состав для нанесения покрытий на детали диффузионным насыщением в газовой среде

Формула изобретения

Состав для нанесения покрытий на детали диффузионным насыщением в газовой среде, содержащий, мас.%: хром 60-98; хлорид никеля 1-5 и сплав никель-иттрий 1-35, отличающийся тем, что он содержит в сплаве никель-иттрий иттрий 5-<20 или >20-95 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам для нанесения покрытий, в частности к составам для нанесения покрытий на детали из жаропрочных сплавов на основе никеля методом диффузионного насыщения в газовой среде, и может быть использовано в авиадвигателестроении, машиностроении при химико-термической обработке деталей.

Известен состав для нанесения покрытия на детали из сплавов на основе никеля, содержащий мас.%: хром 60-98, сплав никель-иттриевый 1-35, содержащий 80 никеля и 20 иттрия, хлорид никеля 1-5 (см. патент РФ № 2308541, кл. C23C 26/00, опубл. 20.10.2007).

Несмотря на то что применение данного состава позволяет обеспечить очистку газовой камеры устройства для нанесения покрытий от влаги и кислорода, что препятствует окислению гранул хрома при насыщении и устраняет возможность образования оксидных пленок на поверхности деталей, состав трудоемок в своем изготовлении из-за необходимости строгого соблюдения мас.% содержания иттрия, что вызывает высокий процент брака.

Технический результат заявленного состава - снижение трудоемкости его изготовления при сохранении качества и долговечности покрытия, полученного при использовании данного состава.

Указанный технический результат достигается тем, что в составе для нанесения покрытий на детали диффузионным насыщением в газовой среде, содержащем мас.%: хром 60-98, хлорид никеля 1-5 и сплав никель-иттрий 1-35, согласно изобретению содержание мас.% иттрия в сплаве никель-иттрий 5-<20 или >20-95.

Указанное содержание мас.% иттрия является существенным признаком, так как при выходе за указанные пределы происходит локальное формирование оксидной пленки, которая не позволяет достичь требуемого состава покрытия, и тормозится перенос атомов хрома на поверхность деталей, т.е. не достигается требуемый результат по составу покрытия.

При содержании сплава никель-иттрий менее чем 1% в составе ингредиентов происходит локальное формирование оксидной пленки, которая препятствует формированию покрытия заданного состава. При содержании сплава никель-иттрий более чем 35% в составе ингредиентов тормозится перенос хрома на поверхность деталей и активируется перенос никеля, не достигается требуемый результат по составу поверхностного слоя. Содержание хрома в покрытии резко снижается.

При содержании хрома менее чем 60% в составе ингредиентов рабочей камеры на поверхности деталей формируется покрытие, обогащенное никелем, практически не содержащее хром, а при содержании хроме более чем 98% наблюдается ухудшение качеств и свойств покрытия.

При содержании хлорида никеля менее чем 1,0% в составе ингредиентов тормозится протекание химических транспортных реакций из-за недостаточного содержания молекул хлоридов никеля и хрома, участвующих в нанесении покрытия, а при высоком содержании хлорида никеля более чем 5% создается избыточное давление газовой среды, увеличивается количество атомов никеля.

Изготовление предложенного состава не вызывает трудностей, брак снижен, что уменьшает стоимость и трудозатраты.

Указанный состав используют, например, при нанесении покрытий газовым циркуляционным способом на известной установке (см. патент РФ № 2270880).

В качестве примера рассмотрен состав для нанесения покрытия на детали из сплава на основе никеля.

Состав компонентов для насыщения в рабочей камере установки, мас.%: хром 70; хлорид никеля 2,0; сплав никель-иттрий 38, причем иттрия в сплаве 90, а никеля 10. Проводят диффузионное насыщение лопаток турбины газотурбинного двигателя из сплава на основе никеля ЖС32, мас.%: хром 5,1; алюминий 6,0; кобальт 9,1; молибден 1,2; вольфрам 8,6; тантал 4,2; рений 4,8; ниобий 1,5; остальное никель. Рабочие лопатки турбины газотурбинного двигателя загружают в рабочую камеру установки с указанным составом компонентов, откачивают воздух до давления не более 10 Па, нагревают садку до температуры примерно 600°С, далее нагрев осуществляют без вакуумирования, а при температуре примерно 800°С включают вентилятор для перемешивания газа и далее нагревают садку до температуры, например, 1050°С. После выдержки в течение примерно 4 часов нагрев отключают, садку охлаждают до температуры не выше 150°С и детали выгружают.

Получают покрытие, содержащее 18% хрома. Толщина слоя покрытия составляет 12-16 мкм, что соответствует техническим требованиям.

Данный состав можно использовать в качестве покрытия не только на деталях из жаропрочных сплавов на никелевой основе, но и на деталях, изготовленных из стали, например, ЭП718, и на деталях из жаростойких сплавов на никелевой основе, например, ХН60ВТ, Э435.