AT256581B - Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf Niob oder Niob-Legierungen - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf Niob oder
Niob-Legierungen 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von oxydationsbeständigen Überzügen auf Gegenständen aus Niob oder überwiegend niobhaltigen Legierungen. Diese   Überzüge   sollen zum Schutze der Gegenstände gegen Oxydation bei hohen Temperaturen dienen. 



   Wegen der Festigkeit von Nioblegierungen bei hohen Temperaturen sind diese für den Gebrauch als beispielsweise Turbinenschaufeln von grossem Interesse. Sie oxydieren aber bei hohen Temperaturen sehr schnell an der Luft, und die durch einige Legierungsbestandteile zwar herabgeminderte Oxydationsgeschwindigkeit ist selbst bei den oxydationsbeständigsten Legierungen immer noch unerwünscht hoch. Es ist vorgeschlagen worden, solche für hohe Temperaturen bestimmte Nioblegierungen zum Zweck des Schutzes gegen Oxydation mit keramischen Überzügen zu versehen. Eine Ausführungsform dieser Überzüge besteht aus einer auf der Oberfläche der Nioblegierung flammengespritzten Tonerdeschicht, die von einer deren Poren durchdringenden Deckschicht aus siliziumhaltiger Glasur abgedichtet ist.

   Es ist jedoch schwierig, eine vollkommene Bindung zwischen dem Überzug und der Nioblegierung zu erzielen, und schon bei einem geringfügigen Fehler im Überzug wird die darunter befindliche Nioblegierung rasch oxydiert. 



   Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von oxydationsbeständigen Überzügen auf Gegenstände aus Niob oder überwiegend niobhaltigen Legierungen, wobei eine äussere Schicht aus kieselerdehaltiger Glasur auf den Gegenstand aufgebracht wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man vor dem Aufbringen der Glasur eine Grundschicht aus Titan auf den Gegenstand aufbringt. 



  Vorzugsweise wird zwischen der Grundschicht und der äusseren Schicht eine Zwischenschicht aus Tonerde aufgebracht. Der Ausdruck" Titan" soll auch Titanlegierungen umfassen. Es ist festgestellt worden, dass die Überzüge nach der Erfindung selbst bei kleineren Fehlern in der Glasur- oder Tonerdeschicht eine Schutzwirkung ausüben. Solche Fehler sind einigermassen selbstabdichtend, und die Oxydation der darunter befindlichen Nioblegierung wird länger verzögert, als dies bei ähnlichen Überzügen ohne die Grundschicht aus Titan der Fall ist. 



   Es wird angenommen, dass die Glasur die Tonerdeschicht unter Abdichtung etwaiger Poren durchdringt und mit dem darunterliegenden Titan reagiert unter Bildung eines komplexen Reaktionsproduktes, das titan- und siliziumreich ist. Wenn in den Glasur- und Tonerdeschichten ein Fehler vorliegt, so ist dieses Reaktionsprodukt gegen Oxydation derart beständig, dass die darunterliegende Nioblegierung gegen Angriff geschützt wird. 



   Die Grundschicht aus Titan diffundiert in die Nioblegierung und bildet dabei verschieden zusammengesetzte Schichten, die entweder niob- oder titanreich sind, wobei das Mass der Anreicherung an Niob bzw. Titan von der Aufbringungsweise und der Nachbehandlung abhängt. 



   Die Titanschicht lässt sich zweckmässig beispielsweise durch Niederschlagen aus einem Schmelzsalzbad aufbringen. Dabei wird eine titanreiche Oberfläche erhalten, die eine gute Grundlage für die Tonerde und die Glasur bildet. Das Titan kann aber auch durch andere Verfahren, z. B. durch Flammenspritzen, aufgebracht werden, wenn dies zweckmässig erscheint. 

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   Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Beispiels näher erläutert. 



   Eine Niobplatte mit Abmessungen von etwa 12,7 x 12, 7 x 2,03 mm wird in Titankörnchen gepackt und 4 h in ein Bad aus geschmolzenem Salz von 850 C, das Bariumchlorid und andere Salze der Alkaliund Erdalkalimetalle enthält, eingetaucht. Es wird auf der Oberfläche eine 0,   0127-0,   0254 mm dicke Titanschicht erhalten, wobei Anzeichen einer gegenseitigen Diffusion des Niobs bzw. Titans festgestellt werden können. Die titanreiche Oberfläche wird dann einer Aufrauhbehandlung unterworfen, die darin besteht, dass ein aus in Wasser schwebendem grobem Tonerdepulver und Pressluft bestehender Strahl gegen die Oberfläche gerichtet wird, wonach geschmolzene Tonerde auf die Oberfläche mit einem Plasmaflammenspritzapparat aufgespritzt wird.

   Eine äussere Schicht, die hauptsächlich aus Kieselerde mit etwas Tonerde und kleineren Mengen an andern Metalloxyden besteht, wird auf die Tonerdeschicht in Form einer wässerigen Aufschlämmung aufgebracht, getrocknet und 15 min bei   1400 C   gebrannt, wobei sich eine matte Glasur bildet. Der Überzug aus Tonerde und Glasur wird von einer Fläche von etwa 2 x 2 mm an der Ecke der Platte entfernt, die sodann in Luft auf 1100 C erhitzt wird. Nach 150 h konnte keine bedeutende Gewichtszunahme festgestellt werden, obwohl die Platte einer Reihe thermischer Zyklen, d. h. periodischem Abkühlen auf Raumtemperatur und Wiedererwärmen, unterworfen wurde. 



   Eine ähnliche Niobplatte wird in gleicher Weise mit Tonerde- und Glasurschichten versehen, jedoch ohne eine Grundschicht aus Titan. Nach 5 h bei 1100 C konnte man einen Fehler in der Glasur feststellen, der die Grösse eines Nadelstiches aufwies. Nach weiteren 15 h war die Platte vollkommen oxydiert, wobei die Oxydation von dem Fehler ausging. 



   Die Grundschicht aus Titan scheint auf folgende Weise eine günstige Wirkung auszuüben :
1. Die Grundschicht reagiert leichter mit der siliziumhaltigen Glasur, so dass zwischen der Glasur und der Titanoberfläche eine stärkere Bindung entsteht. 



   2. Das sich zwischen der Glasur und dem Titan ergebende Reaktionsprodukt scheint oxydationsbeständiger zu sein und das darunterliegende Niob gegen Oxydierung besser zu schützen, als dies beim entsprechenden Reaktionsprodukt aus der Glasur und dem Niob der Fall ist.   a.   Die Titanoberfläche lässt sich leichter in einen gleichmässig rauhen Zustand überführen als eine   Nioboberfläche,   was besonders für harte Nioblegierungen gilt. Die Oberflächenart, die man bei Titan erhält, ergibt im Überzug eine sehr gut haftende Grundlage für die Tonerde. 



   Die Erfindung wurde im vorstehenden an Hand von Niob und Titan beispielsweise beschrieben, sie ist jedoch gleichfalls auf Legierungen dieser Metalle anwendbar, wie z. B. Titan-Chrom-Legierungen und eine Nioblegierung, die 15   Gew. -'10   Wolfram, 5   Gew.-%   Molybdän   und 1 Gew. -0/0   Zirkon enthält. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung von oxydationsbeständigen Überzügen auf Gegenständen aus Niob oder überwiegend   niobhaltigen   Legierungen, wobei eine äussere Schicht aus kieselerdehaltiger Glasur auf den Gegenstand aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass man vor dem Aufbringen der Glasur eine Grundschicht aus Titan auf den Gegenstand aufbringt.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zwischen der Grundschicht und der äusseren Schicht eine Zwischenschicht aus Tonerde aufbringt. EMI2.1 Schmelzsalzbad niedergeschlagen wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Titan durch Flammenspritzen aufbringt.