UA73116C2 - Спосіб виготовлення на основі зі спеціального сплаву захисного покриття, яке створює тепловий бар'єр, зі зв'язуючим підшаром і виріб, одержаний цим способом. - Google Patents

Спосіб виготовлення на основі зі спеціального сплаву захисного покриття, яке створює тепловий бар'єр, зі зв'язуючим підшаром і виріб, одержаний цим способом. Download PDF

Info

Publication number
UA73116C2
UA73116C2 UA2001096532A UA2001096532A UA73116C2 UA 73116 C2 UA73116 C2 UA 73116C2 UA 2001096532 A UA2001096532 A UA 2001096532A UA 2001096532 A UA2001096532 A UA 2001096532A UA 73116 C2 UA73116 C2 UA 73116C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
aluminum
layers
platinum
sublayer
binding
Prior art date
Application number
UA2001096532A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Inventor
Сант Рамон Бертран
Ніколлс Джон
Original Assignee
Снекма Мотерс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Снекма Мотерс filed Critical Снекма Мотерс
Publication of UA73116C2 publication Critical patent/UA73116C2/uk

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
    • C23C14/165—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3464—Sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/322—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer only coatings of metal elements only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • C23C28/3455—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer with a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxide, ZrO2, rare earth oxides or a thermal barrier system comprising at least one refractory oxide layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/42—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12611—Oxide-containing component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12875—Platinum group metal-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12944—Ni-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264—Up to 3 mils
    • Y10T428/265—1 mil or less

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

Винахід відноситься до машинобудування, а саме – до способу виготовлення захисного покриття, що створює тепловий бар’єр, зі зв’язуючим підшаром на основі з спеціального сплаву і виробу, одержаного цим способом. Захисне покриття, яке створює тепловий бар’єр, наносять на металеву основу із спеціального сплаву шляхом формування на основі зв’язуючого підшару із інтерметалевої сполуки, яка містить принаймні алюміній та метал групи платини, і формування зовнішнього шару із кераміки, який закріплюється на плівці оксиду алюмінію, присутній на поверхні зв’язуючого підшару. Зв’язуючий підшар, який має товщину переважно меншу ніж 50 мкм, формують шляхом фізичного осадження із парової фази – наприклад, методом катодного розпилення декількох елементарних шарів по черзі із металу групи платини та алюмінію і за допомогою екзотермічної реакції між металами сформованих шарів. Винахід забезпечує створення захисного покриття на деталях, що працюють при підвищених температурах і одночасних механічних ударних навантаженнях та забезпечує одержання захисного теплобар’єрного покриття на деталях турбін з керованим складом і шаруватою або однорідною структурою.

Description

Опис винаходу
Даний винахід відноситься до виготовлення виробів, які мають металеву основу, або підложку, забезпечену 2 захисним покриттям, яке створює тепловий бар'єр.
Галуззю застосування винаходу є виготовлення виробів, здатних зберігати свої механічні властивості при підвищених температурах, зокрема, деталей газових турбін, таких як турбінні лопатки турбореактивних двигунів.
Для поліпшення робочих характеристик газових турбін і особливо їх коефіцієнту корисної дії (ккд) бажано, щоб вони функціонували при якомога більш високих температурах. Для цих цілей відоме використання 10 спеціальних сплавів для виготовлення деталей гарячих частин. За звичай спеціальні сплави містять нікель як головний компонент і додаткові елементи, яких звичайно вибирають серед хрому, кобальту, алюмінію, молібдену, титану, танталу та інших елементів.
Забезпечення металевої основи, або підложки, виробів захисним покриттям, яке створює тепловий бар'єр, дало можливість додатково підвищити робочу температуру. 12 Для цієї цілі відоме виготовлення багатошарового покриття, яке містить зовнішній шар із кераміки і зв'язуючий металевій підшар, зокрема, підшар, який містить алюміній та інший метал, такий як платина.
Зв'язуючий підшар, розміщений між металевою основою із спеціального сплаву і зовнішнім керамічним шаром, слугує для виконання таких функцій: - він забезпечує формування і стійку наявність на своїй поверхні плівки оксиду алюмінію, яка має 20 властивості адгезії і сприяє закріпленню зовнішнього керамічного шару, - він захищає основу від корозії в результаті окислення киснем навколишнього середовища, який може проникати через зовнішній керамічний шар, - він утворює дифузійний бар'єр відносно елементів металевої основи, які могли б забруднювати плівку із оксиду алюмінію і тим самим негативно впливати на суміжну поверхню між зв'язуючим підшаром і зовнішнім с 25 керамічним шаром, тобто погіршувати його закріплення. Ге)
Уведення до складу зв'язуючого підшару реакційноздатних елементів, таких як ітрій, цирконій, гафній або лантаноїди, підсилює властивості дифузійного бар'єру і підвищує стійкість адгезивної плівки оксиду алюмінію.
Відоме формування зв'язуючого підшару типу МСГАЇМ (де М є метал, такий як Ре, Мі, Со) способом фізичного осадження із парової фази, наприклад, шляхом плазмового розпилення, без взаємодії цього підшару з основою і ке, 30 з механічною природою зчеплення підшару з основою. За приклад можуть слугувати |(патенти США Мо4055705і
Мо5824423). Однак для того, щоб одержати термічно стійкий підшар, необхідно надати йому відносно велику товщину - в стандартному випадку принаймні від 50 до 10Омкм, а це не вигідно за критерієм маси. --
Інші відомі способи полягають у виготовленні зв'язуючого підшару із інтерметалевої сполуки, яка завдяки со своїй термічній стійкості може мати меншу товщину. Хороші властивості показала інтерметалева сполука, яка 35 містить алюміній та платину. в
В (патенті США Мо5716720) описано спосіб, який полягає у формуванні електролітичним шляхом на основі (підложці) із спеціального сплаву на основі нікелю шару із платини, а потім виконанні алюмінування із парової фази при температурі вищій, ніж 10002С. Нікель, що його виділяє основа, дифундує всередину зв'язуючого « підшару. Під дією термічної обробки на поверхні зв'язуючого підшару формується плівка оксиду алюмінію перед З7З 10 формуванням зовнішнього керамічного шару, наприклад, із складного діоксиду цирконію та ітрію, який с одержують фізичним осадженням із парової фази. Реакційноздатний елемент можна ввести у зв'язуючий підшар "з під час етапу алюмінування із парової фази.
В (патенті США Мо53287521 описано інший спосіб, який полягає у формуванні на основі із спеціального сплаву зв'язуючого підшару із інтерметалевої сполуки, а саме, сполуки алюмінію та платини. Зв'язуючий підшар 15 формують шляхом дифузійного насичення (цементації) у формі при температурі, що перевищує 985 2С, з їх одержанням шару товщиною більшою, ніж 25мкм. Плівку оксиду алюмінію формують шляхом оксидування на (95) поверхні зв'язуючого підшару перед формуванням зовнішнього керамічного шару, наприклад, на основі - складного діоксиду цирконію та ітрію, який одержують фізичним осадженням із парової фази.
Ще один спосіб описано в |єЄвропейському патентному документі ЕР 0985744). Спосіб передбачає нанесення - 70 шару платини на основу (підложку) із спеціального сплаву на основі нікелю шляхом електроосадження або
Ф хімічного осадження із парової фази і подальше осадження шару алюмінію, який утворюється із газоподібного галогеніду і проникає у шар платини в результаті дифузії. Після кожного осадження проводиться десульфурація шляхом термічної обробки при температурі, що перевищує 10502С, і поверхневе обдирання з метою видалення не бажаної сірки з плівки оксиду алюмінію, яка утворюється на поверхні одержаного зв'язуючого підшару. При температурі, що перевищує 10502С, дифузія елементів основи у зв'язуючий підшар неминуча. (Ф) Спосіб формування зв'язуючого підшару , який містить платину та алюміній, описано також в (патенті США ко Мо5856027)|. Шар платини формують на основі із спеціального сплаву шляхом електроосадження перед нанесенням алюмінію шляхом хімічного осадження із парової фази, при необхідності з введенням во реакційноздатних елементів. Підшар, який одержують при цьому, являє собою зону внутрішньої дифузії, в якій присутній нікель в результаті дифузії із основи.
У відомих способах процес формування зв'язуючого підшару спричиняє взаємодію з основою. Заявником було встановлено, що при дифузії різних елементів основи із спеціального сплаву всередину зв'язуючого підшару ці елементи можуть утворювати не бажані фази, які здатні впливати на плівку оксиду алюмінію, яка д5 утворюється на поверхні зв'язуючого підшару. Крім того, в цьому випадку точний склад зв'язуючого підшару важко піддається регулюванню.
Завдання, на вирішення якого спрямований даний винахід, полягає у створенні способу, який дає можливість формувати на основі із спеціального сплаву захисне покриття, яке створює тепловий бар'єр і містить зв'язуючий підшар із хімічна-стійкої інтерметалевої сполуки, яка містить принаймні один метал групи платини та алюміній.
При цьому зв'язуючий підшар являє собою композицію регульованого складу і може мати відносно малу товщину. Його виготовляють по суті при відсутності реакції між ним та основою, яка могла б спричинити дифузію елементів основи у зв'язуючий підшар. Зв'язуючий підшар має також здатність формувати на своїй поверхні тонку стійку плівку оксиду алюмінію, яка має властивості адгезії (зчеплення) і забезпечує закріплення зовнішнього шару із кераміки. 70 Згідно з винаходом вирішення поставленого завдання досягають за рахунок того, що за винаходом зв'язуючий підшар формують шляхом фізичного осадження із парової фази елементарних шарів по черзі із металу групи платини і із алюмінію, при здійсненні екзотермічної реакції між металами сформованих шарів.
Під групою платини тут мають на увазі групу, яка містить платину, паладій, реній, рутеній, осмій та іридій.
У процесі осадження із парової фази основа нагрівається тільки за рахунок контакту з парою, в якій /5 Міститься елемент, що підлягає осадженню. Тому температура основи підвищується відносно не набагато, практично вона не перевищує 7002. Таким чином, основа зберігає температуру значно нижчу, ніж температура, при якій елементи основи можуть дифундувати у шар, який формується.
Слід також зазначити, що методи фізичного осадження із парової фази дають можливість контролювати товщину елементарних шарів осадження, які формуються. У поєднанні з відсутністю або практичною відсутністю 2ор елементів, які дифундують із основи, це дає можливість формувати зв'язуючий підшар точно контрольованого складу з певним співвідношенням між товщиною осаджених шарів платини і шарів алюмінію.
Згідно з однією особливістю способу за винаходом після нанесення елементарних шарів проводять їх термічну обробку для того, щоб спричинити формування інтерметалевої сполуки за допомогою реакції між металами осаджених шарів. с
Термічну обробку проводять переважно при температурі, яка не перевищує 9002С, для того, щоб уникнути дифузії елементів із основи. і)
Термічну обробку проводять також переважно в неокислювальній атмосфері - наприклад, під вакуумом або в нейтральній атмосфері.
Згідно з іншою особливістю способу зв'язуючий підшар має сумарну товщину меншу, ніж 5бОмМмкм, в типовому «о випадку від З до ЗОмкм. Ця товщина значно менша, ніж товщина підшарів, які формувались відомими способами.
Елементарні шари, принаймні для алюмінію, мають товщину меншу, ніж 2000Онм, переважно не більшу, ніж -- 1500нм. Однак ця товщина може становити і не більше, ніж 200нм. ч
При цьому кількість елементарних шарів може бути різною, від декількох одиниць - у типовому випадку принаймні від З - до декількох десятків і навіть декількох сотень. о
У тому випадку, коли для даної сумарної товщини кількість елементарних шарів відносно невелика, в ч- одержаному покритті зв'язуючий підшар зберігає шаруватий вигляд, проте це по суті не впливає на його зв'язність та зчеплення.
У протилежному випадку, коли для тієї ж сумарної товщини кількість елементарних шарів відносно велика, в « одержаному покритті зв'язуючий підшар із інтерметалевої сполуки являє собою однорідну структуру.
Товщина кожного елементарного шару платини під час процесу осадження може бути постійною або - с змінною. Те ж саме стосується товщини елементарних шарів алюмінію під час процесу осадження. Так, зокрема, ц можна виконати серії операцій осадження відносно тонких шарів платини та алюмінію з введенням між цими "» серіями операції осадження принаймні одного шару платини і одного шару алюмінію відносно більшої товщини.
При цьому після термічної обробки зв'язуючий підшар набирає вигляду послідовності однорідних фаз, відділених одна від одної. -І Крім того, а в деяких випадках в поєднанні з цим прикладом здійснення винаходу, можна витримувати під час процесу осадження постійне або змінне співвідношення між товщиною шарів платини і шарів алюмінію і,
Мн відповідно, одержувати інтерметалеву сполуку постійного або змінного складу по товщині зв'язуючого підшару. - Елементарні шари формують за допомогою фізичного осадження із парової фази, наприклад, за допомогою цу 50 випаровування під дією електронного бомбардування або електродугового випаровування за допомогою плазми або без неї. Елементарні шари можна також формувати шляхом катодного розпилення за допомогою принаймні
Я») однієї першої мішені, яка є джерелом металу групи платини, і однієї другої мішені, яка є джерелом алюмінію.
Згідно зі ще однією особливістю способу в доповнення до металу групи платини та алюмінію осаджують принаймні один реакційноздатний елемент з метою його введення в зв'язуючий підшар. Цей реакційноздатний елемент вибирають, наприклад, серед ітрію, цирконію, гафнію та лантаноїдів. Такий реакційноздатний елемент може осаджуватись спільно з металом групи платини і/або алюмінієм - наприклад, при використанні джерела у
Ф, вигляді сплаву. ко Згідно з іншою додатковою особливістю способу для подальшого поліпшення термостійкості додатково можна проводити осадження принаймні одного металу, відмінного від платини та алюмінію - наприклад, металу, бо вибраного Серед Ке, Мі, Со. Цей додатковий метал можна осаджувати у вигляді окремих шарів або спільно з реакційноздатним елементом у випадку осадження останнього.
Предметом винаходу є також деталь газової турбіни, яку можна одержати описаним вище способом. Більш конкретно, винахід передбачає створення деталі газової турбіни, яка має у своєму складі металеву основу із спеціального сплаву, зв'язуючий підшар, сформований на основі і виготовлений із інтерметалевої сполуки, яка 65 Містить метал групи платини та алюміній, адгезивну плівку оксиду алюмінію, утворену на поверхні зв'язуючого підшару, і зовнішнє покриття із кераміки, адгезивно закріплене на плівці оксиду алюмінію. Згідно з винаходом зв'язуючий підшар має товщину меншу, ніж 5ХОмкм, переважно меншу, ніж ЗОмкм.
Згідно з важливою особливістю винаходу зв'язуючий підшар виконано вільним від елементів, дифундованих із основи. Іншими словами, за допомогою методів аналізу, які звичайно застосовують, в зв'язуючому підшарі не була виявлена присутність елементів основи.
Приклади здійснення даного винаходу, які не є обмежуючими, будуть більш детально описані далі з посиланнями на додані креслення, на яких:
Фіг1 зображує у збільшеному масштабі в перетині ділянку металевої основи із спеціального сплаву, забезпеченої захисним покриттям, 70 Фіг.2 ілюструє послідовні етапи здійснення способу згідно з винаходом,
Фіг.3 зображує в дуже спрощеному схематичному вигляді установку для фізичного осадження із парової фази, яку використовують для виконання способу згідно з винаходом,
Фіг.4 та 5 - це мікрофотографії, які подають структуру зв'язуючого підшару захисного покриття, одержаного в одному прикладі виконання способу згідно з винаходом, і
Фіг.б та 7 - це мікрофотографії, які подають структуру зв'язуючих підшарів, одержаних в інших прикладах виконання способу згідно з винаходом.
Описаний далі спосіб передбачає виготовлення деталі, яка має у своєму складі металеву основу із спеціального сплаву і захисне покриття, яке містить зв'язуючий підшар із інтерметалевої сполуки, утвореної по суті із платини та алюмінію, а також зовнішній керамічний шар, укріплений на адгезивній плівці із оксиду 2о алюмінію, яка утворюється на поверхні зв'язуючого підшару.
Винахід не обмежується формуванням інтерметалевої сполуки, утвореної по суті із платини та алюмінію, і охоплює також сполуки, в яких платина замінена іншим металом групи платини або сплавом металів групи платини. Як було вказано вище, під металом групи платини тут мають на увазі метал, вибраний із платини, паладію, ренію, рутенію, осмію та іридію. сч
На Фіг.1 дуже схематично показана в перетині частина виробу, який має металеву основу, або підложку 10 із спеціального сплаву, забезпечену захисним покриттям. і)
Захисне покриття має у своєму складі, починаючи від поверхні основи, зв'язуючий підшар 12, плівку 14 із оксиду алюмінію, яка покриває зв'язуючий підшар, і зовнішній шар 16 із кераміки, закріпленої на плівці оксиду алюмінію. Ге зо Зв'язуючий підшар 12, який разом з плівкою 14 оксиду алюмінію забезпечує зв'язок між основою і зовнішнім керамічним шаром, сформований по суті із інтерметалевої сполуки алюмінію та платини, такої як РівАЇ1»4, РІАЇ», --
РЬАЇ», РІАЇ, РіБАїз або із їх сумішей. «-
Можуть бути додані також інші елементи, а саме, реакційноздатні елементи, вибрані серед ітрію, цирконію, гафнію та лантаноїдів, які підсилюють функцію дифузійного бар'єру відносно елементів основи, які можуть бути ме) шкідливими для захисного покриття, і які сприяють стійкості плівки 14 оксиду алюмінію. Можуть бути додані ї- також інші метали, наприклад, реній або нікель і/або кобальт, які виявляють сприятливий вплив на термічну стійкість покриття.
Плівку 14 оксиду алюмінію одержують шляхом оксидування алюмінію, який створює дифузійний бар'єр. Ця плівка забезпечує виконання функції захисту від корозії в результаті окислення. За рахунок своєї адгезійної, « або зчеплюючої властивості плівка забезпечує також адгезивне закріплення зовнішнього керамічного шару 16. з с Зовнішній керамічний шар 16 виконує по суті функцію теплового ізолятора. Він являє собою жаростійкий . оксид, такий як діоксид цирконію, оксид ітрію або складний діоксид цирконію та ітрію. Керамічний шар може и?» бути сформований шляхом фізичного осадження із парової фази - наприклад, шляхом відомих методів, таких як випаровування електронним променем або плазмове розпилення.
Спосіб згідно з винаходом стосується в основному формування зв'язуючого підшару 12. -І Зв'язуючий підшар формують із елементарних шарів, які по черзі утворюються із платини та алюмінію.
Перший елементарний шар, який осаджують на основу, переважно утворений по суті платиною, яка має о меншу тенденцію до дифузії в металеву основу порівняно з алюмінієм. Останній елементарний шар також - переважно є по суті шаром платини, оскільки вона не зазнає окислення на повітрі або під дією парціального 5ор тиску кисню в кінці процесу утворення зв'язуючого підшару. - У прикладі здійснення способу (Фіг.2) виконують підряд М елементарних послідовних осаджень, кожне з яких
Ф має етап 20 осадження елементарного шару платини, за яким іде етап 22 осадження елементарного шару алюмінію. Безпосередньо після виконання М зазначених послідовностей осадження виконують етап 24 осадження заключного елементарного шару платини. Сумарна кількість осаджених шарів становить при цьому 2М--1, де М є ціле число, яке дорівнює або більше 1.
Далі виконують етап 26 термічної обробки таким чином, щоб сформувати інтерметалеву сполуку шляхом
Ф) екзотермічної реакції між платиною та алюмінієм із сформованих елементарних шарів платини та алюмінію. ка Термічну обробку проводять при помірній температурі, яка не перевищує 9002 - наприклад, при температурі порядку 7002С, для того, щоб не створювати умови для дифузії елементів металевої основи в суміжну частину бо інтерметалевої сполуки. Термічну обробку проводять в неокислювальній атмосфері - наприклад, під вакуумом або в нейтральній атмосфері - з тривалістю від 0,5 до З годин, наприклад, впродовж 2 год.
У процесі термічної обробки алюміній одного шару дифундує в суміжні шари платини. При подальшій дії окислювального середовища на поверхні одержаного таким чином зв'язуючого підшару утворюється плівка оксиду алюмінію. 65 Далі на етапі 28 на одержаному зв'язуючому підшарі з нарощуваною плівкою оксиду алюмінію формують зовнішній шар із кераміки.
Елементарні шари виконують з індивідуальною товщиною, яка, принаймні для алюмінію, становить менше, ніж 2000нм, краще не більше, ніж 1500нм. Ця товщина може бути вибрана і значно меншою, ніж згадана порогова величина, наприклад, не більше, ніж 200нм. Таку відносно малу товщину вибирають у тому випадку, якщо після термічної обробки бажають одержати однорідну структуру, тобто структуру, яка не має слідів виконання зв'язуючого підшару із накладених один на одного шарів.
Кількість послідовностей визначають як функцію товщини елементарних шарів і бажаної сумарної товщини зв'язуючого підшару. Ця сумарна товщина оптимально не перевищує 5Омкм і в стандартному випадку становить від Змкм до ЗОмкм. При цьому кількість 2-1 елементарних шарів може бути різною, від декількох одиниць до 70 декількох десятків і навіть декількох сотень.
Слід зазначити, що осаджені елементарні шари як платини, так і алюмінію можуть мати різну товщину, при цьому співвідношення між сумарною товщиною шарів платини і сумарною товщиною шарів алюмінію є функцією бажаної стехіометрії інтерметалевої сполуки. Співвідношення між товщиною шарів платини та алюмінію може витримуватись постійним або змінюватись контрольованим чином в процесі їх осадження. В останньому випадку 7/5 Після термічної обробки одержують зв'язуючий підшар із змінним складом інтерметалевої сполуки по товщині шару. Крім того, слід зазначити, що товщина елементарних шарів як платини, так і алюмінію може змінюватись в процесі осадження відповідно до заданого співвідношення між товщиною шарів платини та алюмінію.
Згідно з варіантом здійснення винаходу осадження елементарних шарів платини та алюмінію проводять методом катодного розпилення. Цей метод дає можливість досить точно регулювати кількість осадженого 2о металу, а, таким чином, і товщину елементарних шарів.
На Фіг.З дуже схематично наведено приклад установки для катодного розпилення, яку можна використовувати для здійснення способу.
Мішені у вигляді масивних плиток ЗО, 32, які є джерелами платини та алюмінію, закріплені на протилежних сторонах внутрішньої перегородки ізольованої камери 34. Деталі 36 або металеві основи (підложки) із сч об спеціального сплаву, які підлягають покриттю, закріплені на поворотній основі 38 установки, розміщеній всередині камери 34. і)
Рухом основи 38 керує програмний пристрій керування 40, який діє на двигун (не показаний). Двигун спричиняє рух основи 38 таким чином, що основи (підложки) 36 по черзі встановлюються навпроти мішеней 30 та 32. Ге зо У камері 34 створюють вакуум та подають до неї по трубопроводу аргон, регулюючи тиск в камері до величини приблизно 1 Па (10"мбар). --
За рахунок різниці потенціалів між металевими основами (підложками) і розміщеною навпроти них мішенню, - че яка утворюється, газ, що знаходиться в камері, іонізується, утворюючи плазму 42. Іони аргону прискорюються в напрямі до мішені і вибивають атоми металу дією ударної енергії. Вибиті атоми металу осаджуються на основах о (підложках). -
Для прикладу можна зазначити здійснення катодного розпилення платини шляхом передачі на мішень високочастотної напруги з потужністю від З5ОВт до 450Вт. Для поліпшення закріплення першого елементарного шару платини на основах (підложках) до них може бути спочатку прикладений негативний потенціал, який « становить, наприклад, від -508 до -1508. В процесі осадження наступних шарів потенціал основ (підложок) 70 доводять до потенціалу заземлення. - с Для катодного розпилення алюмінію опромінення мішеней може здійснюватись з подачею на мішень ц постійної напруги величиною, наприклад, від -2508 до -3508. "» Керування полярністю основ (підложок) 36 і мішеней З0, 32, а також тривалістю елементарних фаз напилення здійснюється пристроєм 40 керування за заздалегідь заданою програмою для одержання зв'язуючого підшару 5 бажаного складу і бажаної сумарної товщини. -І Осадження принаймні одного додаткового металу і/або реакційноздатного елемента всередину зв'язуючого підшару може здійснюватись шляхом використання однієї або декількох додаткових мішеней. о Для того, щоб рівномірно ввести додатковий метал і/або реакційноздатний елемент по товщині зв'язуючого - підшару, елементарні шари можуть бути рівномірно введені в комплект шарів платини та алюмінію за допомогою Відповідного керування положенням основ (підложок). - Можна також зв'язати джерело додаткового металу і/або реакційноздатного елемента з одним і/або з другим
ФО із джерел платини та алюмінію.
Можна також використовувати для осадження джерело платини і/або джерело алюмінію у сплаві з додатковим металом і/або реакційноздатним елементом. При цьому пропорції компонентів сплаву вибирають у функції відносно кількостей додаткового металу і/або реакційноздатного елемента, які мають бути введені у зв'язуючий підшар.
Ф, Замість катодного розпилення можна використовувати інші способи фізичного осадження із парової фази для ко формування дуже тонких шарів з точним регулюванням їх складу. До цих інших способів відносяться, наприклад, електронно-променеве фізичне осадження пари (ЕПФОП) або електродугове випаровування з використанням бор плазми або без неї.
Приклад 1
На лопатці високонапірної турбіни турбореактивного двигуна, виготовленій із спеціального сплаву на основі нікелю, формували зв'язуючий підшар із інтерметалевої сполуки таким чином: 5 елементарних шарів платини товщиною приблизно 500нм осаджували в порядку Чергування з 4-ма 65 елементарними шарами алюмінію товщиною приблизно 133О0нм. Елементарні шари формували катодним розпиленням в умовах, описаних стосовно Фіг.3.
Фіг.А4 зображує елементарні шари платини (світлого кольору) і алюмінію (темного кольору), одержані після осадження.
Потім проводили термічну обробку в інертній атмосфері (аргоні) при температурі 7009С впродовж 2 год. Одержали зв'язуючий підшар сумарної товщини приблизно 7,8мкм із інтерметалевої сполуки типу РіАЇ».
Фіг.5 зображує у перетині структуру зв'язуючого підшару. На фотографії видно, що алюміній дифундував у шари платини, при цьому залишається ясно видною шарувата структура.
Одержаний зв'язуючий підшар піддали класичному випробуванню на зчеплення шляхом кріплення на його поверхні липкої стрічки з наступним відривом. Незважаючи на шарувату структуру зв'язуючого підшару, 70 спостерігали хороше зчеплення між підшаром і основою та між елементарними шарами зв'язуючого підшару.
Кількісний аналіз за допомогою дисперсійної рентгенівської спектроскопії показав відсутність дифузії у зв'язуючий підшар елементів, які містяться в основі. Таким чином, зв'язуючий підшар ефективно виконує функцію дифузійного бар'єру по відношенню до цих елементів.
Приклад 2 (порівняльний)
Зв'язуючий підшар по суті такої ж сумарної товщини і такого ж складу, як і в прикладі 1, було сформовано на основі за Прикладом 1 в аналогічних умовах, за виключенням того, що зв'язуючий підшар виконували осадженням 3-х елементарних шарів платини товщиною 83Знм по черзі з 2-ма елементарними шарами алюмінію товщиною 265Онм. Випробування на зчеплення, проведені в тих же умовах, що і в Прикладі 1, виявили погане зчеплення з основою. Крім того, зовнішня поверхня зв'язуючого підшару мала дефекти (виїмки), які відкривають локалізовані зони розплаву алюмінію.
Приклад З
На лопатці високонапірної турбіни турбореактивного двигуна, виготовленій із спеціального сплаву на основі нікелю, формували інтерметалевий підшар теплового бар'єру таким чином.
На основу нанесли 2 елементарних шара платини товщиною приблизно 115О0нм і один проміжний шар с алюмінію товщиною приблизно 1400нм. Шари формували катодним розпиленням.
Потім проводили термічну обробку в інертній атмосфері (аргоні) при температурі 7002С впродовж 2 год. Між о шарами платини та алюмінію відбувалась екзотермічна реакція з утворенням інтерметалевої сполуки Рі 5АІз.
Зв'язуючий підшар сумарною товщиною приблизно 3,7мкм зберіг шарувату структуру.
Аналіз, проведений аналогічно Прикладу 1, виявив, що зв'язуючий підшар містив тільки осаджені елементи, Ге) без найменших слідів елементів основи.
Приклад 4 (порівняльний) --
На основу із спеціального сплаву, ідентичну основі в Прикладі З, нанесли 2 елементарних шара платини (че товщиною приблизно 450нм і один проміжний шар алюмінію товщиною приблизно 200Онм. Після термічної обробки структура мала шаруватий та трухлий зовнішній вигляд і відкривала локалізовані зони розплаву о алюмінію, як у Прикладі 2. ч-
Приклади 2 та 4 показують, що в процесі термічної обробки відбувається плавлення алюмінію, який через занадто велику товщину шару не може дифундувати в платину повністю і достатньо швидко для того, щоб утворити інтерметалеву сполуку, яка має більш високу температуру плавлення. Таким чином, бажано « обмежувати товщину елементарних шарів, а саме, шару алюмінію, щоб сприяти швидкому утворенню інтерметалевої сполуки. Максимальна товщина повинна становити менше, ніж 2000нм, краще менше, ніж с 1500нм. ц Приклад 5 "» На металевій лопатці високонапірної турбіни турбореактивного двигуна, виготовленій із спеціального сплаву на основі нікелю, формували зв'язуючий підшар із інтерметалевої сполуки за таких умов: 150 елементарних шарів платини товщиною приблизно по 1бнм осаджували в порядку чергування з 149-ма -І елементарними шарами алюмінію товщиною приблизно по Збнм. Елементарні шари формували катодним розпиленням в умовах, описаних стосовно Фіг.3.
Мн Потім проводили термічну обробку в інертній атмосфері (аргоні) впродовж 2год. Одержали зв'язуючий підшар - сумарною товщиною приблизно 7 8мкм із інтерметалевої сполуки типу РІАЇ». шу 20 Фіг.6 зображує в перетині структуру одержаного зв'язуючого підшару. На фотографії видно, що структура однорідна і не зберегла шаруватого характеру. 4) Випробування на зчеплення, проведені аналогічним Прикладу 1 чином, дали дуже хороші результати.
Як і в Прикладах 1 і 3, встановлено, що жоден із елементів основи не дифундував у зв'язуючий підшар.
Приклад 6
На металевій лопатці високонапірної турбіни турбореактивного двигуна, виготовленій із спеціального сплаву на основі нікелю, формували зв'язуючий підшар із інтерметалевої сполуки за таких умов: о 40 елементарних шарів платини товщиною приблизно по 7Онм осаджували в порядку чергування з 40 ко елементарними шарами алюмінію товщиною приблизно по 1ЗОнм і 40 елементарними шарами нікелю товщиною приблизно по 5Онм. 60 Після термічної обробки при температурі 900 С впродовж 2 год. в інертній атмосфері за рахунок екзотермічної реакції між осадженими шарами одержали підшар сумарної товщини приблизно 1Омкм.
Одержаний підшар являє собою інтерметалеву сполуку МІРА!» однорідної структури.
Приклад 7
За допомогою установки згідно з Фіг.З на основі (підложці) із спеціального сплаву на основі нікелю 65 формували зв'язуючий підшар, який складається із декількох ярусів різного складу. Кожен ярус формували шляхом осадження шарів платини та алюмінію відносно малої товщини, що чергуються між собою, при загальній кількості шарів, яка становить 50, при цьому яруси були розділені двома шарами платини та алюмінію більшої товщини.
Крім того, в різних ярусах витримували різні співвідношення товщини шарів платини та алюмінію з метою одержання ярусного, або багаторядного підшару із інтерметалевих сполук різного складу на різних рівнях підшару.
Більш конкретно, спочатку на основі із спеціального сплаву формували подвійний шар із шару платини товщиною 200 нм і шару алюмінію товщиною З00 нм. Потім осаджували по черзі шари платини та алюмінію в кількості 50 шарів. Кожен елементарний шар платини мав товщину приблизно 1Знм, а кожен елементарний шар /о алюмінію - товщину приблизно 27нм для одержання після термічної обробки інтерметалевої сполуки РІА1!». Далі формували наступні яруси, розділені більш товстими подвійними шарами, аналогічними першому подвійному шару. В наступних ярусах кожен елементарний шар платини мав товщину приблизно 2Онм, а кожен елементарний шар алюмінію - товщину приблизно 20Онм, для одержання цього разу інтерметалевої сполуки РІАЇ.
Нарешті, в останніх трьох ярусах, також відділених один від одного аналогічними більш товстими подвійними 7/5 шарами, формували сполуку РівАїгі- Для цього кожен елементарний шар платини мав товщину приблизно 1Онм, а кожен елементарний шар алюмінію - товщину приблизно ЗОонм.
Потім проводили термічну обробку при температурі 7002 впродовж 2 год. для того, щоб спричинити екзотермічну реакцію між елементарними шарами.
Як показує перетин за Фіг.7, структура одержаного зв'язуючого підшару після термічної обробки має шаруватість на рівні більш товстих шарів і однорідна на рівні більш тонких шарів.
Осадження підшару виконували безперервним чином завдяки існуючим засобам програмного управління і автоматики в установці за Фіг.3.
Хоча тут було передбачено виготовлення одного подвійного шару між двома ярусами підшару, очевидно, що яруси можуть бути розділені декількома подвійними шарами. Таким же чином декількома подвійними шарами с
Можуть бути розділені основа і перший ярус підшару.
Виконання зв'язуючого підшару із ярусів інтерметалевої сполуки дає можливість надавати певним рівням о підшару здатність виконувати специфічні функції. В один або декілька ярусів підшару можуть бути введені реакційноздатний елемент і/або додатковий метал.
Подібний до показаного на Фіг.7 підшар шаруватої макроструктури з декількома накладеними один наодного (о зо ярусами дає можливість створити перешкоди випадковому формуванню колон (стовбчиків) інтерметалевої сполуки, які могли б сприяти міграції елементів із основи. -
Така шарувата макроструктура може бути сформована і в тому випадку, коли кожен ярус має одинітой же (де склад інтерметалевої сполуки, тобто співвідношення товщини шарів у кожному ярусі залишається постійним (це не обов'язково означає, що шари платини та алюмінію мають постійну товщину). і.
Зрозуміло, що зміна складу інтерметалевої сполуки може здійснюватись і без періодичного осадження більш р товстих подвійних шарів. У цьому випадку підшар може мати в перетині повністю однорідний вигляд. / 16 « - пав тів есть ть с аьачьа альчьльх я ВОНИ Нх 12 и и ня р ана на ово - и 10 (95) - - 50 й
Фу Фіг.1
Ф) іме) 60 б5 осадження елементарного шару платини ; осадження елементарного шару алюмінію осадження заключного то 5 гі, елементарного | о шару платини г) 30 «-- термічна обробка - со у щі формування 25 зовнішнього шару з кераміки «
З с .
З Фіг.2 30 с ЕК їй ОЗ ОКУ / ооо У ШКО, - , ооо у ; о | ооо о Фіг.3
Й закона 38 Й , ів/ ; й 36 ЗК й ю о Ше,
У. /.- бо У 32 Д о; в Є / 5 Сорти б.
нн пшнаненнй еле жен ! ю
Фіг.4 шт кожи - вв, й ша ;: и
Пн ДЯ о с: ШИ Я еле а шк ЩІ Й | що | р сни ше ОО Ф з й Я ві - - а, е сек. й й рН пана пот - тиви цОди се
Ко тро оре ване со спот я свое вне дон от Он ск М . МАЕ онко о КВ дю Фіг.5 з ц о ! ва ервев ее се оКМ : т ПТ ут каюженцяя ср китсвни роя т КРАНИ я тнє ай
ШИ - М. ву ше ї нин пса ше оз . Ї Є и ха -ї НИ КЕ. нн оон 7 с т ї ва : вий в я оре МЕНЕ длю ст г їй
І, о Фіг.6 юю 60 б5
- Бай льки, ча ень Тони й іль мо - -- з Й шт нн с ан и НН 70 Ши пи МИ п ,
Фіг.7

Claims (32)

Формула винаходу
1. Спосіб виготовлення захисного покриття, яке створює тепловий бар'єр, на металевій основі із Га р; спеціального сплаву шляхом формування на основі зв'язуючого підшару із інтерметалевої сполуки, яка містить принаймні алюміній і метал групи платини, і формування зовнішнього шару із кераміки, який закріплюється на і) плівці оксиду алюмінію, присутній на поверхні зв'язуючого підшару, який відрізняється тим, що зв'язуючий підшар формують за допомогою фізичного осадження із парової фази елементарних шарів по черзі із металу групи платини і із алюмінію і за допомогою здійснення екзотермічної реакції між металами сформованих шарів. Ге)
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що після осадження елементарних шарів виконують термічну обробку для того, щоб спричинити формування інтерметалевої сполуки за допомогою реакції між металами -- осаджених шарів. «--
З. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що термічну обробку проводять при температурі, яка не перевищує 9002С. о
4. Спосіб за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що формують зв'язуючий підшар, який має сумарну /-їЇчч товщину, що становить менше, ніж 5Омкм.
5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що формують зв'язуючий підшар, який має сумарну товщину від З до ЗОмкм. «
6. Спосіб за будь-яким із пп. 1-5, який відрізняється тим, що формують елементарні шари, кожен з яких, 470 принаймні для алюмінію, має товщину, яка становить менше, ніж 2000Онм, краще таку, що не перевищує 150Онм. -
с
7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що формують елементарні шари, кожен з яких має товщину, що не а перевищує 20Онм. "»
8. Спосіб за будь-яким із пп. 1-7, який відрізняється тим, що перший і останній із осаджених елементарних шарів є шарами, що містять метал групи платини.
9. Спосіб за будь-яким із пп. 1-8, який відрізняється тим, що в доповнення до металу групи платини та -і алюмінію осаджують принаймні один реакційноздатний елемент з метою його введення у зв'язуючий підшар. с
10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що реакційноздатний елемент вибраний серед ітрію, цирконію, гафнію і лантаноїдів. -ї
11. Спосіб за будь-яким із пп. 9-10, який відрізняється тим, що реакційноздатний елемент осаджують спільно шу 250 з металом групи платини і/або алюмінієм.
12. Спосіб за будь-яким із пп. 1-11, який відрізняється тим, що осаджують принайнмі один метал, відмінний 4) від платини та алюмінію, для його введення у зв'язуючий підшар.
13. Спосіб за будь-яким із пп. 1-12, який відрізняється тим, що елементарні шари формують шляхом катодного розпилення в установці за допомогою принаймні однієї першої мішені, яка є джерелом металу групи платини, і однієї другої мішені, яка є джерелом алюмінію.
14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що металеву основу (підложку) встановлюють на основу о установки і автоматично управляють відносним положенням мішеней і основи (підложки) для формування іме) елементарних шарів шляхом дії на основу (підложку) по черзі речовиною першої та другої мішеней впродовж певного проміжку часу. 60
15. Спосіб за будь-яким із пп. 13-14, який відрізняється тим, що використовують принаймні одну мішень, яка є джерелом реакційноздатного елемента.
16. Спосіб за п. 15, який відрізняється тим, що принаймні одна із першої і другої мішеней містить реакційноздатний елемент у вигляді компонента сплаву.
17. Спосіб за будь-яким із пп. 13-16, який відрізняється тим, що використовують принаймні одну мішень, яка є 65 джерелом додаткового металу, відмінного від платини та алюмінію.
18. Спосіб за будь-яким із пп. 1-17, який відрізняється тим, що нанесені елементарні шари платини мають різну товщину.
19. Спосіб за будь-яким із пп. 1-18, який відрізняється тим, що нанесені елементарні шари алюмінію мають різну товщину.
20. Спосіб за будь-яким із пп. 1-19, який відрізняється тим, що співвідношення між товщиною шарів платини та шарів алюмінію змінюють керованим чином під час процесу осадження.
21. Спосіб за будь-яким із пп. 1-20, який відрізняється тим, що зв'язуючий підшар виготовляють у вигляді ярусів, при цьому формування кожного ярусу має у своєму складі осадження шарів платини, які чергуються з шарами алюмінію. 70
22. Спосіб за п. 21, який відрізняється тим, що співвідношення між товщиною шарів платини та шарів алюмінію вибрано різним для різних ярусів.
23. Деталь газової турбіни, яка має металеву основу із спеціального сплаву, зв'язуючий підшар, сформований на основі і виготовлений із інтерметалевої сполуки, що містить метал групи платини та алюміній, адгезивну плівку оксиду алюмінію, утворену на поверхні зв'язуючого підшару, і зовнішнє покриття із кераміки, /5 адгезивно закріплене на плівці оксиду алюмінію, яка відрізняється тим, що зв'язуючий підшар має товщину меншу, ніж 50мкм.
24. Деталь газової турбіни за п. 23, яка відрізняється тим, що зв'язуючий підшар має товщину від З до ЗОмкм.
25. Деталь газової турбіни за п. 23 або 24, яка відрізняється тим, що зв'язуючий підшар виконано вільним від елементів, які дифундують із основи.
26. Деталь газової турбіни за будь-яким із пп. 23-25, яка відрізняється тим, що зв'язуючий підшар додатково містить реакційноздатний елемент, вибраний серед ітрію, цирконію, гафнію і лантаноїдів.
27. Деталь газової турбіни за будь-яким із пп. 23-26, яка відрізняється тим, що зв'язуючий підшар додатково містить принаймні один додатковий метал, відмінний від платини та алюмінію.
28. Деталь газової турбіни за будь-яким із пп. 23-27, яка відрізняється тим, що зв'язуючий підшар являє сч собою по суті однорідну структуру.
29. Деталь газової турбіни за будь-яким із пп. 23-27, яка відрізняється тим, що зв'язуючий підшар являє і) собою шарувату структуру.
30. Деталь газової турбіни за будь-яким із пп. 23-29, яка відрізняється тим, що зв'язуючий підшар має контрольований змінний склад по своїй товщині. «о зо
31. Деталь газової турбіни за будь-яким із пп. 23-30, яка відрізняється тим, що зв'язуючий підшар має декілька накладених один поверх другого роздільних ярусів, кожен з яких містить шари платини, які чергуються - із шарами алюмінію. -
32. Деталь газової турбіни за п. 31, яка відрізняється тим, що зв'язуючий підшар містить яруси різного складу. (зе) Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних ї- мікросхем", 2005, М 6, 15.06.2005. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України.
- . и? -і (95) - - 70 4) іме) 60 б5
UA2001096532A 2000-09-25 2001-09-24 Спосіб виготовлення на основі зі спеціального сплаву захисного покриття, яке створює тепловий бар'єр, зі зв'язуючим підшаром і виріб, одержаний цим способом. UA73116C2 (uk)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0012145A FR2814473B1 (fr) 2000-09-25 2000-09-25 Procede de realisation d'un revetement de protection formant barriere thermique avec sous-couche de liaison sur un substrat en superalliage et piece obtenue

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA73116C2 true UA73116C2 (uk) 2005-06-15

Family

ID=8854620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2001096532A UA73116C2 (uk) 2000-09-25 2001-09-24 Спосіб виготовлення на основі зі спеціального сплаву захисного покриття, яке створює тепловий бар'єр, зі зв'язуючим підшаром і виріб, одержаний цим способом.

Country Status (8)

Country Link
US (2) US6645351B2 (uk)
EP (1) EP1191125B1 (uk)
JP (1) JP4971567B2 (uk)
CA (1) CA2357583C (uk)
DE (1) DE60142673D1 (uk)
FR (1) FR2814473B1 (uk)
RU (1) RU2287609C2 (uk)
UA (1) UA73116C2 (uk)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6884515B2 (en) * 2002-12-20 2005-04-26 General Electric Company Afterburner seals with heat rejection coats
FR2860790B1 (fr) * 2003-10-09 2006-07-28 Snecma Moteurs Cible destinee a etre evaporee sous faisceau d'electrons, son procede de fabrication, barriere thermique et revetement obtenus a partir d'une cible, et piece mecanique comportant un tel revetement
US20050079370A1 (en) * 2003-10-10 2005-04-14 Corderman Reed Roeder Nano-multilayered structures, components and associated methods of manufacture
FR2861423B1 (fr) * 2003-10-28 2008-05-30 Snecma Moteurs Piece de turbine a gaz muni d'un revetement de protection et procede de realisation d'un revetement de protection sur un substrat metallique en superalliage
DE10355036A1 (de) * 2003-11-25 2005-06-23 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht, Schutzschicht und Bauteil mit einer solchen Schutzschicht
SG127768A1 (en) * 2005-05-27 2006-12-29 Turbine Overhaul Services Priv Thermal barrier coating
CA2564539C (en) * 2005-11-14 2014-05-06 Sulzer Metco Coatings B.V. A method for coating of a base body with a platinum modified aluminide ptmal by means of a physical deposition out of the gas phase
US7531220B2 (en) * 2006-02-07 2009-05-12 Honeywell International Inc. Method for forming thick quasi-single phase and single phase platinum nickel aluminide coatings
US7527877B2 (en) * 2006-10-27 2009-05-05 General Electric Company Platinum group bond coat modified for diffusion control
US20080160208A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-03 Michael Patrick Maly System and method for restoring or regenerating an article
US20100254820A1 (en) * 2006-12-29 2010-10-07 Michael Patrick Maly Article with restored or regenerated structure
KR20100015732A (ko) * 2007-04-17 2010-02-12 슐저메트코(유에스)아이엔씨 보호 코팅 및 그것의 형성 방법
US20090075115A1 (en) * 2007-04-30 2009-03-19 Tryon Brian S Multi-layered thermal barrier coating
SG155778A1 (en) * 2008-03-10 2009-10-29 Turbine Overhaul Services Pte Method for diffusion bonding metallic components with nanoparticle foil
EP2385155B1 (en) * 2008-05-26 2015-06-24 Siemens Aktiengesellschaft Ceramic thermal barrier coating system with two ceramic layers
US20100243464A1 (en) * 2009-03-26 2010-09-30 Honeywell International Inc. Methods of forming coatings on substrates
RU2423551C2 (ru) * 2009-09-23 2011-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Производственное предприятие Турбинаспецсервис" Способ формирования теплозащитного покрытия
FR2959244B1 (fr) 2010-04-23 2012-06-29 Commissariat Energie Atomique Procede de preparation d'un revetement multicouche sur une surface d'un substrat par projection thermique.
US20120189778A1 (en) * 2011-01-26 2012-07-26 Riewe Curtis H Coating method using ionic liquid
US8807955B2 (en) * 2011-06-30 2014-08-19 United Technologies Corporation Abrasive airfoil tip
CN102994954A (zh) * 2011-09-09 2013-03-27 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 镀膜件及其制备方法
GB2501247A (en) * 2012-04-11 2013-10-23 Univ Swansea Counter Electrode for a Dye-Sensitised Solar Cell
EP2662474A1 (de) * 2012-05-07 2013-11-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Aufbringung einer Schutzschicht auf eine Turbinenkomponente
EP2662529A1 (en) * 2012-05-09 2013-11-13 Siemens Aktiengesellschaft Airfoil with PtAl bond coating and TBC, corresponding airfoil arrangement and manufacturing method
RU2516366C2 (ru) * 2012-09-10 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова" (СОГУ) СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНОЙ ПЛЕНКИ АЛЬФА-Al2O3 (0001) НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОДЛОЖКИ
KR102252440B1 (ko) * 2013-11-03 2021-05-17 오를리콘 서피스 솔루션스 아크티엔게젤샤프트, 페피콘 산화 장벽 층
RU2704949C2 (ru) * 2014-12-19 2019-10-31 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Режущий инструмент с хогф-покрытием
FR3052464B1 (fr) * 2016-06-10 2018-05-18 Safran Procede de protection contre la corrosion et l'oxydation d'une piece en superalliage monocristallin a base de nickel exempt d'hafnium
FR3058164B1 (fr) * 2016-10-27 2020-02-07 Safran Piece comprenant un substrat en superalliage monocristallin a base de nickel et son procede de fabrication.
CN111765033B (zh) * 2019-04-02 2021-12-17 南京华电节能环保设备有限公司 一种高温熔渣回收发电用叶轮
CA3043564C (fr) 2019-05-15 2026-02-10 Safran Procede de formation d'une couche d'alumine a la surface d'un substrat metallique
CN113122844A (zh) * 2021-04-27 2021-07-16 南昌航空大学 一种在镍基合金表面微弧氧化-等离子溅射制备复合涂层的方法
US20240229244A9 (en) * 2022-10-24 2024-07-11 General Electric Company Coating system for components in need of repair

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4346137A (en) * 1979-12-19 1982-08-24 United Technologies Corporation High temperature fatigue oxidation resistant coating on superalloy substrate
US5139824A (en) * 1990-08-28 1992-08-18 Liburdi Engineering Limited Method of coating complex substrates
US6551423B1 (en) * 1998-09-08 2003-04-22 General Electric Co. Preparation of low-sulfur platinum and platinum aluminide layers in thermal barrier coatings
US5490911A (en) * 1993-11-26 1996-02-13 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Reactive multilayer synthesis of hard ceramic foils and films
US5716720A (en) * 1995-03-21 1998-02-10 Howmet Corporation Thermal barrier coating system with intermediate phase bondcoat
US5824423A (en) * 1996-02-07 1998-10-20 N.V. Interturbine Thermal barrier coating system and methods
GB9612811D0 (en) * 1996-06-19 1996-08-21 Rolls Royce Plc A thermal barrier coating for a superalloy article and a method of application thereof
IL121313A (en) * 1996-07-23 2001-03-19 Rolls Royce Plc Method of platinum aluminizing single crystal superalloys
US6485845B1 (en) * 2000-01-24 2002-11-26 General Electric Company Thermal barrier coating system with improved bond coat
US6485844B1 (en) * 2000-04-04 2002-11-26 Honeywell International, Inc. Thermal barrier coating having a thin, high strength bond coat

Also Published As

Publication number Publication date
US7011894B2 (en) 2006-03-14
CA2357583A1 (fr) 2002-03-25
US20020037220A1 (en) 2002-03-28
FR2814473B1 (fr) 2003-06-27
RU2287609C2 (ru) 2006-11-20
EP1191125B1 (fr) 2010-07-28
CA2357583C (fr) 2009-02-17
US6645351B2 (en) 2003-11-11
US20040028938A1 (en) 2004-02-12
EP1191125A1 (fr) 2002-03-27
FR2814473A1 (fr) 2002-03-29
JP4971567B2 (ja) 2012-07-11
JP2002194531A (ja) 2002-07-10
DE60142673D1 (de) 2010-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA73116C2 (uk) Спосіб виготовлення на основі зі спеціального сплаву захисного покриття, яке створює тепловий бар'єр, зі зв'язуючим підшаром і виріб, одержаний цим способом.
CA1049862A (en) Method of forming aluminide coatings on nickel-, cobalt-, and iron-base alloys
RU2355891C2 (ru) Деталь газовой турбины, снабженная защитным покрытием, и способ нанесения защитного покрытия на металлическую подложку из суперсплава
JP3124966B2 (ja) 熱防御膜の製造方法
Yu et al. NiAl bond coats made by a directed vapor deposition approach
CN1986889A (zh) 用于隔热涂层的经铂改性的NiCoCrAlY结合涂层
KR20090074035A (ko) 적어도 하나의 다중 산화물의 혼합 결정층을 포함하는 층 시스템
JP4339885B2 (ja) タービンエンジンコンポーネントおよび基体のコーティング方法
JPH10121264A (ja) 超合金製品に対する熱障壁耐熱被膜と、それの実施方法
JP2007217795A (ja) 層構造体製造用の部品、装置及び製造方法
RU2264480C2 (ru) Способ нанесения защитных покрытий на детали из жаропрочных сплавов
US7229675B1 (en) Protective coating method for pieces made of heat resistant alloys
WO2008064517A1 (en) Method for preparing a coating on the surface of medical devices made of nickel-titanium alloy
CA2205052C (en) Method of producing reactive element modified-aluminide diffusion coatings
JP2012132099A (ja) ニオブ基合金の耐熱材料
JP2005281865A (ja) 物品を保護する方法及び関連する組成
JP3258663B2 (ja) 拡散バリヤー層
GB2322382A (en) A coated superalloy article
EP1391533B1 (en) Method for protecting articles, and related compositions
JP2019524983A (ja) ハフニウムを含まないニッケル系単結晶超合金部品を腐食及び酸化から保護する方法
GB2322383A (en) A coated superalloy article
JPH0587591B2 (uk)
JP2013515173A (ja) ニッケルアルミナイドコーティングの形成方法
JP2023531126A (ja) Ｔｉ－Ａｌ材料用の環境影響に対する保護層（環境バリア層）
GB2378452A (en) A metallic article having a protective coating and a method therefor