Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ИЗДЕЛИЯХ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ИЗДЕЛИЯХ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ИЗДЕЛИЯХ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к изготовлению элементов проточной части энергетических установок, работающих в агрессивных средах. На поверхность изделия из дисперсионно-твердеющего сплава наносят гальваническим методом никелевое покрытие толщиной 5 - 7 мкм, а затем медное - толщиной 20 - 25 мкм с последующей термообработкой в три этапа, причем на первом - при температуре 350 - 400oC в течение 1,5 - 2,0 час, на втором - при 750 - 800oC в течение 1,5 - 2,0 час, на третьем - при 1010 - 1020oC в течение 5 - 10 мин, причем охлаждение с этой температуры до 600 - 650oC осуществляют в потоке инертного газа со скоростью 50 - 70oC/мин. Полученные изделия работоспособны в атмосфере газообразного водорода и влаги. 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

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: 2066715
Класс(ы) патента: C25D5/50
Номер заявки: 94004210/02
Дата подачи заявки: 08.02.1994
Дата публикации: 20.09.1996
Заявитель(и): Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им. В.П.Глушко
Автор(ы): Семенов В.Н.; Морозов Ю.И.; Бабаева Г.А.
Патентообладатель(и): Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им. В.П.Глушко
Описание изобретения: Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к изготовлению элементов проточной части энергетических установок, работающих в агрессивных средах, например в атмосфере газообразного водорода.
Известно использование в энергетических установках элементов проточной части, выполненных из никелевых дисперсионно-твердеющих сплавов, работающих в среде газообразного водорода [1]
Однако такие конструкции не выдерживают длительной работы в агрессивных средах без наличия на внутренней их поверхности защитных покрытий.
Известен способ получения защитных покрытий на изделиях, включающий нанесение на их поверхность никелевого покрытия толщиной слоя 40 мкм гальваническим методом и термообработку для повышения адгезионной прочности, которую осуществляют в три этапа, причем на первом проводят нагрев и выдержку при температуре 150 200oC, на втором при 200 300oC, на третьем при 400 450oC [2] Данное защитное покрытие может быть использовано в качестве защиты проточной части энергетических установок от воздействия потока газообразного водорода, однако ресурс работы их недостаточно высок вследствие низкой температуры термообработки, что приводит к появлению дефектов на поверхности изделий.
Задачей изобретения являлось создание системы трубопроводов энергетической установки, работоспособной в атмосфере газообразного водорода и влаги в течение длительного времени.
Указанная задача решена за счет того, что на поверхность изделия из дисперсионно-твердеющего сплава наносят никелевое покрытие толщиной 5 7 мкм, а затем медное толщиной 20 25 мкм с последующей термообработкой в три этапа, причем на первом при температуре 350 400oC, на втором при 750 800oC, на третьем при 1010 1020oC, а охлаждение с этой температуры до 600 650oC осуществляют в потоке инертного газа со скоростью 50 70oC/мин.
Технический результат предотвращение появления дефектов в поверхностных слоях изделий за счет повышения плотности покрытия и его адгезионной прочности.
Предложенный способ осуществляется следующим образом.
В качестве материала трубопроводов используют сплав на никелевой основе. На внутреннюю поверхность их после предварительной обработки наносят слой никеля толщиной 5 7 мкм гальваническим методом из сернокислого раствора, а затем слой медного покрытия толщиной 20 25 мкм также из сернокислого раствора.
Нанесение никелевого покрытия толщиной менее 5 мкм нецелесообразно вследствие возможности появления на поверхности изделий следов меди, приводящих к зарождению трещин. При толщине никеля более 7 мкм между поверхностью изделия и медным покрытием остается тонкая никелевая прослойка, которая может стать коллектором для накопления водорода в процессе эксплуатации изделия при температуре 750oC, что вызывает зарождение трещин.
Нанесение медного покрытия толщиной менее 20 мкм может привести к появлению на наружной поверхности меди следов никеля, являющегося адсорбентом водорода, а значит, и источником возникновения трещин в зонах наибольшей концентрации напряжений. При толщине меди более 25 мкм наружный слой покрытия остается химически не связанным с никелем, что может привести в зонах повышенной пористости к скоплению водорода, а значит, и к появлению трещин.
Изделия с защитным покрытием подвергают термообработке. Нагрев и выдержку изделий осуществляют в три этапа в атмосфере инертного газа аргона. На первом этапе изделие нагревают до температуры 350 400oC со скоростью 200oC/час и выдерживают в течение 1 1,5 часа. Давление аргона в печи поддерживают в интервале 0,30 0,35 атм. На втором этапе выдержку осуществляют в течение 1,5 2,0 час при температуре 750 800oC, а на третьем в течение 5 10 мин при температуре 1010 1020oC.
Увеличение температуры свыше 400oC на первой стадии процесса приводит к образованию пузырьковых вздутий и отслаиванию покрытия из-за интенсивного удаления атомарного водорода. Нагрев температуры 350oC не обеспечивает выделения водорода из покрытия, а уменьшение скорости нагрева значительно увеличивает производственный цикл изготовления изделия. Не удалившийся на первой стадии процесса водород при дальнейшем нагревании при 750 800oC на второй стадии интенсивно выделяется, и выдержка в течение 1,5 2 час обеспечивает практически полное его выделение. На третьей стадии процесса при температуре 1010 1020oC происходит переход структуры никелевого сплава в однофазное состояние.
При 1010 1020oC отмечено полное выделение водорода, уплотнение медного покрытия и прочное сцепление его с подложкой. Выше 1020oC нагревать и выдерживать более 5 минут изделие нельзя ввиду возможности расплавления медного слоя покрытия.
По окончании выдержки на третьей стадии осуществляют ускоренное охлаждение изделия за счет введения в рабочую зону печи потока аргона до достижения температуры 600 650oC конца фазового превращения в сплаве. Далее подачу газа прекращают и охлаждение проводят с печью.
В таблице 1 представлены данные зависимости наличия дефектов в поверхностном слое металла от толщины нанесенных слоев, в таблице 2 данные зависимости наличия дефектов в покрытии от режимов термической обработки.
Анализ таблиц показал, что соблюдение режимов нанесения покрытий и термообработки изделий, описанных выше, позволило избежать образования таких дефектов, как трещины в поверхностном слое металла, поры и пузырьки в покрытии. Изделия с бездефектным защитным покрытием работоспособны при повышенных температурах в атмосфере водорода.
Формула изобретения: 1. Способ получения защитных покрытий на изделиях, преимущественно из дисперсионно-твердеющего сплава на никелевой основе, включающий нанесение слоя никеля, трехступенчатую термическую обработку в защитной среде в печи и охлаждение, отличающийся тем, что наносят слой никеля толщиной 5 7 мк, затем дополнительно наносят слой меди толщиной 20 25 мк, а термообработку на первой ступени проводят при температуре 300 350oС в течение 1,5 2,0 ч, на второй при 750 800oС в течение 1,5 2,0 ч, на третьей при 1010 1020 oС в течение 5 10 мин, а охлаждение осуществляют в потоке инертного газа до температуры 600 650oС.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что слои никеля и меди наносят гальваническим методом.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве защитной среды используют аргон.
4. Способ по любому из пп. 1, 3, 4, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют в потоке аргона, подаваемого в печь со скоростью 50 - 70oС/мин.