Способ нанесения покрытия

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам диффузионного насыщения поверхностных слоев материалов, и может быть использовано в авиационной, судостроительной и энергомашиностроительной промышленности. Задачей изобретения является получение заданного соотношения толщины покрытий на внутренних и наружных поверхностях деталей. Данный способ нанесения покрытий преимущественно на детали из жаропрочных сплавов с узкими внутренними каналами включает нагрев до температуры обработки и диффузионную выдержку, при которой осуществляют принудительную циркуляцию газовой среды с периодическим изменением скорости потока. Скорость потока газовой среды плавно увеличивают до максимального значения, осуществляют выдержку в течение 5-10 мин, плавно снижают скорость потока газовой среды до 0,5-0,7 максимального значения, осуществляют выдержку в течение 3-10 мин и плавно увеличивают скорость потока газовой среды до максимального значения. Техническим результатом данного изобретения является то, что при изменении времени диффузионной выдержки на режимах насыщения получают разную толщину наносимого покрытия на внутренней и внешней поверхностях детали. Изобретение позволяет получать заданное соотношение толщины покрытий на внутренних и наружных поверхностях деталей. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам диффузионного насыщения поверхностных слоев материалов, и может быть использовано в авиационной, судостроительной и энергомашиностроительной промышленности.

Известен способ нанесения покрытий на детали, включающий нагрев до температуры обработки и диффузионную выдержку с постоянной циркуляцией газовой среды (патент ФРГ 2707225, С 23 С 9/02, 1977).

Недостатком известного способа является отсутствие методов достижения заданного соотношения толщины покрытий на внутренних и наружных поверхностях деталей.

Наиболее близким по технической сущности является способ нанесения покрытий на детали с узкими внутренними каналами, включающий нагрев до температуры обработки и диффузионную выдержку, при которой осуществляют принудительную циркуляцию газовой среды с периодическим изменением скорости потока (патент SU 1238597 A1, С 23 С 10/00, 1995).

Недостатком известного способа является сложность получения заданного соотношения толщины покрытий на внутренних и наружных поверхностях деталей из-за прерывания циркуляции газовой среды.

Задачей изобретения является получение заданного соотношения толщины покрытий на внутренних и наружных поверхностях деталей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе нанесения покрытия, включающем нагрев до температуры обработки и диффузионную выдержку, при которой осуществляют принудительную циркуляцию газовой среды с периодическим изменением скорости потока, скорость потока газовой среды плавно увеличивают до максимального значения, осуществляют выдержку в течение 5-10 мин, плавно снижают скорость потока газовой среды до 0,5-0,7 максимального значения, осуществляют выдержку в течение 3-10 мин и плавно увеличивают скорость потока газовой среды до максимального значения.

Известен способ нанесения покрытий на детали, включающий нагрев до температуры обработки и диффузионную выдержку с постоянной циркуляцию газовой среды (Коломыцев П. Т. Диффузионные жаростойкие покрытия. М.: Металлургия, 1979, с. 78).

Недостатком известного способа является отсутствие методов достижения заданного соотношения толщины покрытий на внутренних и наружных поверхностях деталей.

Известно, что для ускорения процесса доставки молекул галогенидов к поверхности покрываемых деталей могут использоваться вентиляторы, осуществляющие перемешивание или прокачку газа, создание постоянного или циклического перепада давлений в реакционной камере или в порошковой засыпке для принудительного перемещения молекул галогенидов (Н.В. Абраимов. Высокотемпературные материалы и покрытия для газовых турбин. М.: Машиностроение, 1993, с. 168).

Данный процесс полностью реализован в прототипе. В информации отсутствуют технические параметры для осуществления процесса. Отсутствует плавное изменение скорости газового потока, что позволяет сохранять газодинамический режим обработки.

Способ реализуют следующим образом.

Детали устанавливают в реакционной камере. Порошковую смесь устанавливали в муфель отдельно от деталей. В качестве источника алюминия использовали порошок ферроалюминия, а в качестве активатора - хлористый аммоний. Муфель вакуумировали и нагревали до температуры обработки. Циркуляцию газовой среды осуществляли за счет вращения вентилятора. Произвели плавное увеличение скорости потока газовой среды до максимального значения, осуществили диффузионную выдержку в течение 5-10 мин, затем плавно снизили скорость потока до 0,5-0,7 максимального значения, осуществили диффузионную выдержку в течение 3-10 мин и вновь плавно увеличили скорость потока газовой среды до максимального значения. Плавное изменение скорости газового потока позволяет сохранять газодинамический режим обработки. При максимальной скорости потока газовой среды осуществляется прокачка газовой смеси через внутренние каналы детали, происходит насыщение поверхностей узких внутренних каналов. Экспериментально установлено, что при скорости газового потока меньше 0,5 максимального значения образуется обедненная газовая среда и насыщение внутренней поверхности резко снижается, а при скорости газового потока больше 0,7 максимального значения происходит практически равномерное насыщение внутренних и наружных поверхностей деталей.

Изменяя время диффузионной выдержки на режимах насыщения, получаем разную толщину наносимого покрытия на внутренней и внешней поверхности детали.

Пример конкретного выполнения.

Детали из сплава ЖС6УВИ устанавливают в реакционной камере. В качестве источника алюминия использовали порошок ферроалюминия, а в качестве активатора - хлористый аммоний (NH₄Cl). Муфель вакуумировали и нагревали до температуры обработки 1000^oС. Циркуляцию газовой среды осуществляли за счет вращения вентилятора с приводом от асинхронного двигателя 4АМХ132М. Длительность диффузионного насыщения составляет 8 ч.

Обработку деталей провели на двух режимах.

Режим 1 - выдержка при максимальной скорости - 10 мин, выдержка при 0,6 максимальной скорости - 10 мин.

Режим 2 - выдержка при максимальной скорости - 10 мин, выдержка при 0,6 максимальной скорости - 5 мин.

В таблице приведены результаты контроля покрытия, полученного по прототипу и предлагаемому решению.

Изобретение позволяет получать заданное соотношения толщины покрытий на внутренних и наружных поверхностях деталей.

Формула изобретения

Способ нанесения покрытия преимущественно на детали из жаропрочных сплавов с узкими внутренними каналами, включающий нагрев до температуры обработки и диффузионную выдержку, при которой осуществляют принудительную циркуляцию газовой среды с периодическим изменением скорости потока, отличающийся тем, что скорость потока газовой среды плавно увеличивают до максимального значения, осуществляют выдержку в течение 5-10 мин, плавно снижают скорость потока газовой среды до 0,5-0,7 максимального значения, осуществляют выдержку в течение 3-10 мин и плавно увеличивают скорость потока газовой среды до максимального значения.

РИСУНКИ

Рисунок 1