Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ - Патент РФ 2049827
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к способам нанесения покрытий на стальные поверхности и может быть использовано в компрессоростроении. Сущность изобретения: в способе получения многослойного покрытия на стальной поверхности плазменным напылением слоев, в одном из которых содержится алюминий с химически стойкими антифрикционными добавками, имеющими слоистую структуру, нанесение покрытий осуществляется в среде инертных газов с добавлением ионов водорода с образованием смеси гидратированных форм оксида алюминия и нанесением на готовую поверхность слоя полимерного материала.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2049827
Класс(ы) патента: C23C4/00
Номер заявки: 5017809/26
Дата подачи заявки: 03.09.1991
Дата публикации: 10.12.1995
Заявитель(и): Штейбух Мила Шлемовна; Светлакова Татьяна Николаевна
Автор(ы): Штейбух Мила Шлемовна; Светлакова Татьяна Николаевна
Патентообладатель(и): Штейбух Мила Шлемовна; Светлакова Татьяна Николаевна
Описание изобретения: Изобретение относится к способам нанесения покрытий на стальные поверхности и может быть использовано в компрессоростроении.
Известен способ получения покрытия на поверхности, включающий плакирование алюминиевым сплавом [1]
Однако такое покрытие обладает повышенный хрупкостью и имеет низкую коррозионную стойкость при механических нагрузках.
Известен и другой способ получения покрытия путем напыления смесей мягкого металла с твердой смазкой [2] прототип.
Данный способ является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату.
Однако, данный способ, не обеспечивает достаточной коррозионной стойкости и стойкости к сероводородному коррозионному растрескиванию.
Цель изобретения повышение коррозионной стойкости и стойкости против сероводородного коррозионного растрескивания.
Указанная цель достигается тем, что в способе получения многослойного покрытия на стальной поверхности, который включает в себя плазменное напыление слоев, в одном из которых содержится алюминий с химически стойкими антифрикционными добавками, имеющими слоистую структуру. Нанесение покрытия осуществляют в среде инертных газов с добавлением ионов водорода и образованием смеси гидратированных форм оксида алюминия и нанесением на поверхность готового покрытия слоя полимерного материала, инертного по отношению к коррозионной среде (Н2S).
Способ нанесения покрытий заключается в следующем:
стальная поверхность обезжиривается и подвергается струйно-абразивной обработке.
Первый слой наносится из композиционного порошка алюминий-никель в среде инертного газа, например, аргона или смеси аргона и азота и о добавлением ионов водорода, или образующихся при плазменном напылении в результате диссоциации паров воды воздуха, или при добавлении к аргону водорода или совмещение двух предыдущих способов.
В результате нанесения первого слоя, содержащего алюминий и никель, в нем образовались гидратированные формы оксидов алюминия, например,
α Al2O3˙H2O;
β Al2O3˙H2O;
α Al2O3˙3H2O, Al2O3˙H2O.
Алюминий и никель обладают высокой коррозионной стойкостью в среде влажного сероводорода. Оксид алюминия растворяется только в щелочах, при этом образуется гидрооксид алюминия. Гидрооксид алюминия со слабыми кислотами не реагирует.
В образовавшихся парах "сталь-алюминий", "сталь-никель" и "никель-алюминий" алюминий является анодом по отношению к стали и никелю, а никель катодом в обоих случаях.
Анодные металлы в гальванопаре активно растворяются, тормозя при этом коррозию стали.
Катодные металлы защищают сталь до возникновения повреждения в покрытии.
При локальном разрушении таких покрытий защищаемый металл, будучи анодом, интенсивно корродирует и поэтому наносится второй слой покрытия.
Образовавшийся оксид никеля снижает способность никеля к растворению в кислотах.
При этом возможно нанесение промежуточных слоев из смеси композиционных порошков, содержащих алюминий, никель и химически инертные антифрикционные добавки.
Второй слой наносится из композиционного порошка, содержащего алюминий, или никель и химически инертную в среде влажного сероводорода добавку со слоистой структурой, например, нитрит бора или углерод (BN, C).
Химически инертные добавки на основе BN и С вводятся в покрытие в качестве компонента порошка состава "металл-твердая смазка". Присутствие в порошке добавок, имеющих слоистую структуру и являющихся твердыми смазками, повышает пластичность покрытия и облегчает деформирование покрытия при механических нагрузках.
При этом ВN и С являются практически химически инертными в окислительных средах до 900оС, восстановительной, инертной средах, в т.ч. среде влажного сероводорода.
Слой наносится в среде инертного газа, например, аргона или смеси аргона и азота с добавлением ионов водорода, или образующихся при плазменном напылении в результате диссоциации паров воды воздуха, или при добавлении к аргону водорода или совмещением двух предыдущих способов.
Второй слой, содержащий алюминий, смесь гидратированных форм оксида алюминия и гидрооксид алюминия, например β Al2O3˙H2O; и AlO(OH) или никель и оксид никеля, поскольку подключение к двухэлектродной системе дополнительного электрода, смещающего общий потенциал трехэлектродной системы, ведет к уменьшению или прекращению вообще работы коррозионного элемента Eок-Eоа.
Защита от коррозии усиливается, поскольку водород, выделяющийся при взаимодействии с водяными парами в среде влажного сероводорода, адсорбируется не только на вновь образующемся оксиде алюминия, но и на оксидах алюминия, образовавшихся при напылении, что уменьшает концентрацию адсорбируемого водорода и соответственно снижает хрупкость покрытия.
На готовое покрытие наносится слой полимерного материала, который уменьшает проникновение агрессивной среды к защищаемой поверхности и снижает скорость растворения металла покрытия.
Присутствие ионов водорода в плазмообразующем газе влияет на напряжение электрической дуги.
Концентрация ионов водорода оказывает влияние на прочность уплотнения, пористость покрытия и твердость. При этом зависимости не носят линейный характер.
Пластически свойства покрытий и их коррозионная стойкость определяются совокупностью этих факторов.
В связи с этим исследовалось влияние на стойкость против СКР напряжения электрической дуги при нанесении плазменного слоя.
Результаты испытаний на стойкость против СКР в лабораторных условиях показали, что наиболее коррозионностойкими являются образцы с покрытиями, нанесенными при концентрации ионов водорода в плазмообразующем газе, обеспечивающем напряжение электрической дуги 55-68В (см. табл.2).
Испытания на стойкость против сероводородного коррозионного растрескивания проводили в соответствии с методикой МСКР-01-85.
В лабораторных условиях испытания проводили в модельной Н2S-содержащей среде состава 5% NaCl+0,5% CH3COOH с начальными значениями pH 3,0±0,2Ф и конечным pH более 4,5, при температуре 20±3оС.
Концентрация Н2S на протяжении всего времени испытаний поддерживалась постоянным пропусканием сероводорода через ячейку с рабочим раствором. Содержание H2S в рабочей среде в процессе испытаний составляло не менее 2,4 г/л.
Испытания на Карачаганагском месторождении проводили в сепараторе 4-й технологической линии при Р=7,9 МПа и температуре 30-65оС.
Согласно МСКР-01-88 базовое время испытаний при определении условного порогового напряжения 120 ч. Испытание прекращается в случае разрыва образцов.
Величина нагрузки рассчитывалась по формуле:
Р=К σ02˙S,
где Р нагрузка на образец;
S сечение образца, м2;
σ02 нормативный предел текучести условной, принятый при проведении испытаний 0,8-0,9 от фактического предела текучести стали.
Определение механических свойств образцов проводили в соответствии с ГОСТ 1497-84 на разрывных машинах Р-5 и ГР 1000/1. Для проведения испытаний были изготовлены приспособления с резьбой Н8 и М12. В результате испытаний фиксировались: предел текучести (условный) (σ02), предел прочности (σ0), относительное изменение (δ,) и относительное сужение(Ψ,).
Микроскопическое исследование образцов проводили на металлографических микроскопах "Неофот" и "Мим-7".
Испытания образцов показали, что покрытия во всех случаях повышают стойкость стали против СКР. Образцы с покрытиями не разрушались в процессе испытаний, при этом дополнительное нанесение полимера на завершающий плазменный слой улучшало защитные свойства покрытия за счет барьерных функций.
С целью объяснения механизма наблюдаемых явлений был проведен рентгенографический фазовый анализ:
покрытий, полученных при использовании в качестве плазмообразующего газа смеси Ar+H2 до и после испытаний образцов на стойкость против СКР;
покрытий, полученных при использовании в качестве плазмообразующего газа Ar+N2;
порошков для нанесения покрытий.
Рентгеноструктурный анализ фазового состава покрытий производили на дифрактометре ДРОН-3 по стандартной методике на излучении Cокα.
Результаты фазового анализа приведены ниже, в табл.3.
Сравнительный фазовый состав композиционных порошков и покрытий на их основе приведен в табл.1.
Предлагаемый способ многослойного покрытия снижает затраты на изготовление роторов за счет упрощения технологии.
Изобретение может найти применение для повышения эксплуатационных характеристик и ремонта выпускаемых машин, а также в перспективных разработках новых типов компрессорных установок.
Формула изобретения: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ПОКРЫТИЯ на стальной поверхности, включающий напыление слоев в среде инертного газа, например, аргона с добавлением водорода, в одном из которых содержится алюминий или никель с химически инертной добавкой на основе BN или C, а в качестве подслоя напыляют покрытие из композиционного порошка или дополнительных промежуточных слоев из смесей композиционных порошков Al BN и Ni Al или C Ni и Ni Al.