RU2375495C2 - Method of cermet coating receiving on details made from nickel alloy - Google Patents
Method of cermet coating receiving on details made from nickel alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2375495C2 RU2375495C2 RU2005116085/02A RU2005116085A RU2375495C2 RU 2375495 C2 RU2375495 C2 RU 2375495C2 RU 2005116085/02 A RU2005116085/02 A RU 2005116085/02A RU 2005116085 A RU2005116085 A RU 2005116085A RU 2375495 C2 RU2375495 C2 RU 2375495C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- detail
- container
- temperature
- water
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения металлокерамического покрытия на деталях сложной конфигурации, выполненных из никельсодержащих сплавов и предварительно покрытых защитными слоями, предохраняющими их поверхности от воздействия агрессивных сред при экстремальных условиях эксплуатации.The invention relates to the field of production of ceramic-metal coatings on parts of complex configuration made of nickel-containing alloys and pre-coated with protective layers that protect their surfaces from aggressive environments under extreme operating conditions.
Детали сложной конфигурации в таких условиях подвергаются воздействию при высоких температурах и давлении кислородосодержащего газа в присутствии частиц алюминиевого сплава АМг-6, приводящему к эрозии и возгоранию детали.Parts of complex configuration under such conditions are exposed to high temperatures and pressure of an oxygen-containing gas in the presence of particles of aluminum alloy AM g- 6, leading to erosion and ignition of the part.
Для защиты таких деталей от разрушения в экстремальных условиях была использована технология нанесения на их поверхность методом ионно-плазменного напыления толстослойного (до 300 мкм) никелевого покрытия, являющегося стойким к окислению и возгоранию в кислородосодержащей среде (патент России №2192501, 2000 г.). Напыленное и отожженное покрытие после охлаждения до комнатной температуры подвергали термической обработке - диффузионному отжигу - в вакуумной печи при температуре 1000-1050°С и разрежением не ниже 1·10-3 мм рт.ст. Было получено плотное и прочное покрытие с достаточно высокой адгезией к поверхности детали.To protect such parts from destruction under extreme conditions, we used the technology of applying a thick-layer (up to 300 μm) nickel coating to the surface by ion-plasma spraying, which is resistant to oxidation and fire in an oxygen-containing medium (Russian patent No. 2192501, 2000). After cooling to room temperature, the sprayed and annealed coating was subjected to heat treatment — diffusion annealing — in a vacuum furnace at a temperature of 1000–1050 ° C and a vacuum of at least 1 · 10 –3 mm Hg. A dense and durable coating with a sufficiently high adhesion to the surface of the part was obtained.
Однако полученное никелевое покрытие при испытаниях в составе энергетической установки показало недостаточную устойчивость к эрозионному воздействию частиц алюминиевого сплава АМ2-6, в результате чего происходил унос никелевого покрытия этими частицами и возгорание основного металла в среде кислорода.However, the obtained nickel coating during tests as part of the power plant showed insufficient resistance to erosion by particles of the aluminum alloy AM 2 -6, as a result of which the nickel coating was carried away by these particles and the base metal ignited in oxygen.
Для повышения степени защиты никелевого покрытия от воздействия указанных выше частиц в экстремальных условиях был предложен способ нанесения на никелевый слой металлокерамического покрытия, устойчивого к эрозионному воздействию (патент США №6090191, 1999 г.). Металлокерамическое покрытие на никелевый слой наносили путем окунания детали в шликер, содержащий смесь его компонентов в воде. Полученный слой подвергали термической обработке путем сушки в потоке горячего воздуха до полного удаления влаги с труднодоступных мест наружной и внутренней поверхностей детали. Далее высушенную деталь помещали в контейнер, заполняли его аргоном и обжигали металлокерамическое покрытие в вакуумной печи при температуре 1000-1050°С. Охлаждение контейнера осуществляли с печью до комнатной температуры.To increase the degree of protection of the nickel coating from the effects of the above particles under extreme conditions, a method has been proposed for applying a cermet coating resistant to erosion on a nickel layer (US patent No. 6090191, 1999). A ceramic-metal coating on the nickel layer was applied by dipping the part into a slip containing a mixture of its components in water. The resulting layer was subjected to heat treatment by drying in a stream of hot air to completely remove moisture from inaccessible places on the outer and inner surfaces of the part. Next, the dried part was placed in a container, filled with argon, and a cermet coating was burned in a vacuum oven at a temperature of 1000-1050 ° C. The container was cooled with the oven to room temperature.
Однако при нанесении шликера на поверхность никелевого покрытия присутствующая в нем влага проникает в поры этого покрытия и в процессе нагрева не успевает испариться полностью. В результате в микропорах развивается высокое давление паров воды, приводящее к вспучиванию некоторых участков никелевого слоя и, как следствие, выходу детали в брак.However, when applying a slip on the surface of a nickel coating, the moisture present in it penetrates into the pores of this coating and does not have time to completely evaporate during heating. As a result, high pressure of water vapor develops in micropores, which leads to swelling of some parts of the nickel layer and, as a result, the part goes into marriage.
При использовании термовакуумной сушки деталей, включающей сначала нагрев ее до требуемой температуры, а затем откачивание влаги с труднодоступных мест, не было достигнуто полного удаления воды из микропор никелевого покрытия даже после предварительного его нагрева в потоке воздуха, что вызвало вспучивание никелевого слоя в некоторых участках покрытия.When using thermal vacuum drying of parts, including first heating it to the required temperature and then pumping out moisture from hard-to-reach spots, complete removal of water from the micropores of the nickel coating was not achieved even after its preliminary heating in the air stream, which caused the nickel layer to swell in some areas of the coating .
Задача изобретения - создание технологии получения металлокерамического покрытия на деталях сложной конфигурации, выполненных из высоколегированных никелевых сплавов и предварительно покрытых никелевым, а затем металлокерамическим слоями, обеспечивающей надежную защиту полученного покрытия от воздействия агрессивной среды в экстремальных условиях за счет повышения степени удаления из него влаги.The objective of the invention is the creation of a technology for the production of ceramic-metal coatings on parts of complex configuration made of high-alloyed nickel alloys and pre-coated with nickel and then metal-ceramic layers, which provides reliable protection of the resulting coating from aggressive environments in extreme conditions by increasing the degree of moisture removal from it.
Задача решена за счет того, что в способе получения металлокерамического покрытия на деталях из никелевых сплавов, включающем нанесение на деталь сначала никелевого слоя, а затем методом окунания слоя шликера, содержащего суспензию смеси окислов металлов в воде, сушку до полного удаления влаги с наружной и внутренней поверхностей, формирование металлокерамического покрытия в защитной среде путем обжига и охлаждение детали до комнатной температуры, при этом перед формированием металлокерамического покрытия деталь помещают в контейнер, откачивают из него воздух до остаточного давления не ниже 1·10-1 мм рт.ст., размещают контейнер в печи и нагревают деталь до температуры выше температуры кипения воды в течение времени, обеспечивающего полный прогрев всех участков детали, и выдерживают деталь при непрерывной откачке паров воды из контейнера до полного удаления остаточной влаги из пор нанесенных слоев покрытия.The problem is solved due to the fact that in the method for producing a cermet coating on parts made of nickel alloys, including applying a nickel layer to the part first, and then dipping a slip layer containing a suspension of a mixture of metal oxides in water, drying to completely remove moisture from the external and internal surfaces, the formation of cermet coating in a protective environment by firing and cooling the part to room temperature, while before forming the cermet coating, the part is placed in a container they pump air out of it to a residual pressure of at least 1 · 10 -1 mm Hg, place the container in the furnace and heat the part to a temperature above the boiling point of water for a time that ensures full heating of all parts of the part, and maintain the part under continuous pumping water vapor from the container to the complete removal of residual moisture from the pores of the applied coating layers.
Контейнер с деталью после откачки воздуха размещают в вакуумной печи, предварительно нагретой до 300±50°С печь.After evacuation of air, the container with the part is placed in a vacuum furnace previously heated to 300 ± 50 ° C.
Нагрев детали в контейнере осуществляют до температуры 140-160°С в течение 1,0-1,5 час.Heating the part in the container is carried out to a temperature of 140-160 ° C for 1.0-1.5 hours.
В качестве защитной среды используют аргон.Argon is used as a protective medium.
Формирование металлокерамического покрытия проводят путем обжига при температуре 1000-1050°С.The formation of cermet coating is carried out by firing at a temperature of 1000-1050 ° C.
Технический результат - исключение дефектов вспучивания покрытия в процессе обжига и повышение выхода годной продукции.The technical result is the elimination of defects in the expansion of the coating during the firing process and increasing the yield of products.
Предложенный способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.
На поверхность детали сложной конфигурации, например рабочего колеса турбины, наносят никелевый слой заданной толщины, преимущественно ионно-плазменным напылением, а на него - металлокерамический слой методом окунания детали в шликер, содержащий суспензию смеси окислов металлов в воде. Образовавшееся на поверхности детали покрытие подвергают термической обработке. Вначале деталь с покрытием сушат или в сушильном шкафу, или в потоке горячего газа, преимущественно воздуха. Процесс сушки проводят до полного удаления влаги с внешней и внутренней поверхностей колеса. Далее высушенную деталь помещают в металлический контейнер, герметизируют его с последующей откачкой воздуха до разрежения порядка 1-3·10-1 мм рт.ст. Вместе с откачиваемым воздухом из относительно крупных пор обоих слоев покрытия удаляется и часть влаги. Перед тем, как расположить контейнер с деталью в вакуумную печь, последнюю разогревают преимущественно до температуры 250-350°С. В разогретую печь помещают контейнер и осуществляют медленный нагрев детали в течение времени 1,0-1,5 часа до достижения ее температуры выше температуры кипения воды. Медленный подъем температуры детали позволяет полностью прогреть все ее участки до требуемой величины. При достижении указанной температуры, преимущественно 150±10°С, и при непрерывной откачке контейнера производят изотермическую выдержку в течение времени, обеспечивающего удаление паров из микропор как никелевого, так и металлокерамического слоев покрытия. Время изотермической выдержки зависит от технологических особенностей процесса термообработки. После охлаждения контейнера с деталью до комнатной температуры его заполняют инертным газом - аргоном - и снова помещают в печь. Разогрев печи осуществляют до температуры 1000-1050°С и при ней производят выдержку, при которой протекает процесс формирования металлокерамического покрытия путем его обжига. Далее обожженную деталь охлаждают с печью.A nickel layer of a given thickness, mainly by ion-plasma spraying, is applied to the surface of a part of a complex configuration, for example, a turbine impeller, and a ceramic-metal layer is applied to it by dipping the part into a slip containing a suspension of a mixture of metal oxides in water. The coating formed on the surface of the part is subjected to heat treatment. Initially, the coated part is dried either in an oven or in a stream of hot gas, mainly air. The drying process is carried out until the moisture is completely removed from the outer and inner surfaces of the wheel. Next, the dried part is placed in a metal container, sealed with subsequent pumping of air until a vacuum of about 1-3 · 10 -1 mm RT.article Together with the evacuated air, part of the moisture is also removed from the relatively large pores of both layers of the coating. Before placing the container with the part in a vacuum oven, the latter is heated predominantly to a temperature of 250-350 ° C. A container is placed in a preheated oven and the part is slowly heated for a time of 1.0-1.5 hours until it reaches a temperature above the boiling point of water. Slow rise in temperature of the part allows you to completely warm up all its parts to the desired value. Upon reaching the indicated temperature, mainly 150 ± 10 ° С, and during continuous pumping of the container, isothermal exposure is performed for a time, which ensures the removal of vapors from micropores of both nickel and cermet coating layers. The isothermal exposure time depends on the technological features of the heat treatment process. After cooling the container with the part to room temperature, it is filled with an inert gas - argon - and again placed in the oven. The heating of the furnace is carried out to a temperature of 1000-1050 ° C and exposure is carried out at which the process of forming a cermet coating by firing takes place. Next, the calcined part is cooled with the furnace.
Предложенная технология была применена на нескольких деталях - рабочих колесах турбины различных диаметров и толщин. Визуальное наблюдение показало на отсутствие дефектов вспучивания на их поверхностях. При испытаниях этих деталей в составе энергетических устройств в экстремальных условиях разрушения покрытий не наблюдалось.The proposed technology was applied on several details - turbine impellers of various diameters and thicknesses. Visual observation showed the absence of swelling defects on their surfaces. When testing these parts in the composition of energy devices under extreme conditions, the destruction of the coatings was not observed.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005116085/02A RU2375495C2 (en) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | Method of cermet coating receiving on details made from nickel alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005116085/02A RU2375495C2 (en) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | Method of cermet coating receiving on details made from nickel alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005116085A RU2005116085A (en) | 2006-12-20 |
RU2375495C2 true RU2375495C2 (en) | 2009-12-10 |
Family
ID=37666428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005116085/02A RU2375495C2 (en) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | Method of cermet coating receiving on details made from nickel alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2375495C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2528625C1 (en) * | 2013-05-29 | 2014-09-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Промтехнология" | Coating application process |
RU2619410C2 (en) * | 2015-01-20 | 2017-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of plasma spray coating |
RU2700496C1 (en) * | 2018-08-28 | 2019-09-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Газотурбинные технологии" | Gas turbine blade gtd-110m |
RU2701025C1 (en) * | 2018-08-28 | 2019-09-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Газотурбинные технологии" | Gas turbine gtd-110m flame tube |
-
2005
- 2005-05-27 RU RU2005116085/02A patent/RU2375495C2/en active IP Right Revival
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2528625C1 (en) * | 2013-05-29 | 2014-09-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Промтехнология" | Coating application process |
RU2619410C2 (en) * | 2015-01-20 | 2017-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" | Method of plasma spray coating |
RU2700496C1 (en) * | 2018-08-28 | 2019-09-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Газотурбинные технологии" | Gas turbine blade gtd-110m |
RU2701025C1 (en) * | 2018-08-28 | 2019-09-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Газотурбинные технологии" | Gas turbine gtd-110m flame tube |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005116085A (en) | 2006-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5391404A (en) | Plasma sprayed mullite coatings on silicon-base ceramics | |
JP4555864B2 (en) | Thermal spray coating coated member having excellent heat radiation characteristics and method for producing the same | |
RU2375495C2 (en) | Method of cermet coating receiving on details made from nickel alloy | |
Antou et al. | Modification of ceramic thermal spray deposit microstructures implementing in situ laser remelting | |
JPH0251978B2 (en) | ||
JP5300851B2 (en) | CERAMIC LAYER COMPOSITE AND METHOD FOR PRODUCING THE CERAMIC LAYER COMPOSITE | |
SU1505441A3 (en) | Coating composition | |
CN103409718A (en) | High-temperature oxidation-resistant molybdenum material and production method thereof | |
NO145468B (en) | PROCEDURE FOR AA REDUCED THE ACCESSIBILITY OF A SILICONE-BASED CERAMIC COMPOSITION TO AA REACTOR WITH METALLIC SURFACES AT INCREASED TEMPERATURE | |
RU2007146968A (en) | METHOD FOR PRODUCING MULTILAYER HEAT PROTECTIVE COATING ON PARTS FROM HEAT-RESISTANT ALLOYS | |
US2988807A (en) | Method of aluminizing cobalt base alloys and article resulting therefrom | |
FR2524005A1 (en) | METHOD FOR COATING A SUBSTRATE FORMED OF A THERMO-RESISTANT ALLOY | |
US4503122A (en) | High-temperature protection layer | |
RU2698163C1 (en) | Method of producing protective coating on surface of part from nickel alloy | |
RU2409701C2 (en) | Procedure for application of ceramic coating | |
US4214015A (en) | Method of coating metal substrates with alloys at elevated substrate temperatures | |
JP2020519763A5 (en) | ||
CN112323066B (en) | Preparation method of diffusion barrier layer suitable for large-scale component | |
US3450574A (en) | Method of coating refractory wares with magnesia | |
RU2214475C2 (en) | Method of applying coats | |
CN111286224B (en) | High-temperature chlorine corrosion resistant coating for boiler heating surface and preparation method thereof | |
JP4943687B2 (en) | Pack cementation method | |
JPS5934230B2 (en) | Metal surface treatment method | |
CN112626449A (en) | Preparation method of chromium modified aluminide coating on turbine blade | |
KR102233482B1 (en) | Method of manufacturing stainless pipe for smoke exhaust |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200528 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220406 |