RU2212473C1 - Method for depositing of coatings on alloys - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: method involves sequentially depositing nickel-base coating layer and aluminum-base coating layer; providing thermal processing in inert medium. Nickel-base coating is deposited with the use of alloy of the following composition, wt%: chromium 2-30; aluminum 2-15; tantalum 0.2-20; tungsten 0.5-10; hafnium 0.2-6; yttrium 0.001-5; silicon 0.1-5; nickel the balance. Upon depositing of nickel-base coating layer, alloy with deposited coating is subjected to thermal processing at temperature of at least 700 C, followed with thermal processing at temperature T equal to or below 1.05 of Tq, where Tq is quenching temperature of alloy onto which coating is deposited. Method may be used for chemical and thermal processing of alloys, in particular, for providing increased service life of gas turbine engine blades or stationary gas turbine blades. EFFECT: improved plasticity and cracking resistance of coating. 4 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к разделу химико-термической обработки сплавов, и может быть использовано, например, для увеличения долговечности лопаток турбин газотурбинных двигателей или стационарных газовых турбин. The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to the section of chemical-thermal treatment of alloys, and can be used, for example, to increase the durability of turbine blades of gas turbine engines or stationary gas turbines.

Известен способ нанесения покрытий на сплавы путем двухстадийной обработки, включающий последовательное нанесение первого слоя покрытия из сплава на основе никеля методом вакуумно-плазменного напыления, второго слоя покрытия - на основе алюминия - хромоалитированием и последующую термическую обработку покрытия (патент РФ 2073742, МПК 6: С 23 С 4/08, БИ 5 за 1997 г.) - аналог. There is a known method of coating alloys by two-stage treatment, including sequentially applying the first coating layer of an alloy based on nickel by vacuum-plasma spraying, the second coating layer on an aluminum basis by chromium plating and subsequent heat treatment of the coating (RF patent 2073742, IPC 6: C 23 С 4/08, BI 5 for 1997) - analogue.

Нанесение первого слоя покрытия на основе никеля осуществляют сплавом следующего состава: хром - 28-30%, алюминий - 6-8%, тантал - 8-10%, иттрий - 0,8-1,5%, никель - остальное до 100%. После нанесения второго слоя покрытия на основе алюминия сплав подвергают закалке в вакууме при температуре 1160-1200^oС в течение 1-2 ч с последующим отпуском в вакууме при температуре 900-1000^oС в течение 1-2 ч.The first coat of nickel is applied using an alloy of the following composition: chromium - 28-30%, aluminum - 6-8%, tantalum - 8-10%, yttrium - 0.8-1.5%, nickel - the rest is up to 100% . After applying a second coating layer based on aluminum, the alloy is quenched in vacuum at a temperature of 1160-1200 ^o C for 1-2 hours, followed by tempering in vacuum at a temperature of 900-1000 ^o C for 1-2 hours

Недостатком данного способа является низкая пластичность покрытия, обусловленная довольно высоким содержанием алюминия и значительной толщиной покрытия. The disadvantage of this method is the low ductility of the coating, due to the relatively high aluminum content and significant coating thickness.

Известен способ получения покрытия на деталях из никелевых, кобальтовых сплавов, заключающийся в том, что первый слой покрытия наносят методом плазменного напыления с использованием сплава следующего состава, мас.%: алюминий - 3-7, хром - 15-30, элементы, выбранные из группы редкоземельных металлов - до 5%, основа (никель, кобальт, железо) - остальное до 100%. A known method of producing a coating on parts of nickel, cobalt alloys, which consists in the fact that the first coating layer is applied by plasma spraying using an alloy of the following composition, wt.%: Aluminum - 3-7, chromium - 15-30, elements selected from groups of rare-earth metals - up to 5%, base (nickel, cobalt, iron) - the rest up to 100%.

Второй слой покрытия наносится методом плазменного напыления из порошка сплава следующего состава, мас.%: алюминий - 25-35, хром -10-30, элементы из группы иттрий, скандий, церий, гафний, цирконий, титан, тантал - до 10, основа (железо, кобальт, никель) - остальное до 100%. The second coating layer is applied by plasma spraying from an alloy powder of the following composition, wt.%: Aluminum - 25-35, chromium -10-30, elements from the group of yttrium, scandium, cerium, hafnium, zirconium, titanium, tantalum - up to 10, base (iron, cobalt, nickel) - the rest is up to 100%.

Затем сплав, с нанесенным на него покрытием, подвергают тепловой обработке в инертной среде в течение 1-10 ч при температуре 1037^o-1205^oС (патент Великобритании 2007263, МКИ 2: С 23 С 7/00, опубликовано 31.10.1977 г.) - прототип.Then the alloy, coated on it, is subjected to heat treatment in an inert atmosphere for 1-10 hours at a temperature of 1037 ^o -1205 ^o C (UK patent 2007263, MKI 2: C 23 C 7/00, published 10/31/1977 ) is a prototype.

Недостатком данного способа является то, что оба слоя покрытия наносятся методом плазменного напыления с использованием порошковых сплавов. В результате получаемое покрытие содержит большое количество полостей (до 5%), которые заполняются оксидами иттрия и других редкоземельных металлов при тепловой обработке. Наличие оксидов в слое ухудшает прочность и пластичность покрытия, снижает адгезию слоя к основному металлу. Высокое содержание алюминия во втором слое покрытия также способствует дополнительному ухудшению характеристик пластичности покрытия. The disadvantage of this method is that both coating layers are applied by plasma spraying using powder alloys. As a result, the resulting coating contains a large number of cavities (up to 5%), which are filled with oxides of yttrium and other rare earth metals during heat treatment. The presence of oxides in the layer degrades the strength and ductility of the coating, reduces the adhesion of the layer to the base metal. The high aluminum content in the second coating layer also contributes to an additional deterioration in the ductility characteristics of the coating.

Задачей данного изобретения является повышение пластичности и трещинностойкости покрытия. The objective of the invention is to increase the ductility and fracture toughness of the coating.

Она решается в способе нанесения покрытий на сплавы, который предусматривает последовательное нанесение слоя покрытия на основе никеля, нанесение слоя покрытия на основе алюминия и тепловую обработку в инертной среде, для нанесения слоя покрытия на основе никеля используют сплав следующего состава: хром - 2-30%, алюминий 2-15%, тантал 0,2-20%, вольфрам 0,5-10%, гафний 0,2-6%, иттрий 0,001-5%, кремний 0,1-5%, никель - остальное до 100%, причем тепловую обработку сплава осуществляют при температуре не ниже 700^oС, после чего проводят термическую обработку при температуре Т≤1,05 Т_зак, где Т_зак - температура закалки сплавов, на которые наносят покрытия.It is solved in the method of coating alloys, which provides for the sequential application of a nickel-based coating layer, the application of an aluminum-based coating layer and heat treatment in an inert medium; an alloy of the following composition is used to apply a nickel-based coating layer: chromium - 2-30% , aluminum 2-15%, tantalum 0.2-20%, tungsten 0.5-10%, hafnium 0.2-6%, yttrium 0.001-5%, silicon 0.1-5%, nickel - the rest is up to 100 %, wherein the alloy heat treatment is performed at a temperature not lower than 700 ^o C, followed by heat treatment at a tempera Ur T≤1,05 _Coll T, where T _Coll - temperature hardening alloys for which the coating is applied.

Для решения задачи направленного формирования оксидной пленки в способе нанесения покрытий на сплавы после термообработки может быть осуществлено изотермическое окисление сплава с покрытием при температуре не менее 600^oС.To solve the problem of the directed formation of an oxide film in the method of coating alloys after heat treatment, isothermal oxidation of the coated alloy can be carried out at a temperature of at least 600 ^o C.

Для решения задачи восстановления и усиления защитных свойств покрытия, при осуществлении способа нанесения покрытий на сплавы, после термической обработки, на сплав может дополнительно быть нанесен слой покрытия на основе алюминия следующего состава, мас.%: кремний 0,2-10, иттрий 0,1-4, алюминий - остальное до 100%, с последующим отжигом. To solve the problem of restoring and enhancing the protective properties of the coating, when implementing the method of coating alloys, after heat treatment, an alloy can be additionally coated with an aluminum-based coating layer of the following composition, wt.%: Silicon 0.2-10, yttrium 0, 1-4, aluminum - the rest is up to 100%, followed by annealing.

Для решения задачи направленного формирования оксидной пленки в способе нанесения покрытий на сплавы после отжига может быть осуществлено изотермическое окисление сплава при температуре не менее 600^oС.To solve the problem of directed formation of an oxide film in the method of coating alloys after annealing, isothermal oxidation of the alloy can be carried out at a temperature of at least 600 ^o C.

Направленное формирование оксидной пленки путем изотермического окисления позволяет получить плотный и равномерный слой защитной оксидной пленки, равномерно распределенной по профилю защищаемой детали. Тогда как в условиях неравномерного нагрева детали, например, в газовом потоке при работе газотурбинной установки защитная пленка формируется неравномерно и возникает ее "пятнистость", что ухудшает защитные свойства покрытий. The directed formation of an oxide film by isothermal oxidation makes it possible to obtain a dense and uniform layer of a protective oxide film uniformly distributed over the profile of the protected part. Whereas under conditions of uneven heating of a part, for example, in a gas stream during operation of a gas turbine installation, a protective film is formed non-uniformly and its “spotting” occurs, which worsens the protective properties of the coatings.

Предлагаемое формирование оксидной пленки обеспечивает значительное уменьшение дефектов структуры оксидной пленки, ее адгезии и уменьшает скалывание пленки в газовом потоке. The proposed formation of an oxide film provides a significant reduction in defects in the structure of the oxide film, its adhesion and reduces the chipping of the film in the gas stream.

Первый слой покрытия, который наносят с использованием сплава на основе никеля, обычно имеет толщину 10-80 мкм. Нанесение покрытий на основе никеля может быть реализовано довольно большим числом методов, например: плазменного напыления, электронно-лучевого напыления, электродугового катодного напыления, магнетронного напыления, вакуумно-плазменной технологии высоких энергий и т.д. The first coating layer, which is applied using a nickel-based alloy, typically has a thickness of 10-80 microns. Nickel-based coatings can be implemented by a fairly large number of methods, for example: plasma spraying, electron beam spraying, cathodic arc spraying, magnetron sputtering, high-energy vacuum plasma technology, etc.

Метод плазменного напыления - при котором покрытие формируется из мелких расплавленных частиц, которые переносятся на поверхность при распылении плазмой проволоки, стержней или из порошка сплава для покрытия. В потоке плазмы частицы порошка нагреваются примерно до 10000 К, расплавленные частицы падают на поверхности деталей, растекаются и кристаллизуются. Покрытие формируется путем последовательной укладки деформирующихся частиц. Плазменное напыление может осуществляться в вакууме или на воздухе. В качестве плазмообразующих газов могут быть использованы - аргон, гелий, водород или азот. При использовании этого метода детали нагревают плазменным пистолетом до 550-1100^oС. Скорость потока плазменного газа (80% аргона + 20% водорода) достигает 2 М. Плотность покрытия достигает 99%. Структура покрытия - субмелкозернистая.The method of plasma spraying - in which the coating is formed from small molten particles that are transferred to the surface when the plasma is sprayed with wire, rods or alloy powder for coating. In a plasma stream, powder particles are heated to about 10,000 K, molten particles fall on the surface of the parts, spread and crystallize. The coating is formed by sequentially stacking deformable particles. Plasma spraying can be carried out in vacuum or in air. As plasma forming gases, argon, helium, hydrogen or nitrogen can be used. Using this method, the parts are heated with a plasma gun to 550-1100 ^o C. The plasma gas flow rate (80% argon + 20% hydrogen) reaches 2 M. The coating density reaches 99%. The coating structure is sub-fine.

Электронно-лучевое напыление осуществляется испарением сплава покрытия путем бомбардировки его потоком электронов. Испарившийся сплав конденсируется на поверхности детали. Покрытие формируется из парового потока, который состоит из нейтральных атомов. Скорость испарения составляет примерно 7•10^-3 (гс^-1•см²). Скорость роста толщины слоя достигает 250-300 (нм•с^-1). Кристаллы покрытия растут преимущественно в направлении, перпендикулярном покрываемым поверхностям, и образуют столбчатую структуру. Для увеличения плотности покрытия его подвергают обработке стеклянными шариками и затем рекристаллизационному отжигу при температуре 950-1000^oС.Electron beam sputtering is carried out by evaporation of the coating alloy by bombarding it with an electron stream. The evaporated alloy condenses on the surface of the part. The coating is formed from a vapor stream, which consists of neutral atoms. The evaporation rate is about 7 • 10 ^-3 (gf ^-1 • cm ² ). The growth rate of the layer thickness reaches 250-300 (nm • s ^-1 ). The coating crystals grow mainly in the direction perpendicular to the surfaces to be coated and form a columnar structure. To increase the density of the coating it is subjected to processing with glass balls and then recrystallization annealing at a temperature of 950-1000 ^o C.

Лазерное напыление осуществляют с использованием энергии лазера. Скорость роста толщины слоя составляет 5-10 (мм•с^-1). Защита от окисления при напылении осуществляется использованием защитных газов, например аргона. Скорость потока частиц при напылении с помощью газового лазера достигает 8-10 (мм•с^-1).Laser spraying is carried out using laser energy. The growth rate of the layer thickness is 5-10 (mm • s ^-1 ). Protection against oxidation during spraying is carried out using protective gases, such as argon. The particle flow rate during spraying using a gas laser reaches 8-10 (mm • s ^-1 ).

Приведенные методы позволяют облегчить процесс управления качественным и количественным составом покрытий, наносимых на сплавы, путем использования предварительно выплавленных слитков сплавов. The above methods make it easier to control the qualitative and quantitative composition of coatings applied to alloys by using pre-melted ingots of alloys.

Однако применение ряда методов, прежде всего электронно-лучевого, плазменного, электродугового катодного напыления слитков сплавов имеет ряд недостатков, например:
- высокая пористость получаемых покрытий;
- неравномерность толщины покрытий, особенно при нанесении покрытий на детали сложной формы.However, the use of a number of methods, primarily electron beam, plasma, electric arc cathodic deposition of alloy ingots, has several disadvantages, for example:
- high porosity of the resulting coatings;
- uneven thickness of coatings, especially when applying coatings to parts of complex shape.

Этих недостатков лишены методы нанесения покрытий на основе алюминия, например методы диффузионного нанесения покрытий: газовое, или шликерное, или порошковое алитирование, хромоалитирование, алюмосилицирование и т.д. These drawbacks are deprived of aluminum-based coating methods, for example, diffusion coating methods: gas, or slip, or powder aluminization, chromoalation, aluminosilicon, etc.

Новым направлением является создание и нанесение многокомпонентных высокотемпературных покрытий на базе последовательного нанесения покрытий на основе никеля и на основе алюминия. A new direction is the creation and application of multicomponent high-temperature coatings based on sequential deposition of coatings based on nickel and aluminum.

Сплав для нанесения покрытия на основе никеля легируют хромом, алюминием, танталом, вольфрамом, гафнием, иттрием и кремнием, что позволяет уменьшить скалывание оксидной пленки при изотермическом окислении. The nickel-based coating alloy is alloyed with chromium, aluminum, tantalum, tungsten, hafnium, yttrium and silicon, which reduces the chipping of the oxide film during isothermal oxidation.

Основное назначение хрома в сплаве состоит в обеспечении высокой жаростойкости при сравнительно низком содержании алюминия. Высокое содержание хрома в покрытии стабилизирует хрупкие образования -σ фазы. С этой целью содержание хрома в сплаве должно быть не менее 2%. В то же время, содержание хрома в сплаве не должно быть выше 30%, так как при чрезмерно высоком содержании хрома заметно снижается сопротивление покрытия высокотемпературному окислению. The main purpose of chromium in the alloy is to provide high heat resistance with a relatively low aluminum content. The high chromium content in the coating stabilizes the brittle formations of the -σ phase. For this purpose, the chromium content in the alloy should be at least 2%. At the same time, the chromium content in the alloy should not be higher than 30%, since with an excessively high chromium content, the resistance of the coating to high-temperature oxidation is noticeably reduced.

Заметный эффект от введения алюминия в слой покрытия с использованием сплава на основе никеля наблюдается при содержании алюминия в сплаве не менее 2%. При содержании алюминия более 15% ухудшается технологичность покрытия, снижается адгезия, повышается концентрация дефектов в указанном слое, которые сохраняются при последующем нанесении слоя покрытия на основе алюминия. В конечном итоге наблюдается снижение защитных качеств покрытия и ухудшение характеристик его долговечности. A noticeable effect of introducing aluminum into the coating layer using a nickel-based alloy is observed with an aluminum content of at least 2%. When the aluminum content is more than 15%, the processability of the coating deteriorates, adhesion decreases, and the concentration of defects in the specified layer increases, which remain during the subsequent application of the aluminum-based coating layer. Ultimately, there is a decrease in the protective qualities of the coating and the deterioration of its durability.

Тантал обеспечивает увеличение долговечности слоя покрытия путем увеличения прочности атомных связей в структуре покрытия и является эффективным элементом торможения диффузии атомов из сплава в покрытие. Кроме того, тантал повышает сопротивление высокотемпературному окислению, в частности γ′-фазы, особенно при циклическом окислении. Содержание тантала в сплаве меньше 0,2% недостаточно для существенного изменения свойств покрытия, так как сопротивление высокотемпературному окислению изменяется незначительно, в то же время при использовании сплава с указанной совокупностью элементов концентрация тантала свыше 20% приводит к образованию хрупких фаз покрытия, что ухудшает характеристики его долговечности. Tantalum provides an increase in the durability of the coating layer by increasing the strength of atomic bonds in the coating structure and is an effective element for inhibiting the diffusion of atoms from an alloy into a coating. In addition, tantalum increases the resistance to high-temperature oxidation, in particular of the γ′-phase, especially during cyclic oxidation. A tantalum content of less than 0.2% in the alloy is not enough to substantially change the properties of the coating, since the resistance to high-temperature oxidation does not change significantly, while using an alloy with the indicated combination of elements, tantalum concentration of more than 20% leads to the formation of brittle coating phases, which degrades performance its longevity.

Вольфрам вводят в состав сплава для торможения диффузии элементов, снижения температуры перехода покрытия из хрупкого в пластичное состояние при нагревании. Вольфрам содержится в покрытии во вторичных, твердых растворах. Положительный эффект от введения вольфрама достигается при содержании вольфрама в сплаве не менее 0,5%. При содержании вольфрама более 10% образуются топологически плотноупакованные фазы типа μ, что сопровождается резким уменьшением долговечности покрытия. Tungsten is introduced into the alloy to inhibit the diffusion of elements, to reduce the temperature of the transition of the coating from a brittle to a plastic state when heated. Tungsten is contained in the coating in secondary, solid solutions. A positive effect from the introduction of tungsten is achieved when the tungsten content in the alloy is at least 0.5%. With a tungsten content of more than 10%, topologically close-packed phases of type μ are formed, which is accompanied by a sharp decrease in the durability of the coating.

Гафний, иттрий и кремний в покрытии обеспечивают повышенную долговечность слоя путем улучшения сцепления оксидной пленки с металлическим покрытием как за счет известного "штифтового" механизма, так и за счет связывания примесей серы в тугоплавкие сульфиды и предотвращения тем самым образования полостей, наполненных газообразными оксидами серы, которые вызывают откалывание оксидной пленки в процессе окисления. Hafnium, yttrium and silicon in the coating provide increased layer durability by improving the adhesion of the oxide film to the metal coating due to the well-known "pin" mechanism, and by binding sulfur impurities to refractory sulfides and thereby preventing the formation of cavities filled with gaseous sulfur oxides, which cause chipping of the oxide film during the oxidation process.

Усиление защитных свойств оксидной пленки достигается при введении гафния и кремния, соответственно не менее 0,2% гафния и не менее 0,1% кремния. Чрезмерное содержание гафния более 6% и кремния более 5% нежелательны, так как растворимость элементов в основных фазах покрытия ограничена, а образование дополнительных соединений ухудшает характеристики долговечности покрытия. Strengthening the protective properties of the oxide film is achieved with the introduction of hafnium and silicon, respectively, at least 0.2% hafnium and at least 0.1% silicon. Excessive hafnium content of more than 6% and silicon of more than 5% are undesirable, since the solubility of the elements in the main phases of the coating is limited, and the formation of additional compounds affects the durability of the coating.

Положительный эффект от введения в сплав иттрия наблюдается при содержании иттрия в слое не менее 0,001%. Слишком большое содержание иттрия более 5% нецелесообразно из-за уменьшения сопротивления высокотемпературному окислению, что связано с заметным увеличением количества оксида иттрия в слое покрытия. A positive effect from the introduction of yttrium into the alloy is observed when the yttrium content in the layer is at least 0.001%. Too high a yttrium content of more than 5% is impractical due to a decrease in resistance to high temperature oxidation, which is associated with a noticeable increase in the amount of yttrium oxide in the coating layer.

Никель как основа покрытия выбран с целью обеспечения формирования слоя алюминидов никеля, которые обладают более высоким сопротивлением высокотемпературному окислению, по сравнению с алюминидами кобальта или железа. Nickel as the basis of the coating is selected to ensure the formation of a layer of nickel aluminides, which have a higher resistance to high-temperature oxidation, in comparison with cobalt or iron aluminides.

Поскольку понятие "сплавы" принято трактовать как тела, образовавшиеся в результате затвердевания расплавов, состоящих из двух или нескольких компонентов (химически индивидуальных веществ), то в понятие сплавы могут быть включены и стали. Сплавы могут состоять либо только из металлов, либо из металлов с небольшим содержанием неметаллов (например, чугун и сталь сплав железа с углеродом) - это металлические сплавы (см. Большой энциклопедический политехнический словарь / Под редакцией А.Ю. Ишлинского. М.: Научное издательство "Большая Российская энциклопедия", 1998, с. 498). Since the concept of "alloys" is usually interpreted as bodies formed as a result of solidification of melts consisting of two or more components (chemically individual substances), steel can also be included in the concept of alloys. Alloys can consist only of metals, or of metals with a low content of non-metals (for example, cast iron and steel, an alloy of iron with carbon) - these are metal alloys (see. Big Encyclopedic Polytechnical Dictionary / Edited by A.Yu. Ishlinsky. M .: Scientific publishing house "Big Russian Encyclopedia", 1998, p. 498).

Предлагаемый способ нанесения покрытий на сплавы может найти широкое применение как для деталей с небольшим сроком службы, но работающих при высоких значениях термоциклических нагрузок, так и для деталей, которые должны обладать продолжительным сроком службы в условиях больших термоциклических нагрузок. В первом случае, как правило, осуществляют нанесение двух слоев покрытия, тепловую обработку сплава с покрытием (газостатирование) и последующую термообработку. Во втором случае после указанных операций проводят дополнительное нанесение слоя покрытия на основе алюминия и термообработку. The proposed method for coating alloys can be widely used both for parts with a short service life, but operating at high values of thermocyclic loads, and for parts that must have a long service life under conditions of high thermocyclic loads. In the first case, as a rule, two layers of coating are applied, heat treatment of the coated alloy (gas conditioning) and subsequent heat treatment. In the second case, after these operations, an additional coating layer is applied on the basis of aluminum and heat treatment.

Примеры нанесения комбинированного защитного покрытия на сплавы ЖС 32, ЖС 26 ВСНК, ЖС 6У. Examples of applying a combined protective coating to alloys ZhS 32, ZhS 26 VSNK, ZhS 6U.

Пример 1. Example 1

Для получения покрытия был подготовлен сплав, содержащий: хром - 15%, алюминий - 10%, тантал - 6%, вольфрам - 2%, гафний - 1,5%, иттрий - 0,6%, кремний - 1,5%, никель - остальное до 100%. To obtain a coating, an alloy was prepared containing: chromium - 15%, aluminum - 10%, tantalum - 6%, tungsten - 2%, hafnium - 1.5%, yttrium - 0.6%, silicon - 1.5%, nickel - the rest is up to 100%.

Детали из сплавов ЖС 32, ЖС 26 ВСНК, и ЖС 6У нагревали в вакууме до 900^oС и наносили методом вакуумно-плазменного катодного напыления слой покрытий из сплава на основе никеля толщиной 10-60 мкм. После этого детали подвергали хромоалитированию при температуре 1000^oС в течение 4 ч. Затем детали подвергали тепловой обработке в газостате при температуре 1210^oС в течение 2,5 ч в среде аргона при давлении 170 МПа и последующей закалке в вакууме при температуре 1200^oС в течение 1 ч 50 мин. Получали покрытие толщиной 0,04-0,05 мм, содержащее 13-15% алюминия.Parts made of alloys ZhS 32, ZhS 26 VSNK, and ZhS 6U were heated in vacuum to 900 ^o C and applied by the method of vacuum-plasma cathodic deposition of a coating layer of an alloy based on nickel with a thickness of 10-60 microns. After that, the parts were subjected to chromoalting at a temperature of 1000 ^o C for 4 hours. Then, the parts were subjected to heat treatment in a gas bath at a temperature of 1210 ^o C for 2.5 hours in argon at a pressure of 170 MPa and subsequent quenching in vacuum at a temperature of 1200 ^o C within 1 h 50 min. Received a coating thickness of 0.04-0.05 mm, containing 13-15% aluminum.

Пример 2. Example 2

Для получения покрытия был подготовлен сплав, содержащий: хром - 15%, алюминий - 8%, тантал - 6%, вольфрам - 2%, гафний - 1,5%, иттрий - 0,8%, кремний - 1,5%, никель - остальное до 100%. To obtain a coating, an alloy was prepared containing: chromium - 15%, aluminum - 8%, tantalum - 6%, tungsten - 2%, hafnium - 1.5%, yttrium - 0.8%, silicon - 1.5%, nickel - the rest is up to 100%.

Детали из сплавов ЖС 32 (температура закалки 1280^o), ЖС 26 ВСНК (температура закалки 1260^o), и ЖС 6У (температура закалки 1230^oС) нагревали в вакууме до 900^oС и наносили методом вакуумно-плазменного катодного напыления слой покрытий из сплава на основе никеля - толщиной 10-60 мкм. После этого детали подвергали хромоалитированию при температуре 1000^oС в течение 3 ч. Затем детали подвергали тепловой обработке в газостате при температуре 1215^oС в течение 3 ч в инертной среде (аргона) при давлении 170 МПа и последующей закалке в вакууме при температуре 1210^oС в течение 1 ч 25 мин. Получали покрытие толщиной 0,04-0,05 мм, содержащее 13-14% алюминия. После этого наносили слой сплава на основе алюминия следующего состава: кремний - 5%, иттрий - 1%, алюминий - остальное и отжигали при температуре 1050^oС в течение 3 ч. Получали покрытие с содержанием алюминия в его поверхностном слое 19-22%. Для формирования защитной оксидной пленки детали с покрытием нагревали в вакууме в течение 3 ч при температуре 900^oС.Parts made of alloys ZhS 32 (quenching temperature 1280 ^o ), ZhS 26 VSNK (quenching temperature 1260 ^o ), and ZhS 6U (quenching temperature 1230 ^o С) were heated in vacuum to 900 ^° С and a coating layer of nickel-based alloy with a thickness of 10-60 microns. After that, the parts were subjected to chromoalting at a temperature of 1000 ^o С for 3 hours. Then, the parts were subjected to heat treatment in a gas bath at a temperature of 1215 ^o С for 3 hours in an inert medium (argon) at a pressure of 170 MPa and subsequent quenching in vacuum at a temperature of 1210 ^o C for 1 h 25 min. Got a coating of a thickness of 0.04-0.05 mm, containing 13-14% of aluminum. After that, a layer of an alloy based on aluminum of the following composition was applied: silicon - 5%, yttrium - 1%, aluminum - the rest and annealed at a temperature of 1050 ^° C for 3 hours. A coating was obtained with an aluminum content of 19-22% in its surface layer. To form a protective oxide film, the coated parts were heated in vacuum for 3 hours at a temperature of 900 ^o C.

После проведения испытания покрытий, полученных с применением данного способа, получены следующие результаты:
- покрытия, полученные предлагаемым способом превосходят по вязкости покрытия, полученные известным способом в 3,5 раза;
- работа, затраченная на образование трещины единичной длины составляет для предлагаемого способа 4,1 Дж/мкм, а для известного способа - 1,17 Дж/мкм;
- относительное удлинение твердой пленки покрытия для предлагаемого способа составляет 2,1%, а для известного - 0,7%.After testing coatings obtained using this method, the following results were obtained:
- coatings obtained by the proposed method are superior in viscosity to coatings obtained in a known manner 3.5 times;
- the work spent on the formation of cracks of unit length is 4.1 J / μm for the proposed method, and 1.17 J / μm for the known method;
- the relative elongation of the solid coating film for the proposed method is 2.1%, and for the known 0.7%.

Повышение пластичности и вязкости защитных покрытий позволяет увеличить долговечность сплавов, на которые нанесены такие покрытия и, следовательно, деталей, изготовленных из этих сплавов. Increasing the ductility and viscosity of the protective coatings allows to increase the durability of the alloys on which such coatings are applied and, therefore, parts made from these alloys.

Claims (4)

1. Способ нанесения покрытий на сплавы, включающий последовательное нанесение слоя покрытия из сплава на основе никеля, нанесение слоя покрытия на основе алюминия и тепловую обработку сплава с нанесенным покрытием в инертной среде, отличающийся тем, что первый слой покрытия наносят из сплава на основе никеля, содержащего, мас. %: хром 2-30, алюминий 2-15 тантал 0,2-20, вольфрам 0,5-10, гафний 0,2-6, иттрий 0,001-5, кремний 0,1-5, никель остальное до 100, тепловую обработку сплава осуществляют при температуре не менее 700^oС, после чего осуществляют термообработку при температуре Т ≤ 1,05 Т_зак, где Т_зак - температура закалки сплава, на который наносят покрытие.1. The method of coating alloys, comprising sequentially applying a coating layer of a nickel-based alloy, applying an aluminum-based coating layer and heat treating the coated alloy in an inert medium, characterized in that the first coating layer is applied from a nickel-based alloy, containing, by weight. %: chrome 2-30, aluminum 2-15 tantalum 0.2-20, tungsten 0.5-10, hafnium 0.2-6, yttrium 0.001-5, silicon 0.1-5, nickel the rest is up to 100, thermal alloy treatment is carried out at a temperature of at least 700 ^o C, after which heat treatment is carried out at a temperature of T ≤ 1.05 T _Zak , where T _Zak is the temperature of the quenching of the alloy, which is coated. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после термообработки осуществляют изотермическое окисление сплава при температуре не менее 600^oС.2. The method according to p. 1, characterized in that after heat treatment carry out isothermal oxidation of the alloy at a temperature of at least 600 ^o C. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после термообработки осуществляют нанесение дополнительного слоя покрытия из сплава на основе алюминия, содержащего. мас. %: кремний 0,2-10, иттрий 0,1-4, алюминий остальное до 100, с последующим отжигом. 3. The method according to p. 1, characterized in that after heat treatment, an additional coating layer is made of an aluminum-based alloy containing. wt. %: silicon 0.2-10, yttrium 0.1-4, aluminum, the rest is up to 100, followed by annealing. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что после отжига осуществляют изотермическое окисление сплава при температуре не менее 600^oС.4. The method according to p. 3, characterized in that after annealing carry out isothermal oxidation of the alloy at a temperature of at least 600 ^o C.