RU2299126C1 - Method of application of sealing coat - Google Patents
Method of application of sealing coat Download PDFInfo
- Publication number
- RU2299126C1 RU2299126C1 RU2005126778/02A RU2005126778A RU2299126C1 RU 2299126 C1 RU2299126 C1 RU 2299126C1 RU 2005126778/02 A RU2005126778/02 A RU 2005126778/02A RU 2005126778 A RU2005126778 A RU 2005126778A RU 2299126 C1 RU2299126 C1 RU 2299126C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wire
- mesh
- sealing coating
- sealing
- coating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gasket Seals (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для нанесения высокотемпературных уплотнительных покрытий для газотурбинных двигателей.The invention relates to the field of powder metallurgy and can be used for applying high-temperature sealing coatings for gas turbine engines.
Для увеличения толщины оксидных покрытий весьма эффективным является создание многослойных конструкций: трехслойные и более. Внешний слой - керамика; подслой на металлической основе, а между подслоем и керамикой градиентные слои с переменным содержанием компонентов подслоя и керамики. (Kvernes I. Ceramic coatings as thermal barriers in diesel and gas turbine engine components // High. Tech. Ceram. Proc. World Congr. 6-th Int. Meet. Mod. Ceram. TechnoL, Milan, 1986. Amsterdam e.a., 1987. P.2519-2536).To increase the thickness of oxide coatings, it is very effective to create multilayer structures: three-layer and more. The outer layer is ceramic; the sublayer is on a metal base, and between the sublayer and ceramics there are gradient layers with a variable content of the components of the sublayer and ceramics. (Kvernes I. Ceramic coatings as thermal barriers in diesel and gas turbine engine components // High. Tech. Ceram. Proc. World Congr. 6th Int. Meet. Mod. Ceram. TechnoL, Milan, 1986. Amsterdam ea, 1987. P.2519-2536).
Недостатком является низкая адгезия керамического покрытия с металлической основой при работе изделий в условиях термоциклирования и высоких температур.The disadvantage is the low adhesion of the ceramic coating to the metal base when the products are operated under thermal cycling and high temperatures.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения уплотнительного покрытия, включающий выполнение армирующего слоя, закрепление его на поверхности детали, нанесение уплотнительного покрытия на поверхность детали с армирующим слоем и нагрев (патент СССР №843730, С04С 37/02, 1977).The closest in technical essence is a method of obtaining a sealing coating, including the implementation of the reinforcing layer, fixing it on the surface of the part, applying a sealing coating to the surface of the part with the reinforcing layer and heating (USSR patent No. 843730, С04С 37/02, 1977).
Недостатком является низкая когезия и адгезия керамического покрытия с металлической основой при работе в условиях высоких температур и термоциклирования.The disadvantage is the low cohesion and adhesion of the ceramic coating with a metal base when operating at high temperatures and thermal cycling.
Задача изобретения - повысить адгезию керамического покрытия с металлической основой и когезию керамического уплотнительного покрытия.The objective of the invention is to increase the adhesion of the ceramic coating with a metal base and the cohesion of the ceramic sealing coating.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения уплотнительного покрытия, включающем выполнение армирующего слоя, закрепление его на поверхности детали, нанесение уплотнительного покрытия на поверхность детали с армирующим слоем и нагрев, армирующий слой выполняют в виде сетки тканого типа, нижние гребни сетки закрепляют на поверхности детали, на верхних гребнях сетки, перпендикулярно поверхности детали, закрепляют проволоку, причем материал сетки и проволоки выбирают близким по химическому составу к химическому составу материалу детали, обрезают проволоку на высоте, равной или меньше толщины уплотнительного покрытия, уплотнительное покрытие наносят в виде шликера с влажностью 28-32% при следующем соотношении компонентов, мас.%:This goal is achieved by the fact that in the method of producing a sealing coating, including the implementation of the reinforcing layer, fixing it on the surface of the part, applying the sealing coating to the surface of the part with the reinforcing layer and heating, the reinforcing layer is made in the form of a woven mesh, the lower ridges of the mesh are fixed to the surface parts, on the upper ridges of the mesh, perpendicular to the surface of the part, fix the wire, and the material of the mesh and wire is chosen close in chemical composition to the chemical composition of m materials under the items, cut the wire at a height equal to or smaller than the thickness of the sealing cover, a sealing coating is applied as a slurry with a moisture content of 28-32% with the following component ratio, wt.%:
затем проводят сушку и горячее прессование уплотнительного покрытия в вакууме при нагреве до температуры 1100°С.then carry out drying and hot pressing of the sealing coating in vacuum when heated to a temperature of 1100 ° C.
На верхних гребнях сетки, перпендикулярно поверхности детали, проволоку закрепляют скруткой.On the upper ridges of the grid, perpendicular to the surface of the part, the wire is fixed by twisting.
Уплотнительные толстослойные керамические покрытия на металлах, как правило, отличаются низкой термической стойкостью ввиду того, что при нагреве на границе «основа - покрытие» возникают значительные термические напряжения. Низкая пластичность керамики не способствует релаксации этих напряжений, а ведет к образованию трещин на границе керамики с основой. Слабая адгезия керамического покрытия с металлической основой практически не препятствует распространению трещин на границе между ними.Sealing thick-layer ceramic coatings on metals, as a rule, are characterized by low thermal stability due to the fact that significant thermal stresses occur during heating at the “base - coating” interface. The low ductility of the ceramic does not contribute to the relaxation of these stresses, but leads to the formation of cracks at the boundary of the ceramic with the base. Weak adhesion of the ceramic coating to the metal base practically does not prevent the propagation of cracks at the interface between them.
Для повышения адзегии применяют несколько способов. Известен способ, при котором на основной металл наносят грунтовку, а затем покрытие. Изделие подвергают термообработке (патент США №3837894, С23С, 7/00, 1974; заявка Японии 56-21832, С23С 7/00, 1975; заявка Великобритании №2007263, С23С 7/00, 1979). Известен способ нанесения уплотнительного покрытия, включающий нанесение уплотнительного покрытия на поверхность детали и нагрев детали, причем локальный нагрев проводят в местах наибольших внутренних напряжений уплотнительного покрытия до температуры металлических составляющих уплотнительного покрытия на границе раздела основной металл - уплотнительное покрытие (патент РФ №2177050, С23С 14/58, 1998). Недостатком известных решений является возможность появления термических напряжений.Several methods are used to increase adhesion. There is a method in which a primer is applied to the base metal, and then a coating. The product is subjected to heat treatment (US patent No. 3837894, C23C, 7/00, 1974; Japanese application 56-21832, C23C 7/00, 1975; British application No. 2007263, C23C 7/00, 1979). A known method of applying a sealing coating, including applying a sealing coating to the surface of the part and heating the part, and local heating is carried out in places of greatest internal stresses of the sealing coating to the temperature of the metal components of the sealing coating at the interface of the base metal - sealing coating (RF patent No. 2177050, C23C 14 / 58, 1998). A disadvantage of the known solutions is the possibility of thermal stresses.
Для получения керамических покрытий на основе двуокиси циркония, как правило, требуется температура 1500-1700°С. Однако такие условия неприемлемы в тех случаях, когда керамика используется в комбинации с жаропрочными сплавами на никелевой основе. Предельная температура нагрева жаропрочных сплавов на никелевой основе не должна превышать 1100°С, поскольку при более высоких температурах идет растворение упрочняющей фазы и разупрочнение сплава. Для снижения температуры формирования керамического покрытия проводили активирование порошка двуокиси циркония, стабилизированного 7% оксидом иттрия, путем длительного его измельчения в шаровой мельнице при ограниченном содержании водяной фазы.To obtain ceramic coatings based on zirconium dioxide, as a rule, a temperature of 1500-1700 ° C is required. However, such conditions are unacceptable when ceramics are used in combination with heat-resistant nickel-based alloys. The maximum temperature for heating heat-resistant nickel-based alloys should not exceed 1100 ° C, since at higher temperatures the hardening phase dissolves and the alloy softens. To reduce the temperature of formation of the ceramic coating, the zirconia powder stabilized with 7% yttrium oxide was activated by grinding it for a long time in a ball mill with a limited content of the aqueous phase.
Недостатком известных решений является невозможность получения керамических покрытий с толщиной слоя до 2-3 мм. При использовании прокладки BRUNSBOND толщина керамического слоя доходит до 1-1,5 мм. При большей толщине ввиду слабой когезии покрытия и значительных по величине напряжений, в процессе термоциклирования происходит растрескивание и отслоение отдельных частей покрытия.A disadvantage of the known solutions is the inability to obtain ceramic coatings with a layer thickness of up to 2-3 mm When using BRUNSBOND gasket, the thickness of the ceramic layer reaches 1-1.5 mm. With a greater thickness due to poor cohesion of the coating and significant stresses, cracking and delamination of individual parts of the coating occurs during thermal cycling.
Нанесение керамического слоя на металлическую основу с предварительно прикрепленной сеткой, а также армирование покрытия металлическим волокном увеличивает адгезионные и когезионных характеристики покрытия, а также способствует перераспределению возникающих термических напряжений с границы «покрытие - основа» на всю толщину керамического слоя. Удается получить уплотнительные керамические покрытия толщиной до 2-3 мм, длительно работающих при термоциклировании.Drawing a ceramic layer on a metal base with a pre-attached mesh, as well as reinforcing the coating with metal fiber increases the adhesion and cohesion characteristics of the coating, and also helps redistribute the emerging thermal stresses from the coating-base border to the entire thickness of the ceramic layer. It is possible to obtain ceramic sealing coatings up to 2-3 mm thick, which have been working for a long time during thermal cycling.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
На детали из никелевого сплава закрепляют сетку тканого типа. Нижние гребни сетки закрепляют на поверхности детали, на верхних гребнях сетки, перпендикулярно поверхности детали, закрепляют проволоку, например скруткой. Сетка и проволока выполнены из материала, близкого по химическому составу к химическому составу детали. Диаметр сетки и проволоки одинаков. Обрезают проволоку на высоту, не превышающую толщину уплотнительного покрытия. В состав керамического покрытия, содержащего двуокись циркония, стабилизированную 7% оксидом иттрия, входит нитрид бора, никель и хром, при следующем соотношении компонентов, мас.%:A woven mesh is fixed to the nickel alloy part. The lower ridges of the mesh are fixed on the surface of the part, on the upper ridges of the mesh, perpendicular to the surface of the part, the wire is fixed, for example by twisting. The mesh and wire are made of material close in chemical composition to the chemical composition of the part. The diameter of the mesh and wire is the same. Cut the wire to a height not exceeding the thickness of the sealing coating. The composition of the ceramic coating containing zirconia stabilized with 7% yttrium oxide includes boron nitride, nickel and chromium, in the following ratio, wt.%:
Массу шликера тщательно перемешивают и доводят до влажности 28-32%. Готовую массу керамического покрытия наносят на сетку, сушат и прессуют в вакууме при температуре 1100°С. В пористой структуре покрытия образуются связи между сеткой и частицами металлического волокна, происходит армирование керамического покрытия.The mass of slip is thoroughly mixed and brought to a moisture content of 28-32%. The finished mass of ceramic coating is applied to the grid, dried and pressed in vacuum at a temperature of 1100 ° C. In the porous structure of the coating, bonds are formed between the network and the particles of the metal fiber, and the ceramic coating is reinforced.
Пример реализации способа. На поверхность детали из сплава ВЖ-98 наложили сетку тканого типа из нихромовой проволоки. Нижние гребни сетки сваркой закрепили на поверхности детали, на верхних гребнях сетки, перпендикулярно поверхности детали, закрепляют проволоку сваркой или скруткой. Материал сетки и проволоки близок по химическому составу к химическому составу материалу детали. Обрезали нихромовую проволоку на высоту толщины уплотнительного покрытия 2-2,5 мм.An example implementation of the method. A woven mesh of nichrome wire was laid on the surface of the VZh-98 alloy part. The lower ridges of the mesh are fixed by welding on the surface of the part, on the upper ridges of the mesh, perpendicular to the surface of the part, the wire is fixed by welding or twisting. The material of the mesh and wire is close in chemical composition to the chemical composition of the material of the part. The nichrome wire was cut to a height of the thickness of the sealing coating of 2-2.5 mm.
Для получения высокотемпературного толстослойного уплотнительного покрытия готовили основу шликера - измельчали в шаровой мельнице порошок ZrO2 - 7%Y2O3 в водной среде в течение 4-8 час. В шликер ввели крупнодисперсные порошки ZrO2 - 7%Y2O3 фракции 100-250 мкм, нитрида бора фракции 450-630 мкм и металлическое волокно (нихром), длина 3-5 мм. Шликер перемешивали и доводили до влажности 28-32%. Шликер наносили на подготовленную поверхность детали. Покрытие сушили и прессовали в вакууме при нагреве до 1100°С.To obtain a high-temperature thick-layer sealing coating, a slip base was prepared — ZrO 2 - 7% Y 2 O 3 powder was crushed in a ball mill in an aqueous medium for 4–8 hours. Coarse powders of ZrO 2 - 7% Y 2 O 3 fractions of 100-250 microns, boron nitride fractions of 450-630 microns and metal fiber (nichrome), length 3-5 mm, were introduced into the slip. The slip was mixed and brought to a moisture content of 28-32%. The slip was applied to the prepared surface of the part. The coating was dried and pressed in vacuum while heating to 1100 ° C.
Были получены покрытия толщиной от 2,0 до 2,6 мм. Проведены испытания покрытий в условиях термоциклирования: нагрев от 20 до 1000°С за 15 минут, охлаждение от 1000 до 20°С за 15 мин. Результаты испытаний представлены в таблице.Coatings of a thickness of 2.0 to 2.6 mm were obtained. Coatings were tested under thermal cycling: heating from 20 to 1000 ° C in 15 minutes, cooling from 1000 to 20 ° C in 15 minutes. The test results are presented in the table.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005126778/02A RU2299126C1 (en) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Method of application of sealing coat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005126778/02A RU2299126C1 (en) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Method of application of sealing coat |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2299126C1 true RU2299126C1 (en) | 2007-05-20 |
Family
ID=38164071
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005126778/02A RU2299126C1 (en) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Method of application of sealing coat |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2299126C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2672970C2 (en) * | 2017-02-21 | 2018-11-21 | Игорь Александрович Зябрев | Method for reinforcing metal coating in layered laser synthesis |
RU2689588C2 (en) * | 2017-08-21 | 2019-05-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Method of producing thick-layer ceramic heat-insulating coating on metal substrate |
-
2005
- 2005-08-24 RU RU2005126778/02A patent/RU2299126C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2672970C2 (en) * | 2017-02-21 | 2018-11-21 | Игорь Александрович Зябрев | Method for reinforcing metal coating in layered laser synthesis |
RU2689588C2 (en) * | 2017-08-21 | 2019-05-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) | Method of producing thick-layer ceramic heat-insulating coating on metal substrate |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6159553A (en) | Thermal barrier coating for silicon nitride | |
Cheng et al. | Sintering‐induced delamination of thermal barrier coatings by gradient thermal cyclic test | |
RU2579592C1 (en) | Ceramic matrix composite component, coated with barriers for environment coatings, and method for production thereof | |
JP3631982B2 (en) | Manufacturing method of thermal barrier coating material | |
US7648605B2 (en) | Process for applying a thermal barrier coating to a ceramic matrix composite | |
US20180257997A1 (en) | Residual stress free joined silicon carbide ceramics and processing method of the same | |
CA2615970A1 (en) | Cmc with multiple matrix phases separated by diffusion barrier | |
US10774007B2 (en) | Fast-densified ceramic matrix composite | |
WO2002103074A1 (en) | Thermal barrier coating material and method for production thereof, gas turbine member using the thermal barrier coating material, and gas turbine | |
JP2002502462A (en) | Gradient material of metal and ceramic, product thereof, and method of manufacturing gradient material of metal and ceramic | |
Jang et al. | Thermal behavior and mechanical properties of Y2SiO5 environmental barrier coatings after isothermal heat treatment | |
JP4031631B2 (en) | Thermal barrier coating material, gas turbine member and gas turbine | |
Wu et al. | Thermal cyclic response of yttria-stabilized zirconia/CoNiCrAlY thermal barrier coatings | |
US6316048B1 (en) | Methods for providing ceramic matrix composite components with increased thermal capacity | |
Soleimanipour et al. | Improving the thermal shock resistance of thermal barrier coatings through formation of an in situ YSZ/Al 2 O 3 composite via laser cladding | |
Zhong et al. | Microstructure and thermomechanical properties of atmospheric plasma-sprayed Yb 2 O 3 coating | |
WO2020166565A1 (en) | Calcination jig | |
RU2299126C1 (en) | Method of application of sealing coat | |
RU2754893C2 (en) | Part containing substrate and external barrier | |
JP4533718B2 (en) | Thermal barrier coating material, gas turbine member to which thermal barrier coating material is applied, and gas turbine | |
CN113105238A (en) | In-situ generated SiC doped Gd2Zr2O7Thermal barrier coating ceramic material and preparation method thereof | |
Izadinia et al. | Effect of using unpyrolyzed powder on mechanical properties of vertically cracked thermal barrier coatings | |
RU2766404C1 (en) | Multi-layer heat-resistant coating on parts of heat resistant alloys | |
RU2280095C2 (en) | Method of deposition of the coating | |
Barnard et al. | CMC integration and demonstration for gas turbine engines (CINDERS) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100825 |