RU2549813C1 - Fabrication of refractory nanocomposite coating of surface of refractory nickel alloys - Google Patents

Fabrication of refractory nanocomposite coating of surface of refractory nickel alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2549813C1
RU2549813C1 RU2013145838/02A RU2013145838A RU2549813C1 RU 2549813 C1 RU2549813 C1 RU 2549813C1 RU 2013145838/02 A RU2013145838/02 A RU 2013145838/02A RU 2013145838 A RU2013145838 A RU 2013145838A RU 2549813 C1 RU2549813 C1 RU 2549813C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
magnetrons
chromium
silicon
chamber
Prior art date
Application number
RU2013145838/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013145838A (en
Inventor
Геннадий Викторович Качалин
Александр Феликсович Медников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ" Московский энергетический институт, МЭИ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ" Московский энергетический институт, МЭИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ" Московский энергетический институт, МЭИ)
Priority to RU2013145838/02A priority Critical patent/RU2549813C1/en
Publication of RU2013145838A publication Critical patent/RU2013145838A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2549813C1 publication Critical patent/RU2549813C1/en

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to machine building, particularly, to making of protective coating on parts subjected to high temperatures and mechanical stresses. Proposed method comprises cleaning of parts and vacuum chamber in glow discharge in inert gas atmosphere, ionic etching and coat application by deposition from vapour phase. Note here that prior to coat application the ion-plasma cementation is executed along with ionic etching. This is performed by feed of carbon-containing gas into the chamber and part heating with the help of two magnetrons operated in dual mode. Cementation is alternated with ionic etching in N steps, where N ≥ 1, while application of coating is executed by sequential forming of consecutive alternating plies of at least one micro ply consisting of chromium and the alloy of aluminium with silicon of total depth of 1.9-2.8 mcm and at least one micro ply consisting of chromium, aluminium and silicon oxides of total depth of 0.4-1.6 mcm produced at oxygen feed into said chamber. Note here that said micro plies consist of nano plies of said materials of 1-100 nm depth composed at part feed by magnetrons with targets of chromium and alloy of aluminium with silicon.
EFFECT: longer life, higher heat resistance at high-temperature oxidation and erosion.
1 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к методам образования защитных покрытий на деталях, подверженных высоким температурам и механическим нагрузкам.The invention relates to the field of engineering, in particular, to methods for the formation of protective coatings on parts subject to high temperatures and mechanical loads.

В настоящее время широкое распространение получили методы нанесения защитных покрытий в вакууме путем физического осаждения на защищаемую поверхность с образованием соединений, устойчивых к разрушающему воздействию - химическому, механическому, тепловому. Такие покрытия наносятся в несколько слоев с использованием электродугового или магнетронного источников распыляемого материала (см. пат. RU № 2373302, МПК8 C23C 14/06; C23C 14/24, опубл. 20.11.2009).Currently, methods of applying protective coatings in a vacuum by physical deposition on a protected surface with the formation of compounds resistant to the damaging effects — chemical, mechanical, and thermal — are widely used. Such coatings are applied in several layers using electric arc or magnetron sources of sprayed material (see US Pat. RU No. 2373302, IPC 8 C23C 14/06; C23C 14/24, publ. 20.11.2009).

Однако покрытие, получаемое известным способом, имеет низкий срок службы в условиях высокотемпературного окисления, в том числе из-за диффузионного обмена между покрытием и основным материалом.However, the coating obtained in a known manner has a low service life under conditions of high temperature oxidation, including due to the diffusion exchange between the coating and the base material.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ защиты лопаток газовых турбин (пат. RU №2280096 МПК C23C 14/06, опубл. 20.07.2006), заключающийся в формировании жаростойкого нанокомпозитного покрытия, включающий очистку изделий и вакуумной камеры в среде инертного газа, ионное травление и формирование керметного слоя из никелевого сплава, содержащего алюминий и карбидообразующие элементы, перед осаждением первого слоя многослойного покрытия методом физического осаждения из паровой фазы.The closest in technical essence to the invention is a method of protecting gas turbine blades (US Pat. RU No. 2280096 IPC C23C 14/06, publ. July 20, 2006), which consists in forming a heat-resistant nanocomposite coating, including cleaning products and a vacuum chamber in an inert gas environment, ion etching and the formation of a cermet layer of a nickel alloy containing aluminum and carbide-forming elements before deposition of the first layer of the multilayer coating by physical vapor deposition.

Однако формирование керметного слоя из никелевого сплава, содержащего алюминий и карбидообразующие элементы, перед осаждением первого слоя многослойного покрытия не обеспечивает повышение долговечности и жаростойкости сплава в условиях не только высокотемпературного окисления, но и эрозионного воздействия.However, the formation of a cermet layer of a nickel alloy containing aluminum and carbide-forming elements before deposition of the first layer of a multilayer coating does not provide an increase in the durability and heat resistance of the alloy under conditions of not only high-temperature oxidation, but also erosion.

Техническим результатом изобретения является повышение долговечности и жаростойкости покрытия в условиях высокотемпературного окисления и эрозионного воздействия.The technical result of the invention is to increase the durability and heat resistance of the coating under conditions of high temperature oxidation and erosion.

Технический результат достигается тем, что в известном способе формирования жаростойкого нанокомпозитного покрытия на поверхности изделий из жаропрочных никелевых сплавов, включающем очистку изделий и вакуумной камеры в тлеющем разряде в среде инертного газа, ионное травление и нанесение покрытия методом физического осаждения из паровой фазы, перед нанесением покрытия проводят ионно-плазменную цементацию с последующим ионным травлением, которую осуществляют путем подачи в камеру углеродсодержащего газа и нагрева изделия с помощью не менее двух магнетронов, работающих в дуальном режиме, при этом чередование цементации с ионным травлением осуществляют в N этапов, где N ≥ 1, а нанесение покрытия осуществляют последовательным формированием чередующихся слоев из не менее одного микрослоя, состоящего из хрома и сплава алюминия с кремнием, общей толщиной 1,9-2,8 мкм, и не менее одного микрослоя, состоящего из оксидов хрома, алюминия и кремния, общей толщиной 0,4-1,6 мкм, полученных при подаче в камеру кислорода, причем указанные микрослои состоят из нанослоев упомянутых материалов толщиной 1-100 нм, образованных при последовательном прохождении изделия перед магнетронами с мишенями из хрома и сплава алюминия с кремнием. The technical result is achieved by the fact that in the known method of forming a heat-resistant nanocomposite coating on the surface of products made of heat-resistant nickel alloys, including cleaning products and a vacuum chamber in a glow discharge in an inert gas medium, ion etching and coating by physical vapor deposition, before coating ion-plasma cementation is carried out, followed by ion etching, which is carried out by feeding carbon-containing gas into the chamber and heating the product with at least two magnetrons operating in the dual mode, while alternating cementation with ion etching is carried out in N stages, where N ≥ 1, and the coating is applied by sequential formation of alternating layers of at least one microlayer consisting of chromium and an aluminum alloy with silicon, with a total thickness of 1.9-2.8 microns, and at least one microlayer consisting of chromium, aluminum and silicon oxides, with a total thickness of 0.4-1.6 microns obtained by supplying oxygen to the chamber, said microlayers consisting of nanolayers mentioned matter s thickness of 1-100 nm, formed by successive passage in front of the magnetrons articles with targets of chromium, and aluminum-silicon alloy.

Способ формирования жаростойкого нанокомпозитного покрытия осуществляется следующим образом.The method of forming a heat-resistant nanocomposite coating is as follows.

Изделия полируют, обезжиривают в ультразвуковой ванне, обрабатывают бензино-спиртовой смесью, подвергают термообработке в сушильном шкафу. Подготовленные таким образом изделия размещают на карусели в вакуумной камере. Нагрев вакуумной камеры и откачку воздуха из нее производят одновременно. Помимо ускорения процесса одновременное проведение нагрева камеры и создание в ней вакуума целесообразно для десорбции ранее адсорбированных поверхностью изделий паров воды и рабочих жидкостей вакуумных насосов, а также растворителей, которыми обрабатывали изделия.Products are polished, degreased in an ultrasonic bath, treated with a gasoline-alcohol mixture, and subjected to heat treatment in an oven. Products thus prepared are placed on a carousel in a vacuum chamber. Heating the vacuum chamber and pumping air out of it is carried out simultaneously. In addition to speeding up the process, simultaneously heating the chamber and creating a vacuum in it is advisable for desorption of water vapor and working fluids of vacuum pumps, as well as solvents used to process the products previously adsorbed on the surface of the product.

Проводят очистку поверхности изделий и вакуумной камеры в тлеющем разряде от адсорбированных паров воды, растворителей и т.п., для чего на карусель подают напряжение от 1000 до 1200 В, а в вакуумную камеру впускают инертный газ, например, аргон. Далее осуществляют ионное травление поверхности. Для травления очищенной поверхности увеличивают плотность потока ионов на изделии. Для этого включают магнетроны, которые в данном случае играют роль генераторов плазмы, однако выбирают такой режим их работы, чтобы скорость осаждения распыленного металла была меньше скорости его стравливания. При этом для удаления стравленного материала с поверхности изделия давление аргона должно быть низким, таким, чтобы длина свободного пробега частицы была сравнима с расстоянием от изделия до стенки камеры. Наиболее интенсивное травление происходит, когда изделия проходят между магнетронами. Применение магнетронов в процессе травления позволяет избежать нанесения капель металла на поверхность изделия, что характерно при использовании электродуговых распылителей. Травление производят до появления на поверхности изделия характерного рисунка зерен металла, и в результате получают ненарушенную механической и химической обработкой поверхность изделия.The surface of the products and the vacuum chamber in a glow discharge are cleaned from adsorbed water vapor, solvents, etc., for which a voltage of 1000 to 1200 V is applied to the carousel, and an inert gas, for example argon, is introduced into the vacuum chamber. Next, ion surface etching is carried out. For etching the cleaned surface, increase the ion flux density on the product. For this, magnetrons are included, which in this case play the role of plasma generators, however, they choose such a mode of operation that the deposition rate of the atomized metal is less than the rate of its etching. Moreover, to remove the etched material from the surface of the product, the argon pressure should be low so that the mean free path of the particle is comparable with the distance from the product to the chamber wall. The most intense etching occurs when products pass between magnetrons. The use of magnetrons in the etching process avoids the application of metal droplets on the surface of the product, which is typical when using electric arc sprayers. Etching is carried out until a characteristic pattern of metal grains appears on the surface of the product, and as a result, the surface of the product is intact by mechanical and chemical treatment.

Протравленную таким образом поверхность изделия подвергают ионно-плазменной цементации. Цементация поверхности заключается в насыщении углеродом приповерхностного слоя металла глубиной до 50 мкм, наличие которого замедляет диффузионные процессы между покрытием и подложкой и увеличивает твердость поверхности. Твердость поверхности может возрасти в два и более раз от исходной величины, уменьшаясь с глубиной до твердости исходного материала. Цементация необходима для снижения скорости диффузионных процессов между покрытием и защищаемым сплавом, а также для исключения резкого изменения твердости на границе «нанокомпозитное покрытие - основной материал», что дает снижение максимальных напряжений в пограничной зоне материалов покрытия и основы. Травление поверхности перед цементацией позволяет обеспечить диффузию углерода на большую глубину. Цементацию осуществляют путем подачи в камеру углеродсодержащего газа и нагрева изделия при поддержке не менее двух магнетронов, работающих в дуальном режиме, который повышает интенсивность диффузии углерода. При подаче на пару магнетронов импульсного биполярного напряжения частотой 20-40 кГц, магнетроны системы начинают работать в дуальном режиме. В первую половину периода в режиме распыления работает один магнетрон, при этом другой магнетрон является для него анодом; во вторую половину периода - наоборот. Такой режим работы магнетронов позволяет получить более высокую степень ионизации плазмы, чем та, которая получается в магнетронном разряде на постоянном токе за счет уменьшения степени "отравления" мишени при работе с углеродсодержащим газом.The surface of the article etched in this way is subjected to ion-plasma cementation. Cementation of the surface consists in saturation with carbon of the surface layer of the metal with a depth of up to 50 μm, the presence of which slows down the diffusion processes between the coating and the substrate and increases the surface hardness. The surface hardness can increase two or more times from the original value, decreasing with depth to the hardness of the starting material. Cementation is necessary to reduce the speed of diffusion processes between the coating and the protected alloy, as well as to prevent a sharp change in hardness at the border "nanocomposite coating - the main material", which reduces the maximum stresses in the boundary zone of the coating and base materials. Surface etching prior to carburizing allows carbon diffusion to a greater depth. Cementation is carried out by feeding carbon-containing gas into the chamber and heating the product with the support of at least two magnetrons operating in the dual mode, which increases the diffusion rate of carbon. When a pulse of bipolar voltage is applied to a pair of magnetrons with a frequency of 20-40 kHz, the magnetrons of the system begin to work in dual mode. In the first half of the period, one magnetron operates in the sputtering mode, while the other magnetron is an anode for it; in the second half of the period - on the contrary. This mode of operation of magnetrons makes it possible to obtain a higher degree of plasma ionization than that obtained in a direct current magnetron discharge by reducing the degree of "poisoning" of the target when working with a carbon-containing gas.

По окончании ионно-плазменной цементации проводят дополнительное ионное травление для удаления образованных на поверхности изделий карбидов, которые в дальнейшем могут препятствовать высокой адгезии материала нанокомпозитного покрытия. Проведение цементации осуществляется в N этапов, где N - целое число и выбрано из условия N≥1, чередующихся с ионным травлением, поскольку образующиеся на поверхности изделия соединения углерода уменьшают скорость проникновения углерода в материал. В результате формируется чистая поверхность металла с твердым приповерхностным слоем, готовая к нанесению нанокомпозитного покрытия.At the end of ion-plasma cementation, additional ion etching is carried out to remove carbides formed on the surface of the products, which in the future can interfere with high adhesion of the nanocomposite coating material. Carburization is carried out in N stages, where N is an integer and is selected from the condition N≥1, alternating with ion etching, since carbon compounds formed on the surface of the product reduce the rate of carbon penetration into the material. As a result, a clean metal surface with a solid surface layer is formed, ready for applying a nanocomposite coating.

Нанокомпозитное покрытие наносят методом физического осаждения из паровой фазы посредством магнетронов, последовательно чередуя слои различных материалов. Первым наносят микрослой из хрома, сплава алюминия с кремнием общей толщиной 1,9-2,8 мкм, который в свою очередь состоит из нанослоев этих материалов толщиной от 1 до 100 нм. Эти нанослои образуются при последовательном прохождении изделия перед магнетронами с мишенями из различных распыляемых материалов - хрома, сплава алюминия с кремнием. Затем наносят второй микрослой из оксидов хрома, алюминия и кремния общей толщиной 0,4-1,6 мкм. Этот микрослой также состоит из нанослоев толщиной от 1 до 100 нм и образуется при последовательном прохождении изделия перед магнетронами с мишенями из хрома, сплава алюминия с кремнием при подаче в камеру кислорода. Далее операции повторяют, и в результате получают нанокомпозитное защитное покрытие общей толщиной 6,9-13,2 мкм или более. Толщина нанослоев регулируется изменением скорости вращения карусели и мощности магнетронного разряда. Толщина микрослоев регулируется временем формирования покрытия.The nanocomposite coating is applied by physical vapor deposition using magnetrons, sequentially alternating layers of various materials. The first is a microlayer of chromium, an aluminum alloy with silicon with a total thickness of 1.9-2.8 microns, which in turn consists of nanolayers of these materials with a thickness of 1 to 100 nm. These nanolayers are formed during the sequential passage of the product in front of magnetrons with targets from various sprayed materials - chromium, an alloy of aluminum with silicon. Then a second microlayer of chromium, aluminum and silicon oxides with a total thickness of 0.4-1.6 microns is applied. This microlayer also consists of nanolayers with a thickness of 1 to 100 nm and is formed by successive passage of the product in front of magnetrons with targets made of chromium, an aluminum alloy with silicon when oxygen is introduced into the chamber. Next, the operations are repeated, and the result is a nanocomposite protective coating with a total thickness of 6.9-13.2 microns or more. The thickness of the nanolayers is controlled by a change in the speed of rotation of the carousel and the power of the magnetron discharge. The thickness of the microlayers is controlled by the time of formation of the coating.

Экспериментально обнаружено, что наилучшие характеристики покрытия достигаются в указанных диапазонах толщин микро- и нанослоев.It has been experimentally found that the best coating characteristics are achieved in the indicated thickness ranges of micro- and nanolayers.

Для исследования свойств нанокомпозитного покрытия, нанесенного описанным выше способом, были изготовлены образцы из жаропрочного никелевого сплава ХН70Ю. Первая группа (I) образцов обработке не подвергалась. На поверхность образцов второй группы (II) было нанесено нанокомпозитное покрытие, состоящее из слоев Cr+Al+Si-(Cr+Al+Si)+O2, при этом цементация и ионное травление проводилось в 2 этапа, при этом магнетроны работали в режиме постоянного тока, а нанесение покрытия осуществлялось сразу после последнего травления. Обработка образцов третьей группы (III) отличалась от обработки образцов второй группы тем, что и при цементации и при ионном травлении два магнетрона работали в дуальном режиме. Первая группа являлась контрольной, жаростойкость и эрозионная стойкость образцов второй и третьей групп определялась по отношению к жаростойкости и эрозионной стойкости образцов первой группы.To study the properties of the nanocomposite coating deposited as described above, samples were made of heat-resistant nickel alloy ХН70Ю. The first group (I) of samples was not subjected to processing. A nanocomposite coating consisting of Cr + Al + Si- (Cr + Al + Si) + O 2 layers was deposited on the surface of the samples of the second group (II), while cementation and ion etching were carried out in 2 stages, while the magnetrons worked in direct current, and the coating was carried out immediately after the last etching. The processing of samples of the third group (III) differed from the processing of samples of the second group in that, both during cementation and ion etching, two magnetrons worked in the dual mode. The first group was the control, heat resistance and erosion resistance of samples of the second and third groups was determined in relation to the heat resistance and erosion resistance of samples of the first group.

Исследования на жаростойкость проводились в атмосфере печи на воздух при температуре 1050°C. После 100 часов экспозиции проводили визуальный осмотр состояния поверхности и взвешивание образцов вместе с осыпавшейся окалиной для сравнительной оценки композиции по удельному привесу массы на единицу поверхности.Resistance studies were carried out in a furnace atmosphere in air at a temperature of 1050 ° C. After 100 hours of exposure, a visual inspection of the surface condition was carried out and samples were weighed together with crumbled scale to compare the composition by the specific weight gain per surface unit.

Эрозионные исследования проводилось на экспериментальном оборудовании МЭИ, их результаты приведены в таблице.Erosion studies were carried out on the experimental equipment of MPEI, their results are shown in the table.

Группа образцовSample Group Относительная жаростойкостьRelative heat resistance Относительная эрозионная стойкостьRelative erosion resistance II 1one 1,01,0 IIII 4four 1,51,5 IIIIII 4,54,5 2,02.0

Таким образом, именно включение в способ формирования жаростойкого нанокомпозитного покрытия этапа ионно-плазменной цементации и травления с дуальным режимом работы магнетронов позволяет снизить скорость диффузионных процессов между покрытием и защищаемым сплавом, увеличить эрозионную стойкость изделий, а значит, и срок их службы. Однако предлагаемый способ формирования нанокомпозитных покрытий не ограничивается описанными выше комбинациями материалов для нанесения слоев. В частном случае реализации способ может включать применение мишени, представляющей собой набор пластин. В отдельных случаях обработка поверхности согласно предлагаемому способу может проводиться с использованием в качестве напыляемого материала различных элементов, например, Ti, Ni, Co, Cr, Al, Y, Zr, Hf, V, Ta, Mo, W, B, Si, C, других редкоземельных элементов или любого сплава на основе указанных элементов. В качестве реакционного газа возможно применение азота, кислорода, углеводородов, паров кремнеорганических жидкостей, а также любой смеси указанных газов. При реализации способа возможно расположение магнетронов на периферии вакуумной камеры и/или в центре нее, что уменьшает время обработки изделия.Thus, it is the inclusion in the method of forming a heat-resistant nanocomposite coating of the stage of ion-plasma cementation and etching with the dual mode of operation of the magnetrons that allows to reduce the speed of diffusion processes between the coating and the protected alloy, to increase the erosion resistance of the products, and hence their service life. However, the proposed method for the formation of nanocomposite coatings is not limited to the above combinations of materials for applying layers. In the particular case of the implementation of the method may include the use of a target, which is a set of plates. In some cases, the surface treatment according to the proposed method can be carried out using various elements as a sprayed material, for example, Ti, Ni, Co, Cr, Al, Y, Zr, Hf, V, Ta, Mo, W, B, Si, C , other rare earth elements or any alloy based on these elements. It is possible to use nitrogen, oxygen, hydrocarbons, vapors of organosilicon liquids, as well as any mixture of these gases, as a reaction gas. When implementing the method, it is possible to arrange magnetrons on the periphery of the vacuum chamber and / or in the center of it, which reduces the processing time of the product.

Пример конкретной реализации способа:An example of a specific implementation of the method:

- полировка изделия, обезжиривание ультразвуком и протирка бензино-спиртовой смесью, сушка в шкафу при T=65°C;- polishing the product, degreasing with ultrasound and wiping with a gasoline-alcohol mixture, drying in a cabinet at T = 65 ° C;

- размещение изделий на карусели в вакуумной камере, одновременный нагрев и откачка вакуумной камеры T=125°C, Рост=10-4 Па;- placement of products on the carousel in a vacuum chamber, simultaneous heating and pumping of the vacuum chamber T = 125 ° C, P ost = 10 -4 Pa;

- ионная очистка аргоном, P=0,6 Па, t=6 мин, Uсмещения=1150 В;- ion cleaning with argon, P = 0.6 Pa, t = 6 min, U bias = 1150 V;

- ионное травление, P=0,6 Па, t=12 мин, Uсмещения=1150 В, напряжение на магнетронах - по 250 В, частота дуального режима - 30 кГц;- ion etching, P = 0.6 Pa, t = 12 min, U bias = 1150 V, voltage on magnetrons - 250 V each, dual mode frequency - 30 kHz;

- цементация, P=1,9 Па, t=30 мин, Uсмещения=1150 В, расход пропана - 9,3 л/ч, напряжение на магнетронах - по 250 В, частота дуального режима - 30 кГц;- cementation, P = 1.9 Pa, t = 30 min, U displacement = 1150 V, propane consumption - 9.3 l / h, voltage on magnetrons - 250 V each, dual mode frequency - 30 kHz;

- ионное травление, P=0,6 Па, t=12 мин, Uсмещения=1150 В, напряжение на магнетронах - по 250 В, частота дуального режима - 30 кГц;- ion etching, P = 0.6 Pa, t = 12 min, U bias = 1150 V, voltage on magnetrons - 250 V each, dual mode frequency - 30 kHz;

- цементация, P=1,9 Па, t=30 мин, Uсмещения=1150 В, расход пропана - 9,3 л/ч, напряжение на магнетронах - по 250 В, частота дуального режима - 30 кГц;- cementation, P = 1.9 Pa, t = 30 min, U displacement = 1150 V, propane consumption - 9.3 l / h, voltage on magnetrons - 250 V each, dual mode frequency - 30 kHz;

- ионное травление, P=0,6 Па, t=12 мин, Uсмещения=1150 В, напряжение на магнетронах - по 250 В, частота дуального режима - 30 кГц;- ion etching, P = 0.6 Pa, t = 12 min, U bias = 1150 V, voltage on magnetrons - 250 V each, dual mode frequency - 30 kHz;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев Cr+(Al+Si) по режиму P=0,6 Па, t=25 мин, Uсмещения=80 В, напряжение на магнетронах - по 450-520 В;- deposition of a nanocomposite coating consisting of Cr + (Al + Si) layers according to the regime P = 0.6 Pa, t = 25 min, U bias = 80 V, voltage on magnetrons - 450-520 V each;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев Cr+(Al+Si)+O2 по режиму P=0,6 Па, t=10 мин, Uсмещения=80 В, напряжение на магнетронах - по 450-520, расход O2 - 6,3 л/ч;- deposition of a nanocomposite coating consisting of layers of Cr + (Al + Si) + O 2 according to the regime P = 0.6 Pa, t = 10 min, U bias = 80 V, voltage on magnetrons - 450-520, consumption O 2 - 6.3 l / h;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев Cr+(Al+Si) по режиму P=0,6 Па, t=25 мин, Uсмещения=80 В, напряжение на магнетронах - по 450-520 В;- deposition of a nanocomposite coating consisting of Cr + (Al + Si) layers according to the regime P = 0.6 Pa, t = 25 min, U bias = 80 V, voltage on magnetrons - 450-520 V each;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев Cr+(Al+Si)+O2 по режиму P=0,6 Па, t=15 мин, Uсмещения=80 В, напряжение на магнетронах - по 450-520, расход O2 - 7,5 л/ч.- deposition of a nanocomposite coating, consisting of layers of Cr + (Al + Si) + O 2 according to the regime P = 0.6 Pa, t = 15 min, U bias = 80 V, voltage on magnetrons - 450-520, consumption O 2 - 7.5 l / h

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев Cr+(Al+Si) по режиму P=0,6 Па, t=25 мин, Uсмещения=80 В, напряжение на магнетронах - по 450-520 В;- deposition of a nanocomposite coating consisting of Cr + (Al + Si) layers according to the regime P = 0.6 Pa, t = 25 min, U bias = 80 V, voltage on magnetrons - 450-520 V each;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев Cr+(Al+Si)+O2 по режиму P=0,6 Па, t=15 мин, Uсмещения=80 В, напряжение на магнетронах - по 450-520, расход O2 - 7,5 л/ч.- deposition of a nanocomposite coating, consisting of layers of Cr + (Al + Si) + O 2 according to the regime P = 0.6 Pa, t = 15 min, U bias = 80 V, voltage on magnetrons - 450-520, consumption O 2 - 7.5 l / h

Использование изобретения обеспечивает увеличение срока службы рабочих лопаток турбин с жаростойким нанокомпозитным покрытием.The use of the invention provides an increase in the service life of rotor blades of turbines with a heat-resistant nanocomposite coating.

Claims (1)

Способ формирования жаростойкого нанокомпозитного покрытия на поверхности изделий из жаропрочных никелевых сплавов, включающий очистку изделий и вакуумной камеры в тлеющем разряде в среде инертного газа, ионное травление и нанесение покрытия методом физического осаждения из паровой фазы, отличающийся тем, что перед нанесением покрытия проводят ионно-плазменную цементацию с последующим ионным травлением, которую осуществляют путем подачи в камеру углеродсодержащего газа и нагрева изделия с помощью не менее двух магнетронов, работающих в дуальном режиме, при этом чередование цементации с ионным травлением осуществляют в N этапов, где N ≥ 1, а нанесение покрытия осуществляют последовательным формированием чередующихся слоев из не менее одного микрослоя, состоящего из хрома и сплава алюминия с кремнием, общей толщиной 1,9-2,8 мкм, и не менее одного микрослоя, состоящего из оксидов хрома, алюминия и кремния, общей толщиной 0,4-1,6 мкм, полученных при подаче в камеру кислорода, причем указанные микрослои состоят из нанослоев указанных материалов толщиной 1-100 нм, образованных при последовательном прохождении изделия перед магнетронами с мишенями из хрома и сплава алюминия с кремнием. A method of forming a heat-resistant nanocomposite coating on the surface of products made of heat-resistant nickel alloys, including cleaning products and a vacuum chamber in a glow discharge in an inert gas medium, ion etching and physical vapor deposition coating, characterized in that ion-plasma is carried out before coating cementation followed by ion etching, which is carried out by feeding carbon-containing gas into the chamber and heating the product using at least two magnetrons, I work they are in dual mode, while alternating cementation with ion etching is carried out in N stages, where N ≥ 1, and the coating is carried out by sequential formation of alternating layers of at least one microlayer consisting of chromium and an aluminum alloy with silicon, a total thickness of 1.9 -2.8 microns, and at least one microlayer consisting of chromium, aluminum and silicon oxides, with a total thickness of 0.4-1.6 microns, obtained by supplying oxygen to the chamber, and these microlayers consist of nanolayers of these materials with a thickness of 1- 100 nm formed at sequential passage of the product in front of magnetrons with targets of chromium and an alloy of aluminum with silicon.
RU2013145838/02A 2013-10-15 2013-10-15 Fabrication of refractory nanocomposite coating of surface of refractory nickel alloys RU2549813C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145838/02A RU2549813C1 (en) 2013-10-15 2013-10-15 Fabrication of refractory nanocomposite coating of surface of refractory nickel alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145838/02A RU2549813C1 (en) 2013-10-15 2013-10-15 Fabrication of refractory nanocomposite coating of surface of refractory nickel alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013145838A RU2013145838A (en) 2015-04-20
RU2549813C1 true RU2549813C1 (en) 2015-04-27

Family

ID=53282768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013145838/02A RU2549813C1 (en) 2013-10-15 2013-10-15 Fabrication of refractory nanocomposite coating of surface of refractory nickel alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2549813C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2633438C1 (en) * 2016-06-27 2017-10-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Method for sputtering titanium coating onto hydride titanium particles
RU179496U1 (en) * 2017-02-22 2018-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" Installation for applying multilayer coatings with enhanced interlayer adhesion by magnetron sputtering
RU2742325C2 (en) * 2016-04-22 2021-02-04 Эрликон Серфиз Солюшнз Аг, Пфеффикон Ticn with reduced growth defects with hipims
RU2742751C1 (en) * 2020-07-14 2021-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Method of producing a wear-resistant nanostructured coating

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7229675B1 (en) * 2000-02-17 2007-06-12 Anatoly Nikolaevich Paderov Protective coating method for pieces made of heat resistant alloys
RU2402633C1 (en) * 2009-03-31 2010-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Procedure for application of combined heat resistant coating
RU2435872C2 (en) * 2010-02-01 2011-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Procedure for manufacture of heat resistant coating on blades of turbines of gas-turbine engines and power installations
RU2441100C2 (en) * 2010-04-20 2012-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Производственное предприятие "Турбинаспецсервис" Method of producing heat-resisting coat on gas turbine vanes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7229675B1 (en) * 2000-02-17 2007-06-12 Anatoly Nikolaevich Paderov Protective coating method for pieces made of heat resistant alloys
RU2402633C1 (en) * 2009-03-31 2010-10-27 Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Procedure for application of combined heat resistant coating
RU2435872C2 (en) * 2010-02-01 2011-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Вакууммаш" Procedure for manufacture of heat resistant coating on blades of turbines of gas-turbine engines and power installations
RU2441100C2 (en) * 2010-04-20 2012-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Производственное предприятие "Турбинаспецсервис" Method of producing heat-resisting coat on gas turbine vanes

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2742325C2 (en) * 2016-04-22 2021-02-04 Эрликон Серфиз Солюшнз Аг, Пфеффикон Ticn with reduced growth defects with hipims
RU2633438C1 (en) * 2016-06-27 2017-10-12 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" Method for sputtering titanium coating onto hydride titanium particles
RU179496U1 (en) * 2017-02-22 2018-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" Installation for applying multilayer coatings with enhanced interlayer adhesion by magnetron sputtering
RU2742751C1 (en) * 2020-07-14 2021-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Method of producing a wear-resistant nanostructured coating

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013145838A (en) 2015-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9133543B2 (en) Coating material for aluminum die casting mold and method for manufacturing the same
RU2360032C1 (en) Method of obtaining wear-resisting ultra-hard coatings
RU2549813C1 (en) Fabrication of refractory nanocomposite coating of surface of refractory nickel alloys
RU2554828C2 (en) Application of protective coating on steel article surface
KR20070067607A (en) High strength ni-pt-al-hf bondcoat
RU2437963C1 (en) Procedure for application of nano-composite coating on surface of steel item
JP2000192256A (en) Coating method of heat shield film
RU2660502C1 (en) Method for applying a coating to the surface of a steel product
RU2489514C1 (en) METHOD FOR OBTAINING WEAR-RESISTANT COATING BASED ON INTERMETALLIC COMPOUND OF Ti-Al SYSTEM
CN101294284A (en) Ablation-resistant fatigue-resistant plasma surface recombination reinforcing method
CN111945111A (en) Composite coating deposited on surface of cubic boron nitride cutter and deposition method
CN103552311B (en) A kind of protective coating for single crystal super alloy and preparation method thereof
CN101994077A (en) High-temperature oxidation resisting intermetallic compound coating and preparation method thereof
CN101310969A (en) Aluminum/aluminum oxide/Ni-base superalloy composite coating for titanium-aluminum alloy and preparation method thereof
JP6243796B2 (en) Method for forming diamond-like carbon film
RU2541261C2 (en) Method of nanocomposite coating application onto steel article surface
RU2599073C1 (en) Method of ion-plasma application of multilayer coating on articles from aluminium alloys
JP2016084505A (en) Method for manufacturing coated tool
Sagalovych et al. Vacuum-plasma protective coating for turbines blades.
RU2515714C1 (en) Method of nanocomposite coating application onto steel article surface
CN105624617A (en) Method for preparing densified MCrAlRe type coating through arc ion plating
RU2308537C1 (en) Method of working surface of metallic article
Park et al. Effects of the laser treatment and thermal oxidation behavior of CoNiCrAlY/ZrO2–8 wt% Y2O3 thermal barrier coating
RU2409701C2 (en) Procedure for application of ceramic coating
RU2547381C2 (en) Method to apply nanocomposite coating onto surface of item from heat-resistant nickel alloy

Legal Events

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

Effective date: 20181016