Патент на изобретение №2170714
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПОРОШКОВАЯ ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к созданию средств защиты сплавов на никелевой основе от воздействия агрессивных сред, в частности к металлокерамическим покрытиям, используемым для защиты конструкций энергетических установок. Порошковая шихта для получения металлокерамического покрытия содержит следующие компоненты, мас.%: оксид бария 12 – 14; оксид бора 6,0 – 6,6; оксид алюминия 8,0 – 8,8; оксид церия 20,0 – 22,0; оксид циркония 2,5 – 3,0; никель – остальное. Технический результат изобретения – обеспечение работоспособности и надежности деталей из никелевых сплавов при циклическом воздействии высокоскоростного потока окислительного генераторного газа, содержащего твердый частицы, при температурах до 750oC. 2 табл. Изобретение относится к области создания средств защиты сплавов на никелевой основе с никелевым покрытием от воздействия агрессивных сред, в частности к созданию металлокерамических покрытий, работоспособных в высокоскоростном потоке газа – окислителя, содержащего твердые частицы – инициаторы возгорания. Известно использование для защиты от возгорания стеклоэмалевых, стеклокерамических покрытий, получаемых по шликернообжиговой технологии на конструкциях энергетических установок (С. С. Солнцев “Защитные технологические покрытия и тугоплавкие эмали”, М., Машиностроение, 1984, стр. 197 – 210). Однако эти покрытия при температуре около 650oC разрушаются в потоке окислительного газа, содержащего твердые частицы АМг-6, из-за хрупкости и малой эрозионной стойкости. В авт. свид. СССР N 462808, кл. C 03 C 8/16, описано стеклометаллическое покрытие. Порошковая шихта для получения этого покрытия на стали и чугуне содержит в своем составе следующие компоненты, мас. ч.: Эмалевая фритта – 100 Порошок никеля – 50 – 150 Оксид хрома – 0,1 – 1,2 Бетонит – 2,0 – 6,0 Поташ – 0,1 – 0,5 Состав фритты, мас.%: Оксид кремния – 8,74 Оксид бора – 15,14 Оксид бария – 11,15 Оксид свинца – 64,97 Порошковая шихта указанного состава, нанесенная в качестве покрытия на изделия из никелевого сплава с никелевым покрытием, термостойка лишь до 300 – 350oC в условиях высокоскоростного теплового потока газа – окислителя в присутствии твердых частиц. Задача изобретения – создание порошковой шихты, предназначенной для получения металлокерамического покрытия на конструкциях из никелевых сплавов с никелевым покрытием, работоспособных при температуре до 750oC в потоке газа – окислителя, содержащего твердые частицы – инициаторы возгорания. Задача решена за счет того, что шихта содержит помимо никелевого порошка, оксидов бария и бора также оксиды алюминия, циркония и церия при следующим соотношении компонентов, мас.%: Оксид бария – 12 – 14 Оксид бора – 6,0 – 6,6 Оксид алюминия – 8,0 – 8,8 Оксид церия – 20 – 22 Оксид циркония – 2,5 – 3,0 Никель – Остальное Технический результат – покрытие из предложенной порошковой шихты, нанесенное на конструкции из никелевых сплавов с никелевым покрытием, защищает их от возгорания в потоке газа – окислителя при температуре 700 – 750oC в присутствии твердых частиц. Для получения предложенной шихты были взяты мелкодисперсные порошки никеля, оксидов церия, циркония, алюминия, бария и бора в соотношении, указанном выше. Из приготовленной шихты приготавливают водный шликер, далее наносят его методом окунания, распыления или залива на конструкции из сплава на никелевой основе с никелевым покрытием в зависимости от сложности их конфигурации. Шликерные слои сушат при температуре до 90oC. Конструкции с полученным покрытием обжигают в печи в среде защитного газа при температуре 1000 – 1100oC. Пример конкретного использования. Для работы в качестве образцов были взяты пластинки 20 х 30 х 1 мм и образцы-лопатки длиной 70 мм, шириной 12 мм, толщиной 3 мм из сплава ЭП-202 со слоем никеля гальванического толщиной 50 – 100 мкм. Согласно рецептуре приготовили шликер и методом окунания нанесли на образцы. Сушили образцы при температуре до 90oC. Обжигали образцы с покрытием в контейнере, заполненном аргоном, при температурах 1000, 1050, 1100oC. Оценивали прочность сцепления покрытия с подложкой, термическую устойчивость и стойкость к возгоранию образцов-лопаток с покрытием. О прочности сцепления судили по характеру скола покрытия от удара 0,5 кгсМ на копре по ГОСТ 4765-73. Термически устойчивым считали покрытие, выдерживающее без разрушения 10 термоциклов: 750  20oC (вода).
Стойкость к возгоранию определяли по методике на специальной установке в потоке газообразного кислорода при температуре до 750oC при подаче частиц сплава АМг6.
Составы рецептур заявляемой порошковой шихты с минимальными, максимальными и средними значениями содержания исходных компонентов и состав известной шихты приведены в таблице 1.
Уменьшение в предложенной порошковой шихте для получения металлокерамического покрытия содержания никеля ниже минимальных значений приводит к охрупчиванию покрытия, уменьшение оксида бора повышает температуру обжига, уменьшение содержания оксидов бария, алюминия, церия, циркония увеличивает количество стеклофазы, снижает температуру обжига и приводит к охрупчиванию и потере прочности сцепления.
Увеличение содержания компонентов, кроме оксида бора, выше максимальных значений приводит к повышению температуры обжига, снижению механической прочности. Увеличение количества оксида бора приводит к увеличению стеклофазы, снижению температуры обжига и прочности сцепления.
Режимы обжига и свойства покрытий приведены в таблице 2.
Анализ представленных в таблице 2 данных свидетельствует о том, что полученное из шихты покрытие имеет высокую прочность сцепления, не скалываясь от удара 0,5 кгсМ, обладает высокой термической устойчивостью.
Образцы с этим покрытием выдерживают без возгорания воздействие частиц сплава АМг6, вдуваемых в поток окислительного газа до 10 раз.
Известное покрытие разрушается от удара с образованием скола – пробоя и не работоспособно при температуре 750oC, будучи в перегретом состоянии низковязким, легко сдуваемым потоком газа.
Использование предложенной порошковой шихты на конструкциях энергетических установок из никелевых сплавов с никелевым слоем обеспечит их работоспособность и надежность при циклическом воздействии высокоскоростного потока окислительного генераторного газа, содержащего частицы сплава АМг6, при температурах 750oC.
Формула изобретения
Оксид бария – 12 – 14 Оксид бора – 6,0 – 6,6 Оксид алюминия – 8,0 – 8,8 Оксид церия – 20,0 – 22,0 Оксид циркония – 2,5 – 3,0 Никель – Остальное РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
