RU2362832C2 - Покрытия для турбинных лопаток - Google Patents

Покрытия для турбинных лопаток Download PDF

Info

Publication number
RU2362832C2
RU2362832C2 RU2006136738/02A RU2006136738A RU2362832C2 RU 2362832 C2 RU2362832 C2 RU 2362832C2 RU 2006136738/02 A RU2006136738/02 A RU 2006136738/02A RU 2006136738 A RU2006136738 A RU 2006136738A RU 2362832 C2 RU2362832 C2 RU 2362832C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
chromium
aluminum
blade
activator
Prior art date
Application number
RU2006136738/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006136738A (ru
Inventor
Джон СМИТ (GB)
Джон Смит
Шарад ШАНДРА (DE)
Шарад ШАНДРА
Original Assignee
Диффьюжн Эллойс Лимитед
Ман Турбо Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Диффьюжн Эллойс Лимитед, Ман Турбо Аг filed Critical Диффьюжн Эллойс Лимитед
Publication of RU2006136738A publication Critical patent/RU2006136738A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2362832C2 publication Critical patent/RU2362832C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/52—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation more than one element being diffused in one step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
    • C23C10/38—Chromising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
    • C23C10/38—Chromising
    • C23C10/40—Chromising of ferrous surfaces
    • C23C10/42—Chromising of ferrous surfaces in the presence of volatile transport additives, e.g. halogenated substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
    • C23C10/48—Aluminising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
    • C23C10/48—Aluminising
    • C23C10/50—Aluminising of ferrous surfaces

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

Изобретение относится к покрытиям для турбинных лопаток и лопастей и, в частности, к одновременной обработке внешней и внутренней поверхностей турбинных лопаток. Проводят следующие операции: нанесение на внешнюю поверхность алюминирующей композиции, включающей алюминий, замедлитель, активизатор и разбавитель, погружением лопатки или лопасти в алюминирующую композицию, нанесение на внутреннюю поверхность хромирующей композиции, нагрев турбинной лопатки или лопасти с образованием алюминиевого слоя на внешней поверхности и хромового слоя на внутренней поверхности. Алюминирующая композиция содержит 3-20 мас.% алюминия, 10-50 мас.% замедлителя, 0,1-2 мас.% активизатора и по меньшей мере 20 мас.% разбавителя, отношение масс алюминия и замедлителя составляет от 1:2 до 1:5. Хромирующая композиция содержит 15-65 мас.% хрома, 0,1-5 мас.% активизатора и по меньшей мере 20 мас.% разбавителя. Полученные покрытия используются для защиты турбинных лопаток и лопастей от сульфидной коррозии. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к покрытиям для турбинных лопаток и, в частности, к одновременной обработке внешней и внутренней поверхностей турбинных лопаток.
В настоящее время условия работы современной промышленной газовой турбины чрезвычайно агрессивны по отношению к никелевым и кобальтовым сплавам, обычно используемым в горячем отделении двигателя. Таким образом, указанные сплавы на таком участке турбины быстро подвергаются действию атмосферы, что приводит к их разрушению и преждевременной замене. Металлы, добавляемые к никелевому или кобальтовому сплаву для повышения сопротивления сплава к воздействию коррозионных и окисляющих сред, не могут быть добавлены в достаточных концентрациях, поскольку такие концентрации приводят к ухудшению механических свойств сплава. Именно по этой причине были разработаны защитные покрытия, придающие, таким образом, необходимые свойства поверхностям деталей, не ухудшая при этом механических свойств основного материала.
В настоящее время технические решения, разработанные для поверхностей промышленных газовых турбин, чрезвычайно разнообразны, и для индивидуальных турбинных лопаток могут быть применены различные системы покрытий.
Химически агрессивная среда внутри наземных газовых турбин, вырабатывающих электроэнергию, может приводить к коррозии, включающей действие сульфатов щелочных металлов и переходных металлов при температурах от 600 до 800°С (коррозия II типа), включающей действие расплавленных сульфатов при температурах от 750 до 950°С (коррозия I типа) и газовое окисление при более высоких температурах. Защита основных материалов в таких условиях затруднена и требует применения антикоррозионных покрытий. Для различных коррозионных сред следует использовать различные композиции покрытий; обычно для защиты от коррозионных атак II типа используют элемент, образующий оксид хрома (например, хромидное диффузионное покрытие), и для защиты от коррозионных атак I типа и высокотемпературного воздействия используют элемент, образующий оксид алюминия (например, алюминидное диффузионное покрытие).
В данной области техники для защиты турбинных лопаток от высокотемпературного окисления и коррозии обычно применяют алюминидные покрытия. В настоящее время общепринятым мнением также считается, что обогащение поверхностного слоя алюминием обеспечивает удовлетворительную защиту от сульфидирования 1 типа. Это происходит из-за образования пленки оксида алюминия, которая создает эффективный барьер проникновению коррозионных элементов, таких как сера и кислород. Как было показано, при высоких температурах и при наличии сульфидирования 1 типа хром нельзя использовать, поскольку оксидная пленка, образованная хромом при этих температурах, создает значительное паровое давление. Это означает, что пленка эффективно испаряется с поверхности, в результате чего защита разрушается. Это представляет собой типичный пример ситуации, наблюдаемой на внешней поверхности лопаток газовых турбин.
При повышенных температурах турбинные лопатки нужно охлаждать. Охлаждение может быть произведено пропусканием сжатого воздуха, который, кроме кислорода, может содержать серу, через охлаждающие каналы в турбинных лопатках. Соответственно, температура металлических поверхностей на этих внутренних участках ниже, чем температуры внешних поверхностей. При этих температурах и при сульфидировании II типа пленка алюминия образуется плохо и, следовательно, алюминий не обеспечивает достаточной защиты от коррозионной атаки этого типа. Однако при этой температуре быстро образуется физически устойчивая пленка оксида хрома, которая, таким образом, обеспечивает достаточную защиту от коррозионной атаки этого типа.
Таким образом, предпочтительная система для нанесения покрытия на турбинные лопатки, на внутренних поверхностях которых происходит сульфидирование II типа, а на внешних поверхностях - сульфидирование I типа, представляет собой алюминиевое покрытие на внешних поверхностях и хромовое покрытие на внутренних поверхностях.
Лопасти турбин изготовлены из того же материала, что и турбинные лопатки, и также могут быть снабжены охлаждающими каналами. Таким образом, они подвергаются тем же воздействиям, что и лопатки.
В промышленности обычным способом нанесения таких защитных покрытий на промышленные газовые турбины является нанесение покрытий химическим осаждением из паровой фазы (также называемых «диффузионные покрытия»). Обычно такие покрытия наносят на защищаемую поверхность введением этой поверхности в контакт с атмосферой, обогащенной металлом, осаждаемым на этой поверхности. Частицы металла обычно находятся в виде летучих галогенидов. Такое осаждение обычно происходит при повышенных температурах (т.е. выше 800°С) и в присутствии восстанавливающей среды, такой как водород.
Диффузионные покрытия из хрома и алюминия наносят при помощи двух отдельных операций. Однако некоторые недостатки мешают этому подходу стать жизнеспособным промышленным способом. Например, проведение двух последовательных операций повышает стоимость защиты турбинной лопатки, значительно увеличивает время осуществления способа, и, кроме того, проведение второй операции влияет на результат нанесения первого покрытия.
Соответственно, настоящим изобретением предоставлен способ нанесения покрытий из алюминия и хрома, соответственно, на внешнюю и внутреннюю поверхности турбинной лопатки или лопасти, осуществляемый по существу одновременно и включающий следующие операции (i) и (ii), выполняемые в любом порядке: (i) нанесение на внешнюю поверхность алюминирующей композиции, включающей алюминий, замедлитель, активизатор и разбавитель, (ii) нанесение на внутреннюю поверхность хромирующей композиции, включающей хром, активизатор и разбавитель, с последующим (iii) нагреванием турбинной лопатки или лопасти с образованием алюминиевого слоя на внешней поверхности и хромового слоя на внутренней поверхности.
Одновременное нанесение защитных покрытий из хрома и алюминия обладает определенными коммерческими и техническими преимуществами.
Далее настоящее изобретение будет описано со ссылками на сопроводительный чертеж, на котором схематично изображена турбинная лопатка с нанесенными с внутренней стороны охлаждающими каналами, пригодная для осуществления способа, предлагаемого в соответствии с настоящим изобретением.
Из чертежа видно, что на область А (внешняя поверхность) следует нанести алюминиевое диффузионное покрытие, а на область В (внутренняя поверхность) следует нанести хромовое диффузионное покрытие. Заявитель обнаружил, что при внесении изменений как в состав алюминирующей композиции, так и в состав хромирующей композиции, оба покрытия могут быть нанесены по существу одновременно.
Внешнее алюминиевое диффузионное покрытие наносят, полностью погружая всю лопатку или лопасть в алюминирующую композицию (или «массу»). Алюминирующая композиция включает порошок металлического алюминия, замедлитель, керамический разбавитель и активизатор.
Для проведения алюминирования галогенид алюминия получают in situ. Соответственно, алюминирующая композиция содержит количество алюминия, достаточное для получения галогенида алюминия, который необходим для нанесения покрытия на всю внешнюю поверхность лопатки или лопасти. Содержание алюминия предпочтительно составляет 3-20 мас.% от общей массы алюминирующей композиции.
Для поглощения паров галогенида алюминия, получаемых in situ, с целью обеспечения пониженного парового давления паров галогенида алюминия на поверхности лопатки или лопасти, что способствует диффузии алюминия внутрь поверхности сплава вместо отложения слоя алюминия на поверхности сплава, необходим замедлитель, который обычно представляет собой порошок металла, такого как хром, никель или железо. Количество замедлителя должно быть достаточным для создания диффузии, а не для осаждения. Однако так как диффузия регулируется температурой, по мере повышения температуры диффузия также усиливается и поэтому требуется меньшее количество замедлителя. Кроме того, в алюминирующей композиции, предлагаемой в соответствии с настоящим изобретением, применяют большее, чем обычно количество замедлителя, так что алюминирование может протекать в тех же условиях, что и хромирование. Предпочтительно замедлитель присутствует в концентрациях 10-50 мас.% от общего массового количества алюминирующей массы. Отношение количества алюминия к количеству замедлителя обычно составляет от 1:2 до 1:5, предпочтительно от 1:2,5 до 1:3,5, более предпочтительно 1:2,5.
Активизатор, применяемый в процессе алюминирования, обычно содержит галогенид, такой как бромид, хлорид или фторид. Предпочтительными являются галогениды щелочных металлов, например, натрия и аммония; особенно предпочтительным является хлорид аммония. Активизатор обычно присутствует в количествах 0,1-2 мас.%, предпочтительно 0,5 мас.% от общего массового количества алюминирующей массы.
Разбавитель обычно представляет собой порошок огнеупорного оксида, составляющий дополнение до 100% в алюминирующей массе. Разбавитель предпочтительно представляет собой Al2O3 (оксид алюминия), TiO2 (оксид титана), MgO или Cr2O3. Наиболее предпочтительным огнеупорным разбавителем является прокаленный оксид алюминия. Содержание разбавителя должно быть достаточным для придания алюминирующей массе свободной текучести и обычно составляет по меньшей мере 20 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 25 мас.% от общего массового количества алюминирующей массы.
Алюминирующая композиция присутствует в количестве, достаточном для получения достаточного толстого покрытия из алюминия. Достаточно толстое покрытие обычно имеет толщину от 60 до 100 мкм. Концентрация алюминия на поверхности лопатки или лопасти обычно составляет от 25 до 45 мас.%, при этом остаток составляет основной сплав.
Указанная алюминирующая композиция не известна в данной области техники и, следовательно, в соответствии с настоящим изобретением также предложена алюминирующая композиция, включающая 3-20 мас.% алюминия, 10-50 мас.% замедлителя, 0,1-2 мас.% активизатора и по меньшей мере 20 мас.% разбавителя, причем отношение масс алюминия и замедлителя составляет от 1:2 до 1:5.
Если потребуется, перед алюминированием внешняя поверхность турбинной лопатки или лопасти может быть предварительно обработана, например, распылением дополнительного покрытия.
Внутреннюю поверхность хромируют по существу в то же самое время, что и внешнюю поверхность, также загружая хромирующую композицию во внутренние охлаждающие каналы. По существу в то же самое время означает, что алюминирующую композицию и хромирующую композицию наносят на турбинную лопатку или лопасть, а затем во время последующей диффузионной тепловой обработки формируют оба покрытия.
Хромирующая композиция включает порошок металлического хрома, керамический разбавитель и активизатор.
Для проведения хромирования галогенид хрома также получают in situ. Соответственно, хромирующая композиция содержит количество хрома, достаточное для получения галогенида хрома, который необходим для нанесения покрытия на всю внутреннюю поверхность лопатки или лопасти, т.е. на охлаждающие каналы. Содержание хрома предпочтительно составляет 15-65 мас.% от общей массы хромирующей композиции.
Активизатор, применяемый в процессе хромирования, обычно содержит галогенид, такой как иодид, бромид, хлорид или фторид. Предпочтительными являются галогениды щелочных металлов, например натрия и аммония, особенно предпочтительным является хлорид аммония. Активизатор обычно присутствует в количествах 0,1-5 мас.%, предпочтительно 1 мас.% от общей массы хромирующей композиции.
Разбавитель обычно представляет собой порошок огнеупорного оксида, составляющий дополнение до 100% в хромирующей массе. Разбавитель предпочтительно представляет собой Al2O3 (оксид алюминия), TiO2 (оксид титана), MgO или Сr2O3. Наиболее предпочтительным огнеупорным разбавителем является прокаленный оксид алюминия. Содержание разбавителя должно быть достаточным для придания хромирующей массе свободной текучести, и обычно составляет по меньшей мере 20 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 25 мас.% от общего массового количества хромирующей массы.
Частицы хромирующей композиции должны иметь достаточно малый размер для того, чтобы достаточное количество хромирующей композиции достигло внутренних поверхностей, т.е. достигло охлаждающих отверстий, и таким образом, создавало там относительно толстое покрытие из хрома. Толщина достаточно толстого хромового покрытия обычно составляет от 10 до 60, предпочтительно от 10 до 50, наиболее предпочтительно от 10 до 20 мкм. Концентрация хрома на поверхности охлаждающего отверстия обычно составляет от 30 до 60 мас.%, при этом остаток составляет основной сплав. Размер частиц хромирующей композиции предпочтительно соответствует размеру ячеек 200 мкм или менее, предпочтительно 100 мкм или менее, наиболее предпочтительно 75 мкм или менее. Для этого может быть использовано любое минимальное значение (за исключением нуля); однако, при уменьшении размера частиц масса становится более дорогостоящей, что сильно снижает выгоду от уменьшения размеров частиц.
Указанная хромирующая композиция не известна в данной области техники, и, следовательно, в соответствии с настоящим изобретением также предложена хромирующая композиция, включающая 15-65 мас.% хрома, 0,1-5 мас.% активизатора и по меньшей мере 20 мас.% разбавителя, причем размер частиц хромирующей композиции таков, что хромирующая композиция способна проходить через ячейки размером 200 мкм или менее.
При проведении по существу одновременных процессов алюминирования и хромирования, алюминирующая и хромирующая композиции должны быть защищены от воздействия атмосферного кислорода. Такая защита может включать инертную атмосферу, которая может быть создана присутствующими в композициях аммонийными солями, которые при повышенных температурах разлагаются, выделяя водород. В альтернативном случае или, кроме того, защита может быть обеспечена за счет восстанавливающей среды, такой как водород или газовая смесь, содержащая водород, например 5% водорода в аргоне.
Реторту, содержащую различные композиции покрытий и турбинную лопатку или лопасть, помещают в печь, в которой создана инертная или восстанавливающая атмосфера, обычно состоящая из 5% водорода в аргоне или из чистого водорода. Затем находящуюся в печи турбинную лопатку или лопасть нагревают в вышеуказанной защитной атмосфере до температуры от 850 до 1150°С, предпочтительно от 900 до 1100°С, более предпочтительно от 1000 до 1050°С, в течение от 1 до 24 часов, предпочтительно от 2 до 10 часов. После проведения такого цикла обработки детали оставляют охлаждаться до обычной температуры в той же защитной атмосфере. Лопатку или лопасть затем вынимают из алюминирующей композиции, и при помощи осторожного постукивания или вибрации удаляют хромирующую композицию. После удаления избытка композиций, составляющих покрытия, с поверхности лопатки, ее желательно подвергнуть тепловой обработке для достижения требуемых механических свойств основного материала.
Пример
В охлаждающие отверстия турбинной лопатки загружают хромирующую композицию, содержащую 30 мас.% порошка металлического хрома, 69 мас.% прокаленного оксида алюминия и 1 мас.% хлорида аммония. Затем лопатку погружают в алюминирующую композицию, содержащую 18 мас.% порошка металлического алюминия, 45 мас.% порошка металлического хрома и 0,5 мас.% хлорида аммония, при этом дополнение до 100% составляет прокаленный оксид алюминия. Реторту, содержащую различные композиции покрытий и турбинную лопатку, помещают в печь в восстанавливающую атмосферу, состоящую из 5% водорода и аргона. Турбинную лопатку, находящуюся в печи, затем нагревают до температуры 1040°С в течение 6 часов в вышеуказанной защитной атмосфере. После проведения такого цикла обработки турбинную лопатку оставляют охлаждаться до обычной температуры в той же защитной атмосфере. Лопатку затем вынимают из алюминирующей композиции и путем осторожного постукивания удаляют хромирующую композицию. После удаления избытка составляющих покрытия композиций с поверхности лопатки, лопатку подвергают тепловой обработке для достижения требуемых механических свойств основного материала.
Внутренние поверхности полученной лопатки покрыты хромом, толщина слоя которого достаточна, чтобы противостоять коррозии II типа, а ее внешние поверхности покрыты алюминием, толщина слоя которого достаточна, чтобы противостоять коррозии I типа.

Claims (7)

1. Способ нанесения покрытий из алюминия и хрома соответственно на внешнюю и внутреннюю поверхности турбинной лопатки или лопасти, осуществляемый, по существу, одновременно и включающий следующие операции (i) и (ii), выполняемые в любом порядке:
(i) нанесение на внешнюю поверхность алюминирующей композиции, включающей алюминий, замедлитель, активизатор и разбавитель, погружением лопатки или лопасти в алюминирующую композицию, причем алюминирующая композиция включает 3-20 мас.% алюминия, 10-50 мас.% замедлителя, 0,1-2 мас.% активизатора и по меньшей мере 20 мас.% разбавителя, и отношение масс алюминия и замедлителя составляет от 1:2 до 1:5,
(ii) нанесение на внутреннюю поверхность хромирующей композиции, включающей хром, активизатор и разбавитель, причем хромирующая композиция включает 15-65 мас.% хрома, 0,1-5 мас.% активизатора и по меньшей мере 20 мас.% разбавителя, и последующее
(iii) нагревание турбинной лопатки или лопасти с образованием алюминиевого слоя на внешней поверхности и хромового слоя на внутренней поверхности.
2. Способ по п.1, в котором частицы хромирующей композиции имеют достаточно малый размер для того, чтобы достаточное количество хромирующей композиции достигало внутренней поверхности.
3. Способ по п.2, в котором размер частиц таков, что хромирующая композиция способна проходить через ячейки размером 200 мкм или менее.
4. Способ по п.1, в котором нагревание производят при температуре от 850 до 1150°С.
5. Способ по п.1, в котором нагревание производят в течение от 1 до 24 ч.
6. Способ по любому из пп.1-5, в котором внешнюю поверхность турбинной лопатки или лопасти предварительно обрабатывают нанесением дополнительного покрытия.
7. Способ по п.6, в котором дополнительное покрытие наносят распылением.
RU2006136738/02A 2004-04-28 2005-02-04 Покрытия для турбинных лопаток RU2362832C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0409486.8A GB0409486D0 (en) 2004-04-28 2004-04-28 Coatings for turbine blades
GB0409486.8. 2004-04-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006136738A RU2006136738A (ru) 2008-06-10
RU2362832C2 true RU2362832C2 (ru) 2009-07-27

Family

ID=32408187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006136738/02A RU2362832C2 (ru) 2004-04-28 2005-02-04 Покрытия для турбинных лопаток

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7824738B2 (ru)
EP (1) EP1740736B1 (ru)
JP (1) JP4898662B2 (ru)
AT (1) ATE475725T1 (ru)
CA (1) CA2562169A1 (ru)
DE (1) DE602005022575D1 (ru)
GB (1) GB0409486D0 (ru)
RU (1) RU2362832C2 (ru)
UA (1) UA92142C2 (ru)
WO (1) WO2005106064A1 (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070134418A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-14 General Electric Company Method for depositing an aluminum-containing layer onto an article
DE102005060243A1 (de) * 2005-12-14 2007-06-21 Man Turbo Ag Verfahren zum Beschichten einer Schaufel und Schaufel einer Gasturbine
US8545185B2 (en) 2007-12-19 2013-10-01 General Electric Company Turbine engine components with environmental protection for interior passages
DE102008039969A1 (de) * 2008-08-27 2010-03-04 Mtu Aero Engines Gmbh Turbinenschaufel einer Gasturbine und Verfahren zum Beschichten einer Turbinenschaufel einer Gasturbine
CN102002665B (zh) * 2010-10-20 2012-10-03 北京科技大学 一种铝件表面锌化处理粉剂的制备方法及其涂覆方法
JP6126852B2 (ja) * 2012-02-21 2017-05-10 ハウメット コーポレイションＨｏｗｍｅｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ガスタービン部品のコーティング及びコーティング方法
DE102012015586A1 (de) * 2012-08-08 2014-05-15 MTU Aero Engines AG Duplex Phasen CrAl-Beschichtung für verbesserten Korrosions-/Oxidations-Schutz
EP2695964B1 (de) * 2012-08-10 2020-05-06 MTU Aero Engines AG Bauteilangepasste Schutzschicht
FR3001976B1 (fr) * 2013-02-13 2015-02-20 Air Liquide Procede de depot d'un revetement contre la corrosion
JP6480662B2 (ja) 2013-03-13 2019-03-13 ハウメット コーポレイションＨｏｗｍｅｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ タービン部品のアルミナイジングに用いられるマスカント
US9970094B2 (en) 2014-01-14 2018-05-15 Praxair S.T. Technology, Inc. Modified slurry compositions for forming improved chromium diffusion coatings
US9587302B2 (en) 2014-01-14 2017-03-07 Praxair S.T. Technology, Inc. Methods of applying chromium diffusion coatings onto selective regions of a component
US10584411B2 (en) 2014-07-18 2020-03-10 United Technologies Corporation Chromium-enriched diffused aluminide
US9932665B2 (en) * 2015-01-22 2018-04-03 United Technologies Corporation Corrosion resistant coating application method
US10053779B2 (en) * 2016-06-22 2018-08-21 General Electric Company Coating process for applying a bifurcated coating
DE102017213553A1 (de) * 2017-08-04 2019-02-07 MTU Aero Engines AG Schaufel für strömungsmaschine mit verschiedenen diffusionsschutzschichten und verfahren zur herstellung
US20190284941A1 (en) 2018-03-16 2019-09-19 United Technologies Corporation Location-specific slurry based coatings for internally-cooled component and process therefor
RU206356U1 (ru) * 2021-06-26 2021-09-07 Антон Владимирович Новиков Лопатка турбины для газотурбинных двигателей и энергетических установок
RU206355U1 (ru) * 2021-06-26 2021-09-07 Антон Владимирович Новиков Лопатка турбины ДГ-90
GB202112262D0 (en) 2021-08-27 2021-10-13 Johnson Matthey Plc Process
CN113996516A (zh) * 2021-11-10 2022-02-01 中国航发南方工业有限公司 环保型有机渗铝铬料浆的施工工艺

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB828700A (en) * 1955-05-02 1960-02-24 Chromalloy Corp Improvements in methods of chromising metals and alloys
NL278001A (ru) * 1961-05-12
US3257230A (en) * 1964-03-24 1966-06-21 Chromalloy American Corp Diffusion coating for metals
US4208453A (en) 1969-06-30 1980-06-17 Alloy Surfaces Company, Inc. Modified diffusion coating of the interior of a steam boiler tube
IL36735A0 (en) * 1970-08-19 1971-06-23 Chromalloy American Corp The coating of nickel-base and cobalt-base superalloys and the like
US4617202A (en) 1970-11-18 1986-10-14 Alloy Surfaces Company, Inc. Diffusion coating mixtures
US3762884A (en) * 1971-10-18 1973-10-02 Nasa Nickel aluminide coated low alloy stainless steel
US4528215A (en) * 1973-01-31 1985-07-09 Alloy Surfaces Company, Inc. Diffusion aluminizing of cobalt-base superalloys
FR2259914B3 (ru) * 1974-02-05 1977-09-23 Cockerill
GB1545584A (en) * 1975-03-07 1979-05-10 Onera (Off Nat Aerospatiale) Processes and systems for the formation of surface diffusion alloys on perforate metal workpieces
JPS5318437A (en) 1976-08-03 1978-02-20 Seikosha Kk Method of forming chromium carbide coating on carbon steel
US4347267A (en) 1979-10-31 1982-08-31 Alloy Surfaces Company, Inc. Diffusion coating through restrictions
US4615920A (en) * 1979-03-30 1986-10-07 Alloy Surfaces Company, Inc. Pyrophoric stainless steel
US4332843A (en) 1981-03-23 1982-06-01 General Electric Company Metallic internal coating method
JPS63250452A (ja) * 1987-04-08 1988-10-18 Sumitomo Metal Ind Ltd 内面クロマイズド鋼管の製造方法
GB9116332D0 (en) * 1991-07-29 1991-09-11 Diffusion Alloys Ltd Refurbishing of corroded superalloy or heat resistant steel parts and parts so refurbished
JP2948004B2 (ja) 1991-11-29 1999-09-13 日本カロライズ工業株式会社 Ｔｉ系合金のＡｌ−Ｃｒ複合拡散被覆処理法
US5672387A (en) 1994-08-12 1997-09-30 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Process for the production of heat- and corrosion-resistant porous metal body
DE19607625C1 (de) 1996-02-29 1996-12-12 Mtu Muenchen Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Präparation und/oder Beschichtung der Oberflächen von Hohlbauteilen
US5807428A (en) 1997-05-22 1998-09-15 United Technologies Corporation Slurry coating system
JP3426987B2 (ja) 1998-11-13 2003-07-14 三菱重工業株式会社 高温用耐食・耐摩耗コーティング部材及び製造方法並びにガスタービン翼
JP2001068151A (ja) 1999-08-25 2001-03-16 Yuasa Corp ナトリウム−硫黄電池用電槽のクロマイジング処理方法
US6299935B1 (en) * 1999-10-04 2001-10-09 General Electric Company Method for forming a coating by use of an activated foam technique
US6533875B1 (en) 2000-10-20 2003-03-18 General Electric Co. Protecting a surface of a nickel-based article with a corrosion-resistant aluminum-alloy layer

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006136738A (ru) 2008-06-10
GB0409486D0 (en) 2004-06-02
US20080057189A1 (en) 2008-03-06
EP1740736B1 (en) 2010-07-28
ATE475725T1 (de) 2010-08-15
JP2007534846A (ja) 2007-11-29
WO2005106064A1 (en) 2005-11-10
UA92142C2 (ru) 2010-10-11
US7824738B2 (en) 2010-11-02
EP1740736A1 (en) 2007-01-10
DE602005022575D1 (de) 2010-09-09
JP4898662B2 (ja) 2012-03-21
CA2562169A1 (en) 2005-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2362832C2 (ru) Покрытия для турбинных лопаток
US5547770A (en) Multiplex aluminide-silicide coating
KR101523099B1 (ko) 슬러리 확산 알루미나이드 코팅 조성물 및 방법
JP3027005B2 (ja) 腐食した超合金または耐熱鋼製部材の再研磨方法および再研磨された部材
JP6126852B2 (ja) ガスタービン部品のコーティング及びコーティング方法
US3415672A (en) Method of co-depositing titanium and aluminum on surfaces of nickel, iron and cobalt
US8475598B2 (en) Strip process for superalloys
EP3094758B1 (en) Modified slurry compositions for forming improved chromium diffusion coatings
JP2004116529A (ja) マスキング用囲いで部分的にマスクされたガスタービン翼を気相アルミナイド処理する方法
US6521294B2 (en) Aluminiding of a metallic surface using an aluminum-modified maskant, and aluminum-modified maskant
EP1788109A1 (en) Selective aluminide coating process
US20060057416A1 (en) Article having a surface protected by a silicon-containing diffusion coating
EP3048183B1 (en) Corrosion resistant coating application method
GB2429465A (en) Aluminide coating for a substrate and a method for providing same.
JP2015014047A (ja) 組成物及び部品

Legal Events

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

Effective date: 20130205