CS249917B1 - A method of directly forming a TiAb layer in the titanium surface layer and its alloys - Google Patents
A method of directly forming a TiAb layer in the titanium surface layer and its alloys Download PDFInfo
- Publication number
- CS249917B1 CS249917B1 CS843383A CS843383A CS249917B1 CS 249917 B1 CS249917 B1 CS 249917B1 CS 843383 A CS843383 A CS 843383A CS 843383 A CS843383 A CS 843383A CS 249917 B1 CS249917 B1 CS 249917B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- alloys
- titanium
- tiab
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Podstata spósobu vytvárania ochrannej difúznej vrstvy TiAb na titáne a jeho zliatinách vo vákuu, ktorá zvyšuje odolnost substrátu voči korózii a otěru za zvýšených teplot spočívá v tom, že sa subtrát z titánu alebo jeho zliatin s vrstvou Al ohřeje v iónovo plátovacom zariadení na teplotu z intervalu 600 až 660 °C, a to tak, že na substrát sa ďalej pósobí iónmi v tlejivom výboji inertného plynu, pričom substrát je katodou tohto tlejivého výboja pri tlaku argonu z intervalu 10'2 až 102 Pa po dobu minimálně 1 hodiny. Týmto spósobom je možné vytvárať difúznu vrstvu TiAb alebo TiAb + Al počas procesu vytvárania Al vrstvy na titánovom substráte bez nutnosti následného difúzneho žíhania mimo vákuovú komoru, čo je z hladiska úspory energie a možnosti regulácie zloženia difúznej vrstvy po jej priereze zvlášť výhodné.The essence of the method of forming a protective diffusion layer of TiAb on titanium and its alloys in a vacuum, which increases the resistance of the substrate to corrosion and abrasion at elevated temperatures, consists in heating a substrate of titanium or its alloys with an Al layer in an ion plating device to a temperature in the range of 600 to 660 °C, and in doing so, the substrate is further treated with ions in a glow discharge of an inert gas, the substrate being the cathode of this glow discharge at an argon pressure in the range of 10'2 to 102 Pa for at least 1 hour. This method makes it possible to form a diffusion layer of TiAb or TiAb + Al during the process of forming an Al layer on a titanium substrate without the need for subsequent diffusion annealing outside the vacuum chamber, which is particularly advantageous in terms of energy saving and the possibility of regulating the composition of the diffusion layer across its cross section.
Description
249917249917
Vynález sa týká spósobu tvorby povrcho-vé] vrstvy odolné] proti korózii a otěru zavysokých teplot. V súčasnosti používané materiály z titá-nu a jeho zliatin nevyhovujú požiadavkámv celom rozsahu použitia na koróznu odol-nost pri vysokých teplotách, preto sa ichužitkové vlastnosti upravujú dodatočnýmipovrchovými úpravami, například galvanic-kými alebo žiarovými povlakmi z AI, nitri-dáciou a podobné. Pre dosiahnutie přilna-vosti a vytvárania difúzne] vrstvy sa mu-sia takto upravené súčiastky dodatočne spra-covať a žíhat, čo má nepriaznivý vplyv namechanické vlastnosti základného materi-álu. Mimo toho proces je zdíhavý, energe-ticky náročný a nákladný.The invention relates to a method of forming a surface-resistant layer resistant to corrosion and abrasion of high temperatures. The titanium and its alloys currently used do not meet the requirements for high temperature corrosion resistance in the entire application range, so their utility properties are adjusted by additional surface treatments such as galvanic or alumina coatings, nitriding and the like. In order to obtain adhesion and to form a diffusion layer, the treated components must be subsequently treated and annealed, which has an adverse effect on the mechanical properties of the base material. In addition, the process is burdensome, energy intensive and costly.
Další spósob ochrany titánu a jeho zlia-tin pri vysokých teplotách je vo vytvořeníhliníkovej vrstvy na ich povrchu vo vákuuniektorým zo známých sposobov vytváraniapovlakov a následného' difuzneho žíhaniamimo vákuovú komoru v klasických peciachpre tepelné spracovanie v ochrannej atmo-sféře. Týmto spósobom je možné na povrchutitánového substrátu vytvořit intermetalic-kú žiaruvzdornú a oteruvzdornú vrstvuT1AI3. Nevýhodou tohto sposobu je skuteč-nost, že po vytvoření hliníkovej vrstvy natitánovom substráte je potřebné tento sub-strát vystavit už spomenutému dodatočné-mu difúznemu žíhaniu mimo vákuovú ko-moru, čo vedie jednak k zvýšeniu energe-tickej náročnosti procesu ako aj k tomu,že pri difúznom žíhaní sa celá hliníkovávrstva přetvoří na TiAh a je obtiažne mo-difikovat rožne zloženie žiaruvzdornej vrst-vy po jej priereze.A further method of protecting titanium and its alloys at high temperatures is to form an aluminum layer on their surface in a vacuum of one of the known methods for forming coatings and subsequent diffusion annealing in a conventional furnace for heat treatment in a protective atmosphere. In this way, an intermetallic refractory and abrasion-resistant layer A1A3 can be formed on the surface of the substrate. A disadvantage of this method is that, after the aluminum layer has been formed with a nitrate substrate, it is necessary to subject the substrate to the above-mentioned additional diffusion annealing outside the vacuum chamber, which leads both to an increase in the energy intensity of the process and to that, in the case of diffusion annealing, the entire aluminum layer is formed into TiAh and it is difficult to diffuse the refractory layer composition after its cross-section.
Uvedené nevýhody odstraňuje sposob pria-mej tvorby TiAl3 vrstvy na titáne a jeho zlia-tinách podlá vynálezu, ktorého· podstatouje, že sa substrát z titánu alebo jeho zliatins vrstvou AI ohřeje v iónovo plátovacomzariadení na teplotu z intervalu 600 až 660stupňov Celsia, a to tak, že na substrát povytvoření AI vrstvy sa ďalej pósobí iónmi vtlejivom výboji inertného plynu, pričom sub-strát je katodou tohto tlejivého výboja pritlaku argonu z intervalu 10_2 až 102 Pa podobu minimálně 1 hodiny. Týmto spósobom sa vytvára na substrátedifúzna vrstva TiAl3, ktorej štruktúrne vlast-nosti možno ovplyvňovať změnou parciálne-ho tlaku inertného plynu, prúdovou husto-tou na substráte a rýchlosťou odparovaniahliníka. Přednost tohto sposobu oproti už spome-nutému sposobu, v ktorom k premene AI naTiAh dochádza po dodatočnom difúznom ží-haní mimo vákuovú komoru, je v tom, že kvzniku TiAh dochádza pri jednom procesepriamo vo vákuovej komoře bez nutnostipřerušit proces, čo je z híadiska časovéhoi energetického výhodné ako aj to, že da-ným spósobom móžme modifikovat zlože-nie vrstvy po jej priereze, například TiAl3 ++ AI. Ďalej, ako je to uvedené v 2. příklade,proces vytvárania TÍAI3 vrstvy móžme viesťaj tak, že sa najprv vytvoří TiAh vrstva ourčitej hrúbke, na ktorú sa v ďalšom vo vá-kuu vytvára AI vrstva. Keďže tento dej pre-bieha pri jednom procese, bez zavzdušne-nia vákuovej komory, neexistuje možnostvytvorenia protidifúznej bariéry na povrchusubstrátu. Táto skutečnost spolu s experi-mentálně overenou vlastnosťou TiAh a to,že koeficient AI v TiAh je ne ©vela vyššínež AI v Ti, poskytuje možnost vytváraťTiAh vrstvu aj pri nižších teplotách než600 °C za kratší čas.These disadvantages are eliminated by the direct formation of TiAl3 layer on the titanium and its compounds according to the invention, the fact that the titanium substrate or its alloys is heated by the Al layer in the ion plating apparatus to a temperature of between 600 and 660 degrees Celsius, thus that the Al layer-forming substrate is further treated with ions in a more inert gas discharge, wherein the substrate is the cathode of this gaseous discharge of argon at a rate of 10 to 102 Pa for at least 1 hour. In this way, a TiAl3 substrate having a structural properties that can be influenced by changing the partial pressure of the inert gas is formed on the substrate by a current density on the substrate and at the rate of evaporation of the aluminum. The advantage of this method over the aforementioned method in which the conversion of Al to TiAh occurs after the additional diffusion annealing outside the vacuum chamber is that in one process, TiAh occurs in the vacuum chamber without the need to interrupt the process, which is time-consuming. energy advantageous as well as modifying the composition of the layer after its cross-section, for example TiAl 3 ++ A1. Further, as shown in Example 2, the process of forming the TiAl3 layer of the mosaic is such that a TiAh layer of thin thickness is first formed, to which the Al layer is formed in the vacuum. Since this process occurs in one process, without venting the vacuum chamber, there is no possibility of forming an anti-diffusion barrier on the surface substrate. This fact, together with the TiAh's proven property and the fact that the TiAh AI is not much higher than Ti in Ti, provides the ability to form a TiAh layer even at lower temperatures than 600 ° C in less time.
Spósobom pódia vynálezu sa na titánea jeho zliatinách vytvárajú difúzne vrstvyz intermetalickej zlúčeniny TiAh, připadneTiAh + AI, ktorých mikrotvrdosť je 11 000až 15 000 N . mm'‘z. Takto vytvořené vrstvyznižujú koeficient trenia v porovnaní so zlia-tinami z titánu o 400 % a opotrebenie zis-ťované metodou merania hmotnostného úbyt-ku až o 800 °/o. Koróznymi skúškami za vy-sokých teplót bolo zistené, že vrstva TiAhdlhodobe odolává oxidácii na vzduchu priteplotách do 900 °C. Příklady prevedenia Příklad 1According to the invention, diffusion layers are formed on the titanium and its alloys from the TiAh intermetallic compound, optionally TiAh + Al, whose microhardness is 11,000 to 15,000 N. mm'‘z. The layers thus formed reduce the coefficient of friction by 400% and titanium wear by up to 800% by comparison with titanium compounds. Corrosion tests at high temperatures have revealed that the TiAh layer long-term resists oxidation in air at temperatures up to 900 ° C. EXAMPLES Example 1
Sposob vytvárania TiAh vrstvy na titánealebo jeho zliatinách podlá vynálezu je cha-rakterizovaný vytvořením AI vrstvy na sub-stráte v iónovo plátovacom zariadení pritlaku 1. 10“1 Pa, pričom substrát tvoří ka-todu. Před samotným odpařováním AI po-mocou elektronového lúča pri jeho výkone2 kW, prebieha takzvané čistenie ako aj o-hrev substrátu v Ar výboji, ktorý prebiehanasledujúco. Cez napúšťací ventil do váku-ovej komory je pripúšťaný Ar na tlak 3 Pa.Po dosiahnutí tohto tlaku je v nasledujú-com kroku nastavené na substráte zápornénapatie 2,5 kV, oproti uzemnenej vákuovejkomoře. Prostredníctvom regulácie napatiana substráte sa pri daných parametroch vy-tvoria také podmienky výboja v Ar (prúdo-vá hodnota 0,1 až 3,0 mA.cnr2), aby sapočas 30 minút povrch substrátu odplynil,ďalej z jeho povrchu sa odstránili tenké 0-xidické filmy a zároveň sa substrát ohrialna teplotu přibližné 600 °C. Vzhfadom naspósob predúpravy povrchu substrátu vo vá-kuovej komoře před odpařením AI a tiežto, že jeho povrch je počas rastu AI vrstvybombardovaný ionizovanými časticami Ar,sú vytvořené podmienky pre mikrodifúziuAI do substrátu, čím vzniká vrstva tvořenáintermetalickou zlúčeninou TiAh a AI. Běž-ně požadovaná hrúbka takto vytvorenej vrst-vy je přibližné 10 μΐη, pričom hrúbka TiAhvrstvy činí přibližné 3 ^m, zbytok je AI. Příklad 2 V druhom příklade sú uvedené podmien-The method of forming a TiAh layer on the titanium or its alloys according to the invention is characterized by the formation of an Al layer on the sublayer in an ionic cladding device of 10 < 10 > Pa, the substrate forming a base. Prior to the evaporation of Al by the electron beam at its power of 2 kW, so-called as well as o-heating of the substrate in the Ar discharge occurs. Ar is admitted through the inlet valve to the vacuum chamber at a pressure of 3 Pa. After reaching this pressure, a negative voltage of 2.5 kV is set to the negative substrate in the next step, compared to a grounded vacuum chamber. Through the regulation of napatiana substrate, the given parameters produce such discharge conditions in Ar (current value 0.1 to 3.0 mA.cnr2) to degas the substrate surface for 30 minutes, then remove thin layers from the surface of the substrate. xid films, while the substrate is heated to about 600 ° C. Due to the method of pre-treatment of the substrate surface in the vacuum chamber prior to evaporation of Al and also that its surface is bombarded with ionized Ar particles during the growth of Al, the conditions for microdiffusion of AI into the substrate are formed, thereby forming a Ti-Al and Al intermetallic compound layer. The commonly required thickness of the layer thus formed is approximately 10 μΐη, with a TiA layer thickness of approximately 3 μm, the remainder being Al. Example 2 In the second example, conditions
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS843383A CS249917B1 (en) | 1983-11-14 | 1983-11-14 | A method of directly forming a TiAb layer in the titanium surface layer and its alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS843383A CS249917B1 (en) | 1983-11-14 | 1983-11-14 | A method of directly forming a TiAb layer in the titanium surface layer and its alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS249917B1 true CS249917B1 (en) | 1987-04-16 |
Family
ID=5434837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS843383A CS249917B1 (en) | 1983-11-14 | 1983-11-14 | A method of directly forming a TiAb layer in the titanium surface layer and its alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS249917B1 (en) |
-
1983
- 1983-11-14 CS CS843383A patent/CS249917B1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0386386B1 (en) | Process for producing Yttrium enriched aluminide coated superalloys | |
| CA1128820A (en) | Method for altering the composition and structure of aluminum bearing overlay alloy coatings during deposition from metallic vapor | |
| US4897315A (en) | Yttrium enriched aluminide coating for superalloys | |
| US5834070A (en) | Method of producing protective coatings with chemical composition and structure gradient across the thickness | |
| Parameswaran et al. | Titanium nitride coating for aero engine compressor gas path components | |
| KR20200075778A (en) | Alloy-coated steel sheet and manufacturing method of the same | |
| MXPA06001802A (en) | A method and apparatus for the production of metal coated steel products. | |
| US5556713A (en) | Diffusion barrier for protective coatings | |
| CN105793463B (en) | Magnalium coated steel sheet and its manufacturing method | |
| CA1324928C (en) | Corrosion-resistant and heat-resistant aluminum-based alloy thin film and process for producing the same | |
| JPS6378740A (en) | Layer composite material with diffusion preventive layer particularly for sliding bearing and manufacture thereof | |
| RU2213802C2 (en) | Method of applying coating on alloys | |
| US6143141A (en) | Method of forming a diffusion barrier for overlay coatings | |
| JPS62222057A (en) | Production of laminated working material or laminated working material piece by applying vapor deposition treatment of at least metal material to metal substrate | |
| RU2212473C1 (en) | Method for depositing of coatings on alloys | |
| CN1103676A (en) | Gradient Ni, Co, Cr, Al, Si Hf, Yt/Al cladding and double-target sputtering technology | |
| GB2213840A (en) | Aluminium diffusion coating | |
| US5098540A (en) | Method for depositing chromium coatings for titanium oxidation protection | |
| UA78487C2 (en) | Method for application of ceramic covering and device for realization the same | |
| CS249917B1 (en) | A method of directly forming a TiAb layer in the titanium surface layer and its alloys | |
| US12492463B2 (en) | Method for forming a layer of alumina at the surface of a metallic substrate | |
| US4289544A (en) | Inhibition of fretting corrosion of metals | |
| JPS63166957A (en) | surface coated steel products | |
| KR102948018B1 (en) | galvannealed steel sheet and manufacturing method thereof | |
| JP2000054114A (en) | Film structure with excellent heat resistance and wear resistance |