UA77624C2 - Спосіб захисту алітуванням металевих деталей, утворених щонайменше частково стільниковою структурою - Google Patents
Спосіб захисту алітуванням металевих деталей, утворених щонайменше частково стільниковою структурою Download PDFInfo
- Publication number
- UA77624C2 UA77624C2 UA2002108051A UA2002108051A UA77624C2 UA 77624 C2 UA77624 C2 UA 77624C2 UA 2002108051 A UA2002108051 A UA 2002108051A UA 2002108051 A UA2002108051 A UA 2002108051A UA 77624 C2 UA77624 C2 UA 77624C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- pressure
- carrier gas
- argon
- molecules
- carried out
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000005269 aluminizing Methods 0.000 title abstract 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 7
- -1 aluminum compound Chemical class 0.000 claims description 4
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 abstract 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 4
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 210000002105 tongue Anatomy 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4488—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by in situ generation of reactive gas by chemical or electrochemical reaction
-
- 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
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/06—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using gases
-
- 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
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/06—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using gases
- C23C10/08—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using gases only one element being diffused
-
- 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
-
- 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/08—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metal halides
- C23C16/12—Deposition of aluminium only
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Спосіб алітування осадженням із газової фази для захисту від окислювання металевої деталі при високій температурі, утвореної щонайменше частково стільниковою структурою, відповідно до якого щонайменше один газоподібний прекурсор покриття, який підлягає осадженню, що містить сполуку алюмінію, приводять за допомогою газу-носія в контакт із поверхнями вміщеної в камеру деталі, причому тиск у вказаній камері залишається постійним, як газ-носій використовують гелій або аргон, а його тиск вибирають таким чином, що середня довжина вільного пробігу молекул газу-носія щонайменше вдвічі перевищує цей розмір для молекул аргону при атмосферному тиску. Спосіб особливо придатний для алітування сегмента кільця турбіни низького тиску в складі турбомашини, оснащеного покриттям, що стирається і яке має стільникову структуру.
Description
Опис винаходу
Даний винахід стосується способу захисту від окислювання при високій температурі металевих деталей, 2 утворених, щонайменше, частково щільниковою структурою.
Зокрема, в промисловості, винахід застосовується для захисту покриттів, що стираються, які формують на деталях турбіни низького тиску в складі турбомашини. Галузь застосування поширюється також на будь-які авіаційні деталі які мають щільникову структуру, що повинні бути захищені від окислювання при високій температурі. 70 У турбіні низького тиску в складі турбомашини повітряне ущільнення утворене між вершинами обертових лопаток і турбіною, що охоплює їх нерухомим кільцем, а також між вільними кінцями нерухомих лопаток і поверненим до них кільцем ротора таким чином, щоб перешкоджати прямому проходу повітря в зазори між вершинами рухомих або нерухомих лопаток і розташованими навпроти них частинами нерухомого або рухомого кільця. 19 Відомо оснащення нерухомих частин покриттям, що стираються, яке може бути утворено металевою щільниковою структурою, укріпленою за допомогою пайки, при цьому осі чарунок структури орієнтовані по суті радіально. Рухомі частини можуть проникати в щільникову структуру на частину висоти чарунок кромок вершин рухомих лопаток або своїми виступаючими частинами (язичками), передбаченими на роторі.
Хоча такі щільникові структури виготовляються з металевих сплавів, що мають хорошу стійкість до високих температур, вони схильні руйнуватися за рахунок окислювання. На практиці застій дуже гарячих газів згорання в чарунках щільникової структури викликає корозію, що може приводити до локалізованого руйнування покриття, утвореного щільниковою структурою. У результаті цього на периферії кільця турбіни або ротора можуть виникати витоки з утворенням гарячих точок і значного зниження кпд турбіни. Заміна покриття, що стирається, яке має щільникову структуру потребує зупинки турбіни, що при необхідності частої заміни приводить до високих витрат. с
В даний час звичайно використовують спосіб захисту за допомогою алітування осадженням із газової фази. Ге)
Цей процес добре відомий. Як приклад можна зробити посилання на патент Франції Мо1433497. Відомий спосіб полягає в тому, що одну або декілька деталей, які потребують захисту, поміщають у камеру, в якій циркулює газова суміш, що містить сполуку алюмінію, таку як галогенід, і газ-розріджувач (газ-носій). Галогенід є продуктом реакції між галогеном, наприклад, хлором або фтором, і металевим донором, що містить алюміній, З наприклад, металевим сплавом алюмінію з одним або декількома металевими компонентами матеріалу с деталей, які підлягають захисту. Газ-розріджувач забезпечує розведення і перенос газової суміші для приведення галогеніду в контакт із деталями з метою формування бажаного покриття на їх поверхнях. У якості ее, газу-розріджувача звичайно використовують аргон. У зазначеному патенті Франції Мо1433497 згаданий також водень, проте його використання на практиці дуже утруднено із-за міркувань безпеки.
Зо У випадку обробки нерухомих деталей турбіни низького тиску алітування повинно проводитися після - припаювання на деталі покриття з щільниковою структурою, тому що паяння неможливо виконати після алітування.
Класичний спосіб алітування осадженням із газової фази дозволяє забезпечити формування задовільного « захисного прошарку на зовнішній поверхні деталей, проте він не дає можливості сформувати такий захисний З 70 прошарок усередині чарунок до самого дна. У той же час захист від окислювання при високій температурі с потрібно не тільки поблизу відкритої частини чарунок, але також і до самого дна, де можуть застоюватися з» гарячі гази згорання.
Задача, на рішення якої спрямований даний винахід, полягає в створенні способу, що дозволяє здійснити захист алітуванням усіх відкритих поверхонь деталей, утворених, щонайменше, частково щільниковою структурою, і особливо всіх поверхонь чарунок цієї структури. це. Відповідно до винаходу рішення поставленої задачі досягається за рахунок способу, відповідно до якого, -і щонайменше, один газоподібний прекурсор (вихідна речовина) покриття, який підлягає осадженню, що містить сполуку алюмінію, приводять за допомогою газу-носія в контакт із поверхнями поміщеної в камеру деталі. При б цьому відповідно до винаходу газ-носій вибирають із гелію й аргону, а його тиск вибирають таким чином, що ка 20 середня довжина вільного пробігу молекул газу-носія, щонайменше, у двічі перевищує цей розмір для молекул аргону при атмосферному тиску.
Т» Збільшення середньої довжини вільного пробігу молекул газу-носія сприяє його більш легкому проникненню в чарунки щільникової структури і за рахунок цього дозволяє приводити молекули газоподібного прекурсора в контакт із внутрішніми поверхнями чарунок аж до самого дна. Таким чином, алітуванню піддаються цілком усі 52 поверхні деталі з забезпеченням їх захисту, що дозволяє значно підвищити їх довговічність.
ГФ) Відповідно до варіанту здійснення винаходу в якості газу-носія використовують гелій. При цьому спосіб може здійснюватися при атмосферному тиску або при тиску нижче атмосферного. о Відповідно до іншого варіанту здійснення винаходу в якості газу-носія використовують аргон, і спосіб в оптимальному випадку здійснюють під тиском, що не перевищує 50кПа, переважно, що не перевищує 25кКПа. 60 Приклади здійснення даного винаходу будуть докладніше описані нижче з посиланнями на креслення, що прикладаються, на яких:
Фіг.1 у дуже схематичному виді зображує в розтині по меридіанній площині частину турбіни низького тиску в складі турбомашини,
Фіг.2 зображує в перспективі сегмент кільця по Фіг.1, і бо Фіг.3 у дуже схематичному виді зображує установку для здійснення способу відповідно до винаходу.
Приклади здійснення винаходу будуть описані нижче згідно зі способом формування захисного прошарку для сегментів кільця, встановленого на нерухомих лопатках турбіни низького тиску в складі турбомашини. Вочевидь, що спосіб придатний для використання стосовно до сегментів нерухомого кільця турбіни низького тиску, забезпеченим щільниковою структурою, що стирається, також як і до будь-якої металевої деталі, особливо будь-якої авіаційної деталі, утвореної, щонайменше, частково щільниковою структурою.
У турбіні низького тиску, що у дуже схематичному виді показана на Фіг.1, нерухомі направляючі лопатки 10 своїми вільними кінцями входять у кільце 12, що утворене прилеглими один до одного сегментами. Кожний сегмент 13 кільця (Фіг.2) містить сегмент 14 ободу, який має на внутрішній стороні щільникову структуру 16. 70 Сегмент 14 ободу виготовлений із металевого матеріалу, наприклад, із супер-сплаву на основі нікелю або кобальту, такого як "НА214" (МС16РЕе) або "НазіейЙоу Х" (МС22Ре) або "НА188" (КСМ22МУ). Щільникова структура 16 також виготовлена з металевого матеріалу, наприклад, із сунер-сплаву на основі кобальту або на основі заліза, такого як "НА214", і яка припаяна на сегменті 14 ободу або безпосередньо на направляючому апараті турбіни.
У поперечному перетині (Фіг.1) структура 16 має ступінчастий профіль, що приблизно відповідає профілю зверненої до неї кільцевої частини ротору 18 турбомашини. Ротор 18 має виступаючі частини 19, або язички, що утворюють лабіринтові перегородки і під час роботи турбомашини проникають у щільникову структуру 16, що утворює покриття, що стирається, кільця 12.
Чарунки 17 щільникової структури 16 мають осі, орієнтовані по суті радіально. Як приклад висота чарунок 17 може складати від 5 до 20мм, а глибина проникнення язичків 19 у щільникову структуру може складати від 2 до Змм.
Спільна конфігурація язичків 19 і структури, , що стирається, 16 дозволяє сформувати периферійне ущільнення, що перешкоджає прямому проходові газів згорання в простір між лопатками 10 і кільцем 12.
Підвищена температура газів, що може перевищувати 10002С, викликає необхідність формування захисту від сч окислювання при високій температурі на відкритих поверхнях сегментів кільця, включаючи внутрішні стінки чарунок 17. о
Такий захист формують за допомогою способу відповідно до винаходу з використанням, наприклад, показаної на Фіг.З установки для алітування осадженням із газової фази.
Ця установка містить камеру 20, негерметично закриту кришкою 22 і встановлену усередині судини 24. Ця «І судина герметично закрита кришкою 26 і розташована в печі 28.
Трубопровід ЗО подає газ-носій (газ-розріджувач) в утворену камерою 20 порожнину 21. Такий же газ с вдувають в судину 24 зовні камери 20 по трубопроводу 32. Цей продувний газ відводиться по трубопроводу 36, Ге) що проходить через кришку 26.
Усередині камери 20 розташований донор 34 у вигляді, наприклад, гранул або порошку. У загальному -
Зз5 випадку донор утворений сплавом алюмінію з одним або декількома металами, що є компонентами матеріалу р деталей, які підлягають алітуванню. Активатор, який дозволяє разом із донором формувати галогенід, також вводиться в камеру у вигляді порошку. Звичайно використовуються такі активатори, як фторид амонію МН. або фторид алюмінію АЇІЕз.
Після кріплення паюванням щільникових структур 16 на сегментах 14 ободу, сегменти 13 кільця, які « підлягають алітуванню, поміщають у порожнину 21 з опорою або підвіскою за допомогою відповідних засобів шщ с технологічної оснастки (не показані). Додаткові блоки донора можуть бути поміщені навпроти або на відстані й від отворів чарунок. «» Температуру печі регулюють таким чином, щоб усередині печі підтримувалася температура від 950 до 12002С, при якій у результаті реакції між донором і активатором утвориться газоподібний галогенід.
Алітування здійснюється шляхом осадження за допомогою розкладання галогеніду при контакті з поверхнями -і чарунок щільникових структур. Газ-носій служить для полегшення переносу молекул галогеніду. -1 Відповідно до першого прикладу здійснення винаходу використовуваним газом-носієм с гелій.
У порівнянні з аргоном, що використовується звичайно, молекули гелію мають значно більшу середню (о) довжину вільного пробігу при рівних значеннях тиску. Звичайно середню довжину ГІ. вільного пробігу визначають юю 50 як розмір, пропорційний 1/Р ОО», де Р - тиск і О-молекулярний діаметр. Відношення | не//Їдг між розмірами середньої довжини вільного пробігу молекул гелію й аргону при атмосферному тиску приблизно дорівнює 3.
ЧТ» Збільшення середньої довжини вільного пробігу молекул газу-носія сприяє більш легкій дифузії галогеніду усередину чарунок 17 сегментів 13 кільця, так що здійснюється алітування не тільки зовнішніх поверхонь сегментів кільця, але також і усіх внутрішніх поверхонь чарунок.
Відповідно до другого прикладу здійснення винаходу використовуваним газом-носієм є аргон, але процес алітування здійснюють під зниженим тиском, із тим, щоб також збільшити довжину вільного пробігу молекул о газу-носія. іме) Таким чином, після завантаження сегментів кільця в порожнину 21 установки згідно з Фіг.З і герметичного закриття судини 24, внутрішню атмосферу судини 24 і камери 20 видаляють аргоном, який продувають. Після 60о цього тиск знижують шляхом відводу газу через трубопровід 36 таким чином, щоб привести тиск у судині 24 і в камері 20 до відносно низького розміру, наприклад, нижче 5кПа. Потім здійснюють безупинну подачу аргону через трубопровід 30 із підтримкою в судині 24 і в камері 20 тиску нижче атмосферного. Розмір цього тиску вибирають таким, що не перевищує 50кПа, переважно не перевищує 25кПа. При цьому відношення І Аггед/І Агат між розмірами середньої довжини вільного пробігу молекул аргону при зниженому тиску і при атмосферному 65 тиску, щонайменше, дорівнює 2, переважно, щонайменше, дорівнює 4.
Два сегменти кільця турбіни, подібні сегментам кільця згідно з Фіг.1 і 2, піддавали алітуванню з використанням установки типу показаної на Фіг.3. У якості донора використовували сплав хром-алюмінію з вмістом алюмінію 30-35905, у якості активатора використовували АЇїЕз.
Процес проводили при температурі в порожнині 21, приблизно рівною 10002С, протягом приблизно 5 годин.
Були проведені три контрольних досліди А, В, С, відповідно, з аргоном при атмосферному тиску (відомий спосіб рівня техніки, - алітування осадженням із газової фази), із гелієм і з аргоном під зниженим тиском розміром приблизно 13кПа.
Для кожного контрольного досліду використовували щільникові структури з різноманітними розмірами висоти (глибини) Н чарунок, -і відповідно, 9, 11 і ї5мм. Заміряли товщину прошарку осадження при алітуванні на 7/0 Внутрішніх стінках чарунок у безпосередній близькості до їхніх входів (зверху), У основи поперечних стінок чарунок (знизу) і на їх дні (дно).
У наведеній нижче таблиці подані обмірювані розміри товщини покриття в мкм. ів Тести нетвим,
Азверу| 3605032
І 1010 дю | 01 о 1 о
СЗверху| 41 02932 сч
Таким чином, якщо покриття у верхній частині чарунок було отримано в усіх випадках, тільки варіанти і) способу по винаході дозволили забезпечити суцільне покриття внутрішніх стінок чарунок від верху до низу і на дні.
Варто зауважити, що в контрольному досліді С (Аг при зниженому тиску) відношення ГАг гед/І Агат «г
Зо дорівнювало приблизно 7,5), у той час як у досліді В (Не при атмосферному тиску) відношення
І Не/ Агат дорівнювало приблизно 3. с
Процес алітування з гелієм у якості газу-носія може також здійснюватися при зниженому тискудля одержання (о співвідношення І Агеед/І Агат ВИЩЕ З і подальшої інтенсифікації проникнення молекул прекурсору до дна чарунок. ча
Зо
Claims (5)
1. Спосіб алітування осадженням із газової фази для захисту від окислювання при високій температурі металевої деталі, утвореної, щонайменше частково, стільниковою структурою, відповідно до якого щонайменше « 700 ОДИН газоподібний прекурсор покриття, який підлягає осадженню, що містить сполуку алюмінію, приводять за ш-в допомогою газу-носія в контакт із поверхнями вміщеної в камеру деталі, який відрізняється тим, що тиск у с вказаній камері залишається постійним, як газ-носій вибирають гелій або аргон, а його тиск вибирають таким :з» чином, що середня довжина вільного пробігу молекул газу-носія щонайменше вдвічі перевищує цей розмір для молекул аргону при атмосферному тиску.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що його здійснюють при атмосферному тиску з використанням гелію - як газу-носія.
З. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що його здійснюють при тиску, нижче атмосферного тиску, з і використанням гелію як газу-носія. ФО
4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що його здійснюють під тиском, що не перевищує 50 кПа, із Використанням аргону як газу-носія. іме)
5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що його здійснюють під тиском, що не перевищує 25 кПа, із Ї» використанням аргону як газу-носія.
б. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5 для алітування сегмента кільця турбіни низького тиску в складі турбомашини, яке має покриття, що стирається і має стільникову структуру. Ф) іме) 60 б5
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0113313A FR2830873B1 (fr) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | Procede de protection par aluminisation de pieces metalliques constituees au moins en partie par une structure en nid d'abeilles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA77624C2 true UA77624C2 (uk) | 2006-12-15 |
Family
ID=8868340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2002108051A UA77624C2 (uk) | 2001-10-16 | 2002-10-09 | Спосіб захисту алітуванням металевих деталей, утворених щонайменше частково стільниковою структурою |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030072879A1 (uk) |
| EP (1) | EP1302559A1 (uk) |
| JP (1) | JP4104951B2 (uk) |
| CA (1) | CA2408179A1 (uk) |
| FR (1) | FR2830873B1 (uk) |
| RU (1) | RU2291913C2 (uk) |
| UA (1) | UA77624C2 (uk) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2830874B1 (fr) * | 2001-10-16 | 2004-01-16 | Snecma Moteurs | Procede de protection par aluminisation de pieces metalliques de turbomachines munies de trous et cavites |
| JP2006019067A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Sharp Corp | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| DE102006028297A1 (de) * | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zur Reparatur von Einlaufbelägen |
| JP5311776B2 (ja) * | 2006-10-10 | 2013-10-09 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
| EP2098606A1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-09-09 | Siemens Aktiengesellschaft | A MCrAlY alloy, methods to produce a MCrAlY layer and a honeycomb seal |
| FR2928961B1 (fr) * | 2008-03-19 | 2015-11-13 | Snecma | Distributeur sectorise pour une turbomachine. |
| JP2009236038A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Toshiba Corp | 蒸気タービン |
| EP2427590B1 (en) * | 2009-05-08 | 2018-07-11 | MT Coatings, LLC | Apparatus and methods for forming modified metal coatings |
| JP5653656B2 (ja) * | 2010-06-02 | 2015-01-14 | 三菱重工業株式会社 | ハニカム部材の温度推定方法及びハニカム部材 |
| EP2458157B1 (fr) * | 2010-11-30 | 2015-10-14 | Techspace Aero S.A. | Abradable de virole intérieure de stator |
| US9080459B2 (en) * | 2012-01-03 | 2015-07-14 | General Electric Company | Forward step honeycomb seal for turbine shroud |
| FR2992977B1 (fr) | 2012-07-03 | 2017-03-10 | Snecma | Procede et outillage pour le depot d'un revetement metallique en phase vapeur sur des pieces en super alliages |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3075494A (en) * | 1960-02-19 | 1963-01-29 | Union Carbide Corp | Apparatus for making metallized porous refractory material |
| FR1433497A (fr) * | 1965-02-16 | 1966-04-01 | Snecma | Procédé de dépôt d'une couche protectrice sur une pièce métallique par une méthode en phase vapeur |
| US3998758A (en) * | 1973-02-21 | 1976-12-21 | Clyde Robert A | Supported catalyst |
| US3918925A (en) * | 1974-05-13 | 1975-11-11 | United Technologies Corp | Abradable seal |
| US4156042A (en) * | 1975-04-04 | 1979-05-22 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Coating articles having fine bores or narrow cavities in a pack-cementation process |
| GB1549845A (en) * | 1975-04-04 | 1979-08-08 | Secr Defence | Diffusion coating of metal or other articles |
| US4132816A (en) * | 1976-02-25 | 1979-01-02 | United Technologies Corporation | Gas phase deposition of aluminum using a complex aluminum halide of an alkali metal or an alkaline earth metal as an activator |
| DE2805370A1 (de) * | 1978-02-09 | 1979-08-23 | Erich Prof Dr Fitzer | Alitierschicht fuer innenbohrungen in turbinenschaufeln |
| US4829655A (en) * | 1987-03-24 | 1989-05-16 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Catalyst support and method for making same |
| US4923717A (en) * | 1989-03-17 | 1990-05-08 | Regents Of The University Of Minnesota | Process for the chemical vapor deposition of aluminum |
| TW209253B (uk) * | 1990-09-21 | 1993-07-11 | Nidden Aneruba Kk | |
| DE4119967C1 (uk) * | 1991-06-18 | 1992-09-17 | Mtu Muenchen Gmbh | |
| US6235370B1 (en) * | 1999-03-03 | 2001-05-22 | Siemens Westinghouse Power Corporation | High temperature erosion resistant, abradable thermal barrier composite coating |
| US6135715A (en) * | 1999-07-29 | 2000-10-24 | General Electric Company | Tip insulated airfoil |
| FR2830874B1 (fr) * | 2001-10-16 | 2004-01-16 | Snecma Moteurs | Procede de protection par aluminisation de pieces metalliques de turbomachines munies de trous et cavites |
-
2001
- 2001-10-16 FR FR0113313A patent/FR2830873B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-10-09 UA UA2002108051A patent/UA77624C2/uk unknown
- 2002-10-10 JP JP2002297472A patent/JP4104951B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-11 US US10/268,750 patent/US20030072879A1/en not_active Abandoned
- 2002-10-14 EP EP02292521A patent/EP1302559A1/fr not_active Withdrawn
- 2002-10-15 CA CA002408179A patent/CA2408179A1/fr not_active Abandoned
- 2002-10-15 RU RU2002127983/02A patent/RU2291913C2/ru active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030072879A1 (en) | 2003-04-17 |
| FR2830873A1 (fr) | 2003-04-18 |
| JP2003201567A (ja) | 2003-07-18 |
| CA2408179A1 (fr) | 2003-04-16 |
| FR2830873B1 (fr) | 2004-01-16 |
| RU2291913C2 (ru) | 2007-01-20 |
| EP1302559A1 (fr) | 2003-04-16 |
| JP4104951B2 (ja) | 2008-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6129991A (en) | Aluminide/MCrAlY coating system for superalloys | |
| Lee et al. | Effects of sulfur impurity on the scale adhesion behavior of a desulfurized Ni-based superalloy aluminized by chemical vapor deposition | |
| UA77624C2 (uk) | Спосіб захисту алітуванням металевих деталей, утворених щонайменше частково стільниковою структурою | |
| US6440496B1 (en) | Method of forming a diffusion aluminide coating | |
| US5732467A (en) | Method of repairing directionally solidified and single crystal alloy parts | |
| EP1790753B1 (en) | Duplex gas phase coating | |
| EP3049547B1 (en) | Method of simultaneously applying three different diffusion aluminide coatings to a single part | |
| GB2167773A (en) | Improvements in or relating to coating processes | |
| US6929825B2 (en) | Method for aluminide coating of gas turbine engine blade | |
| JP2003183809A (ja) | 局部アルミニド被覆の形成法 | |
| EP1254968B2 (en) | Material treatment for reduced cutting energy and improved temperature capability of honeycomb seals | |
| US6602356B1 (en) | CVD aluminiding process for producing a modified platinum aluminide bond coat for improved high temperature performance | |
| KR20090050957A (ko) | 슬러리 확산 알루미나이드 코팅 조성물 및 방법 | |
| KR20010013930A (ko) | 중공 물품의 복잡한 내부 표면을 기상 코팅하는 방법 및장치 | |
| US5674610A (en) | Method for chromium coating a surface and tape useful in practicing the method | |
| US7700154B2 (en) | Selective aluminide coating process | |
| US7026011B2 (en) | Aluminide coating of gas turbine engine blade | |
| US7927656B2 (en) | Method and apparatus for controlling diffusion coating of internal passages | |
| GB2378156A (en) | Method and apparatus for retaining an internal coating during article repair | |
| US20030072878A1 (en) | Method of protecting metal parts of turbomachines having holes and cavities by aluminizing the parts | |
| US5355637A (en) | Abrasive medium | |
| CA2434211C (en) | Process and device for gas-phase diffusion coating of metallic components | |
| US20040005410A1 (en) | Process for internally coating gas turbine blades or vanes and internally coated gas turbine blade or vane produced thereby | |
| RU2579404C2 (ru) | Способ формирования защитного покрытия на поверхности металлической детали | |
| EP2739760B1 (en) | Method for forming an improved thermal barrier coating (tbc) and a thermal-barrier-coated article |