Состав для нанесения защитного покрытия на детали, изготовленные из жаропрочных никелевых сплавов

Состав для нанесения защитного покрытия на детали, изготовленные из жаропрочных никелевых сплавов

Реферат

 

Изобретение относится к составам для нанесения защитных покрытий на детали, изготовленные из жаропрочных никелевых сплавов, преимущественно на детали энергетических машин, например диски турбин. Целью изобретения является повышение качества покрытия за счет увеличения сопротивления малоцикловой усталости деталей, а также упрощение технологии нанесения покрытия. Для этого в состав, включающий ортофосфорную кислоту, хромовый ангидрид, аксид магния, алюминиевый порошок и дистиллированную воду, дополнительно вводят аэросил при отношении его содержания к содержанию алюминиевого порошка, равном 0,05 - 0,08, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ортофосфорная кислота 12 - 15, хромовый ангидрид 3 - 4, оксид магния 2,5 - 3,5, дистиллированная вода 31,5 - 40,5, алюминиевый порошок 41 - 42, аэросил 2,1 - 3,28. При использовании данного состава достигается повышение предела малоцикловой усталости с 450 до 510 МПа без изменения механических и жаропрочных свойств материала, на который наносится покрытие. Состав может быть нанесен на детали любой геометрической формы методом окунания. 1 табл.

Изобретение относится к составам для нанесения защитных покрытий на детали, изготовленные из жаропрочных никелевых сплавов, преимущественно на детали энергетических машин, например диски турбин. Известен состав для нанесения защитного покрытия на детали, изготовленные на стали или никелевых сплавов, наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому составу. Данный состав включает, мас. ортофосфорную кислоту 12-15; хромовый ангидрид 3-4; оксид магния 2,5-3,5; дистиллированную воду 31,5-40,5, алюминиевый порошок 42-46. Недостатком указанного состава является то, что при его использовании не удается добиться достаточно высокого сопротивления малоцикловой усталости детали, покрытой этим составом. Кроме того, данный состав может быть нанесен на детали только с помощью краскораспылителя или кисти, что усложняет технологию нанесения покрытия (метод окунания при этом не может быть использован). Целью изобретения является повышение качества покрытия за счет увеличения сопротивления малоцикловой усталости деталей, а также упрощение технологии нанесения покрытия. Для этого в состав для нанесения защитного покрытия на детали, изготовленные из жаропрочных никелевых сплавов, содержащий ортофосфорную кислоту, хромовый ангидрид, оксид магния, алюминиевый порошок и дистиллированную воду, дополнительно вводят аэросил при отношении его содержания к содержанию алюминиевого порошка, равном 0,05-0,08, при следующем соотношении компонентов, мас. ортофосфорная кислота 12-15; хромовый ангидрид 3-4; оксид магния 2,5-3,5; дистиллированная вода 31,5-40,5, алюминиевый порошок 41-42; аэросил 2,1-3,28. Суспензию алюмосиликофосфатного покрытия получают путем последовательного растворения в водном растворе ортофосфорной кислоты хромового ангидрида и оксида магния. Затем в полученную фосфатную связку добавляют аэросил и после тщательного перемешивания добавляют алюминиевый порошок. На открытую поверхность диска суспензию наносят методом пневматического распыления, а на внутренние поверхности методом окунания (налива). После нанесения суспензии деталь выдерживают в сушильном шкафу при температуре 70-90^оС в течение 0,3-1,0 ч, затем проводят контроль качества нанесения состава. При неудовлетворительном нанесении покрытия его смывают с диска с помощью горячей воды. При удовлетворительном нанесении деталь отжигают в температурном интервале 300-850^оС. Нижняя граница обусловлена получением покрытия, нерастворимого в воде, а при 850^оС алюминиевый порошок с покрытия дифундирует в поверхностный слой материала диска. П р и м е р 1. На специально изготовленные образцы из сплава ЭП 962 нанесли суспензию алюмосиликофосфатного покрытия, содержащую следующие ингредиенты, мас. Ортофосфорная кислота 12 Хромовый ангидрид 3 Оксид магния 2,5 Дистиллированная вода 38,5 Алюминиевый порошок 41 Аэросил 3 Отношение концентрации аэросила к концентрации алюминия составляет 0,073. Концентрацию воды в суспензии определяли из выражения K=100-(K+K+ +K_MgO+K+K_Al) Образцы после нанесения суспензии подвергали сушке при температуре 80^оС в течение 0,5 ч, а затем отжигу в печи при температуре 650^оС в течение 1 ч. Определение предела малоцикловой усталости проводили при пилообразном циклическом нагружении. Частота нагружения 3 цикла в 1 мин. Температура испытания 650^оС. Результаты испытаний показали, что нанесение на поверхность материала защитного покрытия предлагаемого состава обеспечивает повышение предела малоцикловой усталости на 40 МПа за 5 10³ циклов и на 60 МПа за 10⁴ циклов, по сравнению с исходным состоянием. Минимальное количество циклов до разрушения при напряжении 500 МПа при этом увеличивается в 2,5 раза. Определение пористости проводили путем насыщения образцов с покрытием дистиллированной водой при кипячении в течение 3 ч с последующим расчетом. Покрываемость оценивалась визуально с использованием микроскопа типа МБС. Все результаты, полученные при испытании, приведены в таблице. П р и м е р 2. На образцы из сплава ЭП 962 нанесли суспензию алюмосиликофосфатного покрытия, содержащую следующие ингредиенты, мас. Ортофосфорная кислота 12 Хромовый ангидрид 3 Оксид магния 2,5 Дистиллированная вода 38,4 Алюминиевый порошок 42 Аэросил 2,1 Отношение концентрации аэросила к концентрации алюминия составляет 0,05. Порядок нанесения и объем исследований аналогичен примеру 1. Результаты исследований приведены в таблице. П р и м е р 3. На образцы из сплава ЭП 962 нанесли суспензию алюмосиликофосфатного покрытия, содержащую следующие ингредиенты, мас. Ортофосфорная кислота 12 Хромовый ангидрид 3 Оксид магния 2,5 Дистиллированная вода 38,22 Алюминиевый порошок 41 Аэросил 3,28 Отношение концентрации аэросила к концентрации алюминия составляет 0,08. Порядок нанесения и объем исследований аналогичен примеру 1. Результаты исследований приведены в таблице. П р и м е р 4. На образцы из сплава ЭП 962 нанесли суспензию алюмосиликофосфатного покрытия, содержащую следующие ингредиенты, мас. Ортофосфорная кислота 12 Хромовый ангидрид 3 Оксид магния 2,5 Дистиллированная вода 38,8 Алюминиевый порошок 42 Аэросил 1,68 Отношение концентрации аэросила к концентрации алюминия составляет 0,04. Порядок нанесения и объем исследований аналогичен примеру 1. Результаты исследований приведены в таблице. П р и м е р 5. На образцы из сплава ЭП 962 нанесли суспензию алюмосиликофосфатного покрытия, содержащую следующие ингредиенты, мас. Ортофосфорная кислота 12 Хромовый ангидрид 3 Оксид магния 2,5 Дистиллированная вода 37,4 Алюминиевый порошок 41 Аэросил 4,1 Отношение концентрации аэросила к концентрации алюминия составляет 0,1. Порядок нанесения и объем исследований аналогичен примеру 1. Результаты исследований приведены в таблице. При использовании изобретения достигается повышение предела малоцикловой усталости с 450 до 510 МПа без изменения механических и жаропрочных свойств материала, на который наносится защитное покрытие. Такое повышение малоцикловой усталости обеспечивает увеличение минимального количества циклов при 500 МПа в 2-3 раза. Полученное шликерное покрытие сохраняет сплошность и не разрушается в результате испытаний. Состав может быть нанесен на детали любой геометрической формы методом окунания, что существенно упрощает технологию нанесения покрытия.

Формула изобретения

СОСТАВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ДЕТАЛИ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ, содержащий ортофосфорную кислоту, хромовый ангидрид, оксид магния, алюминиевый порошок и дистиллированную воду, отличающийся тем, что, с целью повышения качества покрытия за счет увеличения сопротивления малоцикловой усталости деталей, а также упрощения технологии нанесения покрытия, состав дополнительно содержит аэросил при отношении его содержания к содержанию алюминиевого порошка, равном 0,05 - 0,08, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ортофосфорная кислота - 12 - 15 Хромовый ангидрид - 3 - 4 Оксид магния - 2,5 - 3,5 Дистиллированная вода - 31,5 - 40,5 Алюминиевый порошок - 41 - 42 Аэросил - 2,1 - 3,28

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000