RU2378412C1 - Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия - Google Patents
Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2378412C1 RU2378412C1 RU2008146426/02A RU2008146426A RU2378412C1 RU 2378412 C1 RU2378412 C1 RU 2378412C1 RU 2008146426/02 A RU2008146426/02 A RU 2008146426/02A RU 2008146426 A RU2008146426 A RU 2008146426A RU 2378412 C1 RU2378412 C1 RU 2378412C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- layer
- solid solution
- concentration
- corrosion
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения и может быть использовано в производстве различных видов технологического оборудования, приборов и металлической упаковки. Способ включает осаждение металла, имеющего с металлом, из которого выполнено изделие, неограниченную растворимость, и образующего соответствующую эвтектику с постоянной температурой плавления, и последующий лазерный нагрев с получением слоя твердого раствора с постоянной концентрацией осажденного металла и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла по толщине слоя. Формируется на поверхности изделия покрытие, обладающее высокой коррозионной стойкостью к воздействию агрессивных сред в условиях термомеханоциклирования. 5 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения и предназначено для защиты от коррозионного воздействия агрессивных коррозионно-активных сред различных видов технологического оборудования, приборов и металлической упаковки, в частности для защиты рабочих органов машин и аппаратов пищевых производств, ответственных деталей приборов и внутренней поверхности жестяных консервных банок.
При отсутствии коррозионно-стойких покрытий и дорогостоящих нержавеющих сталей рабочие органы оборудования, детали приборов и поверхность упаковки подвергаются воздействию коррозионно-активных сред в условиях циклического изменения высоких и низких температур и внешних механических нагрузок (термомеханоциклирование). Для повышения долговечности рабочих органов и деталей, увеличения сроков службы оборудования и приборов, повышения продолжительности хранения продукции в металлической упаковке используют либо дорогостоящие нержавеющие стали и сплавы, либо применяют лужение, цинкование, хромирование и покрытие на основе оксидов, лаков, красок, смол и полимеров, обеспечивающие высокую коррозионную стойкость оборудования, приборов и упаковки.
Наиболее эффективные способы снижения коррозионного воздействия агрессивной среды заключаются в повышении потенциала коррозии металлической поверхности. Для обеспечения защиты от коррозионно-активной среды в настоящее время наиболее широко используются стали, легированные никелем, хромом, титаном, молибденом, медью и покрытия на основе хрома и никеля, олова и алюминия.
Наиболее близким к изобретению является способ поверхностного упрочнения изделий из стали, включающий нанесение защитного покрытия со структурой поверхностных твердых растворов железо-хром в результате гальванического осаждения и последующей лазерной обработки (патент Российской Федерации RU 2251594 C1, C25D 5/48, С23С 8/80).
Недостатками данного изобретения является то, что, во-первых, отсутствует обоснование: а) концентрации твердого раствора на защищаемой поверхности; б) пространственного концентрационного профиля твердого раствора; во-вторых, переменная концентрация поверхностного твердого раствора не обеспечивает высокой коррозионной стойкостью в течение длительного времени.
Задачей настоящего изобретения является формирование диффузионного наноструктурированного защитного покрытия высокой коррозионной стойкости на поверхности металлического изделия, включающее осаждение металла, имеющего с металлом, из которого выполнено изделие, неограниченную растворимость, и образующего соответствующую эвтектику с постоянной температурой плавления, и последующий лазерный нагрев с получением слоя твердого раствора с постоянной концентрацией осажденного металла и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла по толщине слоя.
Техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является формирование диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия, обладающего высокой коррозионной стойкостью к воздействию агрессивных сред в условиях термомеханоциклирования.
Технический результат достигается тем, что предложен способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия, включающий осаждение металла, имеющего с металлом, из которого выполнено изделие, неограниченную растворимость, и образующего соответствующую эвтектику с постоянной температурой плавления, и последующий лазерный нагрев с получением слоя твердого раствора с постоянной концентрацией осажденного металла и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла по толщине слоя.
Эвтектика с постоянной температурой плавления соответствует твердому раствору замещения, химический состав которого задан диаграммой состояния двойных сплавов с неограниченной растворимостью компонентов, обладающий высокой термодинамической стабильностью вследствие наибольшей однородности как атомного строения, так и электронной структуры.
Пространственный концентрационный профиль диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия состоит из слоя твердого раствора, имеющего постоянную концентрацию осажденного металла и соответствующего эвтектике с постоянной температурой плавления (Слой I), и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла (Слой II) фиг.1. Концентрационный профиль характеризуется зависимостью концентрации осаждаемого металла от расстояния по толщине слоя. Зеркальный вид пространственного концентрационного профиля наноструктурированных слоев, сформированных на двух сторонах лезвийного инструмента, представлены на фиг.2.
На фиг.3, 4 и 5 приведены диаграммы состояния двойных сплавов с неограниченной растворимостью компонентов и с образованием твердого раствора замещения высокой термодинамической стабильности, соответствующего эвтектике с постоянной температурой плавления, и изображены пространственные концентрационные профили осажденного хрома на металлическом изделии из железа, фиг.3; осажденного ванадия на металлическом изделии из титана, фиг.4; осажденного иттрия на металлическом изделии из скандия, фиг.5.
На поверхность металлического изделия осаждают металл, образующий с металлом, из которого выполнено изделие, неограниченную растворимость в количестве, соответствующем эвтектике с постоянной температурой плавления для формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия, состоящего из слоя твердого раствора, имеющего постоянную концентрацию осажденного металла, и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла. Предпочтительным технологическим вариантом формирования диффузионного коррозионно-стойкого защитного покрытия является наноструктурирование в виде пространственного концентрационного профиля (фиг.1) в результате гальванического осаждения металла на поверхность металлического изделия из водных растворов солей с последующим лазерным нагревом импульсным лучом.
Пример 1. На поверхность изделия из железа осаждают хром, образующий с железом неограниченную растворимость в количестве, соответствующем эвтектике с постоянной температурой плавления для формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия, состоящего из слоя твердого раствора железо-хром, имеющего постоянную концентрацию осажденного хрома, равную 20 мас.% и слоя твердого раствора железо-хром с переменной концентрацией осажденного хрома от 20 до 0 мас.% (фиг.3). Хром гальванически осаждают на поверхность изделия из железа при катодной плотности 6÷8 мА/мм2 с последующим лазерным нагревом импульсным лучом лазера с удельной мощностью 3,4÷3,6 кВт/мм2 и при скорости сканирования луча 2,5÷3,0 мм/с.
Аналогичные последовательность действий и формируемая наноструктура были осуществлены для осаждения ванадия на изделие из титана и для осаждения иттрия на изделие из скандия.
Пример 2. На поверхность изделия из титана осаждают ванадий, образующий с титаном неограниченную растворимость в количестве, соответствующем эвтектике с постоянной температурой плавления для формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия, состоящего из слоя твердого раствора титан-ванадий, имеющего постоянную концентрацию осажденного ванадия, равную 30 мас.%, и слоя твердого раствора титан-ванадий с переменной концентрацией осажденного ванадия от 30 до 0 мас.% (фиг.4).
Пример 3. На поверхность изделия из скандия осаждают иттрий, образующий со скандием неограниченную растворимость в количестве, соответствующем эвтектике с постоянной температурой плавления для формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия, состоящего из слоя твердого раствора скандий-иттрий, имеющего постоянную концентрацию осажденного иттрия, равную 66 мас.%, и слоя твердого раствора скандий-иттрий с переменной концентрацией осажденного иттрия от 66 до 0 мас.% (фиг.5).
Для формирования твердого раствора замещения, концентрация которого соответствует эвтектике с постоянной температурой плавления, необходимо использовать в качестве металла, из которого выполнено изделие, железо, титан и скандий, образующие с осажденными металлами неограниченную растворимость. Также для изготовления диффузионных коррозионно-стойких наноструктурированных защитных покрытий могут быть использованы углеродистые, хромистые и хромоникелевые стали, сплавы на основе титана, сплавы на основе скандия, после осаждения железа, титана и скандия соответственно.
Предложенное изобретение обеспечивает максимальную защиту различных видов технологического оборудования, приборов и металлической упаковки, в частности рабочих органов машин и аппаратов пищевых производств, ответственных деталей приборов и внутренней поверхности жестяных консервных банок от коррозионного воздействия агрессивных сред в условиях циклического изменения высоких и низких температур и внешних механических нагрузок. Формирование диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия позволит повысить долговечность рабочих органов и деталей, увеличить срок службы оборудования, приборов и продолжительность хранения продукции в металлической упаковке.
Claims (1)
- Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия, включающий осаждение металла, имеющего с металлом, из которого выполнено изделие, неограниченную растворимость, и образующего соответствующую эвтектику с постоянной температурой плавления, и последующий лазерный нагрев с получением слоя твердого раствора с постоянной концентрацией осажденного металла и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла по толщине слоя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146426/02A RU2378412C1 (ru) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146426/02A RU2378412C1 (ru) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2378412C1 true RU2378412C1 (ru) | 2010-01-10 |
Family
ID=41644208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008146426/02A RU2378412C1 (ru) | 2008-11-25 | 2008-11-25 | Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2378412C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443037C1 (ru) * | 2010-07-29 | 2012-02-20 | Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский новый университет" (НОУ ВПО "РосНОУ") | Технология получения металлических нанослоев химическим способом на серебряных электрических контактах кремниевых солнечных элементов |
| CN107365998A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-11-21 | 英诺激光科技股份有限公司 | 利用激光在金属表面进行抗腐蚀处理的方法及其应用 |
| RU175846U1 (ru) * | 2016-08-15 | 2017-12-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочненным поверхностным слоем,содержащим иттрий |
| RU179506U1 (ru) * | 2017-10-31 | 2018-05-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим хром |
| RU179505U1 (ru) * | 2017-10-31 | 2018-05-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим титан |
| RU179504U1 (ru) * | 2017-10-31 | 2018-05-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим лантан |
-
2008
- 2008-11-25 RU RU2008146426/02A patent/RU2378412C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2443037C1 (ru) * | 2010-07-29 | 2012-02-20 | Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский новый университет" (НОУ ВПО "РосНОУ") | Технология получения металлических нанослоев химическим способом на серебряных электрических контактах кремниевых солнечных элементов |
| RU175846U1 (ru) * | 2016-08-15 | 2017-12-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочненным поверхностным слоем,содержащим иттрий |
| CN107365998A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-11-21 | 英诺激光科技股份有限公司 | 利用激光在金属表面进行抗腐蚀处理的方法及其应用 |
| RU179506U1 (ru) * | 2017-10-31 | 2018-05-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим хром |
| RU179505U1 (ru) * | 2017-10-31 | 2018-05-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим титан |
| RU179504U1 (ru) * | 2017-10-31 | 2018-05-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим лантан |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Trdan et al. | Transition from superhydrophilic to superhydrophobic state of laser textured stainless steel surface and its effect on corrosion resistance | |
| RU2378412C1 (ru) | Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия | |
| Nabhani et al. | Corrosion study of laser cladded Ti-6Al-4V alloy in different corrosive environments | |
| Kwok et al. | Cavitation erosion and corrosion behaviors of laser-aluminized mild steel | |
| Zarras et al. | Corrosion processes and strategies for prevention: an introduction | |
| Günen et al. | Properties and corrosion behavior of chromium and vanadium carbide composite coatings produced on ductile cast iron by thermoreactive diffusion technique | |
| Telegdi et al. | Inhibition of aluminum alloy corrosion in electrolytes by self‐assembled fluorophosphonic acid molecular layer | |
| Dhafer et al. | The choice of the optimal temperature and time parameters of gas nitriding of steel | |
| Dong et al. | Enhanced corrosion resistance of high speed laser-cladded Ni/316L alloy coating by heat treatment | |
| Amudha et al. | Corrosion protection of low-cost carbon steel with SS-309Mo and Inconel-625 bimetallic weld overlay | |
| Jeyaprakash et al. | Laser cladding of NiCrMoFeNbTa particles on Inconel 625 alloy: microstructure and corrosion resistance | |
| Negache et al. | Effect of Cr, Nb and Zr additions on the aqueous corrosion behavior of iron-aluminide | |
| Sidhu et al. | Comparative evaluation of hot corrosion resistance of 83WC–17CO and 86WC–10CO–4Cr coatings on some boiler steels in actual boiler in thermal power plant | |
| Awasthi et al. | Corrosion characteristics of Ni-based Hardfacing alloy deposited on stainless steel substrate by laser cladding | |
| Singh et al. | Electrochemical corrosion behavior and microstructural characteristics of electron beam welded UNS S32205 duplex stainless steel | |
| Khan | Electrochemical polarisation studies on plasma-sprayed nickel-based superalloy | |
| Kunyarong et al. | Cr–Ni alloy coating electrodeposited on T22 steel | |
| Jamesh et al. | Effect of thermal oxidation on the corrosion resistance of Ti6Al4V alloy in hydrochloric and nitric acid medium | |
| Kumaran et al. | Corrosion Studies on Stainless Steel 316 and their Prevention-A Review | |
| Mudali et al. | Corrosion behaviour of intermetallic aluminide coatings on nitrogen-containing austenitic stainless steels | |
| Samvatsar et al. | Corrosion aspects of Ni–Cu alloy (UNS N04400) and its surface improvement: A review | |
| Reddy et al. | Corrosion behavior of duplex coatings | |
| Gapsari et al. | The Effect of Hot Dip Galvanizing Temperature to Corrosion Rate of Steel as the Material for Chopper Machine | |
| Laureys et al. | Corrosion of austenitic stainless steels and nickel-based alloys in concentrated phosphoric acid at elevated temperatures | |
| Kumar et al. | Mitigation of chloride driven stress corrosion cracking susceptibility of 316L austenitic stainless steel using plasma sprayed TiO2 coating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121126 |