Способ получения жаростойкого композиционного покрытия на лопатках турбины

 

Использование: нанесение жаростойких композиционных покрытий на лопатки турбины. Сущность изобретения: с целью повышения коррозионной стойкости покрытия при одновременном сохранении термоциклической прочности, перед осаждением диоксида циркония проводят нагрев лопатки до температуры 850-950° С, а скорость осаждения поддерживают в пределах 1,2- 2,3 мкм/мин, причем скорость вращения лопатки поддерживают в диапазоне от 4 до 10 об/мин. 3 ил., 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИК (l9) (ll) (и)5 С 23 С 14/00

ГОСУДАРСТВЕНННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860094/21 (22) 14.08.90 (46) 15.07.93. Бюл. ГФ 26 (71) Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И.Полэунова, Производственное объединение "Ленинградский металлический завод и Институт электросварки им. Е. О. Патона (72) Б.А.Мовчан, И.С,Малашенко, К.Ю.Яковчук, М,Л.Жадкевич, А.А.Чижик, А.И.Рыбников, И.С,Бодров, А.Е,Левин, Ю.Д.Скляроа и

А.Н.Ковалев (56) Патент США 3Ф 4405660, кл. С 23 С

13/00, 1983.

Патент США N- 4055705, кл. 428/633, В

32 В 15/041, 1983.

Изобретение относится к защитным покрытиям, получаемым путем электронно-лучевого испарения коррозионно-стойких сплавов и керамических материалов с последующим осаждением паровой фазы в вакууме, и может быть использовано при нанесении покрытий на лопатки турбин.

Целью изобретения является повышение корроэионной стойкости покрытия при одновременном сохранении термоциклической прочности покрытия.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-3, на которых показано влияние скорости осаждения внешнего керамического слоя на толщину высокоплотной зоны диоксида цирконий образующейся нэ границб контакта металлического покрытия с нера(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОСТОЙКОГО. КОМПОЗИЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА

ЛОПАТКАХ ТУРБИНЫ (57) Использование: нанесение жаростойких композиционных покрытий на лопатки турбины. Сущность изобретения: с целью повышения коррозионной стойкости покрытия при одновременном сохранении термоциклической прочности, перед осаждением диоксида циркония проводят нагрев лопатки до температуры 850 — 950 С, а скорость осаждения поддерживают в пределах 1,22,3 мкм/мин, причем скорость вращения лопатки поддерживают в диапазоне от 4 до 10 об/мин. 3 ил., 3 табл. микой (фиг.1), на открытую пористость (flp) и микротвердость (Н,, ) керамики (фиг.2) и на термостойкость покрытия Nl-Сг-Al-У 2/КПД (д - 90 мкм/50 мкм) (фиг.3).

Способ получения жаростойкого композиционного покрытия иллюстрируется на примере двухслойного покрытия металл (ке- (Д рамика и включает в себя следующие опера- сО ции: о нанесение металлического жаростойкого подслоя отвечающего составу покрытий типа Me-Cr-Al-У толщиной 80-120 мкм осаждением в вакууме; диффузионный отжиг лопатки турбины с покрытием Ме-Cr-А1-У в вакууме при температуре 1030 С + 109C в течение 2-х ч;

1827396 восстановительная термическая обработка лопатки с композиционным покрытием, например, для cases ЭИ893 по режиму

900 С, 8.ч + 820 С, 15 ч. с промежуточным охлаждением До 300 С.

Из табл.1 и 2 видно, что по предлагаемому способу в заявленном диапазоне повышается корроэионная стойкость покрытия при одновременном сохранении удовлетворительной прочности сцепления керамики с металлическим слоем.

Табл ица1

Термоциклическая прочность композиционного электронно-лучевого покрытия металл/керамика притеплослипах520-850 С и нагрев-охлаждение дробеструйная уплотня ющая обработка металлического покрытия микрошариками диаметром 100-200 мкм на сплаве Р6М5 при 20 С в течение 3-5 мин, второй диффузионный отжиг в вакууме при 1030 + 10ОС, 2 ч. нанесение промежуточного связующего слоя толщиной 3-8 мкм с осаждением в вакууме из того же материала, что и основное металлическое покрытия для химической активации поверхности; последующее нанесение керамического слоя диоксида циркрния стабилиэированНОГО 7203 толщиной 35 60 мкм из Одного испарителя при нагреве лопатки в интервале 850-950 С, скорости ее вращения в паровом потоке в диапазоне 4-10 об/мин и скорости осаждения керамического слоя

1,2-2,3 мкм/мин (беэ разгерметизации, камеры) из другого испарителя;

8 табл.2 приведены данные о коррозионной стойкости покрытия для тех же условий испытаний.

Выполненные исследования, приведенные в табл.3 и на фиг.2 показывает, что максимум термоциклической долговечности керамического покрытия обеспечивается при скорости осаждения в диапазоне от 1,2 до 2,3 мкмlмин благодаря формированию

10 микроструктуры керамического слоя, имеющей оптимальные свойства.

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить корроэионную стойкость покрытия при одновременном сохра15 нении термоциклической прочности покрытия.

Формула изобретения

Способ получения жаростойкого композиционного покрытия на лопатках турбины, 20 включающий формирование внешнего коррозионно-эрозионностойкого слоя диоксида циркония путем его осаждения на предварительно нагретую вращающуюся лопатку. отличающийся тем, что, с

25 целью повышения коррозионной стойкости покрытия при одновременном сохранении термоциклической прочности покрытия, нагрев лопатки перед осаждением покрытия диоксида циркония осуществляют до темпе30 ратуры 850-950 С, а скорость осаждения поддерживают в пределах 1,2-2,3 мкмl мин, причем скорость вращения лопатки обеспечивают в диапазоне от 4 до 10 об/мин.

1827396

Продолжение табл. 1

Та бл и ца 2

Коррозионная стойкость композиционного двухслойного пократия на сплаве ЗИ893 в синтетической золе газотурбинного топлива

1827396

Продолжение табл, 2

ТаблицаЗ

Термостойкость покрытий Ме-.Сг-А!-YIZr02 — 8 У20з толщиной 90/50 мкм на образцах из различных жаропрочных сплавов в зависимости от скорости конденсации керамического слоя

1827396

d3 < + %,ис% .

usage 4г 4 ФФ 4

Фйг.Х ь ф.

Ф rl г gZ ee М жм

Фи Г.,8

Редактор

Заказ 2345 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раувская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

4

Ъ

Ь

1 аУ

3D ь йУ ф iuu

УХ (ц я! ri М а и У Чк ЯФиг. У

Составитель Л,Тарасова

Техред М.Моргентал Корректор M. Керецман