CS141488A2 - Protective coating for blade of titanium alloy and method of its production - Google Patents

Description

I 1

Vynález se týká ochranného povlaku na lopatce ze slitinytitanu a způsobu jeho výroby.

Lopatky ze slitiny titanu mají výhodu v tom, že mají vy-pevností a objemovou hmotností a že mají rov- než velmi dobrou mechanickou odolnost v nejkorozivnějšíchprost'řeč cích. Lopatky ze slitin titanu, používané v parníchturbinách, jsou však rychle poškozovány vodními kapičkami, vorí cín v care, když se otáčejí s velkou ob- vodovou rychlostí. Je tedy zapotřebí chránit obvod těchto lo- patek.

Ochranný povlak na lopatce z titanové slitiny má podlevynálezu podstatu v tom, že obsahuje na svém obvodě povlako-vou vrstvu o tlouštce nejméně 1 mm.na bázi karbidů titanu ne- bo nitridů titanu nebo bořili Λ +itanu, které jsou vázány v zá :ladní hmotě martenzitické nebo austeniticko-martenzitické hr <m c‘ 4' i

«.· V * Λ V překrývá vanadovou z. odklad: nerezavějící oceli,vrstvu o tlouštce v rozmezí od 0,5 do 1,5 mm.

Způsob, ukládání tohoto povlaku je následující: Na částlopatky, která se má opatřit povlakem, se ukládá vanadovýprášek, teplota prášku se zvýší až na hodnotu lehce převyšu-jící bod tání vanadu. Fojé se na vanadovou vrstvu, ukládá směsobsahující přibližně třetinový hmotnostní podíl karbidů tita-nu nebo nitridů titanu nebo boridů titanu, vázaných marten-sitickou nebo austeniticko-martenzitickou nerezavějící ocelí,obsahuiící zejména chrom a eventuelně kobalt a/nebc molybden 2 a/nebo nikl. Tento prášek se uvede na teplotu vyšší než jejeho teplota tání ale nižší než je teplota tání vanadu. V důsledku tohoto obzvláštního postupu je v materiálulopatky se.slitiny titanu zřeďován vanad běhen první etapyzpůsobu podle vynálezu pouze v minimélním množství, Stejnětak ~ i ve druhé etapě ^édění s"^ ť tinv do vanadová rodvn sá-ní vrstvy velni omezené. Navíc nebude nit tání této slitino- vé vrstvy žádný účinek na již realizované spojení ne: od- kladní vanadovou vrstvou a lopatkou.

Pro omezení rozředění jednotlivých složek do přilehlévrstvy na minimální rozsah se s výhodou užívá rychlého a bo-dového ohřevu, například vysokofrekvenčního, indukčního ohře-vu s mobilním induktorem nebo laserového svazku.

Pevlak je velmi edelný preti etěru kapičkami védy.

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise na pří-kladě provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterýchθ’-sz-*rnue obr. 1 oersrektivnt r-ohled na lopatku rod'o vyná-lezu, obr. 2 řez lopatkou z obr. ", obr. 3 pohled na částřezu z obr. 3 a obr. 4 schematické zobrazení zařízení dovo-lujícího provádět způsob podle vynálezu.

Lopatka parní turbiny znázorněná na obr. l sestává zpatky £ a natočeného listu 2 s náběhovým okrajem 3 a výtoko-vým okrajem d. Na horní části lopatky je na její vnitřnístraně uložena podél náběhového okraje 3 povrchová vrstva £ochranného povlaku. Tato vrstva ochranného povlaku r.s nábě-hovém okraji může zasahovat na vnější stran .istu 2. dak 7 patrné 2 obr. 2, je mezi listem a povrchovou vrstvou 5 tvo~říci konečný povlak, uložena vanadová podkladní vrstva 6.

Lopatka je vytvořena se slitiny titanu, obsahující 6 °íhliníku a 3,5 až 4,5 £ vanadu.

IkcscG vytváření ochranného revlaku v oříklod? reemezu»·jícím rozsah vynálezu 3-2 provádí pomocí přetavování laserovýmsvazkem následovně:

Povrch lopatky, který se má opatřit ochranným povlakem,se podrobí klasické přípravě, načeš se na tento povrch vrháprášek prakticky čistého vanadu, t>j, ε obsahem více než SS h,sestávající '2 kulovitých zrnek c velikosti menší než C,5 mi-krometrů, a to působením laserového svazku, Množství ukláda-né přetavováním, je dostatečné k tomu, aby podkladní vrstva 6z vanadu byla tlustší než 1 mm.

Laserový svazek CCk 9 je usměrňován na povrch listu 2lopatky, který se má opatřovat povlakem. Svazek £ jo obklopenpřívodem C inertního plynu, například argonu, který rovněžnaráží na list j?, jak ukazuje obr. 4. Tryska 1 '> vrhá prášekna povrch listu 2, který se má opatřit ochranným povlakem.Vzhledem k inertní atmosféře, se zabraňuje škodlivému působeníkyslíku, dusíku.a vodíku.

Teplota vanadového prášku se tak zvyšuje na hodnotu· mezi.a 2cocí° C. Teplota tání vanadu je 1'klf3 1 a teplota tání slitiny titanu j? přibližně - ‘'Γ 2. 1 Lkio vyplývá, 1·:vanad se taví, zatímco substrát ze slitiny titanu je v těsto- 4 vitém, stavu, což ja ideální pro dosažení dokonalého zachyce-ní se slabým, zředěním titanu v substrátu. Slitina titanu,která obsahuje přibližně 4 % vanadu, může v důsledku zředěnísnášet.přítomnost určitého omezeného množství vanadu, vedou- «. wt λ, ' „ - i }« j ... . tpbu. í. V .1 v i; v.i· v* Jí. i»U. -i '«· *' j c;.i 2 h? k cl b v bí i i v d h v .J tí .ή v ď .Ut bP' •,a“. Tloustka teto vrstvy o atrne cb: vající ze slitiny zředěného vanadu, je velmi malá, a to men- řo ochlazení se ukládá na podkladní vanadovou vrstvu £slitinový prášek s pojivém. Tento heterogenní prášek obsahu-je třetinový hmotnostní podíl tvrdých složek, kterými mohoubýt karbidy titanu, nitridy titanu nebo koridy titanu a po-jivo tvořené martensitickou ocelí s. obsahem $ až i δ % ohromus eventuelními přísadami 1 až 2 % molybdenu a 1 až 8 % ko-baltu pro dodání korozivzdomých vlastností, nebo tvořenéausteniticko-martenzitickou ocelí s přídavným obsahem j až8 I- niklu.

Granulometrie karbidů titanu bude menší než 0,5 mikro-metrů a granulometrie boridů nebo nitridů titanu nižší než U c*. ·» » X* V f, Λ mrzne 0,; m ikromě a z 4 ϋΖζ. u a okraj dojde ke ko níaktu nou na bázi karbidu, nitridu nebo boridu titanu a mezi slitinou titanu tvořící list lopatky. Při postupu přetavování laserem se používá zařízení z 5 obr. 4 pro vrhání prášlcu na vanadovou podkladní vrstvu a projeho tavení zahříváním na teplotu o 5^° C vyšší, než, je teplo·ta tání slitiny /1400 y 1 50cf° C/. Tato teplota je značné niž-ší, než je teplota tání vanadu a dojde tedy jen k velmi malé-mu zředění, jak ukazuje obr» 3, slitinové vrstvy vanadem aspojení vanadu se substrátem zůstane nedotčeno, přičemž vrst-va 8 vanadu ředěná slitinou zůstává velmi malá a to menší než j v , ,0“t6 Ol

Uložená vrstva slitiny bude mít tloustku přibližně 1,5;c- té se přistupuje, jak je obvyklé, k o opouštění při te :olo 70d° C. Když na oDsanu^e až 8 % niklu <*A · h··' — stupuje se k vytvrzování vrstvy na bázi karbidů, nitridů nebe

’Fc P beridů titanu tím, že se teplota udržuje mezi 4d0 a 500Γ rn lobu 4 hodin, číms , o * £ Λ íská tvrdost podle Scckwella HEC vyšší ,v< Á . p. ί ; ‘d j O rl * r) ~ C O:-

líčím. S£iiJ .1 -x. 1 C * vání, kterémuse povlak podrobí, spočívá v zaletě vyšší než l05<y C v atmosféře dusíku, čímž setvrdosti podle Hockv/ella vyšší než 60. Ačkoli způsob vytváření povlaku se provádí s výhodou mnu dotah ň&amp;. -rháním prášku pod laserovým, svazkem s vrháním inertního ply- nu, je možné použít ještě dalších prostředků, zejména prová-dět přetavování vrhaného prášku pod inertním plynem plasmounebo tím, že se tavení prášku pod atmosférou inertního plynuprovádí vysokofrekvenčním indukčním ohřevem. 6 Y uvedeném posledním. případě se použije s výhodou indukční pece na vysokofrekvenční ohřev, vybavené mobilním indukto-*rem. pec je pod vakuem nebo inertní atmosférou, například at-mosférou argonu, orostřsdí pece se předehřeje a r»o tór oh·» řívá vrstva prášku v bodě o průměru 30 mm, přičemž sebod v.dršnje. nehybný po dobu 20 až sekund í. po té s< 20 mm< *«' li νϊ. vrstvo vana vá v2dy

Yv -.e děným. spůso bon. 3 a dováho r rášku, a by se ron uležení slitinového r > Τ»*Ρ, £ V" •1 -i ia vanadovou vrstvu zannva rauo;· lnová vrstva, aby se- roztavila bez roztavení vanadu·

Claims (3)

1. 7 ADVOKÁTNÍ PORADNA e. W115 04 PRAHA 1, Žttná 25 PATENTOVÉ

   1. Cchranný fftv/ak na lopatce, ze slitiny titanujVyznačenýtím, že. obsahuje na svém obvodu povrchovou vrstvu. />/ tloušt-ty alespoň 5 mm s obsahem přibližně třetinového hmotnostníhopodílu karbidů nebo nitridů nebe boridů titanu vsomných murtsrzitickou nebo martenzitickc-austenitickou nerezavějící ocelí,přičemž tato povrchová vrstva />/ překrývá vanadovou podklad-’ ní vrstvu /6/ o tlouštca v rozmezí od 0,5 šo 1,5 e. 21 Způsob výroby ochranného. pc-vlaku podle bodu 1 na lo- patku ze slitiny titanu, vyznačený tím, že se na část lopat-ky, která se má opatřit povlakem, ukládá prášek z čistého va-nadu, přičemž se teplota prášku zvyšuje na hodnotu lehce pře-sahující hodnotu bodu tání vanadu, čímž se vytváří vanadovávrstva, načež se na vanadovou vrstvu ukládá směs heterogenní-ho prášku obsahující přibližně třetinový hmotnostní podílkarbidů titanu, nitridů titanu nebo boriců titanu, vázanýchmartenzitickou nebo austeniticko-martensitickou nerezavějícíocelí, obsahující zejména chrom, v množství $ až 18 Ů, při-čemž heterogenní prášek ss ohřívá ca teplotu vyšší než je je-ho teplota tání a nižší, než je teplota tání vanadu.
2. 3. Způsob pcdle bodu 2, vyznačený tím, že. se použijeoráškovitých, nitridů nebo bortil titanu s průměrem částic přibližně Op; mikrometrů,
3. 4. Způsob pcdle ktcréhmkcli předchozích bačů zvyznačený 8 tím, že. prášky se vrhajílaserovým svazkem. rostavuj pod inertní atmosférou VI