RU2541261C2 - Method of nanocomposite coating application onto steel article surface - Google Patents

Method of nanocomposite coating application onto steel article surface Download PDF

Info

Publication number
RU2541261C2
RU2541261C2 RU2013130574/02A RU2013130574A RU2541261C2 RU 2541261 C2 RU2541261 C2 RU 2541261C2 RU 2013130574/02 A RU2013130574/02 A RU 2013130574/02A RU 2013130574 A RU2013130574 A RU 2013130574A RU 2541261 C2 RU2541261 C2 RU 2541261C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
products
product
chromium
microlayer
Prior art date
Application number
RU2013130574/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013130574A (en
Inventor
Вячеслав Алексеевич Рыженков
Геннадий Викторович Качалин
Константин Сергеевич Медведев
Александр Феликсович Медников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ", Московский энергетический институт, МЭИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ", Московский энергетический институт, МЭИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ", Московский энергетический институт, МЭИ)
Priority to RU2013130574/02A priority Critical patent/RU2541261C2/en
Publication of RU2013130574A publication Critical patent/RU2013130574A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2541261C2 publication Critical patent/RU2541261C2/en

Links

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: products are cleaned in a vacuum chamber in the inert gas medium, with further execution of ionic etching, ion-plasma nitriding alternating with ionic etching and application of nanocomposite coating using the method of physical vapour deposition using magnetrons. The temperature of thin-walled and thick-walled parts of products is levelled during cleaning of products in the medium of inert gas, ionic etching, ion-plasma nitriding alternating with ionic etching and application of nanocomposite coating by placement of products so that the thin-walled part of one product to be located between thick-walled parts of other products. The named application of nanocomposite coating is performed by application of microlayer composed of nanolayers with the thickness 1-100 nm from the titanium and chromium and the subsequent application of microlayer of nanolayers 1-100 nm from titanium and chromium nitrides. In specific applications of the invention the titanium and chromium microlayer is applied with the thickness 0.3-0.8 mcm by consecutive passing of the product in front of magnetrons with targets from the named materials. The microlayer of titanium and chromium nitrides is applied with the thickness 2.5-3 mcm by consecutive passing of the product in front of magnetrons with titanium and chromium targets when feeding into the nitrogen chamber.
EFFECT: increase of coating service life in conditions of erosion, corrosion and high temperatures.
3 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к способам образования защитных покрытий на деталях (изделиях), имеющих тонкостенные и толстостенные части, подверженных механическим нагрузкам, высоким температурам, воздействию агрессивной рабочей среды. Изобретение может быть использовано в энергетическом машиностроении для защиты лопаток турбин и компрессоров, валов, золотников, а также элементов запорно-регулирующей арматуры от эрозии, коррозии и теплового воздействия.The invention relates to the field of engineering, in particular, to methods for the formation of protective coatings on parts (products) having thin-walled and thick-walled parts, subject to mechanical stress, high temperatures, exposure to an aggressive working environment. The invention can be used in power engineering for the protection of turbine blades and compressors, shafts, spools, as well as elements of shut-off and control valves from erosion, corrosion and thermal effects.

В настоящее время широкое распространение получили методы нанесения защитных покрытий в вакууме путем физического осаждения на защищаемую поверхность с образованием соединений, устойчивых к разрушающему воздействию - механическому, химическому, тепловому. Такие покрытия наносятся в несколько слоев с использованием электродугового источника распыляемого материала (см. пат.RU №2373302 МПК8 С23С 14/06, опубл. 20.11.2009).Currently, methods of applying protective coatings in a vacuum by physical deposition on a protected surface with the formation of compounds resistant to the damaging effects - mechanical, chemical, and thermal - are widely used. Such coatings are applied in several layers using an electric arc source of sprayed material (see Pat. RU No. 2373302 IPC 8 С23С 14/06, published on November 20, 2009).

Однако покрытие, получаемое известным способом, не обеспечивает необходимого качества подготовки поверхности.However, the coating obtained in a known manner does not provide the required quality of surface preparation.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ нанесения нанокомпозитного покрытия на поверхность стального изделия (пат. RU №2437963 МПК8 С23С 14/06, опубл. 27.21.2011), в котором защищается способ нанесения нанокомпозитного покрытия. Способ заключается в том, что после механической обработки изделия и помещения его в вакуумную камеру производят очистку изделия и вакуумной камеры в среде инертного газа, ионное травление и ионно-плазменное азотирование поверхностей изделия, нанесение покрытия методом физического осаждения из паровой фазы.The closest in technical essence to the invention is a method of applying a nanocomposite coating on the surface of a steel product (US Pat. RU No. 2437963 IPC 8 C23C 14/06, publ. 27.21.2011), which protects the method of applying nanocomposite coatings. The method consists in the fact that after machining the product and placing it in a vacuum chamber, the product and the vacuum chamber are cleaned in an inert gas medium, ion etching and ion-plasma nitriding of the product surfaces, coating by physical vapor deposition.

Однако в процессе очистки аргоном, азотирования и формирования покрытия не обеспечивается однородное поле температур на тонкостенных и толстостенных частях изделия, что снижает качество покрытия и не обеспечивает необходимый срок службы при работе изделия в условиях эрозии, коррозии и высоких температур.However, in the process of argon purification, nitriding, and coating formation, a uniform temperature field is not provided on thin-walled and thick-walled parts of the product, which reduces the quality of the coating and does not provide the required service life when the product is operated under conditions of erosion, corrosion and high temperatures.

Технической задачей изобретения является повышение срока службы покрытия в условиях эрозии, коррозии и высоких температур.An object of the invention is to increase the service life of the coating in conditions of erosion, corrosion and high temperatures.

Решение этой технической задачи достигается тем, что в известном способе формирования нанокомпозитного покрытия на поверхности изделия, имеющих тонкостенные и толстостенные части и выполненных из стали или титанового сплава, включающий очистку изделий в вакуумной камере в среде инертного газа, ионное травление, ионно-плазменное азотирование, чередующееся с ионным травлением, нанесение нанокомпозитного покрытия методом физического осаждения из паровой фазы посредством магнетронов, во время очистки изделий в среде инертного газа, ионного травления, ионно-плазменного азотирования, чередующегося с ионным травлением, и нанесения нанокомпозитного покрытия, выравнивают температуру тонкостенных и толстостенны частей изделий путем их размещения так, чтобы толстостенная часть одного изделия располагалась между толстостенными частями других изделий, при этом упомянутое нанесение нанокомпозитного покрытия проводят путем нанесения микрослоя из нанослоев толщиной 1-100 нм из титана и хрома и последующего нанесения микрослоя из нанослоев толщиной 1-100 нм из нитридов титана и хрома.The solution to this technical problem is achieved by the fact that in the known method of forming a nanocomposite coating on the surface of the product having thin-walled and thick-walled parts and made of steel or titanium alloy, including cleaning the products in a vacuum chamber in an inert gas medium, ion etching, ion-plasma nitriding, alternating with ion etching, applying a nanocomposite coating by physical vapor deposition using magnetrons, during cleaning of products in an inert gas environment, ion etching, ion-plasma nitriding, alternating with ion etching, and applying a nanocomposite coating, equalize the temperature of the thin-walled and thick-walled parts of the products by placing them so that the thick-walled part of one product is located between the thick-walled parts of other products, while the said nanocomposite coating is carried out by deposition of a microlayer of nanolayers 1-100 nm thick of titanium and chromium and subsequent deposition of a microlayer of nanolayers 1-100 nm thick of titanium nitrides and x Roma.

Кроме того, микрослой из титана и хрома наносят толщиной 0,3-0,8 мкм путем последовательного прохождения изделия перед магнетронами с мишенями из указанных материалов.In addition, a microlayer of titanium and chromium is applied with a thickness of 0.3-0.8 microns by successive passage of the product in front of magnetrons with targets from these materials.

Кроме того, микрослой из нитридов титана и хрома наносят толщиной 2,5-3 мкм путем последовательного прохождения изделия перед магнетронами с мишенными из титана и хрома при подаче в камеру азота.In addition, a microlayer of titanium and chromium nitrides is applied with a thickness of 2.5-3 microns by sequentially passing the product in front of magnetrons with targets made of titanium and chromium when nitrogen is introduced into the chamber.

Способ формирования покрытия осуществляется следующим образом.The method of forming a coating is as follows.

Изделия полируют, обезжиривают в ультразвуковой ванне, обрабатывают бензино-спиртовой смесью, подвергают термообработке в сушильном шкафу. Подготовленные таким образом изделия размещают на карусели в вакуумной камере, размещая их таким образом, чтобы тонкостенная часть одного изделия располагалась между толстостенными частями других изделий. Нагрев вакуумной камеры и откачку воздуха из нее производят одновременно. Помимо ускорения процесса одновременное проведение нагрева камеры и создание в ней вакуума целесообразно для десорбции ранее адсорбированных поверхностью изделий паров воды и рабочих жидкостей вакуумных насосов, а также растворителей, которыми обрабатывали изделия.Products are polished, degreased in an ultrasonic bath, treated with a gasoline-alcohol mixture, and subjected to heat treatment in an oven. Thus prepared products are placed on the carousel in a vacuum chamber, placing them so that the thin-walled part of one product is located between the thick-walled parts of other products. Heating the vacuum chamber and pumping air out of it is carried out simultaneously. In addition to speeding up the process, simultaneously heating the chamber and creating a vacuum in it is advisable for desorption of water vapor and working fluids of vacuum pumps, as well as solvents used to process the products previously adsorbed on the surface of the product.

Проводят очистку поверхности изделий и вакуумной камеры в тлеющем разряде от адсорбированных паров воды, растворителей и т.п., для чего на карусель подают напряжение от 1000 до 1200 В, а в вакуумную камеру впускают инертный газ, например, аргон. Далее осуществляют ионное травление поверхности. Для травления очищенной поверхности увеличивают плотность потока ионов на изделии. Для этого включают магнетроны, которые в данном случае играют роль генераторов плазмы, однако выбирают такой режим их работы, чтобы скорость осаждения распыленного металла была меньше скорости его стравливания. При этом для удаления стравленного материала с поверхности изделия давление аргона должно быть низким, таким, чтобы длина свободного пробега частицы была сравнима с расстоянием от изделия до стенки камеры. Наиболее интенсивное травление происходит, когда изделия проходят между магнетронами. Применение магнетронов в процессе травления позволяет избежать нанесения капель металла на поверхность изделия, что характерно при использовании электродуговых распылителей. Травление производят до появления на поверхности изделия характерного рисунка зерен металла, и в результате получают ненарушенную механической и химической обработкой поверхность изделия. Учитывая, что материалы из сталей и титановых сплавов обладают малой теплопроводностью, температура поверхностного слоя тонкостенных и толстостенных частей изделия будет различной. Возможен перегрев тонкостенных частей и неконтролируемое изменение структуры металла, фазовые переходы и т.п. Если же для выравнивания поля температур циклически включать/отключать подачу потенциала на изделие, имеющее тонкостенные и толстостенные части, то процесс очистки может занимать много времени и приводить к "огрублению" поверхности.The surface of the products and the vacuum chamber in a glow discharge are cleaned from adsorbed water vapor, solvents, etc., for which a voltage of 1000 to 1200 V is applied to the carousel, and an inert gas, for example argon, is introduced into the vacuum chamber. Next, ion surface etching is carried out. For etching the cleaned surface, increase the ion flux density on the product. For this, magnetrons are included, which in this case play the role of plasma generators, however, they choose such a mode of operation that the deposition rate of the atomized metal is less than the rate of its etching. Moreover, to remove the etched material from the surface of the product, the argon pressure should be low so that the mean free path of the particle is comparable with the distance from the product to the chamber wall. The most intense etching occurs when products pass between magnetrons. The use of magnetrons in the etching process avoids the application of metal droplets on the surface of the product, which is typical when using electric arc sprayers. Etching is carried out until a characteristic pattern of metal grains appears on the surface of the product, and as a result, the surface of the product is intact by mechanical and chemical treatment. Considering that materials from steels and titanium alloys have low thermal conductivity, the temperature of the surface layer of thin-walled and thick-walled parts of the product will be different. Possible overheating of thin-walled parts and uncontrolled changes in the structure of the metal, phase transitions, etc. If, to equalize the temperature field, cyclically turn on / off the supply of potential to the product having thin-walled and thick-walled parts, then the cleaning process can take a lot of time and lead to a "roughening" of the surface.

Протравленную таким образом поверхность изделия подвергают ионно-плазменному азотированию. Азотирование поверхности заключается в диффузионном насыщении азотом приповерхностного слоя металла глубиной до 500 мкм, в результате чего образуется раствор азота в металле. Твердость поверхности может возрасти в четыре и более раз от исходной величины, уменьшаясь с глубиной до твердости исходного материала. Это необходимо для исключения резкого изменения твердости на границе «нанокомпозитное покрытие - основной материал», что дает снижение максимальных напряжений в пограничной зоне материалов покрытия и основы. Травление поверхности перед азотированием позволяет обеспечить диффузию азота на большую глубину и образование более однородного и насыщенного раствора азота в металле. Азотирование осуществляют путем подачи в камеру газообразного азота и нагрева изделия при поддержке магнетронным разрядом, который повышает интенсивность диффузии азота.The surface of the article etched in this way is subjected to ion-plasma nitriding. Nitriding of the surface consists in the diffusion saturation with nitrogen of the surface layer of the metal with a depth of up to 500 μm, as a result of which a solution of nitrogen in the metal is formed. The surface hardness can increase four or more times from the original value, decreasing with depth to the hardness of the starting material. This is necessary to exclude a sharp change in hardness at the border "nanocomposite coating - the main material", which reduces the maximum stresses in the boundary zone of the coating materials and the base. Etching the surface before nitriding allows for the diffusion of nitrogen to a greater depth and the formation of a more uniform and saturated solution of nitrogen in the metal. Nitriding is carried out by feeding nitrogen gas into the chamber and heating the product with the support of magnetron discharge, which increases the diffusion rate of nitrogen.

По окончании ионно-плазменного азотирования проводят дополнительное ионное травление для удаления образованных на поверхности изделий соединений азота, которые в дальнейшем препятствуют высокой адгезии материала нанокомпозитного покрытия. Проведение азотирования осуществляется в N этапов, где N - целое число и выбрано из условия N≥1, чередующихся с ионным травлением, поскольку образующиеся на поверхности изделия соединения азота уменьшают скорость проникновения азота в материал. В результате формируется чистая поверхность металла с твердым приповерхностным слоем, готовая к нанесению нанокомпозитного покрытия.At the end of ion-plasma nitriding, additional ion etching is carried out to remove nitrogen compounds formed on the surface of the products, which subsequently prevent high adhesion of the nanocomposite coating material. Nitriding is carried out in N stages, where N is an integer and is selected from the condition N≥1, alternating with ion etching, since nitrogen compounds formed on the surface of the product reduce the rate of nitrogen penetration into the material. As a result, a clean metal surface with a solid surface layer is formed, ready for applying a nanocomposite coating.

Нанокомпозитное покрытие формируют методом физического осаждения из паровой фазы посредством магнетронов, последовательно чередуя слои различных материалов. Первым наносят микрослой из титана, хрома общей толщиной 0,3-0,8 мкм, который в свою очередь состоит из нанослоев этих материалов толщиной от 1 до 100 нм. Эти нанослои образуются при последовательном прохождении изделия перед магнетронами с мишенями из различных распыляемых материалов - титана, хрома.A nanocomposite coating is formed by physical vapor deposition using magnetrons, sequentially alternating layers of various materials. The first is a microlayer of titanium, chromium with a total thickness of 0.3-0.8 microns, which in turn consists of nanolayers of these materials with a thickness of 1 to 100 nm. These nanolayers are formed during the sequential passage of the product in front of magnetrons with targets from various sprayed materials - titanium, chromium.

Затем наносят второй микрослой из нитридов титана, хрома общей толщиной 2,5-3 мкм. Этот микрослой также состоит из нанослоев толщиной от 1 до 100 нм и образуется при последовательном прохождении изделия перед магнетронами с мишенями из титана, хрома при подаче в камеру азота. В результате формируется плотный беспористый слой. Далее операции повторяют, и в результате получают нанокомпозитное защитное покрытие общей толщиной 5,9-7,6 мкм или более. Толщина нанослоев регулируется изменением скорости вращения карусели и мощности магнетронного разряда. Толщина микрослоев регулируется временем формирования покрытия.Then a second microlayer of titanium nitride and chromium with a total thickness of 2.5-3 microns is applied. This microlayer also consists of nanolayers with a thickness of 1 to 100 nm and is formed upon successive passage of the product in front of magnetrons with targets of titanium and chromium when nitrogen is introduced into the chamber. As a result, a dense non-porous layer is formed. Next, the operations are repeated, and the result is a nanocomposite protective coating with a total thickness of 5.9-7.6 microns or more. The thickness of the nanolayers is controlled by a change in the speed of rotation of the carousel and the power of the magnetron discharge. The thickness of the microlayers is controlled by the time of formation of the coating.

Экспериментально обнаружено, что наилучшие характеристики покрытия достигаются в указанных диапазонах толщин микро- и нанослоев.It has been experimentally found that the best coating characteristics are achieved in the indicated thickness ranges of micro- and nanolayers.

Для исследования свойств нанокомпозитного покрытия, нанесенного описанным выше способом, были изготовлены образцы из стали 20Х13 и титанового сплава ВТ-6. Первая группа (I) образцов обработке не подвергалась. На поверхность образцов второй группы (II) было нанесено нанокомпозитное покрытие, состоящее из слоев (Ti+Cr)/(TiN+CrN), при этом азотирование проводилось после очистки аргоном, проводилось ионное травление после азотирования, наносилось покрытие, образцы размещались на макетах рабочих лопаток паровых турбин, установленных в вакуумной камере только "замками" вверх. Обработка образцов третьей группы (III) отличалась от обработки образцов второй группы тем, что образцы размещались на макетах рабочих лопаток паровых турбин, установленных в вакуумной камере попеременно "замками" то вверх, то вниз. Первая группа являлась контрольной, и эрозионная стойкость образцов второй и третьей групп определялась по отношению к эрозионной стойкости образцов первой группы. Исследование проводилось на стенде «ЭРОЗИЯ-М» НИУ МЭИ, его результаты приведены в таблице.To study the properties of the nanocomposite coating deposited as described above, samples were made of steel 20X13 and titanium alloy VT-6. The first group (I) of samples was not subjected to processing. A nanocomposite coating consisting of layers (Ti + Cr) / (TiN + CrN) was applied to the surface of the samples of the second group (II), while nitriding was carried out after cleaning with argon, ion etching was carried out after nitriding, the coating was applied, the samples were placed on prototypes of workers steam turbine blades installed in the vacuum chamber only with “locks” up. The processing of samples of the third group (III) differed from the processing of samples of the second group in that the samples were placed on the mock-ups of the working blades of steam turbines installed in the vacuum chamber alternately with “locks” now up and down. The first group was the control, and the erosion resistance of the samples of the second and third groups was determined in relation to the erosion resistance of the samples of the first group. The study was conducted at the EROZIA-M stand of NRU MEI, its results are shown in the table.

Таким образом, именно чередование при размещении тонкостенных частей изделий между толстостенными частями изделий позволяет увеличить эрозионную стойкость изделий, а значит, и срок их службы.Thus, it is the alternation when placing thin-walled parts of products between thick-walled parts of products that allows to increase the erosion resistance of products, and hence their service life.

Группа образцовSample Group Относительная эрозионная стойкостьRelative erosion resistance II 1,01,0 IIII 3,7-4,33.7-4.3 IIIIII 4,4-4,74.4-4.7

Однако предлагаемый способ формирования нанокомпозитного покрытия не ограничивается описанными выше комбинациями материалов для нанесения слоев. В частном случае реализации способ может включать применение мишени, представляющей собой набор пластин. В отдельных случаях обработка поверхности согласно предлагаемому способу может проводиться с использованием в качестве напыляемого материала различных элементов, например, Ti, Ni, Co, Cr, Al, Y, Zr, Hf, V, Та, Мо, W, В, Si, С или любого сплава на основе указанных элементов. В качестве реакционного газа возможно применение азота, кислорода, углеводородов, паров кремнеорганических и боросодержащих жидкостей, а также любой смеси указанных газов.However, the proposed method of forming a nanocomposite coating is not limited to the above-described combinations of materials for applying layers. In the particular case of the implementation of the method may include the use of a target, which is a set of plates. In some cases, the surface treatment according to the proposed method can be carried out using various elements as a sprayed material, for example, Ti, Ni, Co, Cr, Al, Y, Zr, Hf, V, Ta, Mo, W, B, Si, C or any alloy based on these elements. It is possible to use nitrogen, oxygen, hydrocarbons, vapors of organosilicon and boron-containing liquids, as well as any mixture of these gases, as a reaction gas.

При реализации способа возможно расположение магнетронов на периферии вакуумной камеры и/или в центре нее, что уменьшает время обработки изделия.When implementing the method, it is possible to arrange magnetrons on the periphery of the vacuum chamber and / or in the center of it, which reduces the processing time of the product.

Пример конкретной реализации способа:An example of a specific implementation of the method:

- полировка изделия, обезжиривание ультразвуком и протирка бензино-спиртовой смесью, сушка в шкафу при Т=55°С;- polishing the product, degreasing with ultrasound and wiping with a gasoline-alcohol mixture, drying in a cabinet at T = 55 ° C;

- размещение изделий на карусели в вакуумной камере, одновременный нагрев и откачка вакуумной камеры Т=145°С, Рост=10-4 Па;- placement of products on the carousel in a vacuum chamber, simultaneous heating and pumping of the vacuum chamber T = 145 ° C, P ost = 10 -4 Pa;

- ионная очистка аргоном, Р=1,4 Па, t=10 мин, Uсмещения=1120 В;- ion cleaning with argon, P = 1.4 Pa, t = 10 min, U bias = 1120 V;

- ионное травление, Р=0,19 Па, t=15 мин, Uсмещения=1120 В, напряжение на магнетронах - по 160 В;- ion etching, P = 0.19 Pa, t = 15 min, U bias = 1120 V, voltage on magnetrons - 160 V each;

- азотирование, Р=1,9 Па, t=65 мин, Uсмещения=1120 В;- nitriding, P = 1.9 Pa, t = 65 min, U bias = 1120 V;

- ионное травление, Р=0,19 Па, t=15 мин, Uсмещения=1120 В, напряжение на магнетронах - по 160 В;- ion etching, P = 0.19 Pa, t = 15 min, U bias = 1120 V, voltage on magnetrons - 160 V each;

- формирование многослойного нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев Ti, Cr по режиму Р=0,25 Па, t=15 мин, Uсмещения=65 В, напряжение на магнетронах - по 480-520 В.- the formation of a multilayer nanocomposite coating consisting of Ti, Cr layers according to the regime P = 0.25 Pa, t = 15 min, U bias = 65 V, voltage on magnetrons - by 480-520 V.

- формирование многослойного нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев TiN, CrN по режиму Р=0,3 Па, t=60 мин, Uсмещения=70 В, напряжение на магнетронах - по 490 - 530 В.- the formation of a multilayer nanocomposite coating, consisting of TiN, CrN layers according to the regime P = 0.3 Pa, t = 60 min, U bias = 70 V, voltage on magnetrons - from 490 to 530 V.

- формирование многослойного нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев Ti, Cr по режиму Р=0,25 Па, t=14 мин, Uсмещения=65 В, напряжение на магнетронах - по 480-520 В;- the formation of a multilayer nanocomposite coating, consisting of Ti, Cr layers according to the regime P = 0.25 Pa, t = 14 min, U bias = 65 V, voltage on magnetrons - by 480-520 V;

- формирование многослойного нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев TiN, CrN по режиму Р=0,3 Па, t=60 мин, Uсмещения=70 В, напряжение на магнетронах - по 490-530 В.- the formation of a multilayer nanocomposite coating, consisting of layers of TiN, CrN according to the regime P = 0.3 Pa, t = 60 min, U bias = 70 V, voltage on magnetrons - 490-530 V.

Использование изобретения обеспечивает увеличение срока службы нанокомпозитного покрытия.The use of the invention provides an increase in the service life of the nanocomposite coating.

Под изделием (деталью), имеющим тонкостенные и толстостенные части, подразумевается изделие с сильно изменяющейся площадью поперечного сечения - например, лопатка газовой или паровой турбины, шток, шибер запорно-регулирующей арматуры.By a product (part) having thin-walled and thick-walled parts is meant a product with a greatly varying cross-sectional area - for example, a gas or steam turbine blade, a rod, a gate of shut-off and control valves.

Claims (3)

1. Способ формирования нанокомпозитного покрытия на поверхностях изделий, имеющих тонкостенные и толстостенные части и выполненных из стали или титанового сплава, включающий очистку изделий в вакуумной камере в среде инертного газа, ионное травление, ионно-плазменное азотирование, чередующееся с ионным травлением, нанесение нанокомпозитного покрытия методом физического осаждения из паровой фазы посредством магнетронов, отличающийся тем, что во время очистки изделий в среде инертного газа, ионного травления, ионно-плазменного азотирования, чередующегося с ионным травлением, и нанесения нанокомпозитного покрытия выравнивают температуру тонкостенных и толстостенных частей изделий путем их размещения так, чтобы тонкостенная часть одного изделия располагалась между толстостенными частями других изделий, при этом упомянутое нанесение нанокомпозитного покрытия проводят путем нанесения микрослоя из нанослоев толщиной 1-100 нм из титана и хрома и последующего нанесения микрослоя из нанослоев толщиной 1-100 нм из нитридов титана и хрома.1. A method of forming a nanocomposite coating on the surfaces of products having thin-walled and thick-walled parts made of steel or a titanium alloy, including cleaning the products in a vacuum chamber in an inert gas medium, ion etching, ion-plasma nitriding, alternating with ion etching, applying a nanocomposite coating by physical vapor deposition using magnetrons, characterized in that during the cleaning of products in an inert gas, ion etching, ion-plasma nitro alternating with ion etching and applying a nanocomposite coating equalize the temperature of thin-walled and thick-walled parts of the product by placing them so that the thin-walled part of one product is located between the thick-walled parts of other products, while the aforementioned nanocomposite coating is applied by applying a microlayer of 1- nanolayers 100 nm from titanium and chromium and the subsequent deposition of a microlayer of nanolayers 1-100 nm thick of titanium and chromium nitrides. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что микрослой из титана и хрома наносят толщиной 0,3-0,8 мкм путем последовательного прохождения изделия перед магнетронами с мишенями из указанных материалов.2. The method according to claim 1, characterized in that the microlayer of titanium and chromium is applied with a thickness of 0.3-0.8 microns by successive passage of the product in front of magnetrons with targets from these materials. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что микрослой из нитридов титана и хрома наносят толщиной 2,5-3 мкм путем последовательного прохождения изделия перед магнетронами с мишенями из титана и хрома при подаче в камеру азота. 3. The method according to claim 2, characterized in that the microlayer of titanium and chromium nitrides is applied with a thickness of 2.5-3 microns by sequentially passing the product in front of magnetrons with targets of titanium and chromium when nitrogen is introduced into the chamber.
RU2013130574/02A 2013-07-04 2013-07-04 Method of nanocomposite coating application onto steel article surface RU2541261C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130574/02A RU2541261C2 (en) 2013-07-04 2013-07-04 Method of nanocomposite coating application onto steel article surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130574/02A RU2541261C2 (en) 2013-07-04 2013-07-04 Method of nanocomposite coating application onto steel article surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013130574A RU2013130574A (en) 2015-01-10
RU2541261C2 true RU2541261C2 (en) 2015-02-10

Family

ID=53279060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013130574/02A RU2541261C2 (en) 2013-07-04 2013-07-04 Method of nanocomposite coating application onto steel article surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2541261C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2611003C1 (en) * 2015-11-02 2017-02-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Method of ion nitration of titanium alloys
RU2625518C2 (en) * 2015-11-02 2017-07-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Method of nitridation of titanic alloys in glow discharge
RU2660502C1 (en) * 2017-11-28 2018-07-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method for applying a coating to the surface of a steel product
RU212275U1 (en) * 2021-12-08 2022-07-13 Елена Николаевна Галаганова Nanocomposite photonic-crystal light-filtering coating for the needs of photolithography

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58199858A (en) * 1982-05-18 1983-11-21 Seiko Instr & Electronics Ltd External parts for wristwatch
EP0703303A1 (en) * 1994-07-27 1996-03-27 Balzers Sa Corrosion and wear resistant substrate and method of manufacture
RU2360032C1 (en) * 2007-12-10 2009-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Специальные технологии" Method of obtaining wear-resisting ultra-hard coatings
RU2413793C2 (en) * 2009-06-10 2011-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Procedure for ion-plasma treatment of surface of metal cutting tool made out of high speed powder steel
RU2437963C1 (en) * 2010-04-12 2011-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Procedure for application of nano-composite coating on surface of steel item

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58199858A (en) * 1982-05-18 1983-11-21 Seiko Instr & Electronics Ltd External parts for wristwatch
EP0703303A1 (en) * 1994-07-27 1996-03-27 Balzers Sa Corrosion and wear resistant substrate and method of manufacture
RU2360032C1 (en) * 2007-12-10 2009-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Специальные технологии" Method of obtaining wear-resisting ultra-hard coatings
RU2413793C2 (en) * 2009-06-10 2011-03-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Procedure for ion-plasma treatment of surface of metal cutting tool made out of high speed powder steel
RU2437963C1 (en) * 2010-04-12 2011-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Procedure for application of nano-composite coating on surface of steel item

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2611003C1 (en) * 2015-11-02 2017-02-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Method of ion nitration of titanium alloys
RU2625518C2 (en) * 2015-11-02 2017-07-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Method of nitridation of titanic alloys in glow discharge
RU2660502C1 (en) * 2017-11-28 2018-07-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Method for applying a coating to the surface of a steel product
RU212275U1 (en) * 2021-12-08 2022-07-13 Елена Николаевна Галаганова Nanocomposite photonic-crystal light-filtering coating for the needs of photolithography

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013130574A (en) 2015-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6084032B2 (en) Steel-coated article and manufacturing method thereof
Schmitt et al. Process-structure-property relations for the erosion durability of plasma spray-physical vapor deposition (PS-PVD) thermal barrier coatings
CN103160797B (en) Nano ceramic coat, the die casting that deposits this coating and preparation method thereof
RU2437963C1 (en) Procedure for application of nano-composite coating on surface of steel item
Parameswaran et al. Titanium nitride coating for aero engine compressor gas path components
EA002682B1 (en) Method for depositing wear-resistant coatings and for increasing lifespan of parts
RU2554828C2 (en) Application of protective coating on steel article surface
RU2660502C1 (en) Method for applying a coating to the surface of a steel product
RU2430992C2 (en) Procedure for application of wear resistant coating on blades of compressor of gas turbine engine (gte)
RU2360032C1 (en) Method of obtaining wear-resisting ultra-hard coatings
KR20070067607A (en) High strength ni-pt-al-hf bondcoat
RU2541261C2 (en) Method of nanocomposite coating application onto steel article surface
RU2549813C1 (en) Fabrication of refractory nanocomposite coating of surface of refractory nickel alloys
Sharipov et al. Increasing the resistance of the cutting tool during heat treatment and coating
CN101400820A (en) Method for producing a thermal barrier coating and thermal barrier coating for a component part
JP6892423B2 (en) Cathode arc process to form a film containing macro particles and the film
CN101294284A (en) Ablation-resistant fatigue-resistant plasma surface recombination reinforcing method
JP2017040373A5 (en)
JP6463078B2 (en) Manufacturing method of coated tool
CN103243304A (en) Method for improving mechanical property on surface of metal workpiece
RU2515714C1 (en) Method of nanocomposite coating application onto steel article surface
RU2551331C2 (en) Method of production of multi-layer gradient coating by method of magnetron deposition
RU2599073C1 (en) Method of ion-plasma application of multilayer coating on articles from aluminium alloys
JP2006052435A (en) Member of device for processing semiconductor, and manufacturing method therefor
RU2656312C1 (en) Method of hard wear resistant nanostructured amorphous diamond-like carbon coating

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180705