[go: up one dir, main page]

RU2347847C1 - Способ диффузионного насыщения деталей - Google Patents

Способ диффузионного насыщения деталей Download PDF

Info

Publication number
RU2347847C1
RU2347847C1 RU2007119101/02A RU2007119101A RU2347847C1 RU 2347847 C1 RU2347847 C1 RU 2347847C1 RU 2007119101/02 A RU2007119101/02 A RU 2007119101/02A RU 2007119101 A RU2007119101 A RU 2007119101A RU 2347847 C1 RU2347847 C1 RU 2347847C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cobalt
ammonium
chromium
saturation
medium containing
Prior art date
Application number
RU2007119101/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007119101A (ru
Inventor
Валерий Александрович Поклад (RU)
Валерий Александрович Поклад
Ольга Геннадиевна Оспенникова (RU)
Ольга Геннадиевна Оспенникова
Юрий Павлович Шкретов (RU)
Юрий Павлович Шкретов
Александр Владимирович Бобырь (RU)
Александр Владимирович Бобырь
Валентина Васильевна Лукина (RU)
Валентина Васильевна Лукина
Николай Васильевич Абраимов (RU)
Николай Васильевич Абраимов
Виктор Николаевич Симонов (RU)
Виктор Николаевич Симонов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ")
Priority to RU2007119101/02A priority Critical patent/RU2347847C1/ru
Publication of RU2007119101A publication Critical patent/RU2007119101A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2347847C1 publication Critical patent/RU2347847C1/ru

Links

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно к способам диффузионного насыщения деталей, изготовленных из жаропрочных сплавов на основе никеля, применяемых для работы в условиях воздействия агрессивной газовой среды при температурах 700-1100°С. Способ включает нагрев и последовательное насыщение деталей диффундирующими элементами в циркулирующей среде, содержащей галогениды. В качестве источников диффундирующих элементов используют кобальт, хром и алюминий. В качестве галогенидов используют галогенид аммония. Сначала проводят одновременное насыщение кобальтом и хромом в среде, содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%: диффундирующие элементы - кобальт и хром - 85-99,8, галогенид аммония - 0,2-15, при соотношении кобальта и хрома 20-85 и 15-80 мас.% соответственно, после чего проводят насыщение алюминием. Причем насыщение диффундирующими элементами проводят при температуре >900°С, но не выше температуры закалки сплава на основе никеля. В качестве галогенида аммония используют йодистый аммоний или хлористый аммоний, или бромистый аммоний, или фтористый аммоний, или их смесь. Технический результат - повышение качества и долговечности покрытия. 1 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к разделу химико-термической обработки деталей, изготовленных из сплавов, применяемых для работы в условиях воздействия агрессивной газовой среды при температурах 700-1100°С, и может использоваться для защиты деталей от солевой коррозии.
Известен способ порошкового диффузионного насыщения кобальтом и хромом (кобальтхромирования), в котором полости охлаждаемых лопаток газовой турбины, например из никелевого жаропрочного сплава В-1900, сначала засыпают смесью, содержащей, мас.%: Ni3Al - 18,5; Al2О3 - 18; Со - 47,6; Cr - 15,5; NH4Cl - 0,5. Затем лопатки помещают в ящик и засыпают смесью, содержащей, мас.%: Ni3Al - 18,5; Al2O3 - 18; Со - 46,5; Cr - 15; NH4I - 2 [Коломыцев П.Т. Газовая коррозия и прочность никелевых сплавов. - М.: Металлургия. 1984, с.150].
Для исключения спекания смеси содержание порошка оксида алюминия должно быть не менее 18%. Процесс осаждения кобальта ведут при температуре 1093°С в течение 10 часов в токе водорода. В итоге получают во внутренней полости лопатки покрытие с повышенным содержанием хрома и незначительной концентрацией кобальта, а на наружной поверхности - с повышенным содержанием кобальта и незначительной концентрацией хрома.
После кобальтхромирования проводят алитирование или хромоалитирование деталей одним из известных способов, например в порошковых смесях или газовым способом. Недостатком известного способа кобальтирования является то, что применение порошковой смеси сопровождается ее спеканием и формированием в поверхностном слое включений частиц оксида аммония, которые существенно повышают шероховатость поверхностей и вызывают необходимость в проведении дополнительных операций механической очистки внутренней полости и наружной поверхности деталей. Наличие частиц порошковой смеси на поверхности деталей приводит при последующем алитировании или хромоалитировании к образованию значительного количества дефектов в виде пор и неметаллических включений. Кроме того, неравномерное распределение частиц порошковой смеси в полости лопаток (в щелях, каналах, отверстиях перфорации) сопровождается забиванием полостей, особенно в зонах с более низкой концентрацией оксида алюминия. Забивание полостей порошковой смесью сопровождается неоправданной отбраковкой деталей, затрудняет их очистку.
Известен также способ диффузионного насыщения деталей из жаропрочного сплава на основе никеля, включающий нагрев и последовательное насыщение деталей диффундирующими элементами в циркулирующей среде, содержащей галогениды (Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 1985, с.247-252) - прототип. Недостаток данного способа заключается в том, что получаемое покрытие не обладает достаточной жаростойкостью и стойкостью против солевой коррозии при высоких температурах, что существенно снижает их качество и долговечность.
Технический результат заявленного способа - повышение качества и долговечности покрытия.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе диффузионного насыщения деталей из жаропрочных сплавов на основе никеля, включающем нагрев и последовательное насыщение деталей диффундирующими элементами в циркулирующей среде, содержащей галогениды, в качестве диффундирующих элементов используют кобальт, хром и алюминий, а в качестве галогенидов - галогенид аммония, при этом сначала проводят одновременное насыщение кобальтом и хромом в среде, содержащей компоненты при следующем соотношении мас.%:
Диффундирующие элементы - кобальт и хром 85-99,8
галогенид аммония 0,2-15,
при соотношении кобальта и хрома 20-85 и 15-80 мас.% соответственно, после чего проводят насыщение алюминием, причем насыщение диффундирующими элементами проводят при температуре >900°С, но не выше температуры закалки сплава на основе никеля.
В качестве галогенида аммония можно использовать йодистый аммоний, или хлористый аммоний, или бромистый аммоний, или фтористый аммоний, или их смесь.
Диффузионное насыщение можно осуществить при температуре >900°С, но не выше температуры закалки сплавов, поскольку при нагреве выше температуры закалки возможно локальное оплавление структурных составляющих и снижение характеристик жаропрочности защищаемых сплавов.
Кобальт обеспечивает прочность сцепления покрытия со сплавом, образует оксидную пленку, которая обладает более высокой сопротивляемостью солевой коррозии, чем пленка оксида никеля на никелевых жаропрочных сплавах. Кобальт уменьшает скорость солевой коррозии никелевых сплавов, поскольку молекулярный объем сульфидов кобальта меньше, чем у сульфидов никеля, и скорость диффузии ионов кобальта через оксидную пленку существенно меньше, чем у ионов никеля.
Хром вводят в покрытие для достижения максимальной сопротивляемости сплавов солевой коррозии, которая достигается при содержании хрома в покрытии в количестве 35-45%, однако по соображениям прочности для исключения разрушения слоя σ-фазой содержание хрома в слое покрытия ограничивают 20-25%, при этом сохраняется высокая сопротивляемость газовой коррозии. При содержании хрома в муфеле менее 15% протекает преимущественное кобальтирование сплавов, а при содержании хрома более 80% по отношению к кобальту наблюдается преимущественное хромирование сплавов.
Галогенсодержащие соли хлорида, фторида, бромида, йодида аммония или их смесь добавляют для образования газообразных соединений с кобальтом и хромом, ответственных за перенос кобальта и хрома на поверхность деталей с помощью химических транспортных реакций.
При содержании галогенидов аммония, которые используют в качестве активатора, в количестве менее 0,2% процесс кобальтхромирования протекает замедленно и неэффективно. Избыточное количество галогенида аммония более 15% также нецелесообразно из-за нарастания давления и выброса избыточных газов в атмосферу, кроме того, увеличение давления газов, содержащих галогениды хрома и кобальта, больше атмосферного не приводит к увеличению скорости насыщения деталей кобальтом и хромом.
Для усиления защитных свойств после кобальтхромирования проводят порошковое или газовое алитирование или хромоалитирование деталей известными способами путем введения алюминия в поверхностный слой и формирования жаростойкого покрытия на базе алюминидов никеля и кобальта.
При реализации способа нанесения покрытий на сплавы может быть использована установка, например, приведенная в патенте RU №2270880 С1, 27.02.2006 г., С23С 10/14, в которой осуществляют процесс диффузионного насыщения в циркулирующей газовой среде.
Примеры диффузионного насыщения поверхностей деталей из жаропрочных сплавов на основе никеля методом диффузионного насыщения в циркулирующей галогенидной среде с различным составом компонентов для насыщения в рабочей камере приведены ниже.
Пример 1. Проводили кобальтхромирование деталей из сплавов ЧС88У, ЧС104, ЖС6У, ЖС32 в среде, содержащей, мас.%: [кобальт 41+хром 59] - 90; йодид аммония - 10, при температуре 1030°С в течение 4-х часов. Получили покрытие толщиной 30 мкм, содержащие 20-28% хрома и 30-50% кобальта.
Затем проводили алитирование в газовой среде, содержащей алюминий и хлорид алюминия, при температуре 1000°С в течение 6 часов. Получали покрытие толщиной 50 мкм, в котором основной структурной составляющей была фаза (Ni,Co)Al.
Пример 2. Проводили кобальтхромирование деталей из сплавов ЧС88У, ЧС104, ЖС32 в среде, содержащей, мас.%: [кобальт 54+хром 46] - 92; смесь галогенидов (37% NH4Cl+63% NH4I) - 8, при температуре 1050°С в течение 4-х часов. Получили покрытие толщиной 30-40 мкм, содержащее 17-18% хрома и 40-50% кобальта. Затем проводили алитирование в газовой среде, содержащей алюминий и хлорид алюминия, при температуре 1000°С в течение 6-ти часов. Получали покрытие толщиной 50 мкм, в котором основной структурной составляющей была фаза (Ni,Co)Al.
Пример 3. Проводили кобальтхромирование деталей из сплавов ЧС88У, ЧС104 в среде, содержащей, мас.%: [кобальт 42+хром 58] - 90; фторид аммония - 10, при температуре 1030°С в течение 4-х часов. Получали равномерный слой покрытия толщиной 18-20 мкм. Затем проводили алитирование в газовой среде, содержащей алюминий и хлорид алюминия, при температуре 1000°С в течение 6 часов. Получали покрытие толщиной 50 мкм, в котором основной структурной составляющей была фаза (Ni,Co)Al.
Предлагаемый способ позволяет получать равномерные по толщине и однородные по составу высококачественные покрытия как на наружной поверхности, так и в полостях охлаждаемых лопаток газовых турбин, при этом покрытия обладают высокой жаростойкостью и стойкостью против солевой коррозии при высоких температурах, что существенно повышает их качество и долговечность.

Claims (2)

1. Способ диффузионного насыщения деталей из жаропрочных сплавов на основе никеля, включающий нагрев и последовательное насыщение деталей диффундирующими элементами в циркулирующей среде, содержащей галогениды, отличающийся тем, что в качестве источников диффундирующих элементов используют кобальт, хром и алюминий, а в качестве галогенидов - галогенид аммония, при этом сначала проводят одновременное насыщение кобальтом и хромом в среде, содержащей компоненты при следующем соотношении, мас.%:
диффундирующие элементы - кобальт и хром 85-99,8 галогенид аммония 0,2-15,

при соотношении кобальта и хрома 20-85 и 15-80 мас.% соответственно, после чего проводят насыщение алюминием, причем насыщение диффундирующими элементами проводят при температуре >900°С, но не выше температуры закалки сплава на основе никеля.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве галогенида аммония используют йодистый аммоний или хлористый аммоний, или бромистый аммоний, или фтористый аммоний, или их смесь.
RU2007119101/02A 2007-05-23 2007-05-23 Способ диффузионного насыщения деталей RU2347847C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007119101/02A RU2347847C1 (ru) 2007-05-23 2007-05-23 Способ диффузионного насыщения деталей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007119101/02A RU2347847C1 (ru) 2007-05-23 2007-05-23 Способ диффузионного насыщения деталей

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007119101A RU2007119101A (ru) 2008-11-27
RU2347847C1 true RU2347847C1 (ru) 2009-02-27

Family

ID=40529855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007119101/02A RU2347847C1 (ru) 2007-05-23 2007-05-23 Способ диффузионного насыщения деталей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2347847C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2419677C1 (ru) * 2010-03-16 2011-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Способ нанесения кобальта и хрома на детали из никелевых сплавов
RU2462535C1 (ru) * 2011-09-13 2012-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Способ химико-термической обработки деталей из никелевых сплавов

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1419289A (en) * 1972-12-27 1975-12-31 Chrysler Corp Method for diffusing simultaneously aluminium and chromium into metal substrates
SU1617051A1 (ru) * 1989-02-27 1990-12-30 Проектно-Конструкторский Технологический Институт Всесоюзного Промышленного Объединения Союзуглемаша Состав дл комплексного насыщени твердосплавного инструмента
RU2222637C1 (ru) * 2002-06-17 2004-01-27 Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" Способ диффузионного насыщения деталей
RU2270880C1 (ru) * 2004-09-29 2006-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Способ диффузионного хромоалитирования поверхности детали

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1419289A (en) * 1972-12-27 1975-12-31 Chrysler Corp Method for diffusing simultaneously aluminium and chromium into metal substrates
SU1617051A1 (ru) * 1989-02-27 1990-12-30 Проектно-Конструкторский Технологический Институт Всесоюзного Промышленного Объединения Союзуглемаша Состав дл комплексного насыщени твердосплавного инструмента
RU2222637C1 (ru) * 2002-06-17 2004-01-27 Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" Способ диффузионного насыщения деталей
RU2270880C1 (ru) * 2004-09-29 2006-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Способ диффузионного хромоалитирования поверхности детали

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛАХТИН Ю.М. и др. Химико-термическая обработка металлов. - М.: Металлургия, 1985, с.251-252. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2419677C1 (ru) * 2010-03-16 2011-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") Способ нанесения кобальта и хрома на детали из никелевых сплавов
RU2462535C1 (ru) * 2011-09-13 2012-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") Способ химико-термической обработки деталей из никелевых сплавов

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007119101A (ru) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI224585B (en) Process for simultaneously aluminizing nickel-base and cobalt-base superalloys
US4132816A (en) Gas phase deposition of aluminum using a complex aluminum halide of an alkali metal or an alkaline earth metal as an activator
US6730179B2 (en) Method for producing local aluminide coating
JP5698896B2 (ja) スラリー状拡散アルミナイド被覆方法
US3415672A (en) Method of co-depositing titanium and aluminum on surfaces of nickel, iron and cobalt
US8318251B2 (en) Method for coating honeycomb seal using a slurry containing aluminum
US3961098A (en) Coated article and method and material of coating
Benamati et al. Development of tritium permeation barriers on Al base in Europe
CA2130058C (en) Platinum group silicide modified aluminide coating process and product
RU2362832C2 (ru) Покрытия для турбинных лопаток
US20060292390A1 (en) Protective coating for application to a substrate and method for manufacturing a protective coating
JPH0336899B2 (ru)
US3957454A (en) Coated article
US3979534A (en) Protective coatings for dispersion strengthened nickel-chromium/alloys
RU2347847C1 (ru) Способ диффузионного насыщения деталей
US20020031683A1 (en) Vapor phase co-deposition coating for superalloy applications
Grégoire et al. Effect of chromium and silicon additions on the hot corrosion resistance of nickel aluminide coatings
Koo et al. The structure and high temperature corrosion behavior of pack aluminized coatings on superalloy IN-738LC
US3953193A (en) Coating powder mixture
EP2392685A1 (en) Method for manufacturing an oxidation resistant component and corresponding oxidation resistant component
EP1788109A1 (en) Selective aluminide coating process
RU2462535C1 (ru) Способ химико-термической обработки деталей из никелевых сплавов
US8815342B2 (en) Process for forming a protective coating on the surface of a metal part
US10801099B2 (en) Coating compositions, methods and articles produced thereby
RU2347848C1 (ru) Способ нанесения покрытий на жаропрочные сплавы

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20151012

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190731