RU2449053C1 - Способ нанесения износостойкого покрытия на титановые сплавы - Google Patents
Способ нанесения износостойкого покрытия на титановые сплавы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449053C1 RU2449053C1 RU2011112953/02A RU2011112953A RU2449053C1 RU 2449053 C1 RU2449053 C1 RU 2449053C1 RU 2011112953/02 A RU2011112953/02 A RU 2011112953/02A RU 2011112953 A RU2011112953 A RU 2011112953A RU 2449053 C1 RU2449053 C1 RU 2449053C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compound
- wear
- deposition
- diffusion
- titanium alloys
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 20
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- MHDVGSVTJDSBDK-UHFFFAOYSA-N dibenzyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1COCC1=CC=CC=C1 MHDVGSVTJDSBDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 8
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- LJCNRYVRMXRIQR-OLXYHTOASA-L potassium sodium L-tartrate Chemical compound [Na+].[K+].[O-]C(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O LJCNRYVRMXRIQR-OLXYHTOASA-L 0.000 claims abstract description 4
- 235000011006 sodium potassium tartrate Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 3
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 5
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 8
- 150000002898 organic sulfur compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000003961 organosilicon compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical group [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- GVEHJMMRQRRJPM-UHFFFAOYSA-N chromium(2+);methanidylidynechromium Chemical compound [Cr+2].[Cr]#[C-].[Cr]#[C-] GVEHJMMRQRRJPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- -1 organosilane compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нанесению износостойких покрытий и может найти применение в авиастроении и машиностроении. Проводят диффузионную электрохимическую обработку титанового сплава в электролите следующего химического состава, г/л: ортофосфорная кислота - 1100-1200, сегнетова соль или молочная кислота - 20-50, вода - до 1 л. Осаждают карбид хрома из паровой фазы бисаренхроморганического соединения. Диффузионную электрохимическую обработку проводят в течение 1-2 ч при плотности тока 5-10 А/дм2 и температуре 50-60°С. Перед осаждением карбида хрома из паровой фазы бисаренхроморганического соединения в соединение вводят 2-5 мас.% дибензилового эфира. Процесс осаждения карбида хрома из паровой фазы бисаренхроморганического соединения проводят в вакууме или токе инертного газа при давлении ≤100 Па. Увеличивается ресурс и надежность деталей из титановых сплавов, работающих в условиях воздействия агрессивных сред, износа и высоких температур. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к нанесению износостойких покрытий для защиты поверхностей титановых сплавов от воздействия агрессивных сред, износа и высоких температур и может найти применение в авиастроении, машиностроении.
Получению качественных износостойких покрытий на изделиях из титановых сплавов препятствует их способность к внедрению газа в поверхностные слои, а также наличие образующейся на воздухе при нормальных условиях оксидной пленки TiO2.
Известен способ нанесения износостойкого покрытия на нагретую поверхность изделий путем термического разложения в вакууме паров бисэтилбензолхрома, в котором нанесение покрытия ведут в неизотермическом режиме при температурах 300-350°С на начальной стадии процесса с последующим повышением ее до 500-600°С (а.с. СССР №638634).
Недостатком известного способа является неудовлетворительная адгезионная прочность покрытия на титановых сплавах.
Известен способ получения износостойкого хромового покрытия на изделиях из титановых сплавов в гальванической ванне, в котором на изделие предварительно наносят подслой никеля с последующей термической обработкой (патент ФРГ №3716937).
Недостатком известного способа является необходимость применения токсичных соединений шестивалентного хрома (1-й класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76).
Известен способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титановые сплавы, в котором сначала наносят подслой из меди толщиной 0,3-10 мкм, проводят вакуумный отжиг при температуре 450-500°С и глубине вакуума 10-3-10-2 мм рт.ст., затем в качестве износостойкого слоя наносят карбид хрома пиролизом бисаренхроморганических соединений (а.с. СССР 1776699).
Недостатком известного способа являются низкие адгезионные свойства покрытия и/или подслоя.
Известен способ нанесения износостойкого покрытия на изделия из титановых сплавов, в котором создают шероховатость на поверхности изделия путем пескоструйной обработки, в качестве промежуточного слоя на основу наносят слой никеля путем катодного распыления в вакуумной камере, после чего проводят промежуточную стадию очистки, активацию путем погружения в цианидсодержащий раствор и последующее нанесение износостойкого покрытия из электролита, содержащего серебро или металл, выбираемый из группы, включающей хром, и/или никель, и/или кобальт с/или без керамических частиц SiC, Cr2C3, Al2О3, Cr2O3 (патент РФ №2068032).
Недостатком известного способа является необходимость применения вредных соединений цианида и низкие адгезионные свойства покрытия и/или подслоя.
Известен способ нанесения на основу из алюминия или его сплава композиционного покрытия, содержащего карбид хрома, в котором между основой и слоем из пиролитического карбида хрома размещен промежуточный слой из оксидокерамики (патент РФ №2175686).
Недостатком известного способа является невозможность его использования для титановых сплавов.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титановые сплавы, включающий осаждение подслоя никеля или его сплавов толщиной 0,1-10 мкм и последующее осаждение износостойкого слоя карбида хрома из паровой фазы бисаренхроморганических соединений (патент РФ №2251589).
Недостатком способа-прототипа является недостаточно высокая адгезионная прочность покрытия.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа нанесения износостойкого покрытия на титановые сплавы с высокой адгезионной прочностью.
Для решения поставленной задачи предложен способ нанесения износостойкого покрытия на титановые сплавы путем осаждения карбида хрома из паровой фазы бисаренхроморганического соединения, в котором перед осаждением карбида хрома проводят диффузионную электрохимическую обработку титанового сплава в электролите следующего химического состава, г/л:
| ортофосфорная кислота | 1100-1200 |
| сегнетова соль или молочная кислота | 20-50 |
| вода | до 1 л |
Диффузионную электрохимическую обработку проводят в течение 1-2 ч при плотности тока 5-10 А/дм2 и температуре 50-60°C.
Перед осаждением карбида хрома из паровой фазы бисаренхроморганического соединения в соединение может быть введено 2-5 мас.% дибензилового эфира.
Процесс осаждения карбида хрома из паровой фазы бисаренхроморганического соединения проводят в вакууме или токе инертного газа при давлении ≤100 Па.
Проведение диффузионной электрохимической обработки в электролите с заявляемым содержанием и соотношением компонентов перед осаждением карбида хрома из паровой фазы бисаренхроморганического соединения позволяет значительно повысить адгезионные свойства наносимого на титановые сплавы износостойкого покрытия без нанесения подслоя.
Введение дибензилового эфира в бисаренхроморганическое соединение стабилизирует и ускоряет процесс осаждения, а также изменяет внутреннюю структуру карбида хрома, что приводит к увеличению максимальной толщины покрытия и повышению качества его поверхности.
Примеры осуществления
Пример 1
В качестве образцов использовали листовые детали из титанового сплава ВТ22. Диффузионную электрохимическую обработку проводили в течение 1 ч при плотности тока 8 А/дм2 и температуре 50°С в электролите следующего состава, г/л: ортофосфорная кислота - 1156, сегнетова соль - 20, вода до 1 л. Покрытие осаждали в вакууме из бисаренхроморганического соединения «Бархос» (ТУ 6-01-1149-78) с добавкой 2% дибензилового эфира. Режимы обработки и состав электролита приведены в таблице.
Пример 2
Аналогичен примеру 1, в качестве образцов использовали листовые детали из титанового сплава ВТ6.
Пример 3
Аналогичен примеру 1, в качестве образцов использовали листовые детали из титанового сплава ОТ4.
Пример 4 - по способу-прототипу
Из представленных в таблице результатов видно, что адгезионная прочность покрытия, получаемого по предлагаемому способу, на 10-15% выше, чем в способе-прототипе, при сохранении высокой микротвердости на уровне прототипа.
Предлагаемый способ позволит увеличить ресурс и надежность деталей из титановых сплавов, работающих в условиях воздействия агрессивных сред, износа и высоких температур.
| Таблица | ||||||||
| № п.п. | Состав электролита, г/л | Плотноть тока, А/дм2 | Темпера-тура, °С | Содержание дибензилового эфира в бисаренхроморганическом соединении, % | Адгезионная прочность, МПа | Микротвердость, ГПа | ||
| ортофосфорная кислота | сегнетова соль | молочная кислота | ||||||
| 1 | 1156 | 20 | - | 10 | 55 | 5 | 630 | 17 |
| 2 | 1100 | - | 50 | 8 | 50 | 2 | 635 | 17 |
| 3 | 1200 | - | 35 | 5 | 60 | - | 640 | 16 |
| 4 | - | - | - | - | - | - | 570 | 17 |
Claims (4)
1. Способ нанесения износостойкого покрытия на титановые сплавы путем осаждения карбида хрома из паровой фазы бисаренхроморганического соединения, отличающийся тем, что перед осаждением карбида хрома проводят диффузионную электрохимическую обработку титанового сплава в электролите следующего химического состава, г/л:
ортофосфорная кислота 1100-1200
сегнетова соль или молочная кислота 20-50
вода до 1 л
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что диффузионную электрохимическую обработку проводят в течение 1-2 ч при плотности тока 5-10 А/дм3 и температуре 50-60°С.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед осаждением карбида хрома из паровой фазы бисаренхроморганического соединения в соединение вводят 2-5 мас.% дибензилового эфира.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осаждения карбида хрома из паровой фазы бисаренхроморганического соединения проводят в вакууме или токе инертного газа при давлении ≤100 Па.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011112953/02A RU2449053C1 (ru) | 2011-04-05 | 2011-04-05 | Способ нанесения износостойкого покрытия на титановые сплавы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011112953/02A RU2449053C1 (ru) | 2011-04-05 | 2011-04-05 | Способ нанесения износостойкого покрытия на титановые сплавы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2449053C1 true RU2449053C1 (ru) | 2012-04-27 |
Family
ID=46297516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011112953/02A RU2449053C1 (ru) | 2011-04-05 | 2011-04-05 | Способ нанесения износостойкого покрытия на титановые сплавы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2449053C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2173241C2 (ru) * | 1995-10-27 | 2001-09-10 | Теледайн Индастриз, Инк. | Пластина режущего инструмента и способ ее изготовления |
| EP1253124A1 (en) * | 2001-04-17 | 2002-10-30 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Highly adhesive surface-coated cemented carbide and method for producing the same |
| RU2251589C1 (ru) * | 2003-10-21 | 2005-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы |
| EP1548153B1 (en) * | 2003-12-24 | 2008-10-15 | CENTRO SVILUPPO MATERIALI S.p.A. | Process for producing multilayer coating with high abrasion resistance |
| RU2374075C2 (ru) * | 2004-01-09 | 2009-11-27 | Мту Аэро Энджинз Гмбх | Износостойкое защитное покрытие и деталь с таким покрытием |
-
2011
- 2011-04-05 RU RU2011112953/02A patent/RU2449053C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2173241C2 (ru) * | 1995-10-27 | 2001-09-10 | Теледайн Индастриз, Инк. | Пластина режущего инструмента и способ ее изготовления |
| EP1253124A1 (en) * | 2001-04-17 | 2002-10-30 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Highly adhesive surface-coated cemented carbide and method for producing the same |
| RU2251589C1 (ru) * | 2003-10-21 | 2005-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы |
| EP1548153B1 (en) * | 2003-12-24 | 2008-10-15 | CENTRO SVILUPPO MATERIALI S.p.A. | Process for producing multilayer coating with high abrasion resistance |
| RU2374075C2 (ru) * | 2004-01-09 | 2009-11-27 | Мту Аэро Энджинз Гмбх | Износостойкое защитное покрытие и деталь с таким покрытием |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6783863B2 (en) | Plasma processing container internal member and production method thereof | |
| JP4796464B2 (ja) | 耐食性に優れたアルミニウム合金部材 | |
| JP5319295B2 (ja) | 窒化クロムイオンプレーティング皮膜及びその製造方法並びに内燃機関用ピストンリング | |
| CN104947107B (zh) | 一种钛及钛合金表面抗氧化耐磨损复合涂层及其制备方法 | |
| Sharifahmadian et al. | Comparison between corrosion behaviour of DLC and N-DLC coatings deposited by DC-pulsed PACVD technique | |
| JP4762077B2 (ja) | 鉄鋼部材の焼入れ方法、焼入れ鉄鋼部材及び焼入れ表面保護剤 | |
| US20130115418A1 (en) | Multilayer rare-earth oxide coatings and methods of making | |
| CN110894605A (zh) | 耐腐蚀碳基涂层 | |
| EP2410072A1 (en) | Dissolution-inhibiting covering member | |
| JP5498572B2 (ja) | 耐食性に優れた被覆物品の製造方法および被覆物品 | |
| JP5403816B2 (ja) | Ｄｌｃ膜被覆部材およびその製造方法 | |
| CN110055490A (zh) | 一种奥氏体不锈钢表层的复合处理方法 | |
| CN105339531B (zh) | 铝构件的表面形成覆膜的方法、表面形成有覆膜的铝构件和内燃机用活塞 | |
| RU2449053C1 (ru) | Способ нанесения износостойкого покрытия на титановые сплавы | |
| RU2018122058A (ru) | Деталь авиационного двигателя, включающая покрытие для защиты от эрозии, и способ изготовления такой детали | |
| JP3608707B2 (ja) | 真空チャンバ部材及びその製造方法 | |
| KR101615613B1 (ko) | 서밋 용사분말, 용융금속도금 배스용 롤 및 용융금속도금 배스 중 부품 | |
| JP5162148B2 (ja) | 複合体およびその製造方法 | |
| RU2547983C1 (ru) | Способ получения покрытия на алюминиевых сплавах | |
| WO2019144492A1 (zh) | 一种替代压铸铝阳极的金属表面上色工艺 | |
| JP5258928B2 (ja) | 鉄鋼部材の焼入れ方法、焼入れ鉄鋼部材及び焼入れ表面保護剤 | |
| KR101772772B1 (ko) | 표면 처리된 기판 및 이의 제조방법 | |
| JP5119429B2 (ja) | 耐プラズマエロージョン性に優れる溶射皮膜被覆部材およびその製造方法 | |
| RU2251589C1 (ru) | Способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы | |
| TWI477649B (zh) | 鎂合金表面防腐處理方法及其鎂製品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130406 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20151210 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170130 |