RU2547585C1 - Способ получения диффузионного бестокового покрытия на основе редкоземельного металла на детали из никеля или никелевого сплава - Google Patents
Способ получения диффузионного бестокового покрытия на основе редкоземельного металла на детали из никеля или никелевого сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2547585C1 RU2547585C1 RU2013142979/02A RU2013142979A RU2547585C1 RU 2547585 C1 RU2547585 C1 RU 2547585C1 RU 2013142979/02 A RU2013142979/02 A RU 2013142979/02A RU 2013142979 A RU2013142979 A RU 2013142979A RU 2547585 C1 RU2547585 C1 RU 2547585C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- earth metal
- rare
- nickel
- salt
- melt
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химико-термической обработке деталей из никеля и никелевых сплавов. Способ получения диффузионных бестоковых покрытий на основе редкоземельного металла на детали из никеля или никелевых сплавов включает насыщение свинца, находящегося в эквимольном расплаве хлоридов калия и натрия, указанными щелочными металлами путем электролиза, при этом количество пропущенного электричества составляет 9,7 Кл/см3, затем помещают в упомянутый расплав соль редкоземельного металла и упомянутую деталь, которую электрически замыкают с насыщенным упомянутыми щелочными металлами свинцом для осуществления бестокового переноса редкоземельного металла через упомянутый расплав на упомянутую деталь, при этом указанные операции проводят в инертной атмосфере при температуре 1073-1173 К. Обеспечивается повышение жаростойкости, жаропрочности и коррозионной стойкости покрытия. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Способ получения диффузионного бестокового покрытия на основе редкоземельного металла на детали из никеля или никелевого сплава
Область техники: металлургия, машиностроение, радиоэлектроника, химическая промышленность.
Изобретение относится к химико-термической обработке изделий из никеля с получением диффузионных покрытий на основе редкоземельных металлов (празеодим, неодим, гольмий, тербий) из эквимольного расплава хлоридов калия и натрия.
Соединения редкоземельных металлов (РЗМ) обладают рядом уникальных физических и химических свойств - электрическими, оптическими, магнитными, каталитическими, обладают жаропрочностью, жаростойкостью, износостойкостью.
Известны следующие способы получения покрытий.
Метод химического осаждения покрытий основан на гетерогенных химических реакциях в парогазовой среде, окружающей инструмент, в результате которых образуются покрытия. Исходными продуктами служат газообразные галогениды, при взаимодействии которых с другими составляющими смесей (водородом, аммиаком, окисью углерода и т.д.) образуется покрытие (Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиям [Текст] А.С. Верещака. - М.: Машиностроение, 1993, 28 с.).
Хорошо известны способы нанесения на жаропрочные сплавы алюминидных покрытий и покрытий системы Me-Cr-Al-Y: патенты США №№3542530; 3544348; 3918139; 3961098; 3928026; 3993454; 4000507; 4132816; 4034142, алюминидные покрытия, легированные благородными металлами Pt, Ro, Pd (патент США 3819338), способ защиты лопаток газовых турбин от высокотемпературной коррозии (патент РФ №2033474), включающий вакуумное осаждение двух слоев - сплава системы Ме-Cr-Al-Y и сплава на основе алюминия с последующим вакуумным отжигом. Способы диффузионных порошковых и через газовую фазу покрытий на основе интерметаллидов алюминия при достаточно высокой жаростойкости имеют пониженную стойкость к термическим напряжениям и коррозионную стойкость в агрессивных продуктах сгорания. Легированные благородными металлами покрытия дороги и экономически не всегда оправданы. Алюминидные покрытия также имеют высокую теплопроводность и недостаточно благоприятное соотношение коэффициентов линейного термического расширения с оксидными керамическими слоями.
Известен способ химико-термической обработки деталей из никелевых сплавов, в котором одновременное насыщение хромом, алюминием и кремнием осуществляется из шликера (патент US №6126758, МПК C23C 22/33, 03.10.2000).
Недостаток способа заключается в том, что значительное отличие в плотности компонентов сопровождается высокой неоднородностью их распределения в покрытии и, соответственно, неоднородностью защитных свойств покрытия.
Способ химико-термической обработки деталей из никелевых сплавов, заключающийся в насыщении деталей кобальтом и хромом в циркулирующей галогенидной среде с соотношением кобальта и хрома 20-85% масс. и 15-80% масс. соответственно при температуре более 900°C.
Общим недостатком данных способов является сложное технологическое оборудование, трудность контроля толщины покрытия и невозможность получения диффузионных покрытий.
Известен способ получения диффузионных покрытий электролизом расплавленных солей.
Электролизом солевых расплавов получены покрытия из вольфрама, молибдена, платиновых и драгоценных металлов (Илющенко Н.Г., Анфиногенов А.И., Шуров Н.И. Взаимодействие металлов в ионных расплавах [Текст] / Н.Г Илющенко, А.И. Анфиногенов, Н.И. Шуров. - М.: Наука, 1991, 176 с.).
Недостатком данного способа является трудность контроля толщины покрытия, т.к. часть осажденного металла может находиться в гальваническом слое, а не в диффузионном, а также использование металлических анодов, стоимость которых довольно значительна (Ляхович М.Г., Косачевский Л.М., Долманов Ф.В., Крукович М.Г. Химико-термическая обработка металлов и сплавов [Текст] / М.Г. Ляхович, Л.М. Косачевский, Ф.В. Долманов, М.Г. Крукович. - Минск: Изд. БГГИ, 1971, 164 с.).
Наиболее близким к заявленному является способ жидкостного насыщения поверхностей из никеля хромом, алюминием и кремнием. Способ позволяет дать практические рекомендации по выбору процессов насыщения вышеуказанных поверхностей в ионных расплавах и рассчитать интенсивность протекания этих процессов. Согласно этому механизму образуются гальванические пары, в которых катодный процесс образования активных атомов протекает на поверхности подложки (никель), а анодный на поверхности восстановителя, т.е. металла с более электроотрицательным потенциалом (редкоземельным). В литературе такой процесс принято называть бестоковым переносом (Илющенко Н.Г., Анфиногенов А.И., Шуров Н.И. Взаимодействие металлов в ионных расплавах [Текст] Н.Г. Илющенко, А.И. Анфиногенов, Н.И. Шуров. - М.: Наука, 1991, 176 с.).
Недостатком данного способа является использование чистого металла, стоимость которого примерно в 15-20 раз выше, чем стоимость соответствующих хлоридных солей.
Целью настоящего изобретения является создание диффузионных жаростойких и коррозионно-стойких покрытий с использованием солей редкоземельных металлов посредством химико-термической обработки деталей из никеля или никелевых сплавов из эквимольного расплава хлоридов калия и натрия.
Технический результат изобретения заключается в повышении стойкости бестоковых покрытий на основе солей редкоземельных металлов деталей из никеля или никелевых сплавов к высокотемпературному окислению и горячей солевой коррозии при сохранении высокой жаростойкости и, как следствие - в повышении долговечности этих покрытий.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе химико-термической обработки деталей из никеля или никелевых сплавов выполняется насыщение деталей празеодимом, или неодимом, или гольмием, или тербием в эквимольном расплаве хлоридов калия и натрия с содержанием хлоридов празеодима, неодима, гольмия или тербия концентрацией 3-10% масс, при температуре не выше температуры закалки.
Описание заявляемого способа получения диффузионного бестокового покрытия на основе редкоземельного металла на детали из никеля или никелевого сплава
Процесс получения диффузионных бестоковых покрытий на основе неодима, празеодима, тербия и гольмия из эквимольного расплава хлоридов калия и натрия осуществляют в две стадии.
Весь процесс проводят в инертной атмосфере (аргон) при температуре 1073-1173 К.
В начале свинец, находящийся в эквимольном расплаве хлоридов калия и натрия, насыщают щелочными металлами путем электролиза (количество пропущенного электричества составляет 9,7 Кл/см3).
Затем в расплав помещают соль редкоземельного металла и деталь, которую электрически замыкают со свинцом, содержащим щелочной металл. Образовавшийся короткозамкнутый гальванический элемент позволяет получить диффузионное покрытие в результате бестокового переноса соответствующих РЗМ через данный расплав на упомянутую деталь.
На фигуре приведена конструкция оборудования для получения покрытия по заявляемому способу химико-термической обработки деталей из никеля или никелевых сплавов, где:
1 - молибденовые токоподводы
2 - алундовый чехол
3 - никель
4 - эквимольный расплав NaCl-KCl
5 - молибденовая проволока
6 - алундовый тигель
7 - Na-Pb расплав
8 - стеклографитовый тигель
Образование диффузионного покрытия происходит следующим образом: в стеклографитовый тигель с алундовым чехлом помещают в герметичную кварцевую ячейку, заполненную аргоном при температуре 1073-1173 К.
В тигель помещают свинец, насыщают его щелочными металлами (Na, К) путем электролиза. Затем в расплав вводят соответствующую соль хлоридов неодима, празеодима, тербия или гольмия (3-10% масс.), опускают никелевую деталь в эквимольный расплав хлоридов калия и натрия и электрически соединяют данный расплав с этой никелевой деталью. Затем в расплав помещают соль редкоземельного металла и деталь, которую электрически замыкают со свинцом, содержащим щелочной металл. Образовавшийся короткозамкнутый гальванический элемент позволяет получить на катоде (никель или никелевый сплав) диффузионное покрытие в результате бестокового переноса соответствующих РЗМ через данный расплав на упомянутую деталь.
Механизм образования можно представить следующей схемой: Ln3++3Na0(Pb)+yNi=LnNiy+3Na+(Pb)
Проведенный рентгеноструктурный анализ подтвердил наличие фазы Ni-Ln в диффузионном слое, где Ln - Pr, Nd, Но или Тb.
Claims (7)
1. Способ получения диффузионных бестоковых покрытий на основе редкоземельного металла на детали из никеля или никелевых сплавов, отличающийся тем, что сначала осуществляют насыщение свинца, находящегося в эквимольном расплаве хлоридов калия и натрия, указанными щелочными металлами путем электролиза, при этом количество пропущенного электричества составляет 9,7 Кл/см3, затем помещают в упомянутый расплав соль редкоземельного металла и упомянутую деталь, которую электрически замыкают с насыщенным упомянутыми щелочными металлами свинцом для осуществления бестокового переноса редкоземельного металла через упомянутый расплав на упомянутую деталь, при этом указанные операции проводят в инертной атмосфере при температуре 1073-1173 К.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве инертной атмосферы используют атмосферу аргона.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соли редкоземельного металла используют соль празеодима.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соли редкоземельного металла используют соль неодима.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соли редкоземельного металла используют соль тербия.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соли редкоземельного металла используют соль гольмия.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют соль редкоземельного металла в количестве 3-10 мас. %.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142979/02A RU2547585C1 (ru) | 2013-09-20 | 2013-09-20 | Способ получения диффузионного бестокового покрытия на основе редкоземельного металла на детали из никеля или никелевого сплава |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142979/02A RU2547585C1 (ru) | 2013-09-20 | 2013-09-20 | Способ получения диффузионного бестокового покрытия на основе редкоземельного металла на детали из никеля или никелевого сплава |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013142979A RU2013142979A (ru) | 2015-04-10 |
RU2547585C1 true RU2547585C1 (ru) | 2015-04-10 |
Family
ID=53282231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013142979/02A RU2547585C1 (ru) | 2013-09-20 | 2013-09-20 | Способ получения диффузионного бестокового покрытия на основе редкоземельного металла на детали из никеля или никелевого сплава |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2547585C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658550C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Способ получения диффузионного алюминидного покрытия на низкоуглеродистой стали |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU369184A1 (ru) * | 1970-01-08 | 1973-02-08 | Среда для диффузионного насыщения | |
RU2119214C1 (ru) * | 1997-03-25 | 1998-09-20 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Способ получения сверхпроводящих изделий |
US6068711A (en) * | 1994-10-07 | 2000-05-30 | Mcmaster University | Method of increasing corrosion resistance of metals and alloys by treatment with rare earth elements |
US20130118643A1 (en) * | 2010-11-05 | 2013-05-16 | United Technologies Corporation | Coating method for reactive metal |
-
2013
- 2013-09-20 RU RU2013142979/02A patent/RU2547585C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU369184A1 (ru) * | 1970-01-08 | 1973-02-08 | Среда для диффузионного насыщения | |
US6068711A (en) * | 1994-10-07 | 2000-05-30 | Mcmaster University | Method of increasing corrosion resistance of metals and alloys by treatment with rare earth elements |
RU2119214C1 (ru) * | 1997-03-25 | 1998-09-20 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Способ получения сверхпроводящих изделий |
US20130118643A1 (en) * | 2010-11-05 | 2013-05-16 | United Technologies Corporation | Coating method for reactive metal |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658550C1 (ru) * | 2016-12-28 | 2018-06-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Способ получения диффузионного алюминидного покрытия на низкоуглеродистой стали |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013142979A (ru) | 2015-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Majumdar et al. | Isothermal oxidation behavior and growth kinetics of silicide coatings formed on Nb–1Zr–0.1 C alloy | |
Khramov et al. | Anodic behaviour of the Cu82Al8Ni5Fe5 alloy in low-temperature aluminium electrolysis | |
Abdolahi et al. | Improvement of the corrosion behavior of low carbon steel by laser surface alloying | |
Ett et al. | Pulse current plating of TiB2 in molten fluoride | |
Kuznetsov | Electrodeposition of hafnium and hafnium-based coatings in molten salts | |
Liao et al. | Effect of carburization on electrochemical corrosion behaviours of TiAl alloy | |
Mola et al. | Formation of Al‐enriched surface layers through reaction at the Mg‐substrate/Al‐powder interface | |
Falconer et al. | Non-galvanic mass transport in molten fluoride salt isothermal corrosion cells | |
Stafford et al. | Electrodeposition of transition metal-aluminum alloys from chloroaluminate molten salts | |
RU2547585C1 (ru) | Способ получения диффузионного бестокового покрытия на основе редкоземельного металла на детали из никеля или никелевого сплава | |
Li et al. | Study on the electrochemical behavior of Mg and Al ions in LiCl-KCl melt and preparation of Mg-Al alloy | |
US3232853A (en) | Corrosion resistant chromide coating | |
Wang et al. | In-situ synthesis of silicide coatings on molybdenum substrates by electrodeposition in chloride-fluoride molten salts | |
USRE25630E (en) | Corrosion resistant coating | |
US8431191B2 (en) | Method for treating titanium objects with a surface layer of mixed tantalum and titanium oxides | |
Liu et al. | Hot Corrosion Behavior of Si–Y–Co-Modified Aluminide Coating Exposed to NaCl+ Na 2 SO 4 Salt at 1173 K | |
Familifard et al. | An investigation on hot corrosion behavior of Al0. 4MnCrCoFeNi high entropy alloy in different molten salts at 750° C | |
US3342628A (en) | Alloy diffusion process | |
JP6500683B2 (ja) | チタン基材の表面改質方法 | |
Fellner et al. | Electrolytic silicide coating in fused salts | |
Tripathy et al. | Aluminum electroplating on steel from a fused bromide electrolyte | |
Bukatova et al. | The electrochemical synthesis of europium boride | |
Demirci et al. | Collection of magnesium in an Mg–Pb alloy cathode placed at the bottom of the cell in MgCl2 electrolysis | |
Yamazaki et al. | Corrosion of pure Cr and W in molten FLiNaK with hydrogen fluoride solution | |
US3024177A (en) | Corrosion resistant coating |