the surface of the compressor blades of gas turbine engines.
- В соответствии со способом могут обрабатывать пазы замка лопатки компрессора.- In accordance with the method can process the grooves of the lock of the compressor blades.
В заявляемом способе указанный технический результат достигается только при совместном использовании указанных существенных признаков в приведенных интервалах, а именно:In the claimed method, the specified technical result is achieved only with the joint use of these essential features in the above intervals, namely:
- ионная очистка состоит из двух последовательных этапов очистки сначала кислородом, а потом аргоном, причем общее время ионной очистки должно быть не менее 5 минут и не более 15 минут. Очистку кислородом осуществляют для удаления органических загрязнений на лопатках, а очистку аргоном - как подготовительный этап для удаления с изделий пленки и неорганических загрязнений, оставшихся после ионной очистки кислородом.- ion purification consists of two successive stages of purification, first with oxygen and then with argon, and the total time of ion purification should be at least 5 minutes and no more than 15 minutes. Oxygen purification is carried out to remove organic impurities on the blades, and argon purification is used as a preparatory step for removing film and inorganic contaminants left from oxygen ion purification from products.
Если ионную очистку проводить менее 5 минут, то это отрицательно скажется на адгезии покрытия из-за недостаточной очистки поверхности изделий перед его нанесением, а при продолжительной ионной очистке (более 15 минут) возникает аморфизация поверхности, что также уменьшает адгезию покрытий, а следовательно, их прочность и долговечность;If ion cleaning is carried out for less than 5 minutes, this will adversely affect the adhesion of the coating due to insufficient cleaning of the surface of the products before application, and with prolonged ion cleaning (more than 15 minutes), surface amorphization occurs, which also reduces the adhesion of the coatings, and therefore, their strength and durability;
- при нагреве вакуумной камеры до температуры ниже 100°С не происходит ее обезгаживания, что также снижает адгезию покрытия, а кроме того не позволяет получить чистое покрытие из-за возможного наличия в его составе различных примесей. Нагрев вакуумной камеры до температуры более 600°С недопустим, так как при нанесении на лопатки газотурбинных двигателей покрытий из серебра методом магнетронного распыления необходимо учитывать, что лопатки газотурбинных двигателей являются ответственными элементами и работают в условиях высоких нагрузок и температур, а в случае нагрева вакуумной камеры до температуры более 600°С, т.е. до температуры, превышающей температуру растворения пленки на изделии, резко понизится прочность покрытия и его адгезия, а следовательно, и долговечность покрытия и лопатки;- when the vacuum chamber is heated to a temperature below 100 ° C, its degassing does not occur, which also reduces the adhesion of the coating, and also does not allow to obtain a clean coating due to the possible presence of various impurities in its composition. Heating the vacuum chamber to a temperature of more than 600 ° C is unacceptable, since when applying silver coatings on gas turbine engine blades by magnetron sputtering, it is necessary to take into account that gas turbine engine blades are critical elements and operate under high loads and temperatures, and in the case of heating the vacuum chamber to a temperature of more than 600 ° C, i.e. to a temperature exceeding the dissolution temperature of the film on the product, the strength of the coating and its adhesion, and therefore the durability of the coating and the blade, will sharply decrease;
- при создании в вакуумной камере более глубокого разрежения, чем 5×10-2 Па или менее 10-1 Па, ухудшается качество покрытия, например его чистота, а следовательно, и адгезионные показатели покрытия, что происходит из-за влияния атмосферы, которое проявляется в воздействии на процесс нанесения покрытий оксидов, попадании в вакуумную камеру газов или воды и т.д.;- when creating a deeper vacuum in the vacuum chamber than 5 × 10 -2 Pa or less than 10 -1 Pa, the quality of the coating deteriorates, for example, its purity, and therefore the adhesion characteristics of the coating, which occurs due to the influence of the atmosphere, which is manifested in the impact on the coating process of oxides, ingress of gases or water into the vacuum chamber, etc .;
- магнетронное распыление осуществляют со скоростью не менее 6 мкм/час. При скорости менее 6 мкм/час ухудшаются прочностные характеристики покрытия, а именно вязкость, увеличивается его жесткость и т.д., а увеличение скорости связано только с характеристиками блока питания и ограничивается ими, при этом оптимальная скорость напыления серебра с указанными в формуле параметрами составляет 6-9 мкм/час;- magnetron sputtering is carried out at a speed of not less than 6 microns / hour. At a speed of less than 6 μm / h, the strength characteristics of the coating deteriorate, namely viscosity, its stiffness, etc. increases, and the increase in speed is associated only with the characteristics of the power supply and is limited by them, while the optimal silver deposition rate with the parameters specified in the formula is 6-9 microns / hour;
- в качестве материала покрытия используют серебро, так как, в соответствии с директивной технологией изготовления лопаток газотурбинных двигателей на определенные части их поверхности предписано наносить покрытия из серебра. Нанесение покрытий из серебра методом магнетронного распыления позволяет обеспечить при нанесении требуемую толщину покрытия с погрешностью не более 5%. И, кроме того, именно этот металл позволяет в сочетании с другими существенными признаками заявляемого изобретения получить технический результат, направленный на повышение прочности покрытий, что особенно важно при их эксплуатации в условиях трения и износа, увеличивает адгезию покрытий, при одновременном повышении долговечности покрытий, например, при работе изделий в условиях высокой температуры;- silver is used as the coating material, since, in accordance with the directive technology for manufacturing gas turbine engine blades, silver is prescribed to apply certain parts of their surface. Deposition of silver coatings by magnetron sputtering makes it possible to provide the required coating thickness with an error of not more than 5%. And, in addition, it is this metal that allows, in combination with other essential features of the claimed invention, to obtain a technical result aimed at increasing the strength of the coatings, which is especially important when they are used under friction and wear, increases the adhesion of the coatings, while increasing the durability of the coatings, for example when working in high temperature conditions;
- заявляемый способ перед размещением лопаток в магнетроне предполагает их предварительную обработку, которая состоит из химической очистки, например, ацетоном и в обработке электрокорундом.- the inventive method before placing the blades in the magnetron involves pre-treatment, which consists of chemical treatment, for example, acetone and in the processing of electrocorundum.
Необходимость такой предварительной обработки вызвана тем, что лопатки газотурбинных двигателей являются ответственными деталями, которые работают в условиях высоких нагрузок и температур, что предъявляет жесткие требования к их производству и, в том числе и к наносимым на них покрытиям, которые должны обладать высокими адгезионными свойствами, прочностными свойствами и долговечностью. Указанные качества покрытия напрямую зависят от степени очистки поверхности лопаток перед нанесением на них покрытий, лопатки должны быть хорошо обезжирены и подвергнуты механической очистке, например, электрокорундом.The need for such pre-treatment is due to the fact that the blades of gas turbine engines are critical parts that operate under high loads and temperatures, which imposes stringent requirements on their production and, in particular, on the coatings applied to them, which must have high adhesive properties, strength properties and durability. The indicated coating qualities directly depend on the degree of cleaning of the surface of the blades before applying coatings on them, the blades must be well-degreased and subjected to mechanical cleaning, for example, by electrocorundum.
- При нанесении покрытий из серебра на лопатки газотурбинных двигателей, как правило, стоит задача нанесения покрытий на определенные участки поверхности лопаток, что, как указывалось выше, обосновано условиями их крепления и работы, а также их технологичностью.- When applying silver coatings to the blades of gas turbine engines, as a rule, the task is to coat certain parts of the surface of the blades, which, as mentioned above, is justified by the conditions of their fastening and operation, as well as their manufacturability.
Заявляемый способ базируется на следующих теоретических предпосылках. Действие магнетронного распылителя основано на распылении материала мишени-катода при его бомбардировке ионами рабочего газа, образующимися в плазме аномально тлеющего разряда. Возникающая при этом вторичная эмиссия поддерживает разряд и обуславливает распыление материала мишени-катода. Магнетронная распылительная система является одной из разновидностей схем диодного распыления. Основные элементы магнетронной распылительной системы: мишень-катод, анод и магнитная система, предназначены для локализации плазмы у поверхности мишени-катода, который, как правило, охлаждается проточной водой, поступающей по трубопроводу. На катод подается постоянное напряжение (как правило - 300-800 В) через клемму от источника питания, под мишенью-катодом расположена магнитная система, состоящая из центрального и периферийных постоянных магнитов, расположенных на основании из магнитомягкого материала. Все элементы смонтированы в корпусе, присоединенном к вакуумной камере через изолирующие вакуумно-плотные уплотнения.The inventive method is based on the following theoretical premises. The action of the magnetron sputter is based on the sputtering of the target cathode material during its bombardment by working gas ions generated in the plasma of an abnormally glowing discharge. The secondary emission resulting from this maintains the discharge and causes the sputtering of the target cathode material. The magnetron sputtering system is one of the varieties of diode sputtering schemes. The main elements of the magnetron sputtering system: the cathode target, the anode and the magnetic system, are designed to localize the plasma at the surface of the cathode target, which, as a rule, is cooled by running water flowing through the pipeline. A constant voltage (usually 300-800 V) is supplied to the cathode through the terminal from the power source, under the cathode target there is a magnetic system consisting of central and peripheral permanent magnets located on the base of soft magnetic material. All elements are mounted in a housing connected to the vacuum chamber through insulating vacuum-tight seals.
Основными преимуществами магнетронного способа напыления являются, как известно, высокая скорость нанесения пленки, точность состава распыляемого материала в покрытии и обеспечение заданной толщины покрытия с минимальной погрешностью, а также то, что конструкции магнетронов позволяют осуществить нанесение покрытий на определенные участки поверхности изделий, например, лопаток газотурбинных двигателей, что ускоряет процесс нанесения покрытий и повышает его технологичность. Причем скорость конденсации при магнетронном распылении зависит от силы тока разряда или мощности и от давления рабочего тела, что определяет довольно жесткие требования к источникам питания. Для обеспечения оптимальной воспроизводимости и стабильности процесса силу тока разряда поддерживают с точностью 2%, если же стабилизация процесса осуществляется по мощности разряда, то подводимую мощность поддерживают с точностью 20 Вт в диапазоне регулирования до 10 кВт.The main advantages of the magnetron sputtering method are, as you know, the high speed of film deposition, the accuracy of the composition of the sprayed material in the coating and the provision of a given coating thickness with minimal error, as well as the fact that the design of the magnetrons allows coating on certain parts of the surface of the product, for example, blades gas turbine engines, which accelerates the coating process and increases its manufacturability. Moreover, the condensation rate during magnetron sputtering depends on the strength of the discharge current or power and on the pressure of the working fluid, which determines rather stringent requirements for power sources. To ensure optimal reproducibility and stability of the process, the discharge current is maintained with an accuracy of 2%, but if the stabilization of the process is carried out by the discharge power, the input power is maintained with an accuracy of 20 W in the control range up to 10 kW.
Пример конкретного выполнения способа.An example of a specific implementation of the method.
Задание: нанести покрытие из серебра на пазы замков лопаток компрессора из сплава ЭП-718ИД, при этом исходя из технологических условий толщина покрытия должна составлять 3-4 мкм, покрытие должно соответствовать требованиям ГОСТ 9.301-86, а на границе материала лопатки и покрытия не должны наблюдаться следы загрязнения, так как это ухудшает прочностные характеристики покрытия и его адгезию. Допускается наличие покрытия на внутренней поверхности полки и наличие интерференционного слоя в виде цветов побежалости на всей поверхности хвостовика.Task: to apply silver coating on the grooves of the locks of compressor blades made of EP-718ID alloy, while proceeding from technological conditions, the coating thickness should be 3-4 microns, the coating should meet the requirements of GOST 9.301-86, and at the border of the material of the blade and coating should not traces of contamination are observed, as this worsens the strength characteristics of the coating and its adhesion. Coating on the inner surface of the shelf and the presence of an interference layer in the form of discoloration colors on the entire surface of the shank are allowed.
Операцию нанесения покрытия выполняли методом вакуумного напыления с магнетроном на установке «Каролина Д-12». Поверхности, подлежащие покрытию, были подвергнуты обработке электрокорундом 25А № F70 на установке ST-700. После чего лопатки были обезжирены в растворе тринатрийфосфата и просушены, а затем промыты в ацетоне. После проведения предварительной обработки лопатки были установлены и закреплены в приспособлениях, представляющих собой, например, металлические листы с прорезями, которые позволяют нанести покрытия только на пазы замков лопаток, и помещены в вакуумную камеру магнетрона.The coating operation was carried out by the method of vacuum deposition with a magnetron at the installation "Carolina D-12". The surfaces to be coated were subjected to electrocorundum treatment 25A No. F70 at the ST-700 installation. Then the blades were degreased in a solution of trisodium phosphate and dried, and then washed in acetone. After preliminary processing, the blades were installed and fixed in devices, which are, for example, metal sheets with slots that allow coating only the grooves of the locks of the blades, and are placed in the vacuum chamber of the magnetron.
Для формирования покрытия из серебра использовался метод магнетронного распыления на постоянном токе, который основан на использовании скрещенного магнитного и электрического полей для повышения эффективности ионизации рабочего газа и создания над поверхностью мишени-катода области плотной плазмы. На катод магнетрона по отношению к заземленному аноду подавали напряжение от 400 до 500 В. Распыление материала мишени-катода происходит за счет ее бомбардировки ионами рабочего газа, в данном случае аргона, а в качестве материала мишени-катода использовали пластины серебра с чистотой соответствующей ГОСТ (99,99%). Напуск газа в вакуумную камеру осуществляли при помощи регулятора расхода газа, входящего в состав системы напуска.To form a silver coating, the direct current magnetron sputtering method was used, which is based on the use of crossed magnetic and electric fields to increase the ionization efficiency of the working gas and create a dense plasma region above the cathode target surface. A voltage of 400 to 500 V was applied to the magnetron's cathode with respect to the grounded anode. The cathode target material is sprayed due to its bombardment by working gas ions, in this case argon, and silver plates with a purity corresponding to GOST were used as the cathode target material ( 99.99%). Gas inlet into the vacuum chamber was carried out using the gas flow regulator, which is part of the inlet system.
После загрузки изделий в установку и размещения их в вакуумной камере, например, по направляющим вакуумной камеры, проводилась откачка камеры до давления 5×10-2 Па. Перед нанесением серебра для повышения адгезионных свойств покрытия поверхность обрабатываемых компрессорных лопаток в течение 5 минут подвергалась обработке ионами кислорода и 10 минут ионами аргона при следующих параметрах ионного источника I=550 мА, U=2,6 кВт. После окончания очистки включался напуск рабочего газа, а именно аргона со скоростью, определяемой давлением в вакуумной камере, которое составляло (5×10-2) Па до (10-1) Па, а после стабилизации давления включались магнетронные распылители при значениях тока и рабочего напряжения магнетронов в интервалах от 0,5-3,0 А и 300-650 В соответственно. Давление в вакуумной камере автоматически поддерживалось в интервале от (5×10-2) Па до (10-1) Па, при котором наблюдается скорость напыления серебра около 8 мкм/час. Процесс нанесения покрытия осуществляли в вакуумной камере без вынимания из нее изделий до окончания процесса обработки. После окончания заданного количества циклов перемещения обрабатываемых изделий в вакуумной камере, которое составило около 30 минут и зависит от необходимой толщины покрытия, установка автоматически отключается и в нее производится напуск атмосферы.After loading the products into the installation and placing them in a vacuum chamber, for example, along the guides of the vacuum chamber, the chamber was pumped to a pressure of 5 × 10 -2 Pa. Before applying silver to increase the adhesive properties of the coating, the surface of the treated compressor blades was treated with oxygen ions and 10 minutes with argon ions for 5 minutes at the following ion source parameters I = 550 mA, U = 2.6 kW. After cleaning, the inlet of the working gas was turned on, namely argon with a speed determined by the pressure in the vacuum chamber, which was (5 × 10 -2 ) Pa to (10 -1 ) Pa, and after stabilization of the pressure, the magnetron sprays were turned on at the current and working magnetron voltages in the ranges from 0.5-3.0 A and 300-650 V, respectively. The pressure in the vacuum chamber was automatically maintained in the range from (5 × 10 -2 ) Pa to (10 -1 ) Pa, at which a silver deposition rate of about 8 μm / hour was observed. The coating process was carried out in a vacuum chamber without removing products from it until the end of the processing process. After the end of the specified number of cycles of movement of the processed products in the vacuum chamber, which was about 30 minutes and depends on the required coating thickness, the installation is automatically turned off and the atmosphere is let into it.
Для изменения толщины покрытий возможно использование других режимов или параметров напыления (время, количество циклов и т.д.), однако основные параметры режима, указанные в независимом пункте формулы изобретения, должны использоваться в интервалах, приведенных в независимом пункте формулы изобретения.To change the thickness of the coatings it is possible to use other modes or parameters of the deposition (time, number of cycles, etc.), however, the main parameters of the regime specified in the independent claim should be used at the intervals given in the independent claim.
Толщина получаемой пленки в соответствии с техническим заданием должна составить от 3 до 4 мкм, на границе материала лопатки и покрытия не должны наблюдаться следы загрязнения, а прочность сцепления покрытия с основным металлом должна соответствовать требованиям действующей нормативной документации.The thickness of the obtained film in accordance with the technical specifications should be from 3 to 4 microns, no traces of contamination should be observed at the border of the blade material and the coating, and the adhesion strength of the coating to the base metal should comply with the requirements of current regulatory documentation.
В соответствии с требованиями ГОСТ 9.301-86 качество покрытия проверялось:In accordance with the requirements of GOST 9.301-86, the quality of the coating was checked:
- по внешнему виду;- in appearance;
- по толщине покрытия;- by coating thickness;
- на прочность сцепления с основным металлом.- on the strength of adhesion to the base metal.
Контроль прочности сцепления производился двумя методами:Adhesion control was carried out by two methods:
- методом нагрева, в соответствии с ГОСТ 9.302-88, п.5.9,- heating method, in accordance with GOST 9.302-88, clause 5.9,
- методом измерения температур с ГОСТ 9.302-88, п.5.10,- a method of measuring temperatures with GOST 9.302-88, clause 5.10,
а контроль толщины покрытия:and coating thickness control:
- гравиметрическим методом;- gravimetric method;
- микроскопом металлографическим.- metallographic microscope.
Результаты контроля показали, что при измерении гравиметрическим методом толщина покрытий составила на изделиях от 3,1-3,7 мкм, микроскопом металлографическим - от 3 до 4 мкм, на границе материала лопатки и покрытия нет следов загрязнения, а по внешнему виду и прочности сцепления с основным металлом покрытия соответствуют требованиям действующей нормативно-технической документации.The control results showed that when measured by the gravimetric method, the thickness of the coatings on the products was from 3.1-3.7 microns, by a metallographic microscope - from 3 to 4 microns, there are no signs of contamination on the border of the blade material and the coating, and in appearance and adhesion with the base metal, the coatings comply with the requirements of current regulatory and technical documentation.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005113497/02A RU2296181C2 (en) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | Gas-turbine engine blade surface treatment method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005113497/02A RU2296181C2 (en) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | Gas-turbine engine blade surface treatment method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2296181C2 true RU2296181C2 (en) | 2007-03-27 |
Family
ID=37999321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005113497/02A RU2296181C2 (en) | 2005-05-04 | 2005-05-04 | Gas-turbine engine blade surface treatment method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2296181C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2585149C1 (en) * | 2014-12-16 | 2016-05-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)"(Университет машиностроения) | Method for nitrogen ion implantation of surfaces of parts made of structural steel |
| RU2585580C1 (en) * | 2015-03-03 | 2016-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method for protection against erosion and salt corrosion of blades of turbo machines from alloyed steels |
| RU2656318C1 (en) * | 2017-04-04 | 2018-06-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Magnetron spraying head |
-
2005
- 2005-05-04 RU RU2005113497/02A patent/RU2296181C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2585149C1 (en) * | 2014-12-16 | 2016-05-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)"(Университет машиностроения) | Method for nitrogen ion implantation of surfaces of parts made of structural steel |
| RU2585580C1 (en) * | 2015-03-03 | 2016-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Method for protection against erosion and salt corrosion of blades of turbo machines from alloyed steels |
| RU2656318C1 (en) * | 2017-04-04 | 2018-06-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Magnetron spraying head |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Baptista et al. | On the physical vapour deposition (PVD): evolution of magnetron sputtering processes for industrial applications | |
| Zhou et al. | Microstructure, hardness and corrosion behaviour of Ti/TiN multilayer coatings produced by plasma activated EB-PVD | |
| RU2161661C1 (en) | Method of applying wear-resistant coatings and improvement of durability of parts | |
| Parameswaran et al. | Titanium nitride coating for aero engine compressor gas path components | |
| JP2017538265A (en) | Plasma source using macroparticle reduction coating and method using plasma source with macroparticle reduction coating for thin film coating and surface modification | |
| Constantin et al. | Magnetron sputtering technique used for coatings deposition; technologies and applications | |
| RU2296181C2 (en) | Gas-turbine engine blade surface treatment method | |
| US20040126492A1 (en) | Method and apparatus for using ion plasma deposition to produce coating | |
| BR112015032908B1 (en) | METHOD FOR COATING AT LEAST ONE WORKPIECE HAVING A TIB2 LAYER | |
| WO1996031635A1 (en) | Diffusion barrier for protective coatings | |
| CN101294284A (en) | Ablation-resistant fatigue-resistant plasma surface recombination reinforcing method | |
| US7279078B2 (en) | Thin-film coating for wheel rims | |
| Sagalovich et al. | Vacuum-plasma protective coating for turbines blades | |
| US20080160213A1 (en) | Method for restoring or regenerating an article | |
| RU2296180C2 (en) | Coating on articles applying method in vacuum chamber | |
| RU2296182C2 (en) | Installation for applying coatings in vacuum | |
| US20100254820A1 (en) | Article with restored or regenerated structure | |
| JP2001192861A (en) | Surface treating method and surface treating device | |
| RU2566232C1 (en) | Method of combined ion-plasma treatment of products out of aluminium alloys | |
| RU2409701C2 (en) | Procedure for application of ceramic coating | |
| Sanchette et al. | Single cycle plasma nitriding and hard coating deposition in a cathodic arc evaporation device | |
| CN114045457A (en) | Method for plating diamond-like carbon and application of diamond-like carbon on automobile parts | |
| CN108441834B (en) | Method for diamond coating surface of transmission element of machine tool | |
| RU2415199C1 (en) | Procedure for application of coating | |
| EP1270759A1 (en) | Method of finish treating a steel blade for use in turbomachinery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090505 |