RU2359065C2 - Способ нанесения на детали теплозащитного покрытия плазменным методом - Google Patents
Способ нанесения на детали теплозащитного покрытия плазменным методом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2359065C2 RU2359065C2 RU2007125447/02A RU2007125447A RU2359065C2 RU 2359065 C2 RU2359065 C2 RU 2359065C2 RU 2007125447/02 A RU2007125447/02 A RU 2007125447/02A RU 2007125447 A RU2007125447 A RU 2007125447A RU 2359065 C2 RU2359065 C2 RU 2359065C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spraying
- powder
- layer
- plasma
- ceramic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии газотермического напыления, а именно к способам нанесения теплозащитного покрытия плазменным методом, и может быть использовано при производстве и ремонте двигателей летательных аппаратов, конструкций энергетики, а также в газовой, нефтяной, электронной промышленности. Способ включает напыление плазмотроном металлического порошка и керамических порошков с получением многослойного покрытия, состоящего из металлического и керамических слоев. Напыление проводят при подаче порошка через одно отверстие и при движении плазмотрона относительно детали в направлении, совпадающем с направлением подачи порошка. В качестве керамического слоя напыляют слой карбидов или сплавов на основе карбидов. После напыления проводят поверхностное упрочнение покрытия пропиткой термостойким лаком до образования сплошной пленки. Технический результат - повышение адгезионной и когезионной прочности покрытия. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.
Description
Изобретение относится к технологии газотермического напыления и может быть использовано для образования теплозащитных покрытий как при новом производстве двигателей летательных аппаратов, конструкций энергетики, в газовой, нефтяной, электронной промышленности, так и для восстановления изношенных деталей перечисленных агрегатов.
Известно металлокерамическое теплозащитное покрытие для деталей горячего тракта ГТД, в том числе поверхностей камеры сгорания и лопаток 1-й ступени турбины (Барвинок В.А. Плазма в технологии, надежность, ресурс. - М.: Наука и технологии, 2005. - 452 с.).
Известен способ изготовления деталей, включающий напыление металлического слоя и поэтапное образование керамических слоев. При этом первый и второй керамический слой образуют плазменным методом на воздухе соответственно в два этапа, меняя дозировку вводимого порошка, а именно первый этап - при малой дозировке, а второй - при увеличенной дозировке до получения структуры пористостью 5,0-16%, а третий - путем термоупрочнения поверхности второго (2116377, МПК С23С 14/06, БИ 27.07.98).
Недостатком данного способа является то, что при эксплуатации тонкий верхний слой может отслаиваться, что может привести к возможности проникновения агрессивной среды к нижнему тонкому слою.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение термостойкости за счет демпфирования слоя покрытия и невозможности окисления основы из-за наличия нескольких плотных барьерных слоев, а также повышение адгезионной и когезионной прочности за счет попадания мелких частиц (более прогретых, более быстрых, обладающих большой поверхностью контакта) первыми на поверхность основы.
Эта задача решается за счет того, что в способе нанесения на детали теплозащитного покрытия плазменным методом, включающем напыление плазмотроном металлического порошка и керамических порошков с получением многослойного покрытия, состоящего из металлического и керамического слоев, согласно изобретению напыление проводят при подаче порошка через одно отверстие и при движении плазмотрона относительно детали в направлении, совпадающем с направлением подачи порошка.
Кроме того, в качестве керамического слоя напыляют слой карбидов или сплавов на основе карбидов.
Кроме того, после напыления проводят поверхностное упрочнение покрытия пропиткой термостойким лаком до образования сплошной пленки.
В результате из-за того, что напыляемый материал, полученный просеиванием порошка через стандартный набор сит, имеет диапазон дисперсности от какого-либо максимального до какого-либо минимального значения, то частицы порошка, вводимые в плазменную струю, имеют различные диаметры, следовательно, летят по различным траекториям, различное время пребывают в ядре плазменной струи и нагреваются до различной температуры. Вследствие чего, попадая на поверхность, частицы различного диаметра, имеющие различную кинетическую энергию и различную температуру, будут взаимодействовать различно. Причем частицы большего диаметра, имеющие меньшую скорость и нагретые до меньшей температуры, будут меньше деформироваться на поверхности, за счет чего будут образовывать менее прочную связь и создавать более пористое покрытие.
На фиг.1 изображен внешний вид частиц порошкового материала грануляцией менее 40 мкм; на фиг.2 - внешний вид частиц порошкового материала грануляцией 40-80 мкм; на фиг.3 - внешний вид частиц порошкового материала грануляцией 80-100 мкм; на фиг.4 - анализ гранулометрического состава порошкового материала грануляцией менее 40 мкм по массовому содержанию; на фиг.5 - анализ гранулометрического состава порошкового материала грануляцией 40-80 мкм по массовому содержанию; на фиг.6 - анализ гранулометрического состава порошкового материала грануляцией 80-100 мкм по массовому содержанию.
На фиг.7 изображена микроструктура покрытия, напыленного порошком грануляцией менее 40 мкм; на фиг.8 - микроструктура покрытия, напыленного порошком грануляцией 40-80 мкм; на фиг.9 - микроструктура покрытия, напыленного порошком грануляцией 80-100 мкм.
Для получения высоких адгезионных и когезионных свойств напыление следует производить так, чтобы на более мелкие частицы (более прогретые, более быстрые, обладающие большей поверхностью контакта) укладывались более крупные, это достигается при подаче порошка через одно отверстие и при движения плазматрона относительно детали в направлении, совпадающем с направлением подачи порошка.
В результате получают покрытия с упорядочно-переменной пористостью, толщиной 250-350 мкм, сформированные из 4-5 микрозон, в которых пористость постепенно увеличивается (от беспористой структуры до структуры пористостью 5-16%) за счет наложения частиц разной грануляции в процессе формирования покрытия (см. фиг.10).
При использовании этого способа напыления керамический слой может быть выполнен в виде слоя карбидов или сплавов на основе карбидов.
После напыления закрытие пор верхнего, более пористого, слоя проводят пропиткой поверхности термостойким лаком до образования сплошной пленки.
Конкретное применение вышеуказанного способа рассмотрим на примере.
На лопатку турбины 1-й ступени из жаропрочного сплава типа ЖС наносилось плазменным методом покрытие: металлический слой из сплава на никелевой основе, легированной кобальтом в количестве 20-24%, а также содержащий хром 16-19%, алюминий 11-13,8%, иттрий 0,3-0,8%. Толщина этого слоя на поверхности в пределах 100-250 мкм.
Далее наносился плазменным методом керамический слой на основе ZrO2, стабилизированный Y2О3 - 8%. Толщина этого слоя 250-350 мкм. Дозирование порошка оксида циркония 5-8 г/мин J=450+20 A, U=75+5 В.
Напыление производилось подачей порошка через одно отверстие движением плазматрона относительно детали вдоль направления подачи порошка (для плоских деталей при движении плазматрона в противоположную сторону порошок автоматически подается через противоположное отверстие).
После напыления было проведено закрытие пор верхнего, более пористого, слоя термостойким лаком до образования сплошной пленки.
Полученная по такому способу лопатка испытывалась в окислительной среде по жесткому режиму: нагрев до температуры 1050°С за время цикла 20 минут с последующим мгновенным охлаждением в проточную воду. Количество таких циклов 50.
После каждого цикла лопатка контролировалась по состоянию покрытия. Замечаний к покрытию не было.
Такому же испытанию подвергались детали турбины с двухслойным (металлическими) и многослойным (металлический и три керамических) покрытием. После 5-ти циклов деталь с двухслойным металлическим покрытием имела очаговые разрушения глубокого внутреннего окисления. Деталь с многослойным, металлическим и тремя керамическими, покрытием имела такие разрушения после 20 циклов, а после 50 циклов покрытие полностью было разрушено.
По результатам испытаний было установлено, что стойкость теплозащитного покрытия по предлагаемому способу выше по сравнению с другими способами нанесения покрытий.
Claims (3)
1. Способ нанесения на детали теплозащитного покрытия плазменным методом, включающий напыление плазмотроном металлического порошка и керамических порошков с получением многослойного покрытия, состоящего из металлического и керамического слоев, отличающийся тем, что напыление проводят при подаче порошка через одно отверстие и при движении плазмотрона относительно детали в направлении, совпадающем с направлением подачи порошка.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве керамического слоя напыляют слой карбидов или сплавов на основе карбидов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после напыления проводят поверхностное упрочнение покрытия пропиткой термостойким лаком до образования сплошной пленки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007125447/02A RU2359065C2 (ru) | 2007-07-05 | 2007-07-05 | Способ нанесения на детали теплозащитного покрытия плазменным методом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007125447/02A RU2359065C2 (ru) | 2007-07-05 | 2007-07-05 | Способ нанесения на детали теплозащитного покрытия плазменным методом |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007125447A RU2007125447A (ru) | 2009-01-10 |
RU2359065C2 true RU2359065C2 (ru) | 2009-06-20 |
Family
ID=40373999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007125447/02A RU2359065C2 (ru) | 2007-07-05 | 2007-07-05 | Способ нанесения на детали теплозащитного покрытия плазменным методом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2359065C2 (ru) |
-
2007
- 2007-07-05 RU RU2007125447/02A patent/RU2359065C2/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007125447A (ru) | 2009-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2193216B1 (en) | Engine portions with functional ceramic coatings and methods of making same | |
EP3074546B1 (en) | Modified thermal barrier composite coatings | |
EP1373598B1 (en) | Thermal barrier coating having subsurface inclusions for improved thermal shock resistance | |
JP6908973B2 (ja) | 遮熱コーティング、タービン部材、ガスタービン、ならびに遮熱コーティングの製造方法 | |
CN108495946A (zh) | 隔热的发动机部件和使用陶瓷涂层的制造方法 | |
JP2008095193A (ja) | セグメント化された磨耗性コーティングおよび該コーティングの塗布方法 | |
US20170009328A1 (en) | Coating process and coated component | |
JP5300851B2 (ja) | セラミック製の層状複合材及び、該セラミック製の層状複合材を製造するための方法 | |
CN109706418A (zh) | 一种双陶瓷层结构8ysz热障涂层及制备方法 | |
JP2009035811A (ja) | 磁性鋼のための耐食性及び耐摩耗性コーティング | |
EP2312012A1 (en) | Method for producing a crack-free abradable coating with enhanced adhesion | |
CN108251832A (zh) | 沉积微球的一个或多个层以形成热障涂层的方法 | |
CN106232855A (zh) | 具有受控缺陷结构热障涂层 | |
EP2322686B1 (en) | Thermal spray method for producing vertically segmented thermal barrier coatings | |
Peng et al. | Development mechanism and performance of Al2O3-PF composite coating on epoxy resin matrix composite surface by supersonic plasma spraying | |
US10414694B2 (en) | Toughened bond layer and method of production | |
CN108220865A (zh) | 中空微球的热喷涂沉积 | |
DE112018002221T5 (de) | Verfahren zur Bildung von Wärmedämmschicht, Wärmedämmschicht, und Hochtemperaturelement | |
RU2359065C2 (ru) | Способ нанесения на детали теплозащитного покрытия плазменным методом | |
EP2971240B1 (en) | Hybrid thermal barrier coating and process of making the same | |
Saeedi et al. | Study of microstructure and thermal shock behavior of two types of thermal barrier coatings | |
CN110616394A (zh) | 一种提高双陶瓷层TBCs抗热震性能的制备方法 | |
JP3917568B2 (ja) | 耐熱・耐酸化性溶射皮膜被覆部材およびその製造方法 | |
Takahashi et al. | Failure analysis of high-temperature oxidation for plasma sprayed thermal barrier coating systems with different coating characteristics | |
JP2011080149A (ja) | 皮膜系の形成方法、該方法で形成される皮膜系及び被覆部品 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100706 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120320 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170706 |