DE10017187A1 - Verfahren zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit von Legierungen aus Aluminium und Titan - Google Patents

Verfahren zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit von Legierungen aus Aluminium und Titan

Info

Publication number
DE10017187A1
DE10017187A1 DE2000117187 DE10017187A DE10017187A1 DE 10017187 A1 DE10017187 A1 DE 10017187A1 DE 2000117187 DE2000117187 DE 2000117187 DE 10017187 A DE10017187 A DE 10017187A DE 10017187 A1 DE10017187 A1 DE 10017187A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alloy
hydrogen fluoride
alloys
aluminum
titanium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2000117187
Other languages
English (en)
Other versions
DE10017187B4 (de
Inventor
Michael Schuetze
Gerd Schumacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dechema-Forschungsinstitut De
Original Assignee
DECHEMA GESELLSCHAFT fur CHEMISCHE TECHNIK und BIOTECHNOLOGIE EV
Dechema Deutsche Gesellschaft fuer Chemisches Apparatewesen eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DECHEMA GESELLSCHAFT fur CHEMISCHE TECHNIK und BIOTECHNOLOGIE EV, Dechema Deutsche Gesellschaft fuer Chemisches Apparatewesen eV filed Critical DECHEMA GESELLSCHAFT fur CHEMISCHE TECHNIK und BIOTECHNOLOGIE EV
Priority to DE2000117187 priority Critical patent/DE10017187B4/de
Publication of DE10017187A1 publication Critical patent/DE10017187A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10017187B4 publication Critical patent/DE10017187B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/34—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

Lösungen von Hydrogenfluoriden werden zur Behandlung der Oberfläche von Legierungen aus Aluminium und Titan eingesetzt. Die Lösungen von Hydrogenfluorid können über ein Tauchverfahren, durch einen Pinsel oder mit einem Sprühverfahren mit der Legierung in Kontakt gebracht werden. Die Oberflächenbehandlung bewirkt eine signifikante Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit an Luft und an reinem Sauerstoff bei Temperaturen zwischen 800 DEG C und 1100 DEG C.

Description

Die Erfindung betrifft die Vorbehandlung der Oberflächen von Legierungen aus Aluminium und Titan und dient der Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit der Legierung. Ziel ist es die Oxidationsbeständigkeit der Legierungen oberhalb von 700°C soweit zu erhöhen, daß ein technischer Einsatz als Leichtbauwerkstoff für Hochtemperatur-Anwendungen ermöglicht wird.
Es ist allgemein bekannt, daß der Zusatz von Halogenen eine Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit von Legierungen aus Aluminium und Titan im Tem­ peraturbereich zwischen 800°C und 1000°C bewirkt (M. Kumagai, K. Shibue, M.-S. Kim, M. Yonemitsu: Intermetallics (4) (1996) 557-566; G. Schumacher, F. Dettenwanger, M. Schütze, U. Hornauer, E. Richter, E. Wieser, W. Möller, Intermetallics (7) (1999) 1113-1120; M. Hara, Y. Kitagawa, Oxidation of Me­ tals, (52), (1999), 77-94). Zum Einbringen der Halogen-Legierungszusätze werden in der Literatur (M. Kumagai, K. Shibue, M.-S. Kim, T. Furuyama: EP 0 580 081 A1; M. Schütze, M. Hald: EP 0 770 702 A1; M. Schütze, M. Hald: DE 196 27 605 C1) verschiedene Verfahren beschrieben. Die Halogene werden der oxidierenden Atmosphäre zugesetzt oder bei der Legierungsherstellung werden dem gesamten Werkstoff 0.004 bis 1 at. % Halogenzusatz zulegiert oder es wird nur die Oberfläche mit Halogenen vorbehandelt.
Die herkömmlichen Verfahren zur Vorbehandlung der Oberfläche beruhen dar­ auf, daß Halogen-Verbindungen in festem oder flüssigem Zustand für einen bestimmten Zeitraum auf die Oberfläche einwirken. Diese Verfahren setzen eine Mindesteinwirkungsdauer der Halogenverbindungen auf die Oberfläche voraus oder die Legierung muß nach Aufbringen der Halogenverbindung aufge­ heizt werden. Das in dieser Erfindung vorgestellte Verfahren zur Vorbehand­ lung der Legierungsoberfläche mit Lösungen von Hydrogenfluorid hat gegen­ über diesen bereits bestehenden Verfahren den Vorteil, daß bereits nach ex­ trem kurzen Einwirkzeiten die Oberfläche die erhöhte Oxidationsbeständig­ keit aufweist. Die Proben besitzen, nachdem die Oberfläche in irgendeiner Form mit einer Lösung von Hydrogenfluorid in Kontakt gebracht worden ist, bereits nach ca. 1 min die verbesserte Oxidationsbeständigkeit. Diese Inno­ vation wird durch die extrem hohe Reaktivität des Hydrogenfluorids bedingt. Weiterhin sind die in diesem Verfahren angewandten Fluor-Konzentration we­ sentlich niedriger als bei den herkömmlichen Verfahren zur Oberflächenbe­ handlung. Während für die in Patent EP 0 580 081 A1 beschriebenen Verfahren zwischen 0.002 mol m-2 und 2 mol m-2 Halogenzusatz pro Probenoberfläche not­ wendig sind, liegen die im vorliegenden Verfahren verwendeten Fluor Konzen­ trationen zwischen 1 × 10-15 mol m-2 und 8 × 10-4 mol m-2.
Die mit einer Lösung von Hydrogenfluorid behandelte Legierung aus Aluminium und Titan besitzt zwischen 800°C und 1100°C an Luft und an reinem Sauer­ stoff eine im Vergleich zu nicht vorbehandelten Legierungen aus Aluminium und Titan um mehrere Größenordnungen verbesserte Oxidationsbeständigkeit. Die Oxidschichtdicke liegt nach 100 h bei 900°C an Luft zwischen 500 und 700 nm und damit um 24.5 µm niedriger als bei einer nicht vorbehandelten Legierung. Bei den mit Lösungen von Hydrogenfluorid vorbehandelten Legie­ rungen liegt nach der Oxidation eine sehr gute Haftfestigkeit der schützen­ den Oxidschicht vor, welche aus reinem Aluminiumoxid besteht.
Dadurch, daß sehr geringe Mindesteinwirkungszeiten bezüglich der Oberflä­ chenbehandlung bei diesem Verfahren vorliegen, kann dieses Verfahren weit­ aus wirtschaftlicher als herkömmliche Verfahren zur Oberflächenbehandlung angewandt werden. Durch die geringeren Fluor-Konzentrationen handelt es sich um einen, im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren, umweltschonen­ deren Prozeß und der korrosive Angriff der im Prozeß verwendeten Anlagen wird minimiert.

Claims (7)

1. Verwendung einer flüssigen Lösung von Hydrogenfluorid zur Behandlung der Oberfläche von Legierungen aus Aluminium und Titan zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit dieser Legierungen zwischen 800°C und 1100°C.
2. Behandlung einer Legierung aus Aluminium und Titan nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Legierung neben Titan zwischen 20-65 at. % Aluminium und in der Gesamtsumme zwischen 0 und 30 at. % weiterer Legierungszusätze enthält. Der Titangehalt der Legierung ist entspre­ chend reduziert.
3. Behandlung einer Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Legierung als weitere Legierungszusätze die Elemente Silicium oder Yttrium oder Zirconium oder Vanadium oder Tantal oder Molybdän oder Niob oder Chrom oder Mangan oder Bor oder Wolfram oder eine Kombination mehrerer der zuvor genannten Elemente vorliegen können.
4. Behandlung einer Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Lösung von Hydrogenfluorid verwendet wird, durch die eine Fluor-Konzentration auf der Werkstoffoberfläche zwischen 1 × 10-15 mol Fluor m-2 und 8 × 10-4 mol Fluor m-2 eingestellt wird.
5. Verwendung einer Lösung von Hydrogenfluorid nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Hydrogenfluorid in Wasser oder in einer an­ deren polaren Flüssigkeit gelöst vorliegt.
6. Behandlung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung von Hydrogenfluorid durch ein Tauchverfahren, durch Verstreichen mit einem Pinsel, durch ein Sprühverfahren, durch ein anderes bekanntes Applikationsverfahren oder durch eine Kombination mehrerer Applikations­ verfahren aufgebracht wird.
7. Behandlung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reaktion der Lösung von Hydrogenfluorid mit der Oberfläche der Legierung bereits nach 1 min eintritt.
DE2000117187 2000-04-07 2000-04-07 Verfahren zur Behandlung einer Legierung aus Aluminium und Titan zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit dieser Legierungenen zwischen 800°C und 1000°C und Verwendung des Verfahrens Expired - Fee Related DE10017187B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000117187 DE10017187B4 (de) 2000-04-07 2000-04-07 Verfahren zur Behandlung einer Legierung aus Aluminium und Titan zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit dieser Legierungenen zwischen 800°C und 1000°C und Verwendung des Verfahrens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000117187 DE10017187B4 (de) 2000-04-07 2000-04-07 Verfahren zur Behandlung einer Legierung aus Aluminium und Titan zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit dieser Legierungenen zwischen 800°C und 1000°C und Verwendung des Verfahrens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10017187A1 true DE10017187A1 (de) 2001-10-11
DE10017187B4 DE10017187B4 (de) 2012-12-13

Family

ID=7637825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2000117187 Expired - Fee Related DE10017187B4 (de) 2000-04-07 2000-04-07 Verfahren zur Behandlung einer Legierung aus Aluminium und Titan zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit dieser Legierungenen zwischen 800°C und 1000°C und Verwendung des Verfahrens

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10017187B4 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1462537A2 (de) * 2003-03-21 2004-09-29 DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines aus einer Al-Legierung, insbesondere TiAl-Legierung bestehenden Bauteiles sowie die Verwendung organischer Halogenkohlenstoffverbindungen oder in einer organischen Matrix eingebundener Halogenide
DE102006043436B3 (de) * 2006-09-15 2007-11-29 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit von TiAl-Legierungen durch die kombinierte Implantation von Fluor und Silizium
EP1892316A2 (de) 2006-08-25 2008-02-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Halogenhaltige Schichten
DE102008028990A1 (de) 2008-06-20 2010-02-11 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Erhöhung der Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit von TiAl-Legierungen und daraus bestehenden Bauteilen durch Pl3
EP2428591A2 (de) 2010-09-09 2012-03-14 DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. Verfahren zur Behandlung der Oberflächen eines aus einer TiAl-Legierung bestehenden Substrats zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3041214A (en) * 1959-09-25 1962-06-26 Clevite Corp Method of forming junction semiconductive devices having thin layers
GB2157325A (en) * 1984-04-10 1985-10-23 Nihon Parkerizing Method of treating aluminium surfaces
WO1993014241A1 (en) * 1992-01-13 1993-07-22 Henkel Corporation A method for the acidic conversion treatment of aluminum containing metal
EP0770702A1 (de) * 1995-10-23 1997-05-02 DECHEMA Deutsche Gesellschaft für Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik und Biotechnologie e.V. Verfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit von Legierungen auf der Basis TiAl

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE577830A (fr) * 1958-04-25 1959-08-17 Commissariat Energie Atomique Procédé de protection du magnésium et de ses alliages contre l'oxydation à haute température
DE2445622C3 (de) * 1974-09-25 1984-02-16 Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AG, 3000 Hannover Anwendung eines Verfahrens zur Erzeugung von festhaltenden Überzügen auf umzuformenden Teilen aus Aluminium

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3041214A (en) * 1959-09-25 1962-06-26 Clevite Corp Method of forming junction semiconductive devices having thin layers
GB2157325A (en) * 1984-04-10 1985-10-23 Nihon Parkerizing Method of treating aluminium surfaces
WO1993014241A1 (en) * 1992-01-13 1993-07-22 Henkel Corporation A method for the acidic conversion treatment of aluminum containing metal
EP0770702A1 (de) * 1995-10-23 1997-05-02 DECHEMA Deutsche Gesellschaft für Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik und Biotechnologie e.V. Verfahren zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit von Legierungen auf der Basis TiAl

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1462537A2 (de) * 2003-03-21 2004-09-29 DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines aus einer Al-Legierung, insbesondere TiAl-Legierung bestehenden Bauteiles sowie die Verwendung organischer Halogenkohlenstoffverbindungen oder in einer organischen Matrix eingebundener Halogenide
EP1462537A3 (de) * 2003-03-21 2006-06-07 DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines aus einer Al-Legierung, insbesondere TiAl-Legierung bestehenden Bauteiles sowie die Verwendung organischer Halogenkohlenstoffverbindungen oder in einer organischen Matrix eingebundener Halogenide
EP1892316A2 (de) 2006-08-25 2008-02-27 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Halogenhaltige Schichten
DE202007019519U1 (de) 2006-08-25 2013-03-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Halogenhaltige Schichten
DE102006043436B3 (de) * 2006-09-15 2007-11-29 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit von TiAl-Legierungen durch die kombinierte Implantation von Fluor und Silizium
DE102008028990A1 (de) 2008-06-20 2010-02-11 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Erhöhung der Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit von TiAl-Legierungen und daraus bestehenden Bauteilen durch Pl3
EP2428591A2 (de) 2010-09-09 2012-03-14 DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. Verfahren zur Behandlung der Oberflächen eines aus einer TiAl-Legierung bestehenden Substrats zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit
DE102010044806A1 (de) 2010-09-09 2012-03-15 Dechema Gesellschaft Für Chemische Technik Und Biotechnologie E.V. Verfahren zur Behandlung der Oberflächen eines aus einer TiAl-Legierung bestehenden Substrats zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit

Also Published As

Publication number Publication date
DE10017187B4 (de) 2012-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2255026B1 (de) Optimierte passivierung auf ti-/zr-basis für metalloberflächen
EP2147131B1 (de) Verfahren zum thermochemischen passivieren von edelstahl
DE2432364B2 (de) Verfahren zum Beschichten von Aluminium oder Aluminiumlegierungen
DE10194846T5 (de) Verfahren zur Oberflächenbehandlung eines rostfreien Stahlprodukts für eine Brennstoffzelle
DE102015115298B4 (de) Herstellungsverfahren für einen Separator einer Brennstoffzelle
DE69811446T4 (de) Metallisches Material oder Film mit fluorierter Oberfläche und Fluorierungsverfahren
DE1941140C3 (de) Mittel zum Überziehen einer Metalloberfläche
DE2701927A1 (de) Verfahren zur oberflaechenbehandlung von aluminium oder aluminium-legierungen
DE102006047713B3 (de) Elektropolierverfahren für Niob und Tantal und Elektrolyt
DE4323654A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer wenigstens eine Schicht aus einem Metalloxid vom n-Halbleitertyp aufweisenden beschichteten Glasscheibe
DE102018216317A1 (de) Verfahren zur Modifikation von feuerverzinkten Oberflächen
EP0204189B1 (de) Verfahren zum mechanisch-chemischen Polieren von Siliciumscheiben
DE69912372T2 (de) Clip
DE10017187A1 (de) Verfahren zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit von Legierungen aus Aluminium und Titan
EP1462537A2 (de) Verfahren zur Behandlung der Oberfläche eines aus einer Al-Legierung, insbesondere TiAl-Legierung bestehenden Bauteiles sowie die Verwendung organischer Halogenkohlenstoffverbindungen oder in einer organischen Matrix eingebundener Halogenide
WO2007134596A1 (de) Verfahren zur behandlung von oberflächen von titanaluminiumlegierungen mit fluor oder fluorverbindungen
DE3724614C2 (de) Verfahren zur elektrolytischen Herstellung einer Aluminiumoxidschicht an der Oberfläche eines Aluminiumverbundgegenstandes
EP0213590B1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Konversionsschichten auf Zink und/oder Zink/Aluminium-Legierungen
DE3435799A1 (de) Thallium enthaltende zusammensetzung, waessrige loesung hiervon und ihre verwendung zur entfernung von belaegen aus gold und/oder palladium oder palladium-nickel von traegern
EP0232929A1 (de) Verfahren zur Erleichterung der Kaltumformung von Edelstahl
DE102010044806A1 (de) Verfahren zur Behandlung der Oberflächen eines aus einer TiAl-Legierung bestehenden Substrats zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit
DE3622032A1 (de) Verfahren zum beschichten von titan und aehnlichen werkstoffen
DE102011055644A1 (de) Verfahren zur Erzeugung einer schwarzen oxidkeramischen Oberflächenschicht auf einem Bauteil aus einer Leichtmetalllegierung
DE19611113C2 (de) Redoxelektrode mit einer passiven Oberflächenschicht, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendungen der Redoxelektrode
DE4010961C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: C23C 22/34 AFI20051017BHDE

8120 Willingness to grant licences paragraph 23
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R082 Change of representative

Representative=s name: HEBING, NORBERT, DIPL.-PHYS., DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: DECHEMA-FORSCHUNGSINSTITUT, DE

Free format text: FORMER OWNER: DECHEMA GESELLSCHAFT FUER CHEMISCHE TECHNIK UND BIOTECHNOLOGIE E.V., 60486 FRANKFURT, DE

Effective date: 20130222

R082 Change of representative

Representative=s name: HEBING, NORBERT, DIPL.-PHYS., DE

Effective date: 20130222

R020 Patent grant now final

Effective date: 20130314

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee