RU2191218C2 - Способ получения защитного покрытия на изделии из жаростойкого жаропрочного сплава - Google Patents
Способ получения защитного покрытия на изделии из жаростойкого жаропрочного сплава Download PDFInfo
- Publication number
- RU2191218C2 RU2191218C2 RU2000127443A RU2000127443A RU2191218C2 RU 2191218 C2 RU2191218 C2 RU 2191218C2 RU 2000127443 A RU2000127443 A RU 2000127443A RU 2000127443 A RU2000127443 A RU 2000127443A RU 2191218 C2 RU2191218 C2 RU 2191218C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- heat
- laser
- laser beam
- resistant
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном и энергетическом газотурбиностроении для защиты деталей ГТД и ГТУ (форсунок, жаровых труб и т.п.) от высокотемпературного окисления и коррозии. Способ включает подготовку поверхности изделия к нанесению покрытия, плазменное нанесение покрытия из порошкового сплава системы Ni-Cr-Al, обработку покрытия непрерывным лазерным лучом со средней плотностью мощности 250-350 кВт/см2 и средней плотностью энергии 0,8-1,3 кДж/см2. В качестве источника лазерного излучения используют СО3-лазер, лазер на алюмоиттриевом гранате (АИГ) и т. п.; лазерную обработку можно проводить на воздухе, без создания специальной атмосферы. Применение предлагаемого способа позволит получить более качественные покрытия на изделиях, в частности на форсунках и жаровых трубах, обладающие высокой адгезией и износостойкостью, что обеспечивает повышение ресурса и надежности изделий. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном и энергетическом газотурбиностроении для защиты деталей ГТД и ГТУ (форсунок, жаровых труб и т.п.) от высокотемпературного окисления и коррозии.
Известен способ получения защитных покрытий системы Ni-Al путем лазерного оплавления нанесенного на алюминиевую подложку порошка никеля, смешанного с элементами, улучшающими смачиваемость (такими как В, Si или Ge). При этом смесью порошков заполняется выполненный в алюминиевой подложке паз, после чего производится лазерное оплавление. В результате на подложке образуется оплавленный слой, содержащий Ni и Аl, составляющий с подложкой единое целое и не поддающийся отслаиванию длительное время [1].
Существенным недостатком этого способа является необходимость применения алюминиевой подложки, что делает его неприемлемым для получения покрытий системы Ni-Al на поверхности жаростойкого жаропрочного сплава.
Известен способ плакирования металлов путем нанесения коррозионностойкого металла, такого как Сr, Мо, на основу из сплава никеля (инконель) с последующими окислением в реакционной камере с кислородсодержащей атмосферой и лазерным оплавлением полученной на поверхности защищаемого металла окисленной пленки. В результате перечисленных операций на поверхности защищаемого металла образуется пленка оксида, препятствующая коррозии подложки [2].
Недостаток этого способа состоит в том, что полученная оксидная пленка не обеспечивает защиты металла подложки от высокотемпературного окисления и коррозии.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является широко применяемый в промышленности способ плазменного напыления жаростойких покрытий из порошковых сплавов [3]. Согласно этому способу на подготовленную поверхность изделия с помощью сформированной соплом плазменной горелки струи ионизованного газа наносится нагреваемый этой же струей до температуры плавления порошковый сплав системы Ni-Cr-Al, образуя на поверхности изделия (подложки) жаростойкое покрытие.
Этот способ обладает рядом важных достоинств: высокая температура плазменной струи и возможность регулирования ее температуры и скорости путем выбора формы и диаметра сопла и режима напыления позволяют напылять широкую гамму материалов, в том числе тугоплавкие, сплавы системы Ni-Cr-Al и т.д., на детали различных форм и размеров.
Недостатком данного способа является то, что полученные на поверхности жаростойких жаропрочных сплавов жаростойкие покрытия системы Ni-Cr-Al характеризуются неоднородной (слоистой) структурой, заметной (до 20%) пористостью, в том числе открытой, а также недостаточно высокой адгезией к указанным сплавам (не более 300...330 кГ/см2).
Технической задачей данного изобретения является создание способа, позволяющего получать жаростойкие покрытия из порошковых сплавов системы Ni-Cr-Al однородной микроструктуры, с небольшой пористостью и повышенной адгезией к изделиям из жаростойких жаропрочных сплавов.
Поставленная цель достигается тем, что на предварительно подготовленную (отпескоструенную) поверхность изделия из жаростойкого жаропрочного сплава плазменным способом наносится жаростойкое покрытие из порошкового сплава системы Ni-Cr-Al, а затем производится обработка покрытия непрерывным лазерным лучом со средней плотностью мощности 250...350 кВт/см2 и средней плотностью энергии 0,8...1,3 кДж/см2. Операция лазерной обработки не требует вакуумирования изделия или создания у обрабатываемой поверхности специальной газовой среды и может проводиться при нормальных атмосферных условиях. В качестве источника лазерного излучения могут использоваться непрерывные СO2-лазеры, непрерывные лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом (АИГ).
Введение операции лазерной обработки за счет нагрева и плавления покрытия по всей толщине способствует прохождению в нем структурных изменений, а именно преобразованию исходной слоистой микроструктуры покрытия в плотную мелкозернистую с невысокой закрытой пористостью и полным отсутствием открытой пористости. В результате активных диффузионных процессов между покрытием и металлом защищаемой подложки образуется хорошая металлургическая связь, что увеличивает адгезию покрытия к подложке. При этом изменений микроструктуры металла подложки после лазерной обработки не обнаружено.
Сущность изобретения поясняется на примерах.
Пример 1. Для получения жаростойкого покрытия на подложке из сплава ВЖ159 подложку предварительно обрабатывают. На подготовленную поверхность с помощью установки УПУ-3Д плазменным способом наносят слой толщиной δ=65 мкм из порошкового сплава системы Ni-Cr-Al. Нанесенный плазменным способом слой подвергают обработке лучом непрерывного СO2- лазера при средней плотности мощности q=250 кВт/см2 и средней плотности энергии W=0,8 кДж/см2. В результате лазерной обработки исходная слоистая микроструктура покрытия, образованная расплющенными в линзы деформированными каплями расплава с тонкими слоями окислов по границам капель расплава, преобразована в плотную мелкозернистую микроструктуру (слоистость полностью исчезла); между покрытием и металлом подложки образовалась хорошая металлургическая связь; изменений микроструктуры сплава ВЖ159 не обнаружено. Численные значения параметров пористости и адгезии покрытия до и после лазерной обработки приведены в таблице.
Пример 2. Жаростойкое покрытие на подложке из сплава ЭИ435 получают аналогично примеру 1. Различия состоят в том, что толщина слоя δ=80 мкм, а лазерную обработку проводят при q=300 кВт/см2 и W=1,1 кДж/cм2. В результате лазерной обработки получено плотное мелкозернистое покрытие, имеющее хорошую металлургическую связь с металлом подложки. Изменений микроструктуры сплава ЭИ435 после лазерной обработки не обнаружено. Численные значения параметров пористости и адгезии покрытия после лазерной обработки приведены в таблице 1.
Пример 3. Жаростойкое покрытие на подложке из сплава ЭП648 получают аналогично примерам 1 и 2. Различия состоят в том, что толщина слоя δ=100 мкм, а лазерную обработку проводят при q=350 кВт/см2 и W=1,3 кДж/cм2. Как в примерах 1 и 2, в результате лазерной обработки получено покрытие плотной мелкозернистой микроструктуры с хорошей металлургической связью между покрытием и металлом подложки. Изменений микроструктуры сплава ЭП648 после лазерной обработки не обнаружено. Величины параметров пористости и адгезии покрытия после лазерной обработки приведены в таблице.
Как видно из приведенных примеров, применение изобретения позволяет улучшить однородность микроструктуры, существенно (в 18...20 раз) уменьшить пористость, полностью исключить открытую пористость и до 30% повысить адгезию жаростойких покрытий системы Ni-Cr-Al для защиты жаростойких жаропрочных сплавов.
Таким образом, применение предлагаемого способа позволит получить более качественные покрытия на изделиях, в частности на форсунках и жаровых трубах, обладающие высокой адгезией и износостойкостью, что обеспечивает повышение ресурса и надежности изделий.
Источники информации
1. Заявка Японии 2769338, МКИ С 23 С 26/00.
1. Заявка Японии 2769338, МКИ С 23 С 26/00.
2. Заявка Японии 2788246, МКИ С 23 С 28/00.
3. Хасуи А., Моригаки О. "Наплавка и напыление" пер. с японского В.Н.Попова под ред. B.C. Степина, Н.Г.Шестеркина. Москва, Машиностроение, 1985 г., с. 128-165.
Claims (3)
1. Способ получения защитного покрытия на изделии из жаростойкого жаропрочного сплава, включающий подготовку поверхности изделия к нанесению покрытия, плазменное нанесение покрытия из порошкового сплава системы Ni-Cr-Al, отличающийся тем, что после плазменного нанесения покрытия изделие подвергают обработке непрерывным лазерным лучом при средней плотности мощности 250-350 кВт/см2 и средней плотности энергии 0,8-1,3 кДж/см2.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника лазерного излучения используют СО2 - лазер, лазер на АИГ.
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что лазерную обработку проводят на воздухе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000127443A RU2191218C2 (ru) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Способ получения защитного покрытия на изделии из жаростойкого жаропрочного сплава |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000127443A RU2191218C2 (ru) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Способ получения защитного покрытия на изделии из жаростойкого жаропрочного сплава |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2191218C2 true RU2191218C2 (ru) | 2002-10-20 |
RU2000127443A RU2000127443A (ru) | 2002-11-10 |
Family
ID=20241689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000127443A RU2191218C2 (ru) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Способ получения защитного покрытия на изделии из жаростойкого жаропрочного сплава |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2191218C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009125284A1 (en) * | 2008-04-09 | 2009-10-15 | Pavel Yurievich Smirnov | Laser-plasma method and system for surface modification |
RU2635145C1 (ru) * | 2016-09-28 | 2017-11-09 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ консервации металлов |
RU2637437C2 (ru) * | 2015-12-21 | 2017-12-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ формирования волокнистого композиционного покрытия |
-
2000
- 2000-11-02 RU RU2000127443A patent/RU2191218C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ХАСУЙ А., МОРИГАКИ О. Наплавка и напыление. - М.: Машиностроение, 1985, с. 128-165. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009125284A1 (en) * | 2008-04-09 | 2009-10-15 | Pavel Yurievich Smirnov | Laser-plasma method and system for surface modification |
RU2637437C2 (ru) * | 2015-12-21 | 2017-12-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ формирования волокнистого композиционного покрытия |
RU2635145C1 (ru) * | 2016-09-28 | 2017-11-09 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ консервации металлов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105431624B (zh) | 产生内燃机中使用的活塞的氧化保护层的方法和具有氧化保护层的活塞 | |
US4808487A (en) | Protection layer | |
JP4399272B2 (ja) | プラズマ・スプレー方法 | |
US6491985B2 (en) | Method for enhancing the surface of a metal substrate | |
EP1780298A1 (en) | Y2o3 thermal sprayed film coated member and process for producing the same | |
US20080085368A1 (en) | Method and Apparatus for Coating a Substrate | |
US6221175B1 (en) | Method for the production of a ceramic layer on a metallic base material | |
US20120231211A1 (en) | Method for the manufacture of a thermal barrier coating structure | |
EP0304176B1 (en) | Refractory metal composite coated article | |
WO2007023971A1 (ja) | 熱放射特性等に優れる溶射皮膜被覆部材およびその製造方法 | |
US4451496A (en) | Coating with overlay metallic-cermet alloy systems | |
US20110229665A1 (en) | Thermal spray coating for track roller frame | |
GB2100621A (en) | Strain tolerant thermal barrier coatings | |
RU2191218C2 (ru) | Способ получения защитного покрытия на изделии из жаростойкого жаропрочного сплава | |
US6083330A (en) | Process for forming a coating on a substrate using a stepped heat treatment | |
US20080057214A1 (en) | Process For Obtaining Protective Coatings Against High Temperature Oxidation | |
EP3137653A1 (en) | Laser glazing using hollow objects for shrinkage compliance | |
Goldbaum et al. | Review on cold spray process and technology US patents | |
JPS61113755A (ja) | 高耐蝕・耐熱性セラミツク溶射被膜形成金属材の製造方法 | |
JP2001335915A (ja) | 熱遮蔽セラミック皮膜の形成方法と該皮膜を有する耐熱部品 | |
US7144602B2 (en) | Process for obtaining a flexible/adaptive thermal barrier | |
JPS6349744B2 (ru) | ||
JPS62274062A (ja) | セラミツク被覆部材の製造方法 | |
JP2001323361A (ja) | 耐高温酸化性に優れたラジアントチューブおよび製造方法 | |
CN115627439B (zh) | 一种无分层组织结构的致密厚合金涂层及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121103 |