[go: up one dir, main page]

RU2378412C1 - Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия - Google Patents

Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия Download PDF

Info

Publication number
RU2378412C1
RU2378412C1 RU2008146426/02A RU2008146426A RU2378412C1 RU 2378412 C1 RU2378412 C1 RU 2378412C1 RU 2008146426/02 A RU2008146426/02 A RU 2008146426/02A RU 2008146426 A RU2008146426 A RU 2008146426A RU 2378412 C1 RU2378412 C1 RU 2378412C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
layer
solid solution
concentration
corrosion
Prior art date
Application number
RU2008146426/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Шотович Чавчанидзе (RU)
Александр Шотович Чавчанидзе
Надежда Юрьевна Тимофеева (RU)
Надежда Юрьевна Тимофеева
Андрей Юрьевич Базаркин (RU)
Андрей Юрьевич Базаркин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации
Priority to RU2008146426/02A priority Critical patent/RU2378412C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2378412C1 publication Critical patent/RU2378412C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения и может быть использовано в производстве различных видов технологического оборудования, приборов и металлической упаковки. Способ включает осаждение металла, имеющего с металлом, из которого выполнено изделие, неограниченную растворимость, и образующего соответствующую эвтектику с постоянной температурой плавления, и последующий лазерный нагрев с получением слоя твердого раствора с постоянной концентрацией осажденного металла и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла по толщине слоя. Формируется на поверхности изделия покрытие, обладающее высокой коррозионной стойкостью к воздействию агрессивных сред в условиях термомеханоциклирования. 5 ил.

Description

Изобретение относится к области машиностроения и приборостроения и предназначено для защиты от коррозионного воздействия агрессивных коррозионно-активных сред различных видов технологического оборудования, приборов и металлической упаковки, в частности для защиты рабочих органов машин и аппаратов пищевых производств, ответственных деталей приборов и внутренней поверхности жестяных консервных банок.
При отсутствии коррозионно-стойких покрытий и дорогостоящих нержавеющих сталей рабочие органы оборудования, детали приборов и поверхность упаковки подвергаются воздействию коррозионно-активных сред в условиях циклического изменения высоких и низких температур и внешних механических нагрузок (термомеханоциклирование). Для повышения долговечности рабочих органов и деталей, увеличения сроков службы оборудования и приборов, повышения продолжительности хранения продукции в металлической упаковке используют либо дорогостоящие нержавеющие стали и сплавы, либо применяют лужение, цинкование, хромирование и покрытие на основе оксидов, лаков, красок, смол и полимеров, обеспечивающие высокую коррозионную стойкость оборудования, приборов и упаковки.
Наиболее эффективные способы снижения коррозионного воздействия агрессивной среды заключаются в повышении потенциала коррозии металлической поверхности. Для обеспечения защиты от коррозионно-активной среды в настоящее время наиболее широко используются стали, легированные никелем, хромом, титаном, молибденом, медью и покрытия на основе хрома и никеля, олова и алюминия.
Наиболее близким к изобретению является способ поверхностного упрочнения изделий из стали, включающий нанесение защитного покрытия со структурой поверхностных твердых растворов железо-хром в результате гальванического осаждения и последующей лазерной обработки (патент Российской Федерации RU 2251594 C1, C25D 5/48, С23С 8/80).
Недостатками данного изобретения является то, что, во-первых, отсутствует обоснование: а) концентрации твердого раствора на защищаемой поверхности; б) пространственного концентрационного профиля твердого раствора; во-вторых, переменная концентрация поверхностного твердого раствора не обеспечивает высокой коррозионной стойкостью в течение длительного времени.
Задачей настоящего изобретения является формирование диффузионного наноструктурированного защитного покрытия высокой коррозионной стойкости на поверхности металлического изделия, включающее осаждение металла, имеющего с металлом, из которого выполнено изделие, неограниченную растворимость, и образующего соответствующую эвтектику с постоянной температурой плавления, и последующий лазерный нагрев с получением слоя твердого раствора с постоянной концентрацией осажденного металла и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла по толщине слоя.
Техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является формирование диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия, обладающего высокой коррозионной стойкостью к воздействию агрессивных сред в условиях термомеханоциклирования.
Технический результат достигается тем, что предложен способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия, включающий осаждение металла, имеющего с металлом, из которого выполнено изделие, неограниченную растворимость, и образующего соответствующую эвтектику с постоянной температурой плавления, и последующий лазерный нагрев с получением слоя твердого раствора с постоянной концентрацией осажденного металла и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла по толщине слоя.
Эвтектика с постоянной температурой плавления соответствует твердому раствору замещения, химический состав которого задан диаграммой состояния двойных сплавов с неограниченной растворимостью компонентов, обладающий высокой термодинамической стабильностью вследствие наибольшей однородности как атомного строения, так и электронной структуры.
Пространственный концентрационный профиль диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия состоит из слоя твердого раствора, имеющего постоянную концентрацию осажденного металла и соответствующего эвтектике с постоянной температурой плавления (Слой I), и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла (Слой II) фиг.1. Концентрационный профиль характеризуется зависимостью концентрации осаждаемого металла от расстояния по толщине слоя. Зеркальный вид пространственного концентрационного профиля наноструктурированных слоев, сформированных на двух сторонах лезвийного инструмента, представлены на фиг.2.
На фиг.3, 4 и 5 приведены диаграммы состояния двойных сплавов с неограниченной растворимостью компонентов и с образованием твердого раствора замещения высокой термодинамической стабильности, соответствующего эвтектике с постоянной температурой плавления, и изображены пространственные концентрационные профили осажденного хрома на металлическом изделии из железа, фиг.3; осажденного ванадия на металлическом изделии из титана, фиг.4; осажденного иттрия на металлическом изделии из скандия, фиг.5.
На поверхность металлического изделия осаждают металл, образующий с металлом, из которого выполнено изделие, неограниченную растворимость в количестве, соответствующем эвтектике с постоянной температурой плавления для формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия, состоящего из слоя твердого раствора, имеющего постоянную концентрацию осажденного металла, и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла. Предпочтительным технологическим вариантом формирования диффузионного коррозионно-стойкого защитного покрытия является наноструктурирование в виде пространственного концентрационного профиля (фиг.1) в результате гальванического осаждения металла на поверхность металлического изделия из водных растворов солей с последующим лазерным нагревом импульсным лучом.
Пример 1. На поверхность изделия из железа осаждают хром, образующий с железом неограниченную растворимость в количестве, соответствующем эвтектике с постоянной температурой плавления для формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия, состоящего из слоя твердого раствора железо-хром, имеющего постоянную концентрацию осажденного хрома, равную 20 мас.% и слоя твердого раствора железо-хром с переменной концентрацией осажденного хрома от 20 до 0 мас.% (фиг.3). Хром гальванически осаждают на поверхность изделия из железа при катодной плотности 6÷8 мА/мм2 с последующим лазерным нагревом импульсным лучом лазера с удельной мощностью 3,4÷3,6 кВт/мм2 и при скорости сканирования луча 2,5÷3,0 мм/с.
Аналогичные последовательность действий и формируемая наноструктура были осуществлены для осаждения ванадия на изделие из титана и для осаждения иттрия на изделие из скандия.
Пример 2. На поверхность изделия из титана осаждают ванадий, образующий с титаном неограниченную растворимость в количестве, соответствующем эвтектике с постоянной температурой плавления для формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия, состоящего из слоя твердого раствора титан-ванадий, имеющего постоянную концентрацию осажденного ванадия, равную 30 мас.%, и слоя твердого раствора титан-ванадий с переменной концентрацией осажденного ванадия от 30 до 0 мас.% (фиг.4).
Пример 3. На поверхность изделия из скандия осаждают иттрий, образующий со скандием неограниченную растворимость в количестве, соответствующем эвтектике с постоянной температурой плавления для формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия, состоящего из слоя твердого раствора скандий-иттрий, имеющего постоянную концентрацию осажденного иттрия, равную 66 мас.%, и слоя твердого раствора скандий-иттрий с переменной концентрацией осажденного иттрия от 66 до 0 мас.% (фиг.5).
Для формирования твердого раствора замещения, концентрация которого соответствует эвтектике с постоянной температурой плавления, необходимо использовать в качестве металла, из которого выполнено изделие, железо, титан и скандий, образующие с осажденными металлами неограниченную растворимость. Также для изготовления диффузионных коррозионно-стойких наноструктурированных защитных покрытий могут быть использованы углеродистые, хромистые и хромоникелевые стали, сплавы на основе титана, сплавы на основе скандия, после осаждения железа, титана и скандия соответственно.
Предложенное изобретение обеспечивает максимальную защиту различных видов технологического оборудования, приборов и металлической упаковки, в частности рабочих органов машин и аппаратов пищевых производств, ответственных деталей приборов и внутренней поверхности жестяных консервных банок от коррозионного воздействия агрессивных сред в условиях циклического изменения высоких и низких температур и внешних механических нагрузок. Формирование диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия позволит повысить долговечность рабочих органов и деталей, увеличить срок службы оборудования, приборов и продолжительность хранения продукции в металлической упаковке.

Claims (1)

  1. Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия, включающий осаждение металла, имеющего с металлом, из которого выполнено изделие, неограниченную растворимость, и образующего соответствующую эвтектику с постоянной температурой плавления, и последующий лазерный нагрев с получением слоя твердого раствора с постоянной концентрацией осажденного металла и слоя твердого раствора с переменной концентрацией осажденного металла по толщине слоя.
RU2008146426/02A 2008-11-25 2008-11-25 Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия RU2378412C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008146426/02A RU2378412C1 (ru) 2008-11-25 2008-11-25 Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008146426/02A RU2378412C1 (ru) 2008-11-25 2008-11-25 Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2378412C1 true RU2378412C1 (ru) 2010-01-10

Family

ID=41644208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008146426/02A RU2378412C1 (ru) 2008-11-25 2008-11-25 Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2378412C1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2443037C1 (ru) * 2010-07-29 2012-02-20 Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский новый университет" (НОУ ВПО "РосНОУ") Технология получения металлических нанослоев химическим способом на серебряных электрических контактах кремниевых солнечных элементов
CN107365998A (zh) * 2017-07-17 2017-11-21 英诺激光科技股份有限公司 利用激光在金属表面进行抗腐蚀处理的方法及其应用
RU175846U1 (ru) * 2016-08-15 2017-12-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочненным поверхностным слоем,содержащим иттрий
RU179505U1 (ru) * 2017-10-31 2018-05-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим титан
RU179504U1 (ru) * 2017-10-31 2018-05-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим лантан
RU179506U1 (ru) * 2017-10-31 2018-05-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим хром

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4401671A1 (de) * 1994-01-21 1995-07-27 Kabelmetal Ag Verfahren zur Verringerung der Löslichkeit von Kupferionen aus Gegenständen aus Kupfer oder Kupferlegierungen sowie Kupferrohr bzw. Kupferblech mit verringerter Kupferlöslichkeit
RU2223350C1 (ru) * 2003-02-25 2004-02-10 Московский Государственный Университет пищевых производств Способ получения диффузионных покрытий на стали
RU2251594C1 (ru) * 2004-06-04 2005-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации Способ поверхностного упрочнения изделий из стали
JP2005298888A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Tokai Rubber Ind Ltd 金属薄膜の製法
JP2007291523A (ja) * 2006-04-20 2007-11-08 Joma Internatl As 溶射により形成されるコーティング及びその形成の方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4401671A1 (de) * 1994-01-21 1995-07-27 Kabelmetal Ag Verfahren zur Verringerung der Löslichkeit von Kupferionen aus Gegenständen aus Kupfer oder Kupferlegierungen sowie Kupferrohr bzw. Kupferblech mit verringerter Kupferlöslichkeit
RU2223350C1 (ru) * 2003-02-25 2004-02-10 Московский Государственный Университет пищевых производств Способ получения диффузионных покрытий на стали
JP2005298888A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Tokai Rubber Ind Ltd 金属薄膜の製法
RU2251594C1 (ru) * 2004-06-04 2005-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации Способ поверхностного упрочнения изделий из стали
JP2007291523A (ja) * 2006-04-20 2007-11-08 Joma Internatl As 溶射により形成されるコーティング及びその形成の方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2443037C1 (ru) * 2010-07-29 2012-02-20 Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский новый университет" (НОУ ВПО "РосНОУ") Технология получения металлических нанослоев химическим способом на серебряных электрических контактах кремниевых солнечных элементов
RU175846U1 (ru) * 2016-08-15 2017-12-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочненным поверхностным слоем,содержащим иттрий
CN107365998A (zh) * 2017-07-17 2017-11-21 英诺激光科技股份有限公司 利用激光在金属表面进行抗腐蚀处理的方法及其应用
RU179505U1 (ru) * 2017-10-31 2018-05-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим титан
RU179504U1 (ru) * 2017-10-31 2018-05-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим лантан
RU179506U1 (ru) * 2017-10-31 2018-05-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Лопатка турбомашины из алюминиевого сплава с упрочняющим слоем, содержащим хром

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kumar et al. Corrosion behavior of wire arc sprayed Ni-based coatings in extreme environment
Trdan et al. Transition from superhydrophilic to superhydrophobic state of laser textured stainless steel surface and its effect on corrosion resistance
RU2378412C1 (ru) Способ формирования диффузионного коррозионно-стойкого наноструктурированного защитного покрытия на поверхности металлического изделия
Nabhani et al. Corrosion study of laser cladded Ti-6Al-4V alloy in different corrosive environments
Kwok et al. Cavitation erosion and corrosion behaviors of laser-aluminized mild steel
Koivuluoto et al. High-pressure cold-sprayed Ni and Ni-Cu coatings: improved structures and corrosion properties
Günen et al. Properties and corrosion behavior of chromium and vanadium carbide composite coatings produced on ductile cast iron by thermoreactive diffusion technique
Mishra Performance of corrosion-resistant alloys in concentrated acids
Kumaran et al. Corrosion studies on stainless steel 316 and their prevention-a review
Jeyaprakash et al. Laser cladding of NiCrMoFeNbTa particles on Inconel 625 alloy: Microstructure and corrosion resistance
Dhafer et al. The choice of the optimal temperature and time parameters of gas nitriding of steel
Garcia et al. Corrosion resistance of plasma transferred arc (PTA) Inconel 625 deposits
Armelin et al. Designing Stainless Steel Surfaces with Anti‐Pitting Properties Applying Laser Ablation and Organofluorine Coatings
Singh et al. Electrochemical corrosion behavior and microstructural characteristics of electron beam welded UNS S32205 duplex stainless steel
Jamesh et al. Effect of thermal oxidation on the corrosion resistance of Ti6Al4V alloy in hydrochloric and nitric acid medium
Huang et al. Corrosion and wear resistance of HVOF-sprayed Ni-Cr-Co multi-principal element alloy coating on copper plate
Negache et al. Effect of Cr, Nb and Zr additions on the aqueous corrosion behavior of iron-aluminide
Ashraf et al. Effects of annealing treatment on corrosion resistance of arc sprayed aluminum coating
Kuruvila et al. Electrochemical corrosion behavior of thermally sprayed nichrome coating on duplex stainless steel
Laureys et al. Corrosion of austenitic stainless steels and nickel-based alloys in concentrated phosphoric acid at elevated temperatures
Khan Electrochemical polarisation studies on plasma-sprayed nickel-based superalloy
Nair et al. Slurry erosion–corrosion of bimodal complex concentrated alloy composite cladding
Chidambaram et al. Evaluation of the electrochemical behavior of HVOF-sprayed alloy coatings—II
Hango et al. Corrosion Behaviour of a Cr2O3 Coating on Mild Steel in Synthetic Mine Water
Mudali et al. Corrosion behaviour of intermetallic aluminide coatings on nitrogen-containing austenitic stainless steels

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121126