[发明专利]防止高强度合金钢或镍基超合金基体氧化和摩擦磨损的方法

说明书

本发明涉及到防止由合金钢或镍基超合金制成的部件因氧化和摩擦造成的摩损的方法，所用部件的工作温度达600℃。

涡轮机械的部件装配常常是在没有用油和油脂进行循环的特定状况下进行的。

这些不同的装配，例如在园盘轴套、主轴槽、园盘拉杆的通道、悬挂轴、绞接头或压缩园盘HP的缓冲器中对高压压缩机叶片的装配均是部件之间的局部连接，这些部件移动的距离总是很小，并总是具有由微小轮轴游间行程(咬刹)引起的摩损。另外也存在由比较大的位移引起的磨损情况。

这些现象造成疲劳裂痕并引起部件过早断裂。

另外，在压缩机的管路中，发现一种很特殊的、同时也是造成损失的破裂：由腐蚀造成的损坏。

所出现的各种磨损都会引起表面损坏或/和在叶片装配中，使顶、内浇口边和裂缝边部位的侧边性能变坏，并由于实际工作中出现的意外情况，都会使叶片的寿命降低，而且大大降低高压压缩机的效率。上述这种情况与制成叶片的材料，尤其是构成运动部件的材料密切相关。

所以，对高压压缩机进行的研究表明：在三个半小时的3000个运动循环结束时，流量损失达到14％的严重的效率损失是由上面提到的因素引起的，主要是叶片顶的磨损和叶片的腐蚀。

对这些因微小轮轴游间行程引起的干磨磨损问题，可以提出一些补救的办法，这些办法是使用高碳钢这样的结实金属，例如用冷却来提高硬度的Z100CD17(AFNOR规格——含1％碳、17％铬和0.5％钼的钢)，或锻、铸或浇铸镶嵌的钴基合金。为获得足够小的摩擦系数，可用等离子体，例如17％钴的碳化钨、碳化铬和钴基合金喷射的保护层。但只能用于双同质(en couple homo-gène)的情况。

在文件FR-A-2-412626中提出的用钴和约30％碳化铬的电解保护层的方法可以将300°～750℃温度范围内的干磨磨擦特性进行改善。

不过，上面列举的方法不能同时解决由微小轮轴游间行程或由腐蚀引起的问题。

在许多情况下通过电解的途径来实现保护层是合适的，例如：

——对于复杂结构的部件，即使可能，喷射等离子体保护层也是困难的。(例如小口径镗孔的情况)，

——每当要求镀层均值而又厚度小时，

——当将用于磨擦部件的某些喷涂的保护层换掉时，就会因喷涂发热而引起变形的情况。

——根据部件的类型，电解保护层可以比等离子体的保护层便宜，因而就具有与效率/成本相关的好处，

文件US3152971提出：可以用瓷型粉末与镍一起进行电解共沉积来实现防反射的精加工保护层，该目的与本发明的目的完全不同。另外，该文献一点儿也没有显示出瓷的镍—钴混合物的实际功能，也根本没有提出在保护层中适于使瓷粒子均匀积聚的方法。

因此，本发明的目的在于：将镍—钴和瓷粒子进行共沉积的电解方法，同时给出具有很好的防磨损和防腐蚀的耐用混合物。

这样的镍—钴共沉积作用的困难在于：在电解的时侯，为了把二种或几种物质能够同时在负极上放电，这些种物能就应该处于离子态存在，因而它们在沉积时具有相接近的放电电压，而镍和钴并不是如此。

这种镍—钴—瓷的电解合金的取得要求：

——在溶液中金属的平衡电压接近，

——最活泼的金属的过压增加，

——最不活泼的金属的过压减少。

所以本发明的任务是：为了得到一个有效的镍钴电解保护层，找出与这些工作条件相关的较好方法以及为使瓷粒子在最后的保护层中进行合适的分布，把电解过程中的镍/钴比例调整到最佳，并使所说的保护层达到足够均匀。

因而，根据本发明的目的，低于600℃温度的，防止由摩擦造成合金钢或镍基超合金基质的氧化和腐蚀的方法是这样实现的：对二元镍—钴基质形成的保护层同时进行电解沉积，该保护层具有可从一组氧化物和碳化物中选择出来的均匀扩散的瓷粒子M，例如SiC、Al₂O₃和Cr₂O₃，所述的保护层的瓷粒子的重量含量为3.5％和10％之间。

根据本发明的特点，电解沉积是在氨基磺酸盐的浴液中进行的，该浴液含有总含量为70克/升和100克/升之间的金属盐Ni+Co，在浴液中悬浮的总的粒子M浓度为50克/升和300克/升之间，而在电解溶液中的Ni/Co单位重量比选择在5和33之间，这将在后面提出。

根据本发明的另一特点及所得到的结果在下面参照附图进行说明，在这些附图中：

——图1为用于本发明方法中的电解槽的剖面图；