Порошковий матеріал для газотермічного нанесення покриттів на основі нікелю

Порошковый материал для газотермического нанесения покрытий на осно ве никеля со держа щий хром, кобальт, алюминий, иттрий, тантал, от личающийся те м, что он дополнительно содержит гафний, карбид кремния, бор, диборид хрома при сле дующем соо тно шении компонен то в, мас.%: хром 5-13 кобальт 20-28 алюминий 9-16 иттрий 1-3 1-6 1-4 1-7 1-4 1-7 тантал остальное гафний карбид кремния бор диборид хрома никель Изобретение относиться к области нанесения покрытий газотермическими методами, в частности, к составу материала покрытия, работающего при высоких температурах. Известно много порошковых материалов для покрытий на никель-кобальт-хром-алюминий-иттриевой основе (патент США № 4198442, заявка ФРГ № 3148198, заявка Японии № 57-1555338, патент Швейцарии № 647818 и другие), но не обладающие высокой коррозионно- и жаростойкостью при повышенных температурах. В качестве аналога взят материал для напыления покрытий на детали газотурбинных двигателей (патент США № 4585481 опубл. 29.04.86 г., НКИ 106/15) следующего состава, мас.%: хром 15-25 кобальт 15-35 алюминий 10-30 кремний 0,1-7 гафний 0,1-2 иттрий 0,1-2 никель остальное Однако при нанесении газотермическими методами данного материала получаются покрытия с неплохой жаростойкостью, но не удовлетворительной коррозионной стойкостью. Наиболее близким по технологической сущности является материал (Заявка ФРГ № 3612568 опубл. 29.10.87 МКИ С22С 19/05), который взят в качестве прототипа и содержит никель-хромкобальт-алюминий-кремний-иттрий-тантал-цирконий в следующем соотношении, мас.%: хром 18-25 кобальт 3-15 алюминий 7-12 кремний 0,3-3,0 иттрий 0,5-1,0 тантал или цирконий 1,0 никель остальное Он обладает неплохой жаростойкостью, но неудовле творите льной коррозионной стойкостью при повышенных температурах. Задача изобретения - повышение жаростойкости и коррозионностойкости материала покрытия при температурах 1000-1100°С. Суть работы заключается в повышении жаростойкости и корозионностойкости покрытия в диапазоне температур 20-1100°С и достигается тем, что СМ порошковый материал для газотермических покрытий, содержащий в себе никель-хромкобальт-алюминий-иттрий-тантал, дополнительно содержит гафний-карбид кремния-бор-диборид хрома, при следующем соотношении компонентов, мас%: хром 5-13 кобальт 20-28 алюминий 9-16 иттрий 1-3 тантал 1-6 гафний 1-4 карбид кремния 1-7 бор 1-4 диборид хрома 1-7 никелЪ остальное (24) 16.10.2000 сч О ю 27935 Введение гафния в состав порошка увеличивает жаростойкость материала и устраняет нестабильность структуры. Введение карбида кремния в состав порошка способствует увеличению коррозионной стойкости материала как при низких, так и повышенных температурах. Введение бора способствует коррозионной стойкости материала. Введение диборида хрома способствует увеличению коррозионной износостойкости покрытия, а также жаростойкости материала. Порошок для покрытий получали механическим смешиванием распыленных порошков никель-хром-кобальт-алюминий-иттрий-бор с танталом и гафнием на связующи х ве ществах, а также карбид кремния и диборид хрома, плакированных никелем с иттрием с размером частиц 40-100 мкм, в смесителях с добавлением тел из нержавеющей стали различной конфигурации, для получения равномерной смеси. Покрытия получали плазменным методом на установке ЧПКТИ при следующем технологическом режиме: расход аргона - 7 л/мин; расход водорода - 7 л/мин; расход аргона для подачи порошка - 3 л/мин; дистанция напыления 140 мм; сила тока 450-480 А; напряжение 72-75 В; толщи на слоя покрытия 300-400 мкм. Кинетику высокотемпературного окисления (жаростойкость) получали методом ДТА на дериватографе "0-1000" в интервале температур до 1100°С со скоростью нагрева 10°С/мин. Стойкость материала к сульфидной коррозии оценивали методом взвешивания массы образцов, обмазанных золой, нагреваемых в муфельной печи после их выдержки в течении 100 ч, путем взвешивания непосредственно после выдержки. В качестве золы (суль фида) использовали слой смазки состава: 66% Na2SO4, 2% V2O5, 20% Fe2O3, 9% NiO, 3% СаО. Состав золы выбран исходя из условий работы покрытий. Результаты испытаний на жаростойкость и коррозионностойкость обрабатывались согласно ГОСТ 23211-80. Состав порошка для покрытий, включающего граничные и средние значения, а также выходящие за пределы, приведены в таблице. Данный материал имеет преимущество перед прототипом - жаростойкость его в 4,2-5,5 раза выше, чем у прототипа, а коррозионная стойкость в 1,6-2,5 раза выше, чем у прототипа. Таблица № пп Компоненты материала покрытия 1 1 2 хром кобальт алюминий иттрий тантал гафний карбид кремния бор диборид хрома никель хром кобальт алюминий иттрий тантал гафний карбид кремния бор диборид хрома никель хром кобальт алюминий иттрий тантал гафний карбид кремния бор диборид хрома никель 2 3 Весовой Граничные знасостав чения совокупнокомпонен- сти компонентов тов, мас.% 3 13 20 9 1 1 1 4 Минимальное Жаростойкость (привес материала), г/м 2 1000°С 1100°С \ Время испытаний, ч 1 ч/4 ч 1 ч/4 ч 5 6 0,28/1,0 0,38/1,65 Коррозионная стойкость (привес материала после 100 ч испытаний) 1000°С 1100°С 7 31 8 40 значение компонетов 1 1 1 52 12 25 13 2 4 3 5 3 5 48 5 28 16 3 6 4 7 4 7 20 Среднее 0,22/0,8 0,30/1,45 20 28 0,25/0,9 0,35/1,60 26 35 значение компонетов Максимальное значение компонетов 27935 Продолжение табл. 1 № пп 1 4 5 6 Компоненты материала покрытия 2 хром кобальт алюминий иттрий тантал гафний карбид кремния бор диборид хрома никель хром кобальт алюминий иттрий тантал гафний карбид кремния бор диборид хрома никель Прототип Весовой Граничные знасостав чения совокупнокомпонен- сти компонентов тов, мас.% 3 15 15 7 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 60 3 30 17 4 7 5 8 5 9 12 4 Количество Жаростойкость (привес материала), г/м2 1000°С 1100°С Время испытаний, ч 1 ч/4ч 1 ч/4ч 5 6 0,3/1,1 0,38/1,1 Коррозионная стойкость (привес материала после 100 ч испытаний) 1000°С 1100°С 38 7 8 50 компонентов менее минимального значения Количество 0,35/1,5 0,43/1,8 35 53 1,2/4,2 1,8/6,8 50 63 компонентов более максимального ДП "Український інститут промислово» власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 Підписано до др ук у 9 0 е /- 2001 р. Форма т 60 x84 1/8 . Обся г ОЗУ -о бл.-ви д.а р к . Ти р а ж 50 пр им . За м . /* ' _ _ _ __ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22