UA30804C2 - Композиція для отримання захисного градієнтного покриття на металевiй підкладці електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі - Google Patents
Композиція для отримання захисного градієнтного покриття на металевiй підкладці електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі Download PDFInfo
- Publication number
- UA30804C2 UA30804C2 UA98062916A UA98062916A UA30804C2 UA 30804 C2 UA30804 C2 UA 30804C2 UA 98062916 A UA98062916 A UA 98062916A UA 98062916 A UA98062916 A UA 98062916A UA 30804 C2 UA30804 C2 UA 30804C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- coating
- substrate
- composition
- evaporation
- condensation
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000009833 condensation Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000005494 condensation Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title claims description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims description 9
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 abstract description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 102200065564 rs6318 Human genes 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- -1 size 70x5x2.5 mm Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000010290 vacuum plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/62222—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining ceramic coatings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/081—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Винахід відноситься до галузі електронно-променевої технології одержання на металевій підкладці функціонально градієнтних захисних покриттів з зовнішнім керамічним або металокерамічним шаром шляхом випаровування і подальшої конденсації при помірних температурах підкладки (300-500°С) сумішей металів і оксидів металів, що мають різну температуру плавлення й пружність парів при температурі випаровування. Для одержання високої адгезійної міцності покриття до підкладки при помірних температурах (300-500°С) і високої твердості, композиція, що пропонується, як метали містить олово і хром, а як оксиди металів - оксид алюмінію й оксид хрому. Для підвищення твердості покриття у композицію може бути додатково введений окис магнію.
Description
Опис винаходу
Цей винахід відноситься до області електронно-променевої технології одержання на металевій підложці 2 функціонально градієнтних захисних покриттів з зовнішнім керамічним або металокерамічним шаром шляхом випаровування і подальшої конденсації при помірних температурах підложки (300-500"С) сумішей металів, сплавів і оксидів, що мають різну температуру плавління і тиск парів при температурі випаровування. Зокрема, винахід відноситься до області захисних покриттів на деталях з сплавів титану, які застосовують у газових турбінах. 70 Передуючий рівень техніки
Як відомо, слабою ланкою у системі підложка/покриття є плоска поверхня розділу між ними. Розбіжність фізико-механічних властивостей підложки і покриття, насамперед термічних коефіцієнтів лінійного розширення і модуля Юнга, а також незворотні реакції, наприклад, окислення, на поверхні розділу у процесі експлуатація викликають передчасне зруйнування покриття і зниження працездатність виробу. 12 У зв'язку з цим у останні 5 - 10 років удосконалювання покриттів здійснювалось шляхом створення визначеного (функціонального) градиента складу і структури у напрямку від підложки до верхніх шарів покриття.
Ця проблема особливо актуальна для захисних покриттів з зовнішнім керамічним шаром з оксидної кераміки, що наносяться на металеву поверхню.
До цього часу вже сформувалось новий материалознавчий напрямок у галузі захисних покриттів: функціонально градієнтні захисні покриття (МК5 ВшиПейіп, у. 20, Мо.1, 1995) Цей напрямок базується насамперед на сучасних технологіях плазмового напилення на повітрі (АР5), вакуумно-плазмового напилення (УРБ, І РРБ) і електронно-променевого осадження покриттів у вакуумі (ЄВ-РМО). При цьому практикують як розпилення окремих компонентів покриття з декількох джерел, так і складних композицій, що зумовлюють склад захисного покриття, з одного джерела. с
Наприклад у Патенті США МоКе 33876 від 07. 04. 92 (5 Сомага еї а|.) градієнтне покриття з зовнішнім Ге) керамічним шаром з оксидної кераміки 2705 - У2О3з і 2003 - МаО одержують за допомогою двох незалежних джерел повітряної плазми, розпилюючи по визначеної програмі порошок жаростійкого сплаву (15 40)95 Ст- (10-15)965 А1І- (0,01-1,0)95 У, інше - сплав М.-Со | порошок вказаних вище керамік
Відомі також градієнтні покриття МіСт/(2гО о - 890 Т2Оз3) і МІ/АІ2Оз, одержані за допомогою ГРРБЗ шляхом З 3о розпилення з одного джерела композицій з суміші порошков зі змістом кераміки що збільшується (5. Загпрайеї (3 аі, МА Виїейіп, м 20, Мо1 (1995) р 27 31) со
Аналогічний підхід, але за допомогою АРБЗ, застосований також при одержанні градієнтного захисного покриття МіСтСоА!М/2гО» на титановому сплаві Ті-6АІ-4М (Хіапд Хіппца еї а), Зипасе апа Соайпдовз Тесппоіоду, у (ав) 88, (1996), р 66-69) со
Електронно-променева технологія (ЕР-РУД) застосована для одержання градієнтних зв'язуючих шарів типу
МіСоСтАїМ на нікелевих сплавах. Змінення концентрації деяких елементів по товщині зв'язуючого шару досягалось шляхом варіювання технологічних параметрів випаровування | осадження (О 5ПпМці2 еї аї, Тпіга
Іпіегпайопа! Зутрозішт оп Зігисішга! апа Рипсіпа! (Сзгадіепі Маїйегіаіїє, ей В ІІвсппег апа М СпПегїтагаї « (аизаппе, Зм/йгепапа) Ргезз Роїуїеснпідцез еї Опімегвіаігез Котападев, (1994), р 441-446) -о с Створення функціонально градієнтних складів і структур по товщині захисних покриттів є необхідною, але не . достатньою умовою одержання високонадійних сполучень підложка - покриття Необхідна визначена градієнтна «» перехідна зона між підложкою і функціонально градієнтним покриттям, яка забезпечує високу адгезійну міцність покриття до підложки В розглянутих вище технологічних варіантах цю зону створюють шляхом стимулювання дифузійних процесів у зоні контакту або при осадженні покриттів за рахунок попереднього високотемпературного г) нагрівання підложки (виробу), або за рахунок високотемпературного відпікання виробу після осадження покриттів, або послідовного застосування першого і другого термічного впливу Наприклад, для сплавів на ші нікелевій основі інтервал температур попереднього нагрівання І відпікання дорівнює 900-11007С
Го) Високотемпературне нагрівання і відпікання є не тільки додатковими технологічними операціями, але й 5р своєрідним бар'єром, що обмежує діапазон матеріалів і виробів, на які можна осаджувати захисні покриття ші вказаними вище методами Ці обмеження пов'язані з можливим зміненням структури матеріалу виробів | форми
Та» самих виробів при високотемпературному нагріванні і тривалому відпіканні Слід також враховувати можливість виникнення значних внутрішніх напруг у покриттях після високотемпературного відпікання і подальшого охолодження виробів до кімнатної температури
В зв'язку з сказаним, подальше удосконалення функціонально градієнтних захисних покриттів може здійснюватись у напрямку створення покриттів, осаджуваних при помірних температурах з одночасним
Ф) формуванням між підложкою і функціонально градієнтним покриттям вказаної градієнтної перехідної зони, яка ко забезпечує високу адгезійну міцність покриття до підложки без необхідності застосування подальших високотемпературних відпікань во При одержанні на металевої підложці електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі захисного градієнтного покриття з зовнішнім керамічним шаром така задача може бути вирішена застосуванням спеціальної композиції, складеної з суміші металів, сплавів і оксидів, що мають різні температури плавління і пружності парів при температурі випаровування
Найбільш близьке до цього винаходу і тому взяте за прототип рішення розкрито у заявці на Європатент Мо97 65 105 545 4 від 03.04.97, публікація ЕР-А1-0 799 904, МПК9У С23С 14 /30, 14/06, 14/02, 08 10 1997 (В. Моуспап еї а!) Кращими властивостями володіє запропонована у однім з варіантів винаходу вказаної заявки композиція для одержання захисного градієнтного покриття на металевій підложці електронно-променевим випаровуванням конденсацією у вакуумі на основі суміші металів і оксидів металів, що мають різну пружність пара при температурі випаровування Для рішення вказаної вище задачі у вказану суміш доданий алюміній, що має низьку температуру плавлення і найбільший тиск парів при температурі випаровування Вказану суміш у вигляді спресованої і відпаленої у вакуумі таблетки, розташованої на торці керамічного зливка або у мідному водоохолоджуваному тіглі, розплавляють електронним променем Пружність пара компонентів таблетки при температурі випаровування максимальна для алюмінія і мінімальна для оксиду цирконію, т е зменшується у послідовності А!І-»АІ2О3-и57гО5 Тому першим починає випаровуватись алюміній, потім підключається 70 випаровування оксиду алюмінію і на заключній стадії випаровується оксид цирконію В результаті у процесі конденсації створюється градієнт концентрацій компонентів по товщині покриття Перші порції алюмінію, які конденсуються на попередньо нагрітій підложці, взаємодіють з поверховими шарами підложки і активно беруть участь у формуванні складу і структури зони контакту підложка - покриття
Вказана композиція забезпечує одержання гарних фізико-механічних характеристик покриття у широкому 75 діапазоні робочих умов у тому випадку, коли температура попереднього підігрівання підложок при осадженні вказаного покриття становить 900-10507"С Ця температура не створює небажаних змін структури і напруг у нікелевих сплавах, для яких призначено покриття, запропоноване у прототипі.
Проте, для ряду інших сплавів, зокрема на основі титану, міді або заліза, така температура надто велика.
Тому актуальною залишається задача створення композиції для одержання захисного функціонально градієнтного покриття електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі, яка при нанесенні покриття на металеву підложку, попередньо нагріту до 300-500"С, забезпечила б формування перехідної зони між підложкою і функціонально градієнтним покриттям, створюючої високу адгезійну міцність покриття до підложці
Суть винаходу. Га
У основу винаходу поставлена задача створити композицію для одержання на металевій підложці захисного градієнтного покриття електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі, яка, за рахунок о відповідного добору її складу, при нанесенні покриття на металеву підложку, попередньо нагріту до 300-5002С, забезпечила б формування перехідної зони між підложкою і функціонально градієнтним покриттям, створюючої високу адгезійну міцність покриття до підложки і його високу твердість. «І
Вказана задача вирішена тим, що запропонована композиція для одержання захисного градієнтного покриття на металевій підложці електронно-променевим випаровуванням | конденсацією у вакуумі на основі суміші о металів і оксидів металів, що мають різну пружність пара при температурі випаровування, яка, згідно винаходу, ее для одержання високої адгезійної міцності покриття до підложки при помірних температурах (300-500) і високой твердості у якості металів містить олово і хром, а у якості оксидів металів - оксид алюмінію і оксид о
Ххрома при такому співвідношенні компонентів (мас 9б): со
Зп -1-13
Сг-1-40
СггОз -0,1-10 «
А2О3 інше - - Саме введення у композицію добавки легкоплавкого компонента олова з температурою плавління 2327С, що "» нижче мінімальної температури підігрівання підложки (т е нижче З3З00"С), і з максимальною пружністю пара при температурі випаровування забезпечує на початковому етапі конденсації створення тонкої рідкої плівки олова, яка взаємодіє з поверховими шарами підложки і визначає склад і структуру перехідної зони контакту оз При температурі 300-5007С олово має значну розчинюваність у титані (близько 20 мас 9б), залізі (близько 10 мас в) і міді (близько 10 мас 95) і сплавах на їх основі Тому при виготовленні підложки з таких металів і о сплавів вказана рідка плівка змочує поверхню підложки, згладжує шерхатості цієї поверхні І, розчинюючись у о матеріалі підложки, не створює небажаних, з точки зору адгезії покрить до підложки, крихких фаз
При подальшому випаровуванні композиції згідно винаходу зверху збагаченої оловом перехідної зони о формується металокерамічне покриття А! 203-Сті-Сг2О3з, яке володіє цілим комплексом механічних і
Та» фізико-хімічних властивостей, привабливих з точки зору захисних покриттів високою твердістю, близьким до металевих сплавів коефіцієнтом лінійного термічного розширення, чудовим спротивом окисленню, доброю термостійкістю і ін
Доцільно, щоб композиція додатково містила оксид магнію при співвідношенні компонент (мас 9б): (Ф. Зп -1-13, ко Сг -1-40,
Сг2О3 -0,1- 10, во Мао - 30 - 5О,
АІ203 - інше
Відомо (Сегтеїв, Ей У К ТтКіерацой апа МУ Кк Сгапааї!, 1960, Кеїппоїд Рибіїзпіпуд Согрогайоп), що добавка
Мао, як і добавка СгоО»з у кермети АІ2О3-Стг підвищує їх щільність і твердість 65 Композиція згідно винаходу забезпечує добрі фізико-технологічні характеристики покриттів, які одержують методом електронно-променевого випаровування і осадження у вакуумі на підложку, попередньо нагріту до
300-500", високу мощность адгезії покриття до підложки і високу твердість покриття.
Короткий опис рисунків.
Технічна суть і принцип винаходу пояснюються на прикладах його втілення з посиланнями на рисунки, що прикладуються, де
На фіг.1 приведена схема розміщення композиції у вигляді таблетки у водоохолоджуваному тіглі,
На фіг.2 показано розподіл 5п, Ст, АЇІ ії О по товщині градієнтного покриття, одержаного випаровуванням композиції складу (по масі) 1395 Зп - 1390 Ст - 0,590 Ст»Оз - 73,590 АІ203
Докладний опис винаходу. 70 Композиція, що пропонується для одержання на металевій підложці захисного функціонально градієнтного покриття електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі, представляє собою суміш порошків металів і оксидів, що мають різну пружність пара при температурі випаровування, у такої базової концентрації (мас 9б): 75 Зп -13
Сто -13
Сг2о3 -0,5
АгОз - 73,5
Наявність у композиції олова, що є легсоплавким компонентом, який починає випаровуватись першим і, конденсуючись виконує роль "клею", спочатку згладжуючи мікрорельєф поверхні і потім приймаючи участь у формуванні складу і структури перехідної зони підложка/покриття, знижує вимоги до шерхатості поверхні підложки Експериментальна встановлено, що для осадження покриття з використанням композиції, що пропонується, достатньою є піскострумінна обробка, яка створює рельєф глибиною близько 1мМкм сч
Переваги запропонованої композиції у порівнянні з відомими Ілюструються у наступних прикладах:
Приклад 1 (о)
Вказану суміш компонентів композиції, спресовану і спечену у таблетку діаметром бімм і масою бг, розташовували у водоохолоджуваному тіглі (фіг.1) і здійснювали електронно-променеве випаровування з подальшої конденсацією на плоскі зразки з маловуглецевої сталі, міді і титану розміром 70х5х 2,5мм при «г зо температурі 300"С у вакуумі при потужності променя 26-28КВт і струмі променя близько 1,5А При відстані від джерела до поверхні конденсації 320-340мм товщина градієнтного покриття на стаціонарній підложці склала о бБмкм Товщина покриття пропорційна масі таблетки Для покриттів товщиною 6-7мкм достатня маса таблетки со 8-10г.
Концентрація олова у зоні контакту підложка/покриття також пропорційна змісту олова у таблетці. На фіг.2 о зв показано розподіл олова і інших елементів у зоні контакту і у покритті, одержаному при випаровуванні таблетки со масою 40г композиції (по масі) 1395 Зп - 13905 Ст - 0,590 Ст»Оз - 73,5905 АІ2О3.
Міцність адгезії покриття до підложки і якість покриття визначали по куті вигину зразку з покриттям до початку відшарування або зруйнування покриття Кут вигину вказаних плоских зразків з маловуглецевої сталістали, міді і титану визначали по трьохточковій схемі вигину при відстані між опорами 18мм і швидкості « 70 навантаження 1Тмм/хв Його величина склала більш 907 Мікротвердість Н, поверхні покриття визначали при 2 с навантаженні 50Гг її величина склала 8-9ГПа
Приклад 2 з В умовах, Ідентичних умовам прикладу 1, здійснювали електронно-променеве випаровування з подальшої конденсацією на плоскі зразки з маловуглецевої сталі, міді і титану розміром 70х5х2,5мм композицію складу (по масі) 695 Зп - 3595 Ст-- 4696 Мас - 1395 АІ2О3 Товщина градієнтного покриття на стаціонарній підложці склала со приблизно бмкм
Міцність адгезії покриття до підложки і якості покриття визначали, як і у прикладі 1, по куті вигину о зразку з покриттям до початку відшарування або зруйнування покриття 1 у даному випадку величина кута вигину со склала більш 90" Мікротвердість Ну поверхні покриття визначали при навантаженню 50г її величина склала 5о19-20ГПа о Цей винахід знайде застосування у промисловості при нанесенні захисних функціонально градієнтних
Т» покриттів на вироби з сплавів заліза і міді і особливо у галузі формування захисних покриттів на деталях з сплавів титану, застосовуваних у газових турбінах.
Claims (2)
- 29 Формула винаходу Ф)г 1. Композиція для одержання захисного градієнтного покриття на металевій підкладці електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі на основі суміші металів і оксидів металів, що во мають різну пружність пари при температурі випаровування, яка відрізняється тим, Що композиція як метали містить олово і хром, а як оксиди металів - оксид алюмінію і оксид хрому при такому співвідношенні компонентів (мас 95): Зп 1-13 Ст 1-40 бо СтгОз3 01-10АІ203 решта.
- 2. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що вона додатково містить оксид магнію при співвідношенні компонентів (мас 95): Зп 1-13 Сг 1-40 Сг2О3 0,1-10 70 Мао 30 - БО АІ203 решта. се що о «І (ав) (ее) (ав) (зе) -с . а (95) (ав) (ее) Ге ШІ «г» ко бо б5
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA98062916A UA30804C2 (uk) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | Композиція для отримання захисного градієнтного покриття на металевiй підкладці електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі |
| AU43066/99A AU4306699A (en) | 1998-06-04 | 1999-06-04 | Composition for production of a protective gradient coating on a metal substrateby electron beam evaporation and condensation under vacuum |
| JP2000552317A JP4361213B2 (ja) | 1998-06-04 | 1999-06-04 | 真空下における電子ビームによる蒸発及び凝縮によって金属製基材に傾斜保護コーティングを形成するための組成物 |
| EP99955302A EP1099002B1 (en) | 1998-06-04 | 1999-06-04 | Composition for production of a protective gradient coating on a metal substrate by electron beam evaporation and condensation under vacuum |
| DE69901450T DE69901450T2 (de) | 1998-06-04 | 1999-06-04 | Zusammensetzung zur herstellung einer gradientenschutzbeschichtung auf ein metallsubstrat durch elektronenstrahlverdampfung und kondensation unter vakuum |
| ES99955302T ES2173761T3 (es) | 1998-06-04 | 1999-06-04 | Composicion para producir un revestimiento protector en gradiente sobre un sustrato metalico por evaporacion y condensacion de haz electronico bajo vacio. |
| PCT/UA1999/000010 WO1999063127A2 (en) | 1998-06-04 | 1999-06-04 | Composition for production of a protective gradient coating on a metal substrate by electron beam evaporation and condensation under vacuum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA98062916A UA30804C2 (uk) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | Композиція для отримання захисного градієнтного покриття на металевiй підкладці електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA30804A UA30804A (uk) | 2000-12-15 |
| UA30804C2 true UA30804C2 (uk) | 2002-07-15 |
Family
ID=21689275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA98062916A UA30804C2 (uk) | 1998-06-04 | 1998-06-04 | Композиція для отримання захисного градієнтного покриття на металевiй підкладці електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1099002B1 (uk) |
| JP (1) | JP4361213B2 (uk) |
| AU (1) | AU4306699A (uk) |
| DE (1) | DE69901450T2 (uk) |
| ES (1) | ES2173761T3 (uk) |
| UA (1) | UA30804C2 (uk) |
| WO (1) | WO1999063127A2 (uk) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA56228C2 (uk) * | 1999-11-01 | 2003-05-15 | Міжнародний Центр Електронно-Променевих Технологій Інституту Електрозварювання Ім. Е.О.Патона Нану | Композиційний зливок для одержання шляхом випаровування функціонально градієнтного покриття із зовнішнім керамічним шаром на металевій підкладці (варіанти) |
| FR2838752B1 (fr) * | 2002-04-22 | 2005-02-25 | Snecma Moteurs | Procede de formation d'un revetement ceramique sur un substrat par depot physique en phase vapeur sous faisceau d'electrons |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1073327A1 (ru) * | 1982-09-17 | 1984-02-15 | Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Порошкообразный состав дл химико-термической обработки изделий из никелированных углеродистых сталей |
| CN1074689C (zh) * | 1996-04-04 | 2001-11-14 | E·O·帕通电子焊接研究院电子束工艺国际中心 | 基体上制备有跨厚度化学组成和结构梯度并陶瓷外层方法 |
-
1998
- 1998-06-04 UA UA98062916A patent/UA30804C2/uk unknown
-
1999
- 1999-06-04 ES ES99955302T patent/ES2173761T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-04 DE DE69901450T patent/DE69901450T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-06-04 EP EP99955302A patent/EP1099002B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-04 AU AU43066/99A patent/AU4306699A/en not_active Abandoned
- 1999-06-04 JP JP2000552317A patent/JP4361213B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-06-04 WO PCT/UA1999/000010 patent/WO1999063127A2/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002517609A (ja) | 2002-06-18 |
| AU4306699A (en) | 1999-12-20 |
| JP4361213B2 (ja) | 2009-11-11 |
| DE69901450D1 (de) | 2002-06-13 |
| WO1999063127A3 (en) | 2000-03-09 |
| EP1099002B1 (en) | 2002-05-08 |
| ES2173761T3 (es) | 2002-10-16 |
| WO1999063127A2 (en) | 1999-12-09 |
| EP1099002A2 (en) | 2001-05-16 |
| UA30804A (uk) | 2000-12-15 |
| DE69901450T2 (de) | 2003-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5834070A (en) | Method of producing protective coatings with chemical composition and structure gradient across the thickness | |
| US6054184A (en) | Method for forming a multilayer thermal barrier coating | |
| KR100598230B1 (ko) | 열차단피복시스템을위한결합피복층의침착방법 | |
| EP1335040B1 (en) | Method of forming a coating resistant to deposits | |
| RU2228389C2 (ru) | Способ обеспечения тепловой защиты и металлическое изделие с керамическим покрытием (варианты) | |
| US6103386A (en) | Thermal barrier coating with alumina bond inhibitor | |
| JPH01279781A (ja) | セラミック被覆耐熱部材 | |
| WO2001063008A3 (en) | Lower conductivity thermal barrier coating | |
| UA44780C2 (uk) | Металева деталь (варіанти), спосіб її виготовлення (варіанти)та матеріал для термобар'єрного покриття металевої деталі | |
| JP2005281865A (ja) | 物品を保護する方法及び関連する組成 | |
| JPS5887273A (ja) | セラミツク被覆層を有する部品とその製造方法 | |
| KR100511799B1 (ko) | 내화 구조 부재 상에 코팅을 제작하는 방법 | |
| WO2011132596A1 (ja) | 耐熱部材 | |
| JPH06306640A (ja) | 高温被曝材料 | |
| UA30804C2 (uk) | Композиція для отримання захисного градієнтного покриття на металевiй підкладці електронно-променевим випаровуванням і конденсацією у вакуумі | |
| WO2019077748A1 (ja) | 浴中ロール及び浴中ロールの製造方法 | |
| RU2120494C1 (ru) | Способ получения на подложке защитных покрытий с градиентом химического состава и структуры по толщине с внешним керамическим слоем, его вариант | |
| JPH07292453A (ja) | 高温酸化防止用遮熱コーティング方法 | |
| Vencl et al. | Thermal cycling behaviour of plasma sprayed NiCr-Al-Co-Y2O3 bond coat in thermal barrier coating system | |
| US4715902A (en) | Process for applying thermal barrier coatings to metals and resulting product | |
| JPH05263212A (ja) | 耐熱被覆 | |
| JPS61288060A (ja) | 減圧プラズマア−ク溶射方法 | |
| JP2000511236A (ja) | 超合金からなる基体とその上に設けられた層構造とを備えた構造部品並びにその製造方法 | |
| Mrdak et al. | [Characterization of deposited plasma spray nicralcoy2o3 coating layers on almg1 alloy substrates][Karakterizacija deponovanih slojeva plazma sprej prevlake nicralcoy2o3 na podlogama od legure almg1] | |
| KR970005442B1 (ko) | 밀착성 및 내열성이 우수한 Al/Ti 진공증착 이층도금강판 및 그 제조방법 |