Состав комплексного теплозащитного покрытия

 

Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к нанесению теплозащитных покрытий на изделия. Цель изобретения - повышение защитных свойств в скоростном потоке высокотемпературной кислородсодержащей плазмы и увеличение толщины покрытия. Состав содержит , мас,%: оксид хрома 27-29, оксид кремния 4,5-6.5; оксид титана 3-4, оксид ниобия 3-5, оксид лантана 1-1,6; оксид циркония , модифицированный иттрием, 1,7-2,7; порошок алюминия 18-20, порошок железа 15-17, фтористый титан-ниобий 1,3-1,9, борфтористый калий 0,2-0,5, хлористый аммоний 0,5-1,5, оксид алюминия остальное. По сравнению с прототипом покрытие, полученное в предлагаемом составе, обладает в 1,3-1,4 раза лучшими защитными свойствами , повышает сохранение формы в 2,8-3 раза и имеет в 7-8 оаз большую толщину слоя 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ю)з С 23 С 12/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ill

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

27-29

4,5-6,5

3,0-4,0

3,0-5.0

1,0-1,6

О (Я

О

Ql 3

0 (21) 4722294/02 (22) 24,07,89 (46) 30.06.91. Бюл. М 24 (71) Белорусское республиканское научнопроизводственноеое объединение порошковой металлургии (72) Г.В,Борисенок, А.А.Колесников, С.В.Побережный и О,Л.Ворошнина (53) 621.785,51 (088.8) (56) Авторское свидетельства СССР

ЬЬ 411166, кл. С 23 С 12/02, 1974. (54) СОСТАВ КОМПЛЕКСНОГО ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ (57) Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к нанесению теплозащитных покрытий на изделия. Цель изобретения — повышение защитных

Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к нанесению теплозащитных покрытий на изделия, кратковременно работающие в скоростном потоке высокотемпературной кислародсодержащей плазмы.

Цель изобретения — повышение защитных свойств покрытия в скоростном потоке высокотемпературной кислородсодержащей плазмы и увеличение его толщины, Известный состав, включающий оксиды хрома, кремния, алюминия, порошок алюминия и хлористый аммоний, дополнительно содержит оксиды титана, ниобия, лантана, циркония, модифицированного иттрием, порошок железа, фтористый титанниобий и борфтористый калий при следующем соотношении компонентов, мас. $: Ж 1659529 А1 свойств в скоростном потоке высокотемпературной кислородсодержащей плазмы и увеличение толщины покрытия. Состав содержит, мас,,: оксид хрома 27-29, оксид кремния 4,5-6.5; оксид титана 3-4, оксид ниобия 3-5, оксид лантана 1-1,6; оксид циркония, модифицированный иттрием, 1,7-2,7; порошок алюминия 18-20, порошок железа

15-17, фтористый титан-ниобий 1,3-1,9, борфтористый калий 0,2-0,5, хлористый эммоний 0,5-1,5, оксид алюминия остальное. По сравнению с прототипом покрытие, полученное в предлагаемом составе, обладает

s 1,3-1,4 раза лучшими защитными свойст- . вами, повышает сохранение формы в 2,8-3 раза и имеет в 7-8 раз большую голщину слоя. 1 табл.

Оксид хрома

Оксид кремния

Оксид титана

Оксид ниобия

Оксид лантана

Оксид циркония, модифицированный иттрием 1,7-2,7

Порошок алюминия 18-20

Порошок железа 15-17

Фтористый титан-ниобий 1,3-1,9

Борфтористый калий 0,2-0,5

Хлористый аммоний 0,5-1,5

Оксид алюминия Остальное

Функциональное назначение каждого из компонентов и химические формулы следующие.

Оксид хрома (Сг203) поставщик актив ных атомов хрома для образования многокомпонентного покрытия на его основе.

1659529

Оксид кремния (Si02) — поставщик ак- раэец с помощью координатного устройства размещают по оси сопла плазмотроОксид титана (TIO2) — поставщик актив- на на расстоянии 2 мм от его среза. Время нахождения образца в плазменной струе заОксид ниобия (NbzOg) — поставщик ак- 5 дают с помощью реле времени и фиксируют тивных атомов ниобия. злектросекундомером П В53П.

Оксид лантана (1 а20з) марки ЛаОК-1 Параметры работы плазмотрона следувводится в состав для легирования много- ющие:

155 1 кг с компонентного покрытия и образования на Расход газа его поверхности плотной, прочносцеплен- 10 Полезная мощность 15,2-17 0 кВт ной с основой оксидной пленки, активно Энтальпия струи 9, 8-10,9 Дж/ к г препятствующей проникновению кислоро- Температура на срезе да плазмы к покрытию, сопла 4980-5400 К

Оксид циркония, модифицированный Скорость истечения струи 130 м/с . иттрием (857ь ЕГО + 157ь У20з) — добавка, 15 Начальное время нахождения в плаэпре отвращающая спекание состава и яв- MGHHQA струе определяют появлением на пр д ляющаяся поставшиком иттрия в многоком- лобовой поверхности образца беэ теплозапонент ентное покрытие что увеличивает его щитного покрытия жидкой фазы и ее уносом ! на1 -1 4 сопротивление высокотемпературной газо- до уменьшения размера образца на /3- / вой коррозии. 20 диаметра. Предварительные испытания поПорошок алюминия (А1) марки ПА-4 — казали, что это время - 3,5 с. Уменьшение восстановитель оксидов металлов, входя- диаметра образца эа счет плавления матещих в предлагаемый состав. риала и уноса жидкой фазы с лобовой поверПорошок железа (Fe) марки ПЖРВ 3,200 хности 2,2-2,5 мм. вводится в состав с целью снижения темпе- 25 Поскольку требуемое время работы обратуры протекания реакции восстановле- разца с покрытием в приведенных условиях ния оксидов металлов и образования в испытаний должно составлять 3-4 с (без процессе восстановления оксидов металлов разрушения покрытия и начала оплавления их ферросплавов, что приводит к снижению материала основы, а также при минимальспекаемости состава и благоприятно сказы- 30 ной потере формы образца), были выбраны вается на чистоте поверхности обрабатыва- три временных интервала обдува.

Результаты испытаний образцов привеФтористый титан-ниобий (TiNbFg) — ак- дены в таблице, тиватор процесса насыщения и дополни- По сравнению с прототипом покрытие, тельный поставщик титана и ниобия в виде 35 полученное в предлагаемом составе, облаих галогенидных соединений. дает в 1,3-1,4 раза лучшими защитными

Борфтористый калий (KBF4) — активатор свойствами, повышает сохранение формы в процесса восстановления оксидов, 2,8-3,0 раза и имеет в 7-8 раз большук толХлористый аммоний (NH4O) — актива- щину слоя, тор процесса восстановления оксидов и на- 40

Формула изобретения

Оксид алюминия (Aig03) вводится в со- Состав комплексного теплоэащитного став для предотвращения его спекания в покрытия, включающий оксиды хрома, роцессе насы.щения. кремния и алюминия, порошок алюминия и пр йся

Пример. Проводят термодиффузион- 45 хлористый аммонии, о т л и ч а ю щ и и с ное насыщение сферических тел (шары из тем, что, .с целью повышения защитных стали ШХ15 диаметром 9,525 мм) в предла- свойств в скоростном потоке высокотемпегаемом и известном составах. Нанесение ратурной кислородсодержащей плазмы и покрытий осуществляют в контейнерах из увеличения толщины покрытия. он дополнинержавеющей стали, герметизированных 50 тельно содержит оксиды титана, ниобия, плавким затвором, при 1050 С в течение 6 ч лантана, циркония, модифицированного итв печи фирмы "Naber" ФРГ. Металлографи- трием, порошок железа, титан-ниобий фточеский анализ покрытий осуществляют на ристый и калий борфтористый при микроскопе "Polyvar", Австрия. следующем соотношении компонентов, Оценку теплозащитных свойств покры- 55 мас. : тий при высоких тепловых нагрузках прово- Оксид хрома 27-29 дят в однофаэном потоке плазмы, Оксид кремния 4,5-6,5 создаваемом плазменным генератором Оксидтитана 3,0-4,0 (плаэмотроном) ПРС-75. Плазмообразую- Оксид ниобия 3,0-5,0 щий кислородсодержащий газ-воздух. Об- Оксидланта а н 1,0-1,6

1659529

6, Оксид циркония, модифицированный иттрием

Порошок алюмниия

Порошок железа

1,7-2,7.

18-20

15-17

Титан-ниобий фтористый

Калий борфтористый

Аммоний хлористый

Оксид алюминия

1,3-1,9

0,2-0,5

0,5-1,5

Остальное

1659529

1 1

1 1

1 I

1 1 I

° 1 1 ! I I

A Н о с«

» о «с«сч,«-"««С«СЧ

° л л л л Фл

О л

СЧ «Ч

«««сч л л

° сч л л о с л л л

° л ° счев о «с«

О л сЧ

Ф с, л л

° сЧ

ОВ

1 Оъ

1 л

«с«

< « л л

%»

ЕО

«с««» л л т л» сЧ ф О

О сч . с««м сч в О «с«л

«с«О «с«W О «с« .Ф «съ «/ъ О ««1 л A л л л л л л s л л л м м т ми м т л

«с« л

00 л сч м л

«с« л

CI

«с« л

О сч л

О м л

О сч к

Х

CV сч

3 м л

l««

«б сл

v о и

О л

««« м

О л м

Ое4

° «

«б«

«с«

«О сч л сч

1(з Ф

; ФВ

Ф

С0 о