Способ получения эрозионно стойкого покрытия, содержащего нанослои, для лопаток турбомашин из легированных сталей

Изобретение относится к способам нанесения нанослойных покрытий на лопатки турбомашин из легированных сталей. Способ получения эрозионно стойкого покрытия, содержащего нанослои, для лопаток турбомашин из легированных сталей включает вакуумно-плазменное осаждение металлического подслоя и нанослоев из нитридов, карбидов и/или карбонитридов алюминия или из соединения титана, циркония и алюминия с азотом и/или углеродом. После осаждения подслоя и каждого нанослоя проводят его ионно-имплантационную обработку. Нанослои формируют при вращении лопаток вокруг собственной оси и относительно последовательно расположенных катодов. Ионно-имплантационую обработку осуществляют устройствами для имплантации ионов, расположенными между катодами. Получается покрытие, обеспечивающее защиту лопаток турбомашин от солевой и газовой коррозии, газоабразивной и капельно-ударной эрозии, при одновременном повышении их выносливости и циклической долговечности. 10 з.п. ф-лы, 5 табл.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в авиационном двигателестроении и энергетическом турбостроении для защиты пера рабочих лопаток компрессора и турбины от солевой и газовой коррозии, газоабразивной и капельно-ударной эрозии, при одновременном повышении выносливости и циклической долговечности.

В промышленности известен гальванический способ нанесения никель-кадмиевого (NiCd) покрытия на лопатки компрессора ГТД (Петухов А.Н. Усталость замковых соединений лопаток компрессоров // Труды ЦИАМ №1213, 1987. - 36 с.).

Недостатками этого способа являются невысокая устойчивость к солевой коррозии, экологический вред гальванического производства, а также вероятность наводороживания поверхности, обусловливающего снижение выносливости и циклической долговечности.

Также известен способ защиты стальных деталей машин от солевой коррозии последовательным осаждением в вакууме на поверхность пера первого слоя конденсированного покрытия сплава на основе никеля толщиной от 6 до 25 мкм и второго слоя покрытия на основе алюминия толщиной от 4 до 12 мкм (Полищук И.Е. Структура и свойства газотермических покрытий на основе интерметаллидов системы никель-алюминий // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. науч. тр. НАН Украины, Науч. Совет НАНУ по пробл. "Физика твердого тела". - Киев, 1998).

Недостатком этого способа является высокая температура отжига (=610°С), которая приводит к изменениям в структуре материала (например, таких сталей, как 20Х13, ЭИ961, 15Х11МФ). Кроме того, процесс осаждения таких покрытий характеризуется высокой трудоемкостью (не менее 4 ч на садку) и материалоемкостью, при этом увеличение толщины покрытия приводит к существенному снижению ее усталостной и адгезионной прочности.

Известен способ защиты стальных изделий от солевой коррозии (преимущественно лопаток паровых турбин), включающий последовательное осаждение в вакууме первого слоя из титана толщиной от 0,5 до 5,0 мкм, затем нанесение второго слоя нитрида титана толщиной 6 мкм (Патент РФ №2165475, "Способ защиты стальных деталей машин от солевой коррозии", МПК⁷ С23С 14/16, 30/00, С22С 19/05, 21/04, 20.04.2001).

Известен также способ защиты стальных деталей машин от солевой и газовой коррозии, пылевой и капельно-ударной эрозии, заключающийся в том, что перед нанесением многослойного покрытия проводят ионную имплантацию ионами азота и постимплантационный отпуск, который совмещают с нанесением многослойного покрытия, а многослойное покрытие наносят многократным чередованием слоев нитридов титана, причем постимплантационный отпуск и нанесение многослойного покрытия проводят в одном вакуумном объеме за один технологический цикл. (Патент РФ №2226227, кл. С23С 14/48, 27.03.2004).

Основными недостатками известных способов являются невысокая стойкость получаемого покрытия к солевой коррозии (в связи с его пористостью - для способа по патенту РФ №2165475) и недостаточная стойкость к капельно-ударной эрозии из-за малой толщины и твердости. При увеличении толщины покрытия происходит снижение ее усталостной и адгезионной прочности, что ухудшает эксплуатационные свойства деталей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ получения коррозионно-эрозионно стойкого нанослойного покрытия для лопаток турбомашин из легированных сталей, включающий вакуумно-плазменное нанесение на основе нитридов, карбидов и/или карбонитридов титана, циркония, алюминия и комбинации соединений этих металлов с азотом и углеродом нанотолщинных слоев, формируемых при вращении деталей вокруг собственной оси и относительно последовательно расположенных катодов из разнородных материалов (Патент США №5882777, МПК С23С 14/06, С04В 41/45; Sumitomo Electric Industries, Ltd. (Osaka, JP) - 1999 г.; а также Патент РФ №2269592, МПК С23С 14/06, опубл. 2006.02.10).

Основными недостатками прототипа являются низкая надежность защиты изделия от пылевой и капельно-ударной эрозии и недостаточная выносливость и циклическая прочность, т.е. параметры, которые необходимо обеспечивать при эксплуатации компрессорных лопаток газотурбинных двигателей (ГТД) и лопаток паровых турбин.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение стойкости покрытия к солевой коррозии, пылевой и капельно-ударной эрозии при одновременном повышении выносливости и циклической прочности деталей с защитными покрытиями.

Технический результат достигается тем, что в способе получения эрозионно стойкого покрытия, содержащего нанослои, для лопаток турбомашин из легированных сталей, включающем вакуумно-плазменное осаждение металлического подслоя и нанослоев из нитридов, карбидов и/или карбонитридов алюминия или соединения титана, циркония и алюминия с азотом и/или углеродом, при этом после осаждения подслоя и каждого нанослоя проводят его ионно-имплантационную обработку, в отличие от прототипа нанослои формируют при вращении лопаток вокруг собственной оси и относительно последовательно расположенных катодов, а ионно-имплантационную обработку осуществляют устройствами для имплантации ионов, расположенными между катодами.

Технический результат достигается также тем, что в способе получения эрозионно стойкого покрытия ионно-имплантационную обработку проводят ионами легирующих элементов Cr, Y, Yb, С, В, Zr, N, La, Ti или их комбинацией, в частности, при энергии ионов 0,2-300 кэВ и плотности ионов от 10¹⁰ до 5·10²⁰ ион/см².

Технический результат достигается также тем, что в способе получения эрозионно стойкого покрытия проводят взаимное экранирование потоков распыляемого материала, при помощи экранов, расположенных между катодами и устройствами имплантируемых ионов.

Технический результат достигается также тем, что в способе получения эрозионно стойкого покрытия при осаждении нанослоев используют составные катоды, содержащие либо титан и цирконий, либо титан, алюминий и цирконий.

Технический результат достигается также тем, что в способе получения эрозионно стойкого покрытия перед нанесением металлического подслоя поверхность лопатки подвергают имплантации ионами легирующих элементов при энергии ионов 0,2-300 кэВ и дозе имплантации ионов от 10¹⁰ до 5·10²⁰ ион/см² и постимплантационному отжигу, при этом в качестве ионов легирующих элементов используют ионы Cr, Y, Yb, С, В, Zr, N, La, Ti или их комбинацию, а имплантацию, постимплантационный отжиг и нанесение покрытия производят в одном вакуумном объеме за один технологический цикл.

Технический результат достигается также тем, что в способе получения эрозионно стойкого покрытия толщины нанослоев выбирают в диапазоне от 0,1 до 20 нанометров.

Технический результат достигается также тем, что в способе получения эрозионно стойкого покрытия толщину нанослоя регулируют путем изменения при осаждении времени половины оборота детали вокруг собственной оси и средней скорости осаждения осаждаемого компонента по следующим зависимостям:

t_i=v_iτ_i, где t_i - толщина нанослоя покрытия, сформированная из i-го компонента, τ_i - время половины оборота детали вокруг собственной оси, обеспечивающее формирование нанослоя из i-го компонента; v_i=H_i/τ - средняя скорость осаждения покрытия из i-го компонента, образующего нанослой покрытия, где H_i - суммарная толщина слоев, сформированных из i-го компонента в покрытии, нанесенном при вращении детали, τ - время формирования покрытия, при этом в качестве i-х компонентов используют нитриды, карбиды и/или карбонитриды алюминия или соединение титана, циркония и алюминия с азотом и/или углеродом (i=1, 2, 3…20), v_i/v_i+1=H_i/H_i+1, где v_i+1 - средняя скорость осаждения нанослоя из (i+1)-го компонента, H_i+1 - суммарная толщина нанослоев, сформированных из (i+1)-го компонента в покрытии, нанесенном при вращении детали.

Технический результат достигается также тем, что в способе получения эрозионно стойкого покрытия перед нанесением покрытия проводят полирование поверхности пера лопатки электролитно-плазменной обработкой.

Для исследования стойкости лопаток паровых и газовых турбин на солевую и газовую коррозии, газоабразивную и капельно-ударную эрозию были изготовлены образцы из стали 20Х13, которые были подвергнуты (указанным в табл.1) вариантам обработки с целью получения защитных покрытий. Количество образцов группы бралось равным трем.

Таблица 1

№	Ионы,	Ионы,	Материал слоев и схема их чередования
Группы образцов	имплантируемые в основу	имплантируемые в покрытие
1 (Прототип)	N	-	-Ti-TiN-TiN-
2	N+Cr	N	-TiC-TiN-TiNC-
3	Y	N	-TiAlN-TiN-TiAlN-
4	Yb	Y	-ZrC-ZrN-ZrNC-ZrN-
5	С	N	-ZrTiN-ZrN-ZrCN-
6	В	Cr	-TiAlN-TiCN-TiN-TiCN-
7	Zr	Y	-ZrC-ZrN-ZrN-
8	Y+N	Cr	-ZrC-ZrCN-ZrN-
9	Y+Zr	Zr	-ZrAl-ZrN-ZrAl-ZrN-
10	Zr+N	Zr	-ZrC-ZrN-ZrC-ZrN-

Режимы обработки образцов и нанесения покрытия: ионная имплантация (ионами N, Cr, Y, Yb, С, В, Zr) с энергией Е=300 эВ - 30 кэВ и дозой облучения Д=310¹⁹ ион/см² (при имплантации ионов в основу постимплантационный отпуск в вакууме при температуре 400°С в течение 1 ч). Материал слоев и схема их чередования - согласно табл.1. Толщины слоев составляли: по способу-прототипу первый слой - Me толщиной 1 мкм, второй слой - нитрид Me толщиной 2 мкм, при общем количестве слоев 14 при общей толщине покрытия 21 мкм. При формировании по предлагаемому способу общая толщина покрытия составляла также величину 21 мкм, при толщинах нанослоев в диапазоне от 0,1 до 20 нанометров.

Стойкость к солевой коррозии исследовалась по ускоренной методике Всероссийского института авиационных материалов (ВИАМ). Сущность методики испытания заключается в ускорении коррозионного процесса под влиянием ионов хлора при высоких и быстроменяющихся температурах и относительной влажности воздуха, приближенных к условиям эксплуатации лопаток. Необходимо заметить, что условия испытаний были выбраны гарантированно жестче, чем реальные условия эксплуатации при сохранении реальных механизмов коррозии.

В процессе испытаний производилось взвешивание образцов на аналитических весах модели ВЛР-200: в исходном состоянии; после испытаний: с продуктами коррозии на поверхности образцов; после удаления коррозионного налета химическим способом.

Кроме этого проводилась оценка глубины коррозионных повреждений общепринятым металлографическим методом на наклонных шлифах с углом наклона 3. Результаты коррозионных испытаний приведены в табл.2 и 3.

Таблица 2
Коррозионная стойкость
	Результаты внешнего осмотра	Результаты взвешивания, г	Потеря массы, г
№ п/п	До удаления продуктов коррозии	После удаления продуктов коррозии	В исход. сост.	После испытаний и удаления продуктов коррозии
1	Продукты коррозии по всему периметру образца	Точечные повреждения по всей поверх. образца (при 4-крат. увеличении)	34,8154	34,6846	0,1308
2	Продукты коррозии по отдельным участкам образца	Точечные повреждения по всей поверх. образца (при 4-крат. увеличении)	34,8717	34,8272	0,0445
3	Продукты коррозии по отдельным участкам образца	Отдельные точечные повреждения по всей поверх. образца (при 4-крат. увеличении)	34,7896	34,7759	0,0137
4	Продукты коррозии по отдельным участкам образца	Редко расположенные мелкие точечные повреждения по всей поверх. образца (при 4-крат. увеличении)	32,8942	32,8815	0,0127
5	Продукты коррозии по отдельным участкам образца	Редко расположенные мелкие точечные повреждения по всей поверх. образца (при 4-крат. увеличении)	31,3092	31,2870	0,0222
6	Продукты коррозии по отдельным участкам образца	Отдельные точечные повреждения по всей поверх. образца (при 4-крат. увеличении)	34,8832	34,8531	0,0301
7	Продукты коррозии по отдельным участкам образца	Редко расположенные мелкие точечные повреждения по всей поверх. образца (при 4-крат. увеличении)	34,2091	34,1835	0,0256
8	Продукты коррозии по отдельным участкам образца	Редко расположенные мелкие точечные повреждения по всей поверх. образца (при 4-крат. увеличении)	34,5432	34,5290	0,0142
9	Продукты коррозии по отдельным участкам образца	Редко расположенные мелкие точечные повреждения по всей поверх. образца (при 4-крат. увеличении)	34,1173	34,0960	0,0213
10	Продукты коррозии по отдельным участкам образца	Редко расположенные мелкие точечные повреждения по всей поверх. образца (при 4-крат. увеличении)	34,0098	33,9991	0,0107

Таблица 3
Оценка глубины коррозионных повреждений
№ п/п	Толщина покрытия, мкм	Глубина повреждения покрытия, мкм	Глубина повреждения основного материала, мкм
0	без покрытия	без покрытия	76
1	Около 20	Повреждение покрытия до основного материала	4
2	Повреждение покрытия до 1,2 мкм	нет
3		Повреждение покрытия до 1,5 мкм	нет
4		Повреждение покрытия до 0,8 мкм	нет
5		Повреждение покрытия до 0,9 мкм	нет
6		Повреждение покрытия до 1,4 мкм	нет
7		Повреждение покрытия до 1,7 мкм	нет
8		Повреждение покрытия до 2 мкм	нет
9		Повреждение покрытия до 1,8 мкм	нет
10	Повреждение покрытия до 1,3 мкм	нет

Таблица 4
Стойкость к пылевой эрозии
№ п/п	Потеря массы, мкм	Увеличение стойкости, раз
0	4,11	-
1	0,58	7,08
2	0,34	12,09
3	0,29	14,17
4	0,23	17,87
5	0,18	22,83
6	0,23	17,87
7	0,31	13,26
8	0,34	12,09
9	0,26	15,80
10	0,19	21,63

Таблица 5
Стойкость к капельно-ударной эрозии
№ п/п	Увеличение стойкости, раз	№ п/п	Увеличение стойкости, раз
0	-	6	6,14
1	2,68	7	6,89
2	5,99	8	7,24
3	4,88	9	7,56
4	6,09	10	7,73
5	5,28	-	-

Анализ результатов сравнительных коррозионных испытаний показал, что наилучшие защитные свойства обеспечивает предлагаемый способ нанесения нанослойного покрытия. Образцы, обработанные по предлагаемому способу, характеризуется наименьшей потерей массы и минимальной площадью поверхности, пораженной коррозией. При этом глубина наблюдаемых коррозионных повреждений не превысила толщины покрытия и не достигла основного материала, что свидетельствует о высокой надежности нанослойного покрытия.

Стойкость к пылевой эрозии исследовалась по методике ЦИАМ (Технический отчет ЦИАМ "Экспериментальное исследование износостойкости вакуумных ионно-плазменных покрытий в запыленном потоке воздуха" №10790, 1987. - 37 с.) в пескоструйной установке 12Г-53 струйно-эжекторного типа. Для обдува использовался молотый кварцевый песок с плотностью 2650 кг/м³, твердость HV=12000 МПа. Обдув производился при скорости воздушно-абразивного потока 195-210 м/с, температура потока 265-311 К, давление в приемной камере 0,115-0,122 МПа, время воздействия - 120 с, концентрация абразива в потоке до 2-3 г/м³, что несколько выше, чем концентрация пылевых частиц на входе в авиационный двигатель в реальных условиях. Результаты испытания приведены в табл.4. Из таблицы видно, что стойкость к пылевой эрозии у образца, обработанного по предлагаемой методике, увеличилась приблизительно в 12…20 раз, а по сравнению с прототипом - в 1,7…3 раза.

Стойкость к капельно-ударной эрозии исследовалась по методике МЭИ (Московского энергетического института) на стенде "Эрозия" при соударении жидких частиц размером 800 мкм и скорости С_уд=300 м/с.

Результаты исследования приведены в табл.5. Установлено, что стойкость к капельно-ударной эрозии у образцов, обработанных по предлагаемому способу, увеличилась приблизительно от 1,8 до 2,9 раз по сравнению с прототипом.

Дополнительно были проведены испытания на выносливость и циклическую прочность образцов из стали 20Х13 на воздухе и в коррозионной среде в соответствии с требованиями ГОСТ 9.302-88. В результате эксперимента установлено следующее: при испытаниях на воздухе условный предел выносливости (σ_-1) образцов в исходном состоянии (без покрытия) составляет 320 МПа, у образцов, упрочненных по предлагаемому способу, - до 380 МПа; при испытаниях в коррозионной среде условный предел выносливости образцов в исходном состоянии (без покрытия) составляет 180 МПа, у образцов, упрочненных по предлагаемому способу, - до 340 МПа.

Повышение, по сравнению с прототипом, стойкости к пылевой эрозии (в 1,7…3 раза), стойкости к капельно-ударной эрозии (от 1,8 до 2,9 раз), повышение коррозионной стойкости, а также предела выносливости у обработанных образцов во всех видах испытаний указывает на то, что это достигается за счет использования следующих существенных признаков заявляемого изобретения: вакуумно-плазменное осаждение металлического подслоя и нанослоев из нитридов, карбидов и/или карбонитридов алюминия или соединения титана, циркония и алюминия с азотом и/или углеродом; проведение после осаждение подслоя и каждого нанослоя его ионно-имплантационной обработки; формирование нанослоев при вращении лопаток вокруг собственной оси и относительно последовательно расположенных катодов; осуществление ионно-имплантационной обработки устройствами для имплантации ионов, расположенными между катодами; проведение ионной имплантации ионами легирующих элементов Cr, Y, Yb, С, В, Zr, N, La, Ti или их комбинацией, в частности, при энергии ионов 0,2-300 кэВ и плотности ионов от 10¹⁰ до 5·10²⁰ ион/см²; проведение взаимного экранирования потоков распыляемого материала, при помощи экранов, расположенных между катодами и устройствами имплантируемых ионов; использование при осаждении нанослоев составных катодов, содержащих либо титан и цирконий, либо титан, алюминий и цирконий; обработка перед нанесением металлического подслоя поверхности лопатки имплантацией ионами легирующих элементов при энергии ионов 0,2-300 кэВ и дозе имплантации ионов от 10¹⁰ до 5·10²⁰ ион/см² и постимплантационным отжигом, используя в качестве ионов легирующих элементов ионы Cr, Y, Yb, С, В, Zr, N, La, Ti или их комбинацию, проведение имплантации, постимплантационного отжига и нанесения покрытия в одном вакуумном объеме за один технологический цикл; выбор толщины нанослоев в диапазоне от 0,1 до 20 нанометров; регулирование толщины нанослоя путем изменения при осаждении времени половины оборота детали вокруг собственной оси и средней скорости осаждения осаждаемого компонента по следующим зависимостям:

t_i=v_iτ_i, где t_i - толщина нанослоя покрытия, сформированная из i-го компонента, τ_i - время половины оборота детали вокруг собственной оси, обеспечивающее формирование нанослоя из i-го компонента; v_i=H_i/τ - средняя скорость осаждения покрытия из i-го компонента, образующего нанослой покрытия, где H_i - суммарная толщина слоев, сформированных из i-го компонента в покрытии, нанесенном при вращении детали, τ - время формирования покрытия, при этом в качестве i-х компонентов используют нитриды, карбиды и/или карбонитриды алюминия или соединение титана, циркония и алюминия с азотом и/или углеродом (i=1, 2, 3…20), v_i/v_i+1=H_i/H_i+1, где v_i+1 - средняя скорость осаждения нанослоя из (i+1)-го компонента, H_i+1 - суммарная толщина нанослоев, сформированных из (i+1)-го компонента в покрытии, нанесенном при вращении детали; проведение перед нанесением покрытия полирования поверхности пера лопатки электролитно-плазменной обработкой; проведение электролитно-плазменной обработки.

Аналогичные результата также были получены для образцов из материала ЭИ961 и 15Х11МФ.

Таким образом, проведенные лабораторные исследования показали, что применение предлагаемого способа нанесения покрытия при использовании различных комбинаций наносимых материалов из последовательно расположенных катодов и источников имплантитуемых ионов при формировании нанослойного покрытия позволяет увеличить по сравнению с прототипом стойкость к солевой коррозии, пылевой (до 3 раз), капельной эрозии (до 2,9 раз), что подтверждает заявленный технический результат.

Пример конкретней реализации способа

Обработку поверхности лопаток паровых турбин по описываемому способу проводят после всех формообразующих механических обработок, включая полирование. Лопатку тщательно обезжиривают в ультразвуковой ванне и протирают бензино-ацетоновой смесью. Для удаления остатков влаги лопатку подвергают термообработке в сушильном шкафу при температуре от 60 до 65°С. После сушки лопатку устанавливают в вакуумную камеру, где создают вакуум не ниже 2-10⁴ Па и проводят очистку ионами аргона в течение 12 мин, наносят подслой титана толщиной 0,5 мкм с последующей ионной имплантацией азота по режиму:

имплантируемый ион Азот,

энергия ионов 300-1000 эВ,

плотность ионного тока 5-10 мА/см²,

доза имплантации ионов 3·10¹⁹ ион/см².

После этого в том же рабочем пространстве проводят вакуумный постимплантационный отпуск при температуре 400°С в течение 1 ч, Нанесение ионно-плазменного нанослойного покрытия на основе нитрида титана и алюмонитрида титана с последовательным чередованием слоев (-TiAlN-TiN-TiAlN-). Средняя толщина нанослоев колеблется в диапазоне от 10 до 18 нанометров. Суммарная толщина слоев нитрида титана составляет 8 мкм, а алюмонитрида титана - 10,5 мкм, при общей толщине покрытия 19 мкм (0,5 мкм - толщина подслоя титана). После нанесения каждого нанослоя титана производят имплантацию ионов азота по режиму: энергия ионов 300-1000 эВ, доза имплантации ионов 5·10¹⁸ ион/см². Нанесение указанных слоев производят до доведения толщины нанослойного покрытия до величины 19 мкм. Режима при нанесении покрытия: ток I=140 A, напряжение U=140 В. Используемые материалы катодов - Ti, Al. Режимы при нанесении покрытия: для титана - ток I=120…140 А, напряжение U=140 В, для алюминия - ток I=80…90 А, напряжение U=140 В.

1. Способ получения эрозионно стойкого покрытия, содержащего нанослои, для лопаток турбомашин из легированных сталей, включающий вакуумно-плазменное осаждение металлического подслоя и нанослоев из нитридов, карбидов и/или карбонитридов алюминия или из соединения титана, циркония и алюминия с азотом и/или углеродом, при этом после осаждения подслоя и каждого нанослоя проводят его ионно-имплантационную обработку, отличающийся тем, что нанослои формируют при вращении лопаток вокруг собственной оси и относительно последовательно расположенных катодов, а ионно-имплантационую обработку осуществляют устройствами для имплантации ионов, расположенными между катодами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионно-имплантационую обработку проводят ионами легирующих элементов Cr, Y, Yb, С, В, Zr, N, La, Ti или их комбинацией.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что имплантацию ионов легирующих элементов проводят при энергии ионов 0,2-300 кэВ и плотности ионов 10¹⁰ до 5·10²⁰ ион/см².

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что имплантацию ионов легирующих элементов проводят при энергии ионов 0,2-300 кэВ и плотности ионов от 10¹⁰ до 5·10²⁰ ион/см².

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что проводят взаимное экранирование потоков распыляемого материала при помощи экранов, расположенных между катодами и устройствами имплантируемых ионов.

6. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся чем, что при осаждении нанослоев используют составные катоды, содержащие титан и цирконий.

7. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что при осаждении нанослоев используют составные катоды, содержащие титан, алюминий и цирконий.

8. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что перед нанесением металлического подслоя поверхность лопатки подвергают имплантации ионами легирующих элементов при энергии ионов 0,2-300 кэВ и дозе имплантации ионов от 10¹⁰ до 5·10²⁰ ион/см² и постимплантационному отжигу, при этом в качестве ионов легирующих элементов используют ионы Cr, Y, Yb, С, В, Zr, N, La, Ti или их комбинацию, а имплантацию, постимплантационный отжиг и нанесение покрытия проводят в одном вакуумном объеме за один технологический цикл.

9. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что толщины нанослоев выбирают в диапазоне от 0,1 до 20 нм.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что толщину нанослоя регулируют путем изменения при осаждении времени половины оборота детали вокруг собственной оси и средней скорости осаждения осаждаемого компонента по следующим зависимостям:
t_i=v_iτ_i, где t_i - толщина нанослоя покрытия, сформированная из i-го компонента, τ_i - время половины оборота детали вокруг собственной оси, обеспечивающее формирование нанослоя из i-го компонента, где v_i=H_i/τ - средняя скорость осаждения покрытия из i-го компонента, H_i - суммарная толщина слоев, сформированных из i-го компонента в покрытии, нанесенном при вращении детали, τ - время формирования покрытия, в качестве i-х компонентов используют нитриды, карбиды и/или карбонитриды алюминия или соединение титана, циркония и алюминия с азотом и/или углеродом (i=1, 2, 3…20), v_i/v_i+1=H_i/H_i+1, где v_i+1 - средняя скорость осаждения нанослоя из (i+1)-го компонента, H_i+1 - суммарная толщина нанослоев, сформированных из (i+1)-го компонента, в покрытии, нанесенном при вращении детали.

11. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что перед нанесением покрытия проводят полирование поверхности пера лопатки электролитно-плазменной обработкой.