RU2308537C1 - Method of working surface of metallic article - Google Patents
Method of working surface of metallic article Download PDFInfo
- Publication number
- RU2308537C1 RU2308537C1 RU2006107609/02A RU2006107609A RU2308537C1 RU 2308537 C1 RU2308537 C1 RU 2308537C1 RU 2006107609/02 A RU2006107609/02 A RU 2006107609/02A RU 2006107609 A RU2006107609 A RU 2006107609A RU 2308537 C1 RU2308537 C1 RU 2308537C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- conductive material
- ions
- article
- vacuum
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки поверхности деталей машин, в особенности для лопаток компрессора газотурбинных двигателей и установок, с целью повышения их служебных характеристик.The invention relates to mechanical engineering and can be used for surface treatment of machine parts, in particular for compressor blades of gas turbine engines and installations, in order to increase their service characteristics.
Способ обработки поверхности изделия путем бомбардировки ее ионами плазмы, генерируемой электрическим разрядом, широко известен в науке и технике.The method of processing the surface of an article by bombarding it with plasma ions generated by an electric discharge is widely known in science and technology.
Способ включает предварительную подготовку поверхности обрабатываемой детали, размещение детали в вакуумной камере, генерацию в вакуумной камере плазмы материала модификатора одним из известных способов, формирование из плазмы ускоренного ионного пучка, направленного на поверхность обрабатываемой детали, или непосредственную обработку поверхности детали ионами плазмы при подаче на деталь отрицательного электрического потенциала. Вследствие внедрения ионов плазмы в поверхностный слой путем диффузии или имплантации и создания искажений в кристаллической решетке под действием ионной бомбардировки, а также изменения элементного состава поверхностного слоя, происходит модифицирование поверхностного слоя детали за счет ее легирования, приводящее к изменению эксплуатационных свойств детали (Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками. Под редакцией Дж.М.Поута, Г.Фоти, Д.К.Джекобсона. М.: Машиностроение. - 1987. - 424 с.).The method includes preliminary preparation of the surface of the workpiece, placement of the part in the vacuum chamber, generation of the modifier material in the vacuum chamber of the plasma using one of the known methods, the formation of an accelerated ion beam from the plasma directed onto the surface of the workpiece, or direct treatment of the surface of the part with plasma ions when applied to the part negative electric potential. Due to the introduction of plasma ions into the surface layer by diffusion or implantation and the creation of distortions in the crystal lattice under the influence of ion bombardment, as well as changes in the elemental composition of the surface layer, the surface layer of the part is modified due to its alloying, leading to a change in the operational properties of the part (Modification and alloying surfaces by laser, ion and electron beams. Edited by J.M. Powe, G. Foty, D.K. Jacobson. M.: Mechanical Engineering. - 1987. - 424 p.).
Недостатком известного способа является низкая плотность ионного тока на поверхности детали и низкая скорость обработки поверхности детали, что ограничивает его применение в машиностроении.The disadvantage of this method is the low density of ion current on the surface of the part and the low speed of surface treatment of the part, which limits its use in mechanical engineering.
Известен способ нанесения износостойких покрытий и повышения долговечности деталей, включающий нанесение на металлическую подложку катодным распылением трехслойного покрытия из чередующихся слоев, при этом первый слой получают в разряде нейтрального газа из одного или смеси переходных металлов IVA-VIA групп, второй - осаждением указанных металлов в смеси нейтрального и реакционных газов, а третий слой - осаждением в смеси нейтрального и реакционных газов нитридов, или карбидов, или боридов указанных металлов (Патент РФ №2161661).A known method of applying wear-resistant coatings and increasing the durability of parts, including applying a three-layer coating of alternating layers to a metal substrate by cathodic sputtering, the first layer being obtained in the discharge of a neutral gas from one or a mixture of transition metals of IVA-VIA groups, the second by depositing these metals in a mixture neutral and reaction gases, and the third layer is the deposition in a mixture of neutral and reaction gases of nitrides, or carbides, or borides of these metals (RF Patent No. 2161661).
Известен также способ нанесения многослойного покрытия на металлические изделия, включающий проведение перед нанесением многослойного покрытия ионной имплантации ионами азота и постимплантационный отпуск, совмещенный с нанесением многослойного покрытия, которое наносят многократным чередованием слоев титана, ε - нитрида титана и α - титана, причем постимплантационный отпуск и нанесение многослойного покрытия проводят в одном вакуумном объеме за один технологический цикл (Патент РФ 2226227).There is also known a method of applying a multilayer coating to metal products, including conducting ion implantation with nitrogen ions before applying the multilayer coating and postimplantation tempering, combined with multilayer coating, which is applied by multiple alternating layers of titanium, ε - titanium nitride and α - titanium, and postimplantation and the multilayer coating is carried out in one vacuum volume per one technological cycle (RF Patent 2226227).
Недостатком известных способов нанесения многослойных покрытий является сложность технологии и высокая трудоемкость их получения (много технологических переходов и технологических операций), низкая стойкость многослойных структур к эрозионному износу при лобовом ударе и низкая их жаростойкость, приводящая к отслаиванию слоев при рабочих температурах.A disadvantage of the known methods for applying multilayer coatings is the complexity of the technology and the high complexity of their production (many technological transitions and technological operations), the low resistance of multilayer structures to erosion during frontal impact and their low heat resistance, which leads to peeling of the layers at operating temperatures.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ обработки поверхности металлического изделия, включающий предварительную подготовку поверхности изделия, размещение в зоне обработки изделия и токопроводящего материала (из титана или сплава на основе титана), создание вакуума в зоне обработки, подачу отрицательного потенциала на изделие и отдельно на токопроводящий материал, возбуждение на токопроводящем материале вакуумной дуги, горящей в парах этого материала с образованием плазмы, бомбардировку, очистку и нагрев поверхности изделия ионами токопроводящего материала, накопление и диффузию ионов токопроводящего материала на поверхности изделия, в котором накопление и диффузию токопроводящего материала сначала проводят при отрицательном потенциале на изделии в диапазоне 0-200 В и толщиной 1-10 мкм, а затем при отрицательном потенциале на изделии в диапазоне 300-1000 В, при температуре поверхности изделия ниже температуры разупрочнения материала изделия (Патент РФ №2188251).The closest analogue taken as a prototype is a method of processing the surface of a metal product, including preliminary preparation of the surface of the product, placing in the processing zone of the product and conductive material (titanium or titanium-based alloy), creating a vacuum in the processing zone, applying a negative potential to the product and separately on the conductive material, the excitation on the conductive material of a vacuum arc burning in the vapor of this material with the formation of plasma, bombardment, cleaning and heating product characteristics by ions of a conductive material, the accumulation and diffusion of ions of conductive material on the surface of the product, in which the accumulation and diffusion of conductive material is first carried out at a negative potential on the product in the range of 0-200 V and a thickness of 1-10 μm, and then at a negative potential on the product in the range of 300-1000 V, at a surface temperature of the product below the softening temperature of the product material (RF Patent No. 2188251).
Недостатком известного способа является низкая стойкость обработанной поверхности изделия к пылевой эрозии и недостаточная жаростойкость покрытия в области температур (500-600)°С, что не позволяет использовать известный способ для защиты деталей машин, в том числе лопаток компрессора газотурбинных двигателей в условиях запыленной атмосферы при длительных ресурсах.The disadvantage of this method is the low resistance of the treated surface of the product to dust erosion and insufficient heat resistance of the coating in the temperature range (500-600) ° C, which does not allow the known method to protect machine parts, including compressor blades of gas turbine engines in a dusty atmosphere under long resources.
Технической задачей изобретения является повышение стойкости поверхности изделия с покрытием к пылевой эрозии как при касательном обтекании пылевоздушного потока, так и при нормальном обтекании (лобовой удар), повышение жаростойкости поверхности обработанного изделия при сохранении прочности изделия, а также упрощение технологического процесса обработки поверхности.An object of the invention is to increase the resistance of the surface of the coated product to dust erosion both during tangential flow around the dusty air stream and during normal flow (frontal impact), increasing the heat resistance of the surface of the treated product while maintaining the strength of the product, and also simplifying the technological process of surface treatment.
Предложен способ обработки поверхности металлического изделия, включающий предварительную подготовку поверхности изделия, размещение в зоне обработки изделия и токопроводящего материала, создание вакуума в зоне обработки, подачу отрицательного потенциала на изделие и отдельно на токопроводящий материал, возбуждение на токопроводящем материале вакуумной дуги, горящей в парах этого материала с образованием плазмы, бомбардировку, очистку и нагрев поверхности изделия ионами токопроводящего материала, накопление и диффузию токопроводящего материала на поверхности изделия при температуре поверхности изделия ниже температуры разупрочнения материала изделия, в котором в качестве токопроводящего материала используют цирконий или сплав на основе циркония, а накопление и диффузию ионов токопроводящего материала на поверхности изделия проводят при отрицательном потенциале на изделии в диапазоне 150-400 В в среде реакционного газа. После извлечения изделия из зоны обработки его подвергают финишной обработке.A method for processing the surface of a metal product is proposed, including preliminary preparation of the surface of the product, placement in the processing zone of the product and conductive material, creating a vacuum in the processing zone, supplying a negative potential to the product and separately to the conductive material, excitation of a vacuum arc burning on the conductive material in pairs material with the formation of plasma, bombardment, cleaning and heating the surface of the product with ions of conductive material, accumulation and diffusion of the conductive material on the surface of the product at a surface temperature of the product below the softening temperature of the product material, in which zirconium or an alloy based on zirconium is used as the conductive material, and the accumulation and diffusion of ions of the conductive material on the surface of the product is carried out at a negative potential on the product in the range of 150-400 In the environment of the reaction gas. After removing the product from the processing zone, it is subjected to finishing.
Толщина покрытия после обработки поверхности металлического изделия составляет 8-25 мкм.The coating thickness after surface treatment of the metal product is 8-25 microns.
Перед возбуждением на токопроводящем материале вакуумной дуги при недостаточной очистке поверхности изделия его бомбардируют ионами инертного газа с энергией 0,5-3 кВ.Before the excitation of a vacuum arc on a conductive material with insufficient cleaning of the surface of the product, it is bombarded with inert gas ions with an energy of 0.5-3 kV.
В качестве реакционного газа используют азот или смесь азота с аргоном при соотношении (9-1):1 при давлении 0,1-0,66 Па.As the reaction gas, nitrogen or a mixture of nitrogen with argon is used at a ratio of (9-1): 1 at a pressure of 0.1-0.66 Pa.
После извлечения изделия из зоны обработки его можно подвергать финишной обработке.After removing the product from the processing zone, it can be finished.
В качестве финишной обработки используют виброшлифование или дробеструйную обработку поверхности микрошариками или термообработку в вакууме.As the finishing treatment, vibration grinding or bead-blasting surface treatment with microspheres or heat treatment in vacuum is used.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что при бомбардировке поверхности изделия ионами плазмы токопроводящего материала на стадии ионной очистки (при глубоком вакууме), которая сопровождается ионным нагревом изделия с последующим модифицированием материала изделия цирконием или сплавом на основе циркония, обеспечивается адгезия между поверхностью изделия и износостойким покрытием и повышение коррозионной стойкости материала изделия за счет преимущественной диффузии модификаторов в поверхность изделия и изменения структурно-фазового состояния поверхности. Переход от ионной очистки к стадии накопления и диффузии ионов токопроводящего материала на поверхности изделия в среде реакционного газа приводит к формированию на поверхности износостойкого слоя, состоящего из нитридов циркония или сложнокомпонентных нитридов сплава на основе циркония, имеющего значительно (в несколько раз) более высокую стойкость к пылевой эрозии (испытания речным песком с размером частиц до ~300 мкм), чем просто модифицированный слой, и высокую жаростойкость при максимально допустимой температуре эксплуатации материала изделия. Формирование качественного нитридного износостойкого слоя в реакционной среде при отрицательном потенциале на изделии в диапазоне 150-400 В обусловлено тем, что износостойкий слой имеет значительно более низкий коэффициент катодного распыления при ионной бомбардировке поверхности, чем модифицированный слой.The essence of the invention consists in the fact that when the surface of the product is bombarded with plasma ions of a conductive material at the stage of ion cleaning (under high vacuum), which is accompanied by ion heating of the product, followed by modification of the product material with zirconium or an alloy based on zirconium, adhesion between the surface of the product and wear-resistant is ensured coating and increase the corrosion resistance of the material of the product due to the predominant diffusion of modifiers into the surface of the product and changes kturno-phase state of the surface. The transition from ion cleaning to the stage of accumulation and diffusion of ions of a conductive material on the surface of the product in a reaction gas medium leads to the formation on the surface of a wear-resistant layer consisting of zirconium nitrides or complex nitride nitrides based on zirconium, which has a significantly (several times) higher resistance to dust erosion (tests with river sand with particle sizes up to ~ 300 microns) than just a modified layer, and high heat resistance at the maximum allowable temperature iala products. The formation of a high-quality nitride wear-resistant layer in the reaction medium with a negative potential on the product in the range of 150-400 V is due to the fact that the wear-resistant layer has a significantly lower cathodic sputtering coefficient during ion bombardment of the surface than the modified layer.
В зависимости от требований, предъявляемых к изделию, толщина покрытия может быть различной, но предпочтительно составляет 8-25 мкм.Depending on the requirements of the product, the thickness of the coating may be different, but preferably is 8-25 microns.
Термообработка обработанного изделия в вакууме позволяет стабилизировать и гомогенизировать структуру поверхностного слоя изделия за счет диффузионного взаимодействия матрицы с микрокапельной фазой, присутствующей в покрытии при вакуумно-дуговом способе генерации плазмы токопроводящего изделия, и снизить уровень остаточных напряжений в поверхностном слое, что приводит к значительному увеличению эрозионной стойкости поверхности.Heat treatment of the treated product in vacuum allows you to stabilize and homogenize the structure of the surface layer of the product due to the diffusion interaction of the matrix with the microdrop phase present in the coating during the vacuum-arc method of plasma generation of the conductive product, and to reduce the level of residual stresses in the surface layer, which leads to a significant increase in erosion surface durability.
Лопатки компрессора должны иметь полированную поверхность и так как к шероховатости поверхности лопаток предъявляются высокие требования, то при предварительной подготовке поверхности изделия исключают пескоструйную (сухую или гидроабразивную) обработку поверхности и лопатки проходят только стадии промывок в обезжиривающих составах. При необходимости, с целью окончательной очистки поверхности перед ее обработкой в плазме токопроводящего материала и перед возбуждением на токопроводящем материале вакуумной дуги, поверхность таких лопаток бомбардируют ионами инертного газа с энергией 0,5-3 кВ.The compressor blades must have a polished surface and since high requirements are imposed on the roughness of the surface of the blades, during preliminary preparation of the surface of the product, sandblasting (dry or hydroabrasive) surface treatment is excluded and the blades pass only the washing stages in degreasing compositions. If necessary, in order to finally clean the surface before processing it in a plasma of a conductive material and before excitation of a vacuum arc on the conductive material, the surface of such blades is bombarded with inert gas ions with an energy of 0.5-3 kV.
Степень нагрева поверхности изделия определяется величиной отрицательного потенциала, подаваемого на изделие и током ионов, бомбардирующих поверхность, который в свою очередь пропорционален току вакуумно-дугового разряда, горящего в парах токопроводящего материала. Поэтому регулирование отрицательного потенциала в пределах 150-400 В позволяет проводить процесс обработки поверхности металлического изделия при температурах 450-630°С.The degree of heating of the surface of the product is determined by the magnitude of the negative potential supplied to the product and the current of ions bombarding the surface, which in turn is proportional to the current of the vacuum-arc discharge burning in the vapor of the conductive material. Therefore, the regulation of the negative potential in the range of 150-400 V allows the process of surface treatment of a metal product at temperatures of 450-630 ° C.
Примеры осуществленияExamples of implementation
Примеры 1-8. Для обработки поверхности изделия, например роторной (рабочей) лопатки компрессора газотурбинного двигателя из титанового сплава ВТ8-1, ЭП866 и образцов из титановых сплавов ВТ8-1, ВТ20, ВТ9 и стали ЭП866 проводили предварительную подготовку (удаление загрязнений и обезжиривание) поверхности изделий. Обработку поверхности металлического изделия проводили на промышленной ионно-плазменной установке МАП-2 с компьютерной системой управления технологическим процессом, имеющей газоразрядный источник ионов аргона Е×Н типа с током до 200 мА и напряжением до 4 кВ, вакуумно-дуговой генератор плазмы токопроводящего материала с током до 1000 А, систему для подачи в вакуумный объем реакционного газа и регулирования его давления, систему для подачи и регулирования напряжения на обрабатываемые изделия в диапазоне от 0 до 1000 В, а также планетарный привод вращения на 24 позиции для размещения обрабатываемых изделий. Затем размещали в зоне обработки изделия и токопроводящий материал - цирконий или его сплавы и создавали в зоне обработки вакуум при давлении Р≤0,1 Па. Затем опускали газоразрядный источник ионов аргона в зону обработки изделия и начинали процесс ионной очистки поверхности изделия бомбардировкой ионами инертного газа (аргона) с энергией 0,5-3 кВ. После завершения процесса газоразрядный источник ионов аргона удаляли из зоны обработки изделия и подавали отрицательный потенциал на токопроводящий материал φ1=-(30-100) В и отдельно на лопатку φ2=-(300-600) В. После чего одним из известных способов, например путем разрыва токового контакта, на токопроводящем материале возбуждали вакуумную дугу, горящую в парах этого материала с образованием плазмы токопроводящего материала (циркония или его сплава) и начинали процесс ионной бомбардировки поверхности изделия ионами токопроводящего материала с очистки и ионного нагрева поверхности изделия при φ2=-450 В и токе вакуумной дуги 350 А. Процесс очистки поверхности изделия и ее термоактивации длится ~2-3 минуты (контроль по снижению частоты пробоев в цепи источника подачи потенциала на деталь до 5-20 Гц), проводили диффузию и накопление ионов токопроводящего материала на поверхности изделия при отрицательном потенциале на изделии 150-400 В в среде реакционного газа азота при давлении 0,1-0,66 Па. Полученные образцы и лопатки подвергались следующим исследованиям и испытаниям:Examples 1-8. To process the surface of the product, for example, the rotor (working) blade of the compressor of a gas turbine engine made of VT8-1, EP866 titanium alloy and samples from VT8-1, VT20, VT9 titanium alloys and EP866 steel, preliminary preparation (removal of dirt and degreasing) of the product surface was carried out. The surface treatment of the metal product was carried out on an industrial ion-plasma apparatus MAP-2 with a computer process control system having a gas discharge source of argon ions E × H type with a current of up to 200 mA and a voltage of up to 4 kV, a vacuum-arc plasma generator of conductive material with a current up to 1000 A, a system for feeding into the vacuum volume of the reaction gas and regulating its pressure, a system for supplying and regulating the voltage on the processed products in the range from 0 to 1000 V, as well as a planetary Rotation od 24 positions to accommodate workpieces. Then, conductive material — zirconium or its alloys — was placed in the processing zone of the product and a vacuum was created in the processing zone at a pressure of P≤0.1 Pa. Then, a gas-discharge source of argon ions was lowered into the product treatment zone and the process of ion cleaning of the product surface was started by bombardment with inert gas (argon) ions with an energy of 0.5-3 kV. After the completion of the process, a gas-discharge source of argon ions was removed from the product processing zone and a negative potential was applied to the conductive material φ 1 = - (30-100) V and separately to the blade φ 2 = - (300-600) B. Then, using one of the known methods for example, by breaking the current contact, a vacuum arc was excited on the conductive material, burning in the vapor of this material with the formation of a plasma of the conductive material (zirconium or its alloy) and the process of ion bombardment of the surface of the product with ions of the conductive material was started and with cleaning and ionic heating of the surface of the product at φ 2 = -450 V and a current of the vacuum arc of 350 A. The process of cleaning the surface of the product and its thermal activation lasts ~ 2-3 minutes (control to reduce the frequency of breakdowns in the circuit of the potential supply source to the part to 5 -20 Hz), conducted the diffusion and accumulation of ions of conductive material on the surface of the product with a negative potential on the product of 150-400 V in a reaction gas of nitrogen at a pressure of 0.1-0.66 Pa. The obtained samples and blades were subjected to the following studies and tests:
- на жаростойкость в спокойной атмосфере печи при температуре 500°С в течение 300 ч и определялся удельный привес (Δmуд, г/м2) после проведения испытаний и сравнивался внешний вид образцов;- the heat resistance in a calm atmosphere of the furnace at a temperature of 500 ° C for 300 h and determined the specific weight gain (Δm beats , g / m 2 ) after testing and compared the appearance of the samples;
- на относительную эрозионную стойкость при углах атаки 20 и 70 град. пылевоздушного потока на основе речного песка с фракцией до 300 мкм и расходе песка 1,23 кг. Определялось отношение уноса массы образцов с покрытием к уносу массы без покрытия при углах атаки 20 и 70 град. - ∈20 и ∈70;- relative erosion resistance at angles of attack of 20 and 70 degrees. dust-air flow based on river sand with a fraction of up to 300 microns and a sand consumption of 1.23 kg. The ratio of the ablation of the mass of coated samples to the ablation of uncoated mass was determined at angles of attack of 20 and 70 degrees. - ∈ 20 and ∈ 70 ;
- на коррозионную стойкость в тропической камере (длительность испытаний 8 мес.), в камере соляного тумана (длительность испытаний 5 мес.), в 3% растворе NaCl (длительность испытаний 5 мес.). Коррозионная стойкость оценивалась по внешнему виду образцов. При всех видах испытаний покрытий коррозионных повреждений в виде точечной коррозии или отслоений не наблюдалось. Наблюдалось изменение цвета поверхности образцов. При этом минимальные изменения в поверхности образцов отмечены знаком (+++), незначительные изменение цвета отмечены знаком (++), более сильные изменения (сильное потемнение поверхности) знаком (+), а неудовлетворительная коррозионная стойкость знаком (-).- corrosion resistance in a tropical chamber (test duration 8 months), in a salt fog chamber (test duration 5 months), in a 3% NaCl solution (test duration 5 months). Corrosion resistance was evaluated by the appearance of the samples. For all types of testing of coatings, corrosion damage in the form of pitting or peeling was not observed. A change in surface color of the samples was observed. In this case, minimal changes in the surface of the samples are marked with (+++), minor color changes are marked with (++), stronger changes (strong darkening of the surface) with (+), and poor corrosion resistance with (-).
Пример 9-11. Пример аналогичен примерам 1-8, но в качестве токопроводящего материала использовали сплав на основе циркония в среде реакционного газа смесь азота с аргоном и в качестве финишной обработки использовали виброшлифование или дробеструйную обработку поверхности микрошариками.Example 9-11 The example is similar to examples 1-8, but a zirconium-based alloy in a reaction gas medium was used as a conductive material, a mixture of nitrogen and argon, and vibration grinding or bead-blasting with microspheres was used as a finish.
Пример 12-13. Пример аналогичен прототипу, но в качестве токопроводящего материала использовали цирконий и в качестве финишной обработки использовали термообработку в вакууме.Example 12-13 An example is similar to the prototype, but zirconium was used as the conductive material and heat treatment in vacuum was used as the finish treatment.
Пример 14. Пример прототип, в качестве токопроводящего материала использовали сплав на основе титана и цирконияExample 14. Example prototype, as a conductive material used an alloy based on titanium and zirconium
Полученные результаты представлены в таблице.The results are presented in the table.
Обработка поверхности изделия из титанового сплава ВТ8-1 и стали ЭП 866 в плазме Zr или его сплава приводит по сравнению с прототипом к многократному повышению стойкости поверхности к пылевой эрозии, жаростойкости и коррозионной стойкости и практически не оказывает влияние на механические характеристики титанового сплава ВТ8-1 и стали ЭП866 при толщине слоя до 20 мкм и в первую очередь на предел выносливости обработанных сплава и стали. Испытания на многоцикловую усталость образцов из титановых сплавов и сталей показывают, что снижение предела выносливости на 20% преимущественно для толщин 20-25 мкм можно устранить после виброшлифовки поверхности образцов или дробеструйной обработки поверхности образцов микрошариками. Применение термической обработки в вакууме образцов при температуре 600°С в течение 2-4 ч приводит к увеличению эрозионной стойкости. Проведенные исследования показали, что в качестве токопроводящего материала можно использовать известные сплавы на основе циркония, что удешевляет стоимость процесса. Применение в качестве реакционного газа азота или смеси азота с аргоном при их соотношении (9-1):1 и давлении 0,1-0,66 Па обеспечивает стабильное горение вакуумной дуги при малых токах, вплоть до 50 А и не оказывает сильного влияния на свойства обработанных изделий.Compared to the prototype, surface treatment of a product of VT8-1 titanium alloy VT8-1 and EP 866 steel in a Zr plasma or its alloy leads to a multiple increase in surface resistance to dust erosion, heat resistance, and corrosion resistance and practically does not affect the mechanical characteristics of VT8-1 titanium alloy and steel EP866 with a layer thickness of up to 20 microns and primarily on the endurance limit of the processed alloy and steel. Tests for multi-cycle fatigue of samples made of titanium alloys and steels show that a decrease in the endurance limit of 20%, mainly for thicknesses of 20–25 μm, can be eliminated after vibration grinding of the surface of the samples or shot peening of the surface of the samples with microspheres. The use of heat treatment in vacuum of samples at a temperature of 600 ° C for 2-4 hours leads to an increase in erosion resistance. Studies have shown that known zirconium-based alloys can be used as a conductive material, which reduces the cost of the process. The use of nitrogen or a mixture of nitrogen with argon as a reaction gas at a ratio of (9-1): 1 and a pressure of 0.1-0.66 Pa ensures stable combustion of the vacuum arc at low currents, up to 50 A, and does not have a strong effect on properties of processed products.
Предложенный способ обработки поверхности металлического изделия обеспечивает достижение технической задачи изобретения, а именно повышение стойкости поверхности изделия с покрытием к пылевой эрозии как при касательном обтекании пылевоздушного потока, так и при нормальном обтекании (лобовой удар), повышение жаростойкости поверхности обработанного изделия при сохранении прочности изделия, а также упрощение технологического процесса обработки поверхности за счет уменьшения числа технологических операций и технологических переходов с различными токовыми и временными параметрами и упрощения ионно- плазменного оборудования (исключение из состава оборудования газового и металлического импланторов), необходимого для реализации способа.The proposed method for processing the surface of a metal product ensures the achievement of the technical objective of the invention, namely, increasing the resistance of the surface of the product to dust erosion both with tangential flow around the dusty air stream and with normal flow (frontal impact), increasing the heat resistance of the surface of the processed product while maintaining the strength of the product, as well as simplification of the technological process of surface treatment by reducing the number of technological operations and technological transition in various currents and simplify timing and ion plasma equipment (with the exception of the structure of the equipment of the gas and the metal implantor) required for implementing the method.
Применение изобретения в промышленности для обработки поверхности лопаток компрессора газотурбинных двигателей и установок повышает их надежность и ресурс.The use of the invention in industry for surface treatment of compressor blades of gas turbine engines and plants increases their reliability and resource.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006107609/02A RU2308537C1 (en) | 2006-03-14 | 2006-03-14 | Method of working surface of metallic article |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006107609/02A RU2308537C1 (en) | 2006-03-14 | 2006-03-14 | Method of working surface of metallic article |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2308537C1 true RU2308537C1 (en) | 2007-10-20 |
Family
ID=38925337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006107609/02A RU2308537C1 (en) | 2006-03-14 | 2006-03-14 | Method of working surface of metallic article |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2308537C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445406C1 (en) * | 2010-10-05 | 2012-03-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of processing surface of article made from titanium alloy |
| EA016701B1 (en) * | 2008-09-18 | 2012-06-29 | Государственное Научное Учреждение "Физико-Технический Институт Национальной Академии Наук Беларуси" | Method of deposition of multilayer corrosion resistant coating |
| RU2570274C1 (en) * | 2014-09-04 | 2015-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of production of wear-resistant high-temperature coating |
| RU2574542C1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Production of reinforcing sandwiched coatings |
| RU2598425C1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of producing damping coating |
| RU2603414C1 (en) * | 2015-08-05 | 2016-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of producing anti-fretting coating |
-
2006
- 2006-03-14 RU RU2006107609/02A patent/RU2308537C1/en active
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA016701B1 (en) * | 2008-09-18 | 2012-06-29 | Государственное Научное Учреждение "Физико-Технический Институт Национальной Академии Наук Беларуси" | Method of deposition of multilayer corrosion resistant coating |
| RU2445406C1 (en) * | 2010-10-05 | 2012-03-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of processing surface of article made from titanium alloy |
| RU2570274C1 (en) * | 2014-09-04 | 2015-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of production of wear-resistant high-temperature coating |
| RU2574542C1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Production of reinforcing sandwiched coatings |
| RU2598425C1 (en) * | 2015-06-03 | 2016-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of producing damping coating |
| RU2603414C1 (en) * | 2015-08-05 | 2016-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Method of producing anti-fretting coating |
| RU2777090C1 (en) * | 2022-03-11 | 2022-08-01 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Method for obtaining an anti-fretting coating |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Parameswaran et al. | Titanium nitride coating for aero engine compressor gas path components | |
| RU2390578C2 (en) | Procedure for production of erosion-resistant coating containing nano-layers for blades of turbo-machines out of titanium alloys | |
| US5573604A (en) | Process for manufacturing a turbine blade made of an (alpha/beta)-titanium base alloy | |
| CA2290236A1 (en) | Method for applying improved durability thermal barrier coatings | |
| RU2308537C1 (en) | Method of working surface of metallic article | |
| JP2007185655A (en) | Coating method and coated part | |
| US4451431A (en) | Molybdenum-containing high temperature coatings for nickel- and cobalt-based superalloys | |
| EA002682B1 (en) | Method for depositing wear-resistant coatings and for increasing lifespan of parts | |
| US6471881B1 (en) | Thermal barrier coating having improved durability and method of providing the coating | |
| US5556713A (en) | Diffusion barrier for protective coatings | |
| RU2340704C2 (en) | Method for fabricated metallic product surface treatment | |
| Boone et al. | Some effects of structure and composition on the properties of electron beam vapor deposited coatings for gas turbine superalloys | |
| CN111394702A (en) | Thermal barrier coating and preparation method and application thereof | |
| US6635124B1 (en) | Method of depositing a thermal barrier coating | |
| CN101310969A (en) | Aluminum/aluminum oxide/Ni-base superalloy composite coating for titanium-aluminum alloy and preparation method thereof | |
| Sagalovich et al. | Vacuum-plasma protective coating for turbines blades | |
| US20060086439A1 (en) | Clean atmosphere heat treat for coated turbine components | |
| RU2409701C2 (en) | Procedure for application of ceramic coating | |
| RU2415199C1 (en) | Procedure for application of coating | |
| RU2570274C1 (en) | Method of production of wear-resistant high-temperature coating | |
| RU2165474C2 (en) | Method of metal article surface treatment | |
| RU2808481C1 (en) | Method for producing erosion-corrosion-resistant coating on surface of titanium alloy product | |
| RU2574542C1 (en) | Production of reinforcing sandwiched coatings | |
| US20070172689A1 (en) | Treatment apparatus and method of treating surfaces | |
| Sakai et al. | Microstructural investigation of CoNiCrAlY coated Ni-based single crystal superalloy prepared by LPPS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180215 Effective date: 20180215 |