СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ С ДИСКРЕТНЫМИ КЕРАМИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

1. Способ получения теплозащитного покрытия с дискретными керамическими элементами, преимущественно для рабочих лопаток турбин газотурбинных двигателей и энергетических установок, включающий нанесение жаростойкого подслоя и формирование на подслое армированного металлокерамического слоя, отличающийся тем, что армированный керамический слой формируют поэтапно в следующей последовательности:
а) на поверхность жаростойкого подслоя наносят первый дискретный слой керамического материала в виде островковых участков, оставляя открытыми от 4% до 98% от общей поверхности жаростойкого подслоя;
б) на керамический дискретный слой и открытые участки жаростойкого подслоя наносят, по крайней мере, один сплошной металлический слой жаростойкого материала толщиной от 1 мкм до 12 мкм;
в) на сплошной металлический слой жаростойкого материала, в пространство между островками первого дискретного слоя наносят второй дискретный слой керамического материала в виде рисунка, образованного пустотами первого дискретного слоя, обеспечивающей заполнение пространства между островками первого дискретного слоя, при обеспечении 4% до 98% площади открытых участков сплошного металлического слоя жаростойкого материала от общей площади покрываемой поверхности детали;
д) на образованную поверхность, состоящую из второго дискретного слоя и открытых участков сплошного металлического слоя жаростойкого материала наносят, по крайней мере, один внешний сплошной жаростойкий слой;
е) при необходимости получения дополнительных дискретных керамических слоев пункты «б» и «в» повторяют по количеству получаемых дополнительных дискретных керамических слоев,
П
П
2
2
3
2
3
2
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый и второй дискретные слои формируют в виде расположенных в шахматном порядке по покрываемой поверхности островков прямоугольной формы шириной b от 0,5 мм до 5 мм, длиной от 0,5 мм до 5 мм и шириной промежутков между ними, равной (0,1…1,5) b, а в качестве керамического материала используют ZrO-YO в соотношении YO - 5…9 вес.%, ZrO - остальное, причем толщина дискретного керамического слоя составляет от 20 мкм до 600 мкм, сплошного металлического слоя жаростойкого материала от 8 мкм до 40 мкм, а внешнего жаростойкого слоя от 10 мкм до 70 мкм.
10
20
2
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого подслоя производят ионно-плазменную очистку поверхности с последующей ионно-имплантационной обработкой поверхности лопатки ионами Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si или их сочетанием, причем ионную имплантацию проводят при энергии ионов от 0,2 кэВ до 30 кэВ и дозе имплантации ионов от 10 до 5·10 ион/см.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что перед ионно-плазменной очисткой поверхности ее подвергают электролитно-плазменному полированию.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве материала жаростойкого подслоя используют сплав состава: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное, или состава: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Со - от 16% до 30%; Ni - остальное, а в качестве материала внешнего жаростойкого слоя используют сплав состава: Si - от 4,0% до 12,0%; Y - от 1,0 до 2,0%; Al - остальное, а перед нанесением внешнего жаростойкого слоя наносят слой толщиной от 5 мкм до 20 мкм состава: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное, или состава: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Со - от 16% до 30%; Ni - остальное.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что нанесение жаростойкого подслоя, сплошного металлического слоя из жаростойкого материала и внешнего жаростойкого слоя чередуют с периодической имплантацией ионами Nb, Pt, Yb, Y, La, Hf, Cr, Si или их сочетанием, которую проводят до образования микро- или нанослоя, разделяющего жаростойкий подслой, сплошной металлический слой из жаростойкого материала и внешний жаростойкий слой на микрослои, формируя от 3 до 1500 микро-слоев.
7. Способ по любому из пп.1-4, 6, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого подслоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слои из Nb, Pt, Cr или их сочетания толщиной от 0,8 мкм до 12,0 мкм.
8. Способ по п.5, отличающийся тем, что перед нанесением жаростойкого подслоя на поверхность лопатки дополнительно наносят слои из Nb, Pt, Cr или их сочетания толщиной от 0,8 мкм до 12,0 мкм.
9. Способ по любому из пп.1-4, 6, 8, отличающийся тем, что при формировании жаростойкого подслоя перед нанесением дискретного слоя керамического материала дополнительно наносят переходный слой в виде слоев из Nb, Pt, Hf, Cr, Si, либо в виде сочетания слоев из Nb, Pt, Hf, Cr, Si, либо в виде сплавов из Nb, Pt, Hf, Cr, Si, причем толщина переходного слоя составляет от 1,5 мкм до 12 мкм.
10. Способ по п.5, отличающийся тем, что при формировании жаростойкого подслоя перед нанесением дискретного слоя керамического материала дополнительно наносят переходный слой в виде слоев из Nb, Pt, Hf, Cr, Si, либо в виде сочетания слоев из Nb, Pt, Hf, Cr, Si, либо в виде сплавов из Nb, Pt, Hf, Cr, Si, причем толщина переходного слоя составляет от 1,5 мкм до 12 мкм.
11. Способ по п.7, отличающийся тем, что при формировании жаростойкого подслоя перед нанесением дискретного слоя керамического материала дополнительно наносят переходный слой в виде слоев из Nb, Pt, Hf, Cr, Si, либо в виде сочетания слоев из Nb, Pt, Hf, Cr, Si, либо в виде сплавов из Nb, Pt, Hf, Cr, Si, причем толщина переходного слоя составляет от 1,5 мкм до 12 мкм.
12. Способ по любому из пп.1-4, 6, 8, 10, 11, отличающийся тем, что в качестве материала сплошного металлического слоя жаростойкого материала используют один из металлов Nb, Pt, Hf, Cr, либо их сочетание, либо сплав состава: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное, или состава: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Со - от 16% до 30%; Ni - остальное, либо их сочетание.
13. Способ по п.7, отличающийся тем, что в качестве материала сплошного металлического слоя жаростойкого материала используют один из металлов Nb, Pt, Hf, Cr, либо их сочетание, либо сплав состава: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное, или состава: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Со - от 16% до 30%; Ni - остальное, либо их сочетание.
14. Способ по п.9, отличающийся тем, что в качестве материала сплошного металлического слоя жаростойкого материала используют один из металлов Nb, Pt, Hf, Cr, либо их сочетание, либо сплав состава: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Ni - остальное, или состава: Cr - от 18% до 34%; Al - от 3% до 16%; Y - от 0,2% до 0,7%; Со - от 16% до 30%; Ni - остальное, либо их сочетание.
15. Способ по любому из пп.1-4, 6, 8, 10, 11, 13, 14, отличающийся тем, что после нанесения жаростойкого подслоя, а также до и после нанесения сплошного металлического слоя жаростойкого материала, а также перед нанесением внешнего жаростойкого слоя наносят слой высокотемпературного припоя толщиной от 1 мкм до 40 мкм, а в качестве высокотемпературных припоев используют припои на основе Ni, Co, Fe, Nb, и их сочетаний, с добавками, выбранными из следующих элементов или их сочетаний В, Pt, Ti, Cr, Ag, Au, Si, W, V, Y, Yb, La, Hf, Та, In.
16. Способ по п.7, отличающийся тем, что после нанесения жаростойкого подслоя, а также до и после нанесения сплошного металлического слоя жаростойкого материала, а также перед нанесением внешнего жаростойкого слоя, наносят слой высокотемпературного припоя толщиной от 1 мкм до 40 мкм, а в качестве высокотемпературных припоев используют припои на основе Ni, Со, Fe, Nb, и их сочетаний, с добавками, выбранными из следующих элементов или их сочетаний В, Pt, Ti, Cr, Ag, Au, Si, W, V, Y, Yb, La, Hf, Та, In.
17. Способ по п.9, отличающийся тем, что после нанесения жаростойкого подслоя, а также до и после нанесения сплошного металлического слоя жаростойкого материала, а также перед нанесением внешнего жаростойкого слоя, наносят слой высокотемпературного припоя толщиной от 1 мкм до 40 мкм, а в качестве высокотемпературных припоев используют припои на основе Ni, Со, Fe, Nb, и их сочетаний, с добавками, выбранными из следующих элементов или их сочетаний В, Pt, Ti, Cr, Ag, Au, Si, W, V, Y, Yb, La, Hf, Та, In.
18. Способ по любому из пп.1-4, 6, 8, 10, 11, 13, 14, 16, 17, отличающийся тем, что нанесение слоев покрытия осуществляют газотермическим и/или вакуумными ионно-плазменными методами, и/или магнетронными методами, и/или электронно-лучевым испарением и конденсацией в вакууме.
19. Способ по п.5, отличающийся тем, что нанесение слоев покрытия осуществляют газотермическим и/или вакуумными ионно-плазменными методами, и/или магнетронными методами, и/или электронно-лучевым испарением и конденсацией в вакууме.
20. Способ по п.7, отличающийся тем, что нанесение слоев покрытия осуществляют газотермическим и/или вакуумными ионно-плазменными методами, и/или магнетронными методами, и/или электронно-лучевым испарением и конденсацией в вакууме.
21. Способ по п.9, отличающийся тем, что нанесение слоев покрытия осуществляют газотермическим и/или вакуумными ионно-плазменными методами, и/или магнетронными методами, и/или электронно-лучевым испарением и конденсацией в вакууме.
22. Способ по любому из пп.1-4, 6, 8, 10, 11, 13, 14, 16, 17, 19-21, отличающийся тем, что после нанесения покрытия проводят его диффузионный отжиг в вакууме или защитной среде.
23. Способ по п.5, отличающийся тем, что после нанесения покрытия проводят его диффузионный отжиг в вакууме или защитной среде.
24. Способ по п.7, отличающийся тем, что после нанесения покрытия проводят его диффузионный отжиг в вакууме или защитной среде.