|
|
|
|
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
|
(19)
|
RU
|
(11)
|
2437962
|
(13)
|
C2
|
|
(51) МПК
C23C14/06 (2006.01)
|
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
|
|
|
|
(21), (22) Заявка: 2009140588/03, 05.11.2009
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
05.11.2009
Приоритет(ы):
(22) Дата подачи заявки: 05.11.2009
(43) Дата публикации заявки: 10.05.2011
(45) Опубликовано: 27.12.2011
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: SU 1512173 A1, 27.09.1996. US 3754903 A, 28.08.1973. US 2004234808 A1, 25.11.2004. EP 1001055 A1, 17.05.2000.
Адрес для переписки:
115088, Москва, ул. Шарикоподшипниковская, 4, ОАО НПО "ЦНИИТМАШ", Л.М. Матевосову
|
(72) Автор(ы):
Береговский Владимир Васильевич (RU),
Щуренкова Светлана Александровна (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) (RU)
|
(54) МНОГОСЛОЙНОЕ ЖАРОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ С ГРАДИЕНТОМ АЛЮМИНИЯ ПО ТОЛЩИНЕ
(57) Реферат:
Изобретение относится к защитным покрытиям термонагруженных деталей газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания. Технический результат изобретения заключается в повышении коррозионной стойкости. Многослойное жаростойкое покрытие выполнено с градиентом алюминия по толщине. Покрытие состоит из чередующихся слоев толщиной от 0,1 до 3 мкм, каждый из которых содержит никель, хром, алюминий, иттрий, при этом число слоев составляет от 10 до 100. Каждый последующий слой, начиная с поверхности образца, имеет концентрацию алюминия выше чем в предыдущем слое. Первый от поверхности образца слой покрытия содержит алюминий - 4%, никель - 70,7%, хром - 25%, иттрий - 0,3%, а последний от поверхности образца слой покрытия содержит алюминий - 12%, никель - 66,7%, хром - 21%, иттрий - 0,3%. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к материалам, служащим в качестве защитных покрытий термонагруженных деталей газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания.
Известны жаростойкие покрытия на основе металла (металл: кобальт, железо, никель или их сплавы), содержащие хром, алюминий, иттрий, получаемые вакуумно-плазменными методами (Hunt С.d'A. Пат. 3798055 (США). Vapor deposition process. - Опубл. 19.03.74). Недостатком этих покрытий является низкая стабильность и долговечность при высоких температурах.
Наиболее близким, принятым за прототип, является многослойное теплозащитное (жаростойкое) покрытие с градиентом алюминия по толщине, выполненное на основе никеля, хрома, алюминия и иттрия, причем покрытие выполнено из чередующихся слоев толщиной 0,8 мкм, каждый из которых содержит никель, хром, алюминий и иттрий, при этом число слоев составляет 76 (SU 1512173 A1, кл. C23C 14/00, 27.09.1996). Основным недостатком этого покрытия является снижение его защитных свойств в процессе эксплуатации. Покрытие состоит из сплава NiCrAlY. Основным элементом, обеспечивающим защиту от коррозии, в покрытии служит алюминий, образующий пассивирующий слой Al2O3. Максимальное содержание алюминия в этом сплаве может составлять 12%, при его дальнейшем увеличение будет происходить охрупчивание материала покрытия. В процессе эксплуатации под действием высоких температур (700-1200°С) происходит диффузия алюминия из покрытия (изначальное содержание алюминия - 12%) в материал образца (изначальное содержанием алюминия - 4%), концентрация алюминия в покрытии снижается, а следовательно, снижается коррозионная стойкость, уменьшается ресурс работы покрытия.
Предложено многослойное жаростойкое покрытие с градиентом алюминия по толщине, отличающееся тем, что оно состоит из чередующихся слоев толщиной от 0,1 до 3 мкм, число слоев в покрытии составляет от 10 до 100, содержание алюминия в слоях меняется по толщине покрытия от 4% у подложки, до 12% на поверхности. Первый от поверхности образца слой покрытия содержит: алюминий - 4%, никель - 70,7%, хром - 25%, иттрий - 0,3%. Последний от поверхности образца слой покрытия содержит: алюминий - 12%, никель - 66,7%, хром - 21%, иттрий - 0,3%.
Предлагаемое покрытие обладает длительной коррозионной стойкостью, которая достигается тем, что концентрация алюминия меняется плавно по толщине покрытия, в этом случае процессы диффузии алюминия из покрытия в образец замедляются и сохраняется максимальная концентрация алюминия на поверхности покрытия в течение многих часов работы образца при высоких температурах (700-1200°С). Испытания показали, что ресурс работы лопаток турбин с использованием многослойного жаростойкого покрытия с градиентом алюминия по толщине в 3 раза выше чем у лопаток с покрытием-прототипом.
Предлагаемое покрытие наносится в вакууме методом катодного распыления с двух магнетронов. Мишень одного магнетрона состоит из сплава NiCrY, мишень второго магнетрона - из алюминия. Концентрация алюминия в каждом слое регулируется физическими параметрами разряда.
Формула изобретения
1. Многослойное жаростойкое покрытие с градиентом алюминия по толщине отличающееся тем, что каждый последующий слой, начиная с поверхности образца, имеет концентрацию алюминия выше предыдущего: первый от поверхности образца слой покрытия содержит алюминий - 4%, никель - 70,7%, хром - 25%, иттрий - 0,3%, а последний от поверхности образца слой покрытия содержит алюминий - 12%, никель - 66,7%, хром - 21%, иттрий - 0,3%.
2. Жаростойкое покрытие по п.1, отличающееся тем, что оно состоит из чередующихся слоев толщиной от 0,1 до 3 мкм, каждый из которых содержит никель, хром, алюминий, иттрий, при этом число слоев составляет от 10 до 100.
|
| |
