RU2547381C2 - Method to apply nanocomposite coating onto surface of item from heat-resistant nickel alloy - Google Patents

Method to apply nanocomposite coating onto surface of item from heat-resistant nickel alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2547381C2
RU2547381C2 RU2013138693/02A RU2013138693A RU2547381C2 RU 2547381 C2 RU2547381 C2 RU 2547381C2 RU 2013138693/02 A RU2013138693/02 A RU 2013138693/02A RU 2013138693 A RU2013138693 A RU 2013138693A RU 2547381 C2 RU2547381 C2 RU 2547381C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microlayer
item
nichrome
product
silicon
Prior art date
Application number
RU2013138693/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013138693A (en
Inventor
Вячеслав Алексеевич Рыженков
Геннадий Викторович Качалин
Александр Феликсович Медников
Алексей Феликсович Медников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "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") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2013138693/02A priority Critical patent/RU2547381C2/en
Publication of RU2013138693A publication Critical patent/RU2013138693A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2547381C2 publication Critical patent/RU2547381C2/en

Links

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to the field of machine building, in particular, to the method to produce a protective nanocomposite coating on the surface of the item from heat-resistant nickel alloy exposed to high temperatures and mechanical loads. The item and the vacuum chamber are cleaned in the medium of inert gas, ion etching is carried out, after which they perform ion-plasma cementation, additionally they perform ion etching of the item surface and apply the coating by the method of physical deposition from vapour phase. Ion-plasma cementation with subsequent ion etching is carried out in stages with number of stages N, besides N≥1, until saturation of the near-surface layer with carbon in the specified item for the depth of up to 50 mcm. Onto the surface of the item they apply at least one microlayer from nichrome and aluminium alloy with silicon, which consists of nanolayers of specified materials with thickness of 1-100 nm, and then they apply a microlayer from nanolayers of oxides of nichrome and aluminium alloy with silicon having thickness of 1-100 nm. In particular cases of invention realisation the total thickness of a microlayer from nichrome and aluminium alloy with silicon makes 2.3-3.0 mcm, at the same time the specified microlayer is applied by means of serial passage of the item in front of targets of magnetrons from the specified materials. The thickness of a microlayer from oxides of nichrome and aluminium alloy with silicon makes 0.5-1.5 mcm, at the same time the specified microlayer is applied by means of serial passage of the item in front of targets of magnetrons from the specified materials as oxygen is supplied into the chamber.
EFFECT: invention provides for increased durability and heat resistance of a nickel alloy under conditions of high-temperature oxidation and erosion impact.
3 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к методам образования защитных покрытий на деталях, подверженных высоким температурам и механическим нагрузкам.The invention relates to the field of engineering, in particular to methods for the formation of protective coatings on parts subject to high temperatures and mechanical stress.

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 - химическому, механическому, тепловому. Такие покрытия наносятся в несколько слоев с использованием электродугового или магнетронного источников распыляемого материала (см. пат. RU №2373302, МПК8 С23С 14/06; С23С 14/24, 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 — chemical, mechanical, and thermal — are widely used. Such coatings are applied in several layers using electric arc or magnetron sources of the sprayed material (see US Pat. RU No. 2373302, IPC 8 C23C 14/06; C23C 14/24, publ. 20.11.2009).

Однако покрытие, получаемое известным способом, имеет низкий срок службы в условиях высокотемпературного окисления, в том числе из-за диффузионного обмена между покрытием и основным материалом.However, the coating obtained in a known manner has a low service life under conditions of high temperature oxidation, including due to the diffusion exchange between the coating and the base material.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ нанесения нанокомпозитного покрытия на поверхность стального изделия (пат. RU №2437963 С1, МПК С23С 14/06, опубл. 27.12.2011), включающий очистку изделия и вакуумной камеры в среде инертного газа, ионное травление и нанесение нанокомпозитного 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 C1, IPC C23C 14/06, publ. 12/27/2011), including cleaning the product and the vacuum chamber in an inert gas environment, ion etching and applying a nanocomposite coating by physical vapor deposition.

Однако формирование нанокомпозитного покрытия из никелевого сплава не обеспечивает повышение долговечности и жаростойкости сплава в условиях не только высокотемпературного окисления, но и эрозионного воздействия.However, the formation of a nanocomposite coating of nickel alloy does not provide an increase in the durability and heat resistance of the alloy under conditions of not only high-temperature oxidation, but also erosion.

Техническим результатом изобретения является повышение долговечности и жаростойкости сплава в условиях высокотемпературного окисления и эрозионного воздействия.The technical result of the invention is to increase the durability and heat resistance of the alloy under conditions of high temperature oxidation and erosion.

Технический результат достигается тем, что в известном способе нанесения нанокомпозитного покрытия на поверхность изделия из жаропрочного никелевого сплава, включающем очистку изделия и вакуумной камеры в среде инертного газа, ионное травление и нанесение покрытия методом физического осаждения из паровой фазы, после ионного травления осуществляют ионно-плазменную цементацию, после которой дополнительно проводят ионное травление поверхности изделия, при этом ионно-плазменную цементацию с последующим травлением проводят поэтапно с числом этапов N, причем N≥1, до насыщения углеродом приповерхностного слоя упомянутого изделия на глубину до 50 мкм, при этом на поверхность изделия наносят не менее одного микрослоя из нихрома и сплава алюминия с кремнием, который состоит из нанослоев указанных материалов толщиной 1-100 нм, а затем наносят микрослой из нанослоев оксидов нихрома и сплава алюминия с кремнием толщиной 1-100 нм.The technical result is achieved by the fact that in the known method of applying a nanocomposite coating on the surface of a heat-resistant nickel alloy product, including cleaning the product and the vacuum chamber in an inert gas medium, ion etching and deposition by physical vapor deposition, ion-plasma is carried out after ion etching cementation, after which an additional ion etching of the surface of the product is carried out, while ion-plasma cementation with subsequent etching is carried out in stages with using steps N, with N≥1, until the surface layer of the product is saturated with carbon to a depth of 50 μm, at least one micro layer of nichrome and an aluminum alloy with silicon is deposited on the surface of the product, which consists of nanolayers of these materials with a thickness of 1-100 nm, and then a microlayer is applied from nanolayers of oxides of nichrome and an aluminum alloy with silicon 1-100 nm thick.

Кроме того, общая толщина микрослоя из нихрома и сплава алюминия с кремнием составляет 2,3-3,0 мкм, при этом указанный микрослой наносят путем последовательного прохождения изделия перед мишенями магнетронов.In addition, the total thickness of the microlayer of nichrome and an alloy of aluminum with silicon is 2.3-3.0 μm, while the specified microlayer is applied by successive passage of the product in front of magnetron targets.

Дополнительно толщина микрослоя из оксидов нихрома и сплава алюминия с кремнием составляет 0,5-1,5 мкм, при этом указанный микрослой наносят путем последовательного прохождения изделия перед мишенями магнетронов при подаче в камеру кислорода.Additionally, the thickness of the microlayer of oxides of nichrome and an aluminum alloy with silicon is 0.5-1.5 microns, while the specified microlayer is applied by successive passage of the product in front of magnetron targets when oxygen is supplied to the chamber.

Способ нанесения нанокомпозитного покрытия на поверхность изделия из жаропрочного никелевого сплава осуществляется следующим образом.The method of applying a nanocomposite coating on the surface of a heat-resistant nickel alloy product 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. 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. Products thus prepared are placed on a carousel in a vacuum chamber. 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.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, such as 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.

Протравленную таким образом поверхность изделия подвергают ионно-плазменной цементации. Цементация поверхности заключается в насыщении углеродом приповерхностного слоя металла глубиной до 50 мкм, наличие которого замедляет диффузионные процессы между покрытием и подложкой и увеличивает твердость поверхности. Твердость поверхности может возрасти в два и более раз от исходной величины, уменьшаясь с глубиной до твердости исходного материала. Цементация необходима для снижения скорости диффузионных процессов между покрытием и защищаемым сплавом, а также 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 цементацией позволяет обеспечить диффузию углерода на большую глубину. Цементацию осуществляют путем подачи в камеру углеродсодержащего газа и нагрева изделия при поддержке магнетронным разрядом, который повышает интенсивность диффузии углерода. По окончании ионно-плазменной цементации проводят дополнительное ионное травление для удаления образованных на поверхности изделий карбидов, которые в дальнейшем могут препятствовать высокой адгезии материала нанокомпозитного покрытия. Проведение цементации осуществляется в N этапов, где N - целое число и выбрано из условия N≥1, чередующихся с ионным травлением, поскольку образующиеся на поверхности изделия соединения углерода уменьшают скорость проникновения углерода в материал. В результате формируется чистая поверхность металла с твердым приповерхностным слоем, готовая к нанесению нанокомпозитного покрытия.The surface of the article etched in this way is subjected to ion-plasma cementation. Cementation of the surface consists in saturation with carbon of the surface layer of the metal with a depth of up to 50 μm, the presence of which slows down the diffusion processes between the coating and the substrate and increases the surface hardness. The surface hardness can increase two or more times from the original value, decreasing with depth to the hardness of the starting material. Cementation is necessary to reduce the speed of diffusion processes between the coating and the protected alloy, as well as to prevent 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 and base materials. Surface etching prior to carburizing allows carbon diffusion to a greater depth. Cementation is carried out by supplying a carbon-containing gas into the chamber and heating the product with the support of a magnetron discharge, which increases the diffusion rate of carbon. At the end of ion-plasma cementation, additional ion etching is carried out to remove carbides formed on the surface of the products, which in the future can interfere with high adhesion of the nanocomposite coating material. Carburization is carried out in N stages, where N is an integer and is selected from the condition N≥1, alternating with ion etching, since carbon compounds formed on the surface of the product reduce the rate of carbon 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 наносят методом физического осаждения из паровой фазы посредством магнетронов, последовательно чередуя слои различных материалов. Первым наносят микрослой из нихрома, сплава алюминия с кремнием общей толщиной 2,3-3,0 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 - нихрома, сплава алюминия с кремнием. Затем наносят второй микрослой из оксидов нихрома, алюминия и кремния общей толщиной 0,5-1,5 мкм. Этот микрослой также состоит из нанослоев толщиной от 1 до 100 нм и образуется при последовательном прохождении изделия перед магнетронами с мишенями из нихрома, сплава алюминия с кремнием при подаче в камеру кислорода. Далее операции повторяют, и в результате получают нанокомпозитное защитное покрытие общей толщиной 14-22,5 мкм или более. Толщина нанослоев регулируется изменением скорости вращения карусели и мощности магнетронного разряда. Толщина микрослоев регулируется временем формирования покрытия.The nanocomposite coating is applied by physical vapor deposition using magnetrons, sequentially alternating layers of various materials. The first is a microlayer of nichrome, an aluminum alloy with silicon with a total thickness of 2.3-3.0 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 - nichrome, an alloy of aluminum with silicon. Then a second microlayer of oxides of nichrome, aluminum and silicon with a total thickness of 0.5-1.5 microns is applied. This microlayer also consists of nanolayers with a thickness of 1 to 100 nm and is formed by successive passage of the product in front of magnetrons with targets of nichrome, an aluminum alloy with silicon, when oxygen is introduced into the chamber. Next, the operations are repeated, and the result is a nanocomposite protective coating with a total thickness of 14-22.5 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 жаропрочного никелевого сплава ХН70Ю. Первая группа (I) образцов обработке не подвергалась. На поверхность образцов второй группы (II) было нанесено нанокомпозитное покрытие, состоящее из слоев Ni+Cr+Al+Si-(Ni+Cr+Al+Si)+O2, при этом цементация проводилось после очистки аргоном, а нанесение покрытия осуществлялось сразу после цементации. Обработка образцов третьей группы (III) отличалась от обработки образцов второй группы проведением ионного травления после цементации. Первая группа являлась контрольной, жаростойкость и эрозионная стойкость образцов второй и третьей групп определялась по отношению к жаростойкости и эрозионной стойкости образцов первой группы.To study the properties of the nanocomposite coating deposited as described above, samples were made of heat-resistant nickel alloy ХН70Ю. The first group (I) of samples was not subjected to processing. A nanocomposite coating consisting of Ni + Cr + Al + Si- (Ni + Cr + Al + Si) + O 2 layers was deposited on the surface of the samples of the second group (II), and cementation was carried out after cleaning with argon, and the coating was applied immediately after cementation. The processing of samples of the third group (III) was different from the processing of samples of the second group by ion etching after cementation. The first group was the control, heat resistance and erosion resistance of samples of the second and third groups was determined in relation to the heat resistance and erosion resistance of samples of the first group.

Исследования на жаростойкость проводились в атмосфере печи на воздух при температуре 1050°C. После 100 часов экспозиции проводили визуальный осмотр состояния поверхности и взвешивание образцов вместе с осыпавшейся окалиной для сравнительной оценки композиции по удельному привесу массы на единицу поверхности.Resistance studies were carried out in a furnace atmosphere in air at a temperature of 1050 ° C. After 100 hours of exposure, a visual inspection of the surface condition was carried out and samples were weighed together with crumbled scale to compare the composition by the specific weight gain per surface unit.

Эрозионные исследования проводилось на экспериментальном оборудовании МЭИ, их результаты приведены в таблице.Erosion studies were carried out on the experimental equipment of MPEI, their results are shown in the table.

Группа образцовSample Group Относительная жаростойкостьRelative heat resistance Относительная эрозионная стойкостьRelative erosion resistance II 1one 1,01,0 IIII 77 2,72.7 IIIIII 77 3,73,7

Таким образом, именно включение в способ формирования нанокомпозитного покрытия этапа ионного травления поверхности до и после цементации позволяет снизить скорость диффузионных процессов между покрытием и защищаемым сплавом, увеличить эрозионную стойкость изделий, а значит и срок их службы. Однако предлагаемый способ формирования нанокомпозитных покрытий 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, Ta, Mo, W, B, Si, C или любого сплава на основе указанных элементов. В качестве реакционного газа возможно применение азота, кислорода, углеводородов, паров кремнеорганических жидкостей, а также любой смеси указанных газов.Thus, it is the inclusion in the method of forming a nanocomposite coating of the stage of ion etching of the surface before and after cementation that reduces the speed of diffusion processes between the coating and the protected alloy, increases the erosion resistance of products, and hence their service life. However, the proposed method for the formation of nanocomposite coatings is not limited to the above 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, 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 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 T=55°C;- 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 T=130°C, Pост=10-4 Па;- placement of products on the carousel in a vacuum chamber, simultaneous heating and pumping of the vacuum chamber T = 130 ° C, P ost = 10 -4 Pa;

- ионная очистка аргоном, P=0,5 Па, t=5 мин, Uсмещения=1100 В;- ion cleaning with argon, P = 0.5 Pa, t = 5 min, U bias = 1100 V;

- ионное травление, P=0,5 Па, t=10 мин, Uсмещения=1100 В, напряжение на магнетронах - по 200 В;- ion etching, P = 0.5 Pa, t = 10 min, U bias = 1100 V, voltage on magnetrons - 200 V each;

- цементация, P=2 Па, t=60 мин, Uсмещения=1100 В, расход пропана - 10,1 л/ч, напряжение на магнетронах - по 200 В;- cementation, P = 2 Pa, t = 60 min, U displacement = 1100 V, propane consumption - 10.1 l / h, voltage on magnetrons - 200 V each;

- ионное травление, P=0,5 Па, t=10 мин, Uсмещения=1100 В, напряжение на магнетронах - по 200 В;- ion etching, P = 0.5 Pa, t = 10 min, U bias = 1100 V, voltage on magnetrons - 200 V each;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев (Ni+Cr)+(Al+Si) по режиму P=0,6 Па, t=20 мин, Uсмещения=70 В, напряжение на магнетронах - по 440-510 В;- applying a nanocomposite coating consisting of layers (Ni + Cr) + (Al + Si) according to the regime P = 0.6 Pa, t = 20 min, U bias = 70 V, voltage on magnetrons - 440-510 V each;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев (Ni+Cr)+(Al+Si)+O2 по режиму P=0,6 Па, t=5 мин, Uсмещения=70 В, напряжение на магнетронах - по 440-510, расход O2 - 5,4 л/ч;- applying a nanocomposite coating consisting of layers (Ni + Cr) + (Al + Si) + O 2 according to the regime P = 0.6 Pa, t = 5 min, U bias = 70 V, voltage on magnetrons - 440-510 the flow rate of O 2 is 5.4 l / h;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев (Ni+Cr)+(Al+Si) по режиму P=0,6 Па, t=20 мин, Uсмещения=70 В, напряжение на магнетронах - по 440-510 В;- applying a nanocomposite coating consisting of layers (Ni + Cr) + (Al + Si) according to the regime P = 0.6 Pa, t = 20 min, U bias = 70 V, voltage on magnetrons - 440-510 V each;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев (Ni+Cr)+(Al+Si)+O2 по режиму P=0,6 Па, t=5 мин, Uсмещения=70 В, напряжение на магнетронах - по 440-510, расход O2 - 5,4 л/ч;- applying a nanocomposite coating consisting of layers (Ni + Cr) + (Al + Si) + O 2 according to the regime P = 0.6 Pa, t = 5 min, U bias = 70 V, voltage on magnetrons - 440-510 the flow rate of O 2 is 5.4 l / h;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев (Ni+Cr)+(Al+Si) по режиму P=0,6 Па, t=20 мин, Uсмещения=70 В, напряжение на магнетронах - по 440-510 В;- applying a nanocomposite coating consisting of layers (Ni + Cr) + (Al + Si) according to the regime P = 0.6 Pa, t = 20 min, U bias = 70 V, voltage on magnetrons - 440-510 V each;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев (Ni+Cr)+(Al+Si)+O2 по режиму P=0,6 Па, t=5 мин, Uсмещения=70 В, напряжение на магнетронах - по 440-510, расход O2 - 5,4 л/ч;- applying a nanocomposite coating consisting of layers (Ni + Cr) + (Al + Si) + O 2 according to the regime P = 0.6 Pa, t = 5 min, U bias = 70 V, voltage on magnetrons - 440-510 the flow rate of O 2 is 5.4 l / h;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев (Ni+Cr)+(Al+Si) по режиму P=0,6 Па, t=20 мин, Uсмещения=70 В, напряжение на магнетронах - по 440-510 В;- applying a nanocomposite coating consisting of layers (Ni + Cr) + (Al + Si) according to the regime P = 0.6 Pa, t = 20 min, U bias = 70 V, voltage on magnetrons - 440-510 V each;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев (Ni+Cr)+(Al+Si)+O2 по режиму P=0,6 Па, t=5 мин, Uсмещения=70 В, напряжение на магнетронах - по 440-510, расход O2 - 5,4 л/ч;- applying a nanocomposite coating consisting of layers (Ni + Cr) + (Al + Si) + O 2 according to the regime P = 0.6 Pa, t = 5 min, U bias = 70 V, voltage on magnetrons - 440-510 the flow rate of O 2 is 5.4 l / h;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев (Ni+Cr)+(Al+Si) по режиму P=0,6 Па, t=20 мин, Uсмешения=70 В, напряжение на магнетронах - по 440-510 В;- applying a nanocomposite coating, consisting of layers of (Ni + Cr) + (Al + Si) according to the regime P = 0.6 Pa, t = 20 min, U mixing = 70 V, voltage on magnetrons - 440-510 V;

- нанесение нанокомпозитного покрытия, состоящего из слоев (Ni+Cr)+(Al+Si)+O2 по режиму P=0,6 Па, t=5 мин, Uсмещения=70 В, напряжение на магнетронах - по 440-510, расход O2 - 10,1 л/ч.- applying a nanocomposite coating consisting of layers (Ni + Cr) + (Al + Si) + O 2 according to the regime P = 0.6 Pa, t = 5 min, U bias = 70 V, voltage on magnetrons - 440-510 the flow rate of O 2 is 10.1 l / h.

Использование изобретения обеспечивает увеличение срока службы рабочих лопаток турбин с нанокомпозитным покрытием.The use of the invention provides an increase in the service life of the working blades of turbines with a nanocomposite coating.

Claims (3)

1. Способ нанесения нанокомпозитного покрытия на поверхность изделия из жаропрочного никелевого сплава, включающий очистку изделия и вакуумной камеры в среде инертного газа, ионное травление и нанесение покрытия методом физического осаждения из паровой фазы, отличающийся тем, что после ионного травления осуществляют ионно-плазменную цементацию, после которой дополнительно проводят ионное травление поверхности изделия, при этом ионно-плазменную цементацию с последующим ионным травлением проводят поэтапно с числом этапов N, причем N≥1, до насыщения углеродом приповерхностного слоя упомянутого изделия на глубину до 50 мкм, при этом на поверхность изделия наносят не менее одного микрослоя из нихрома и сплава алюминия с кремнием, который состоит из нанослоев указанных материалов толщиной 1-100 нм, а затем наносят микрослой из нанослоев оксидов нихрома и сплава алюминия с кремнием толщиной 1-100 нм.1. The method of applying a nanocomposite coating on the surface of a heat-resistant nickel alloy product, including cleaning the product and the vacuum chamber in an inert gas environment, ion etching and physical vapor deposition coating, characterized in that ion-plasma cementation is carried out after ion etching, after which additionally carry out ion etching of the surface of the product, while ion-plasma cementation followed by ion etching is carried out in stages with the number of steps N, and N≥1, until the surface layer of the product is saturated with carbon to a depth of 50 μm, at least one micro layer of nichrome and an aluminum alloy with silicon, which consists of nanolayers of these materials with a thickness of 1-100 nm, is applied to the surface of the product, and then a microlayer of oxide nanolayers is applied nichrome and an aluminum alloy with silicon 1-100 nm thick. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что общая толщина микрослоя из нихрома и сплава алюминия с кремнием составляет 2,3-3,0 мкм, при этом указанный микрослой наносят путем последовательного прохождения изделия перед мишенями магнетронов.2. The method according to claim 1, characterized in that the total thickness of the microlayer of nichrome and an aluminum alloy with silicon is 2.3-3.0 microns, while the specified microlayer is applied by sequential passage of the product in front of magnetron targets. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщина микрослоя из оксидов нихрома и сплава алюминия с кремнием составляет 0,5-1,5 мкм, при этом указанный микрослой наносят путем последовательного прохождения изделия перед мишенями магнетронов из указанных материалов при подаче в камеру кислорода. 3. The method according to claim 1, characterized in that the thickness of the microlayer of oxides of nichrome and an aluminum alloy with silicon is 0.5-1.5 microns, while the specified microlayer is applied by sequentially passing the product in front of the magnetron targets from these materials when fed into oxygen chamber.
RU2013138693/02A 2013-08-21 2013-08-21 Method to apply nanocomposite coating onto surface of item from heat-resistant nickel alloy RU2547381C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013138693/02A RU2547381C2 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Method to apply nanocomposite coating onto surface of item from heat-resistant nickel alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013138693/02A RU2547381C2 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Method to apply nanocomposite coating onto surface of item from heat-resistant nickel alloy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013138693A RU2013138693A (en) 2015-02-27
RU2547381C2 true RU2547381C2 (en) 2015-04-10

Family

ID=53279268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013138693/02A RU2547381C2 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Method to apply nanocomposite coating onto surface of item from heat-resistant nickel alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2547381C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5864377A (en) * 1981-10-12 1983-04-16 Nachi Fujikoshi Corp Surface coated tool and its production
EP0703303A1 (en) * 1994-07-27 1996-03-27 Balzers Sa Corrosion and wear resistant substrate and method of manufacture
SU1832751A1 (en) * 1990-06-18 1998-01-20 Научно-производственное объединение "НИИТавтопром" Method of producing wear-resistant coating made of metal compounds
RU2340704C2 (en) * 2007-02-01 2008-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method for fabricated metallic product surface treatment
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
JPS5864377A (en) * 1981-10-12 1983-04-16 Nachi Fujikoshi Corp Surface coated tool and its production
SU1832751A1 (en) * 1990-06-18 1998-01-20 Научно-производственное объединение "НИИТавтопром" Method of producing wear-resistant coating made of metal compounds
EP0703303A1 (en) * 1994-07-27 1996-03-27 Balzers Sa Corrosion and wear resistant substrate and method of manufacture
RU2340704C2 (en) * 2007-02-01 2008-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method for fabricated metallic product surface treatment
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

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013138693A (en) 2015-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6042898A (en) Method for applying improved durability thermal barrier coatings
US7214409B1 (en) High strength Ni-Pt-Al-Hf bondcoat
RU2437963C1 (en) Procedure for application of nano-composite coating on surface of steel item
Leyens et al. Oxide scale formation on an MCrAlY coating in various H2-H2O atmospheres
Ichiki et al. Nitriding of steel surface by spraying pulsed-arc plasma jet under atmospheric pressure
RU2554828C2 (en) Application of protective coating on steel article surface
EP2202328A1 (en) Process for obtaining protective coatings for high temperature with high roughness and coating obtained
RU2549813C1 (en) Fabrication of refractory nanocomposite coating of surface of refractory nickel alloys
RU2660502C1 (en) Method for applying a coating to the surface of a steel product
EA002682B1 (en) Method for depositing wear-resistant coatings and for increasing lifespan of parts
Badini et al. Cyclic oxidation in burner rig of TiAlN coating deposited on Ti-48Al-2Cr-2Nb by reactive HiPIMS
JP6243796B2 (en) Method for forming diamond-like carbon film
JP2017040373A5 (en)
RU2541261C2 (en) Method of nanocomposite coating application onto steel article surface
CN101310969A (en) Aluminum/aluminum oxide/Ni-base superalloy composite coating for titanium-aluminum alloy and preparation method thereof
CN101294284A (en) Ablation-resistant fatigue-resistant plasma surface recombination reinforcing method
RU2515714C1 (en) Method of nanocomposite coating application onto steel article surface
RU2547381C2 (en) Method to apply nanocomposite coating onto surface of item from heat-resistant nickel alloy
RU2308537C1 (en) Method of working surface of metallic article
Sagalovich et al. Vacuum-plasma protective coating for turbines blades
RU2409701C2 (en) Procedure for application of ceramic coating
Borisov et al. Plasma-assisted deposition of a three-layer structure by vacuum and gas arcs
JP5904537B2 (en) Method for forming amorphous carbon film
Melo et al. Production, characterization and evaluation of protective Cr oxide coatings against metal dusting
RU2671026C1 (en) Method of combined plasma surface treatment of items from titanium alloys

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180822