DE1521598C3

DE1521598C3 - Process for the production of metallic diffusion coatings

Info

Publication number: DE1521598C3
Application number: DE19651521598
Authority: DE
Inventors: Marshall George Brookfield; Parzuchowski Richard Stanley Danbury; Moore Dennis Barry Ridgefield; Conn. Witfield (V.St.A.)
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1965-12-08
Filing date: 1965-12-08
Publication date: 1976-06-10

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Temperaturbeständigkeit von Gegenständen aus Eisen-, Nickel- oder Kobaltlegierungen durch eine Diffusionsbehandlung mit einem Pulvergemisch aus Aluminium oder dessen Legierungen und gegebenenfalls weiteren Füll-, Binde- und/ oder Flußmitteln. Neben der Temperaturbeständigkeil wird auch ein höherer Widerstand gegen Oxydation erstrebt. Als zu behandelnde Gegenstände kommen z. B. Schaufelblätter von Gasturbinen, Brennkammerauskleidungen sowie Brennstoff-Luft-Düsen in Betracht.The present invention relates to a method for improving the temperature resistance of Objects made of iron, nickel or cobalt alloys through a diffusion treatment with a Powder mixture of aluminum or its alloys and, if necessary, further filling, binding and / or fluxes. In addition to the temperature resistance wedge, there is also a higher resistance to oxidation strives. As objects to be treated, for. B. blades of gas turbines, combustion chamber linings as well as fuel-air nozzles.

Bisher wurden Gegenstände aus Eisen oder einer Legierung zur Verbesserung ihrer Eigenschaften einer Oberflächenbehandlung mit Aluminium unterworfen. Dabei erfolgt, wie in der deutschen Patentschrift 8 25 034 angegeben, die Oberflächenbehandlung des Werkstücks durch Belegen mit einer Aluminium oder Aluminiumlegierung enthaltenden Mischung, der außerdem ein bei der Behandlungstemperatur schmelzendes Fließmittel zugegeben wird. Eine andere, auch in dieser Patentschrift angegebene Art der Erzeugung von Diffusionsschichten von Aluminium auf Metallen stellt das Eintauchen in geschmolzenes Aluminium und anschließendes Erhitzen dar.So far, articles made of iron or an alloy have been used to improve their properties Surface treated with aluminum. This takes place as in the German patent specification 8 25 034 specified the surface treatment of the workpiece by covering it with an aluminum or Mixture containing aluminum alloy, which also contains a at the treatment temperature melting flow agent is added. Another type of The creation of diffusion layers of aluminum on metals represents immersion in molten material Aluminum and subsequent heating.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Überzug zu schaffen und somit auch Maschinenteile mit besseren Überzügen. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf die Schaffung eines Verfahrens zur entsprechenden Behandlung bzw. zum Herstellen von Überzügen auf hochschmelzende Metalle und Legierungen, insbesondere die in der Tabelle angegebenen bekannten Legierungen. Die Erfindung richtet sich weiter auf die Schaffung einer Pulvermischung zur Zementierungsbehandlung sol-It is an object of the present invention to provide an improved coating, and thus also Machine parts with better coatings. In particular, the invention is directed to providing a Process for the appropriate treatment or for the production of coatings on high-melting points Metals and alloys, in particular the known alloys given in the table. the The invention is further directed to the creation of a powder mixture for cementing treatment sol-

Nickel-Nickel- Kobalt-Cobalt- max. 0,6max. 0.6 Eisen-Iron- Legierungalloy Legierungalloy Legierungalloy CC. 0,100.10 0,4 bis 0,50.4 to 0.5 MnMn 0,150.15 0,50.5 max. 1,0max. 1.0 SS. 0,0150.015 0,040.04 10,0 bis10.0 to SiSi 0,200.20 max. 0,5max. 0.5 12,012.0 CrCr 14 bis 1614 to 16 20 bis 2220 to 22 1,5 bis 2,01.5 to 2.0 21,021.0 CoCo 17 bis 2017 to 20 Restrest 20,020.0 MoMon 4,5 bis 5,54.5 to 5.5 3,03.0 TiTi 2,75 bis 3,752.75 to 3.75 AlAl 3,75 bis 4,753.75 to 4.75 BB. 0,025 bis 0,0350.025 to 0.035 FeFe max. 4,0max. 4.0 Restrest CuCu 0,100.10 ZrZr 0,060.06 NiNi 46,0 bis 54,046.0 to 54.0 20,020.0 WW. 2,52.5 Nb
TaNb
Ta }} 0,75 bis 1,250.75 to 1.25

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Verwendung von Magnesium in Verbindung mit Aluminium in den Überzügen entgegen der allgemeinen Ansicht eine verbesserte Hitzebeständigkeit bewirkt. It has now surprisingly been found that the use of magnesium in conjunction with Contrary to popular belief, aluminum in the coatings improves heat resistance.

Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände in ein außer Aluminium bis zu 30 Gewichtsprozent metallisches Magnesium oder eine Aluminium-Magnesium-Legierung enthaltendes Pulvergemisch eingebettet und unter Luftabschluß auf Temperaturen von 940 bis 1150° C erhitzt werden. Die Temperaturbehandlung wird so lange durchgeführt, bis Aluminium und Magnesium in die Oberfläche der Gegenstände eindiffundiert sind und eine Legierung gebildet haben.The present invention is characterized in that the articles are made in one other than aluminum up to 30 percent by weight metallic magnesium or an aluminum-magnesium alloy containing powder mixture embedded and in the absence of air to temperatures of 940 to 1150 ° C be heated. The temperature treatment is carried out until aluminum and magnesium have diffused into the surface of the objects and have formed an alloy.

Es hat sich im Gegensatz zu den zu erwartenden Ergebnissen bei Versuchen gezeigt, daß bereits ein sehr geringer Gehalt des Metalls Magnesium in einem Überzug oder einer Diffusionsschicht aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung, wobei die verschiedenen Metalle nach Art einer Legierung mit der Oberfläche des aus einer Legierung bestehenden Gegenstandes verbunden sind, ein Produkt ergibt, welches, ohne daß dadurch der Widerstand gegen Abnutzung erheblich verringert würde, wesentlich bessere Eigenschaften hinsichtlich der thermischen Ermüdung hervorbringt, In contrast to the results to be expected, tests have shown that a very low content of the metal magnesium in a coating or a diffusion layer made of aluminum or an aluminum alloy, the various metals being alloyed with the surface of the object consisting of an alloy are connected, results in a product which, without that the resistance to wear would be significantly reduced, much better properties in terms of thermal fatigue,

An sich ist Magnesium als leicht entflammbares unstabiles Metall bekannt, welches bei erhöhter Temperatur heftig reagiert und welches höhere Temperaturen nicht in derjenigen Weise aushalten kann, wie dies bei den meisten anderen Metallen derjenigen Gruppe der Fall ist, die Temperaturen gut aushalten können. Diese ungünstigen Eigenschaften des Magnesiums sollten zu dem Schluß führen, daß das Zugeben von Magnesium in einen in Form einer Legierung ausgebildeten Überzug zum Zwecke der Erhöhung des Widerstandes gegen thermische Ermüdungserscheinungen nachteilig sei.Magnesium is known per se as a highly flammable, unstable metal, which at increased Temperature reacts violently and which cannot withstand higher temperatures in the way as is the case with most other metals in the group that can withstand temperatures well be able. These unfavorable properties of magnesium should lead to the conclusion that adding of magnesium in a coating formed in the form of an alloy for the purpose of enhancement the resistance to thermal fatigue is disadvantageous.

Es wurde aber gefunden, daß durch Diffusion hergestellte Auflagen aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung mit dem Hauptmaterialanteil Aluminium und einem sehr geringen Magnesiumprozentsatz erheblich bessere Eigenschaften für das so behandelte Maschinenteil ergeben, indem dieses Maschinenteil höhere Temperaturen aushalten kann und thermische Ermüdungserscheinungen nicht so stark sind. Die bewirkte Verbesserung wurde bei einer Vielerzielt worden (siehe Fi g. 1 und 2). Beispiel 1However, it has been found that coatings made of aluminum or an aluminum alloy, produced by diffusion with the main material content aluminum and a very low magnesium percentage Significantly better properties for the machine part treated in this way result from this machine part Can withstand higher temperatures and not so severe thermal fatigue are. The improvement brought about has been achieved in a large number (see Figures 1 and 2). example 1

Es wird eine Pulvermischung hergestellt, bestehend aus 98,5% Aluminiumoxidpulver solcher Körnigkeit, daß die Partikeln durch ein Sieb mit 88 Maschen pro Zentimeter gehen, 1,5% eines Pulvers bestehend aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung mit 10%A powder mixture is produced, consisting of 98.5% aluminum oxide powder of such a grain size, that the particles pass through a sieve with 88 meshes per centimeter, consisting of 1.5% of a powder an aluminum-magnesium alloy with 10%

Metallbestandteilen des zur Zementierung dienenden Pulvers kann bis zu 30:70 betragen, aber vorzugsweise nicht weniger als 2:98. Die Temperaturen der Wärmebehandlung können zwischen 540 und 5 1090° C liegen; bevorzugte Temperaturbereiche werden in den Beispielen angegeben.Metal components of the powder used for cementing can be up to 30:70, but preferably not less than 2:98. The temperatures of the heat treatment can be between 540 and 5 are 1090 ° C; preferred temperature ranges are given in the examples.

In den folgenden Beispielen werden Pulvermischungen zur Herstellung von Zementierungspakkungen beschrieben, die bei einem der bevorzugten zahl von wiederholt durchgeführten Versuchen beob- io erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wurden, achtet, die mit Legierungsproben durchgeführt wur- Mit diesem Verfahren sind überragende Ergebnisse den, zu denen Eisen-, Nickel- oder Kobalt-Grundlegierungen gehörten.In the following examples, powder mixes are used to make cementation packages described, which were used in one of the preferred number of experiments carried out repeatedly ob- io methods according to the invention, pays attention that was carried out with alloy samples- With this procedure are outstanding results those that included iron, nickel, or cobalt base alloys.

Bei einigen Proben mit durch Diffusion hergestellten Oberflächen, bestehend aus Legierungen, welche 15 Aluminium enthielten und außerdem etwa 2 bis 6% Magnesium an der Oberfläche der Probe, hat sich herausgestellt, daß der Widerstand gegen Ermüdungserscheinungen um etwa 30 bis 50% verbessert ist,In the case of some samples with surfaces produced by diffusion, consisting of alloys which are 15 Aluminum and also about 2 to 6% magnesium on the surface of the sample found that the resistance to signs of fatigue is improved by about 30 to 50%,

ohne daß damit der Widerstand gegen Abnutzung ao Magnesium und solcher Korngröße, daß es durch ein (Erosion) erheblich verschlechtert worden wäre. Sieb mit 8 Maschen pro Zentimeter geht, wobei dieserwithout the resistance to wear and tear ao magnesium and such a grain size that it is through a (Erosion) would have been significantly worsened. Sieve with 8 meshes per centimeter goes, with this one

Die Legierung, welche die durch Diffusion ent- Mischung 78 g pro 100 kg Hydrazin-Dihydrochlorid standene Oberflächenschicht bildet, kann vorteilhaf- als aktives Gas erzeugender Stoff beigegeben werden, terweise auch kleine Mengen Metalle der hoch- Dieses Pulver wird um die zu behandelnden Teile schmelzenden Gruppe enthalten, einschließlich Niob, 35 herumgepackt und während 2 Stunden auf 1045° C Tantal, Molybdän, Wolfram und gegebenenfalls auch ±10% gehalten; anschließend können die Teile abkleine Mengen Titan oder Chrom. Für solche durch kühlen. Die zu behandelnden Gegenstände werden-Diffusion entstandene Oberflächenschicht werden aus der Packung herausgenommen, gewaschen und auch Legierungen verwendet, welche Metalle der haben danach einen vollständigen Legierungsüberzug Eisengruppe enthalten, d. h. Eisen, Nickel und 30 von etwa 0,05 mm Dicke. Kobalt.The alloy that separates the mixture by diffusion 78 g per 100 kg of hydrazine dihydrochloride formed surface layer can advantageously be added as an active gas generating substance, Sometimes even small amounts of metals of the high- This powder is used around the parts to be treated melting group, including niobium, 35 packed around and kept at 1045 ° C for 2 hours Tantalum, molybdenum, tungsten and possibly also ± 10%; then the parts can be reduced Amounts of titanium or chromium. For those by cool. The objects to be treated are diffusion resulting surface layer are taken out of the pack, washed and alloys are also used, which metals then have a complete alloy coating Contain iron group, d. H. Iron, nickel and 30 about 0.05 mm thick. Cobalt.

Die genannten guten Ergebnisse werden durch eine Beispiel 2The mentioned good results are demonstrated by an example 2

Diffusionsbehandlung mit einem Pulvergemisch er- Die Zementierungsmischung besteht aus 98% Aluzielt, das wenigstens 1,5 Gewichtsprozent metalli- miniumoxidpulver, welches durch ein Sieb mit sches Aluminium und wenigstens 0,15 Gewichtspro- 35 88 Maschen pro Zentimeter geht, 1,5% Aluminiumzent metallisches Magnesium enthält. pulver, welches durch ein Sieb mit etwa 128 MaschenDiffusion treatment with a powder mixture - The cementation mixture consists of 98% aluminum targets, the at least 1.5 percent by weight of metal oxide powder, which through a sieve with aluminum and at least 0.15 percent by weight of meshes per centimeter, 1.5 percent aluminum contains metallic magnesium. powder, which through a sieve with about 128 mesh

Fig. 1 der Zeichnung ist eine schematische Dar- pro Zentimeter geht und 0,15% Magnesiumpulver, stellung der Ergebnisse von Wärme-Ermüdungser- welches durch ein Sieb von etwa 128 Maschen pro scheinungen von Proben, die nach der Erfindung Zentimeter geht; dazu werden 78 g pro 100 kg Hydrabehandelt wurden, im Vergleich mit in bekannter 40 zin-Dihydrochlorid gegeben. Das Packen zum Zemen-Weise behandelten Proben; das Grundmaterial ist tieren und die Wärmebehandlung wird dabei so wie dabei eine Kobaltlegierung;Fig. 1 of the drawing is a schematic dar- per centimeter and 0.15% magnesium powder, presentation of the results of heat fatigue which passed through a sieve of about 128 meshes per phenomena of samples that goes centimeters according to the invention; for this purpose 78 g per 100 kg are hydrotreated were given in comparison with the known 40 zin dihydrochloride. Packing to the Zemen Way treated samples; the base material is animals and the heat treatment is done like this a cobalt alloy;

Fig. 2 ist eine ähnliche Darstellung, wobei das Grundmaterial eine Nickel-Legierung ist.Fig. 2 is a similar illustration, the Base material is a nickel alloy.

Die Versuchsergebnisse werden durch die Höhe 45 Die Zementierungsmischung besteht aus 98,5% der Streifen in den F i g. 1 und 2 dargestellt. Die reinem Al₂O₃-Pulver, welches durch ein Sieb mit Proben enthielten die Unterlage aus Eisenlegierun- " · — - -The test results are indicated by the height 45. The cementing mix consists of 98.5% of the strips in FIG. 1 and 2 shown. The pure Al ₂ O ₃ powder, which through a sieve with samples contained the base of iron alloy- "· - - -

gen, Kobaltlegierungen und Nickellegierungen. Die
Versuchsobjekte wurden einem Temperaturzyklus
von 95 bis 1090⁰C unterworfen. Während der 50 sehen pro Zentimeter geht, wobei dieser Mischung Zyklen wurden die Proben für 40 Sekunden auf 78 g pro 100 kg Mischung Hydrazin-Dihydrochlorid 1090⁰C erhitzt, dann 20 Sekunden lang mit Luft
angeblasen und dann während weiterer 20 Sekunden
mit nicht bewegter Luft gekühlt.genes, cobalt alloys and nickel alloys. the
Test objects were subjected to a temperature cycle
from 95 to 1090 ⁰ C subjected. While the 50 see per centimeter goes, with this mixture cycles, the samples were ^{heated for 40 seconds to 78 g per 100 kg of hydrazine-dihydrochloride mixture at 1090 °} C., then for 20 seconds with air
blown on and then for another 20 seconds
cooled with non-moving air.

Die Proben wurden auch Versuche zur Ermittlung 55
des Widerstandes gegen Abtragung, d.h. Abnutzung
(Erosion), unterworfen. Dabei wurden sie unter
anderem 100 Stunden lang bei 1090° C in einer oxydierenden Atmosphäre behandelt. Die Proben verloren dabei nicht mehr als 0,08 g an Gewicht. Dies 60 sium-Mischung mit 30% Magnesium, wobei die Teilist innerhalb der von Turbinenherstellern gesetzten chen durch ein Sieb mit 128 Maschen pro Zentimeter Grenze. In jedem Falle war das Ausgangsgewicht gehen, 1,5% Aluminiumpulver, welches durch ein einer Probe etwa 50 g. Sieb mit 128 Maschen pro Zentimeter geht, wobeiThe samples were also used to determine 55
the resistance to erosion, ie wear and tear
(Erosion). In doing so, they were under
other treated for 100 hours at 1090 ° C in an oxidizing atmosphere. The samples lost no more than 0.08 g in weight. This 60 sium mixture with 30% magnesium, the part being within the surfaces set by turbine manufacturers through a sieve with 128 meshes per centimeter border. In each case the starting weight was 1.5% aluminum powder, which through a sample was about 50 g. Sieve with 128 meshes per centimeter goes, whereby

Zur Erzielung einer eindiffundierten Schicht auf dieser Mischung dann 78 g pro 100 kg Mischung der Legierungs-Unterlage kann man eine aus einer 65 Hydrazin-Dihydrochlorid als gaserzeugender Be-Pulvermischung bestehende Zementierungspackung standteil beigegeben werden. Die weitere Behand-(pack cementation powder mixture) verwenden. Das lung entspricht den obigen Beispielen. Verhältnis von Magnesium zu Aluminium in den Eine Analyse der mit Überzug versehenen, ausTo achieve a diffused layer on this mixture then 78 g per 100 kg of mixture The alloy base can be one made from a 65 hydrazine dihydrochloride as a gas-generating Be powder mixture Existing cementing pack can be added to the component. The further treatment (pack cementation powder mixture). The development corresponds to the examples above. Ratio of magnesium to aluminum in the An analysis of the coated ones

im Beispiel 1 durchgeführt.carried out in example 1.

Example 3

88 Maschen pro Zentimeter geht, 1,5% pulverisierte Aluminium-Magnesium-Legierung mit 10% Magnesium, wobei das Pulver durch ein Sieb mit 36 Ma-88 meshes per centimeter, 1.5% powdered aluminum-magnesium alloy with 10% magnesium, the powder through a sieve with 36 m

beigegeben wird. Das weitere Verfahren entspricht dem nach Beispiel 1.is added. The rest of the procedure corresponds to that of Example 1.

Example 4

Zementierungsmischung, bestehend aus 97% im Handel erhältlichem reinem Aluminiumoxidpulver, welches durch ein Sieb mit 88 Maschen pro Zentimeter geht, 1,5% pulverisierte Aluminium-Mägne-Cementing mix consisting of 97% commercially available pure alumina powder, which goes through a sieve with 88 meshes per centimeter, 1.5% powdered aluminum-magne-

Kobalt-Legierung bestehenden Gegenstände, die nach den oben beschriebenen Verfahren behandelt wurden, hat folgende Zusammensetzung der Oberflächen und der Bereiche unmittelbar unterhalb der Oberflächen ergeben:Articles made of cobalt alloy which have been treated according to the methods described above, has the following composition of the surfaces and the areas immediately below the surfaces result:

1. Probe1st sample

a) An der Oberfläche: 50 bis 55% Al, 18 bis 20% Co, 5 bis 7% Cr, 1 bis 2% W, 0 bis 3% Ti, 0,5 bis 1,0% Fe, 3 bis 4% Zn. Ebenfalls fand sich etwas ZnO und Al₂O₃ an der Oberfläche.a) On the surface: 50 to 55% Al, 18 to 20% Co, 5 to 7% Cr, 1 to 2% W, 0 to 3% Ti, 0.5 to 1.0% Fe, 3 to 4% Zn. Some ZnO and Al ₂ O _{3 were also found} on the surface.

b) An der Oberfläche nach geringem Materialabhub 45 bis 50 «/ο Al, 34 bis 38% Co, 7 bis 9% Cr, 3 bis 4% W, 3 bis 5% Ti, 1 bis 2% Fe, 2 bis 3% Mg; kein Zink.b) On the surface after slight material removal 45 to 50 «/ ο Al, 34 to 38% Co, 7 to 9% Cr, 3 to 4% W, 3 to 5% Ti, 1 to 2% Fe, 2 to 3% Mg; no zinc.

2. Probe . ■2nd sample. ■

a) An der Oberfläche: 45 bis 50% Al, 14 bis 16% Co, 1 bis· 2% Cr, 4 bis "5% W, 2 bis 3% Ti, 0,2 bis 0,5% Fe, 4 bis 6% Mg. An der Oberfläche fand sich Al₂O₃ und kein Zink.a) On the surface: 45 to 50% Al, 14 to 16% Co, 1 to x 2% Cr, 4 to "5% W, 2 to 3% Ti, 0.2 to 0.5% Fe, 4 to 6% Mg. Al ₂ O ₃ and no zinc were found on the surface.

b) An der Oberfläche nach geringem Materialabhub: 28 bis 32% Al, 47 bis 51%Co, 12 bis 15%Cr,b) On the surface after slight material removal: 28 to 32% Al, 47 to 51% Co, 12 to 15% Cr,

5 bis 7 % W, 1 bis 2% Ti, 1 bis 2% Fe. ^a5 5 to 7% W, 1 to 2% Ti, 1 to 2% Fe. ^a5

Die Oberflächenbereiche der Proben bestehen aus einer Legierung, die ihrerseits aus der Grundlegierung, d. h. dem Stoff, aus dem die Probe besteht, bestehen, etwa 50% Aluminium und einigen Prozenten Magnesium. Der Magnesiumanteil beträgt ungefähr 2 bis 6%; diese Werte sind nicht kritisch, da etwas größere oder kleinere Prozentsätze ebenfalls hervorragende Eigenschaften erzielen, wobei die Eigenschaften nur etwas anders sind, als sie bei den oben beschriebenen Versuchen angegeben wurden.The surface areas of the samples consist of an alloy, which in turn consists of the base alloy, d. H. the substance of which the sample is made, about 50% aluminum and a few percent magnesium. The magnesium content is approximately 2 to 6%; these values are not critical, as they are somewhat larger or smaller percentages also achieve excellent properties, the properties only are slightly different from what was stated in the experiments described above.

Die obigen Analysen wurden mit einem Elektronenstrahl-Mikroanalysator durchgeführt, der Röntgenstrahlen und ein Einkristallröntgenspektrometer verwendet, wodurch man eine Spektralanalyse erhält. Diese Einrichtung hat die chemische Zusammensetzung der mit Hilfe der Erfindung geschichteten Gegenstände sowohl an den äußeren Schichten als auch unter der Oberfläche ergeben, wobei eine »untere Schicht« dadurch erhalten wurde, daß man etwas Material von den Proben abnahm.The above analyzes were carried out with an electron beam microanalyzer using X-rays and a single crystal X-ray spectrometer, whereby a spectrum analysis is obtained. This device has the chemical composition of that layered using the invention Objects both on the outer layers and below the surface result, with a "Lower layer" was obtained by removing some material from the samples.

Der Gegenstand selbst, der mit einem Überzug versehen wurde, bestand aus einer Kobaltlegierung, die unter der Bezeichnung W 1-52 erhältlich ist und etwa 20 bis 22% Chrom, 10 bis 12% Wolfram, 0,6% Eisen und den Rest Kobalt erhält.The object itself, which was provided with a coating, consisted of a cobalt alloy, which is available under the designation W 1-52 and about 20 to 22% chromium, 10 to 12% tungsten, 0.6% iron and the remainder cobalt.

Kobalt, Nickel und Eisen sind vorhanden, weil diese Metalle aus der als Unterlage dienenden Kobalt-, Nickel- oder Eisenlegierung selbst kommen. Titan und Chrom sind ebenso wie die Metalle der hochschmelzenden Gruppe (Niob, Tantal, Molybdän, Wolfram) vorhanden, und es wird angenommen, daß einige Metalle dieser Aufzählung von Verunreinigungen im Aluminium und der Mischung herrühren, die bei demjenigen Verfahren verwendet wurde, dessen Ergebnis analysiert wurde; es wird angenommen, daß diese Bestandteile im positiven Sinne zum Ergebnis der Erfindung beitragen.Cobalt, nickel and iron are present because these metals come from the cobalt, Nickel or iron alloy itself come. Titanium and chromium are just like the metals of the Refractory group (niobium, tantalum, molybdenum, tungsten) is present and it is believed that some metals in this list stem from impurities in the aluminum and the mixture that was used in the procedure the result of which was analyzed; it is believed that these components contribute in a positive sense to the result of the invention.

Außer dem Verfahren mit Zementierung kann man auch einen Brei verwenden, mit dem die mit einem Überzug zu versehenden Maschinenteile vor der Wärmebehandlung überzogen werden. Er weist Teilchen in Suspension und einen Binder auf. Der Brei kann eine pulverisierte Aluminium-Magnesium-Legierung mit beispielsweise 90 % Aluminium und 10% Magnesium enthalten. Etwa 25 bis 75 Gewichtsteile dieses Pulvers können mit 75 bis 25 Gewichtsteilen eines bekannten Flußmittels verwendet werden. Das Flußmittel kann aus 40% KCl, 40% NaCl, 6% Lithiumfluorid bestehen, und der Rest ist Natriumfluorid und Aluminiumfluorid der Zusammensetzung 3NaF-AlF₃. Zwischen 40 und 80% eines flüssigen Bindemittels und 2% eines Binders können mit den oben angegebenen festen Bestandteilen in Pulverform verwendet werden. Die Teile werden mit Überzug versehen und danach bei so hohen Temperaturen getempert, daß das Aluminium und das Magnesium in die Teile diffundiert und dabei Legierungen bildet.In addition to the cementing process, it is also possible to use a paste with which the machine parts to be provided with a coating are coated before the heat treatment. It has particles in suspension and a binder. The slurry can contain a powdered aluminum-magnesium alloy with, for example, 90% aluminum and 10% magnesium. About 25 to 75 parts by weight of this powder can be used with 75 to 25 parts by weight of a known flux. The flux can consist of 40% KCl, 40% NaCl, 6% lithium fluoride, and the remainder is sodium fluoride and aluminum fluoride of the composition 3NaF-AlF ₃ . Between 40 and 80% of a liquid binder and 2% of a binder can be used in powder form with the solid ingredients specified above. The parts are provided with a coating and then tempered at such high temperatures that the aluminum and magnesium diffuse into the parts and thereby form alloys.

Vermutlich sind die besonders guten Ergebnisse der erfindungsgemäß behandelten Bauteile das Ergebnis einer Legierung kleiner Mengen von Magnesium mit Aluminium oder Aluminium-Legierungen und mit derjenigen »Grund«-Legierung, aus welcher der Gegenstand besteht, und zwar unabhängig davon, ob diese Legierung eine Kobalt-, eine Nickel- oder eine Eisen-Legierung ist.The particularly good results of the components treated according to the invention are presumably the result an alloy of small amounts of magnesium with aluminum or aluminum alloys and with the "basic" alloy of which the object is made, regardless of whether this alloy is a cobalt, a nickel or an iron alloy.

Wie bereits eingangs erwähnt wurde, ist die Erfindung von besonderer Bedeutung bei der Herstellung von Turbinenschaufeln, Düsen, Brennkammerverkleidungen und -wandungen u. dgl., weil bei solchen Bauteilen die Gefahr einer Oxydation, einer bei hohen Temperaturen auftretenden Materialermüdung und insbesondere der Materialabtrag beim Gebrauch wesentliche Faktoren sind. Die Erfindung ist überall von großem Nutzen, wo man mit diffundierten Oberflächen versehene und aus Legierungen bestehende Teile für die Verwendung bei hohen Temperaturen benötigt.As already mentioned at the beginning, the invention is of particular importance in the production of turbine blades, nozzles, combustion chamber linings and walls and the like Components run the risk of oxidation and material fatigue occurring at high temperatures and in particular the material removal during use are essential factors. Invention is everywhere of great use where there are diffused surfaces made of alloys Parts required for use at high temperatures.

Nach der Erfindung kann ein derartiges Maschinenteil, welches beispielsweise aus einer bekannten Nickel-Legierung besteht, vorzugsweise zunächst entweder durch Bedeckung oder durch Eindiffundieren einen Chromüberzug erhalten, und dann kann der Magnesium enthaltende Überzug angebracht werden. Man kann eine Zementierungspackung verwenden, welche etwa 65 Gewichtsprozent einer pulverisierten Eisen-Chrom-Legierung mit 65% Chrom und 35% Eisen enthält, 1V2% Ammoniumfluorid NH₄F und pulverisiertes Al₂O₃ als Rest (etwa 33V2 Gewichtsprozent). Wenn man diese Packung 5 oder 6 Stunden lang bei 1010° C tempert, dann erhält man einen Chromniederschlag von etwa 0,025 bis 0,05 mm Dicke. Danach wird weiter in der oben beschriebenen Weise zur Erhaltung eines magnesium- und aluminiumhaltigen Überzuges verfahren.According to the invention, such a machine part, which consists for example of a known nickel alloy, can preferably first receive a chrome coating either by covering or by diffusion, and then the magnesium-containing coating can be applied. A cementation packing can be used which contains about 65% by weight of a powdered iron-chromium alloy with 65% chromium and 35% iron, 1V2% ammonium fluoride NH ₄ F and powdered Al ₂ O ₃ as the balance (about 33V2% by weight). If this packing is tempered for 5 or 6 hours at 1010 ° C., a chromium deposit of about 0.025 to 0.05 mm thick is obtained. Thereafter, the procedure described above is used to maintain a magnesium- and aluminum-containing coating.

Wenn in dem behandelten Werkstück auf Grund besonderer Anforderungen kein Eisen vorhanden sein soll, dann kann eine Packung verwendet werden, die eben kein Eisen enthält.If there is no iron in the treated workpiece due to special requirements a pack that does not contain iron can be used.

Eine Eisen enthaltende Pulvermischung zum Zementieren, welche sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat, enthält etwa 40% Ferro-Aluminium, etwa 40% Aluminiumoxid, nicht mehr als 20% Magnesiumoxid und Spuren eines gasentwickelnden Stoffes, wie z. B. Hydrazin-Dihydrochlorid. Mit Hilfe dieser Mischung erhält man eine eindiffundierte Oberflächenschicht, welche ebenso wie bei den anderen oben beschriebenen Beispielen Magnesium enthält. An iron-containing powder mixture for cementing, which has been found to be particularly advantageous contains about 40% ferro-aluminum, about 40% aluminum oxide, not more than 20% magnesium oxide and traces of a gas-evolving substance, such as. B. hydrazine dihydrochloride. With help this mixture gives a diffused surface layer, which is the same as with the others Examples described above contains magnesium.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for improving the temperature resistance of objects made of iron, nickel or cobalt alloys by diffusion treatment with a powder mixture of aluminum or its alloys and optionally other fillers, binders and / or fluxes, characterized in that the objects in an except Aluminum embedded up to 30 percent by weight of metallic magnesium or an aluminum-magnesium alloy containing powder mixture and ^{heated to temperatures of 940 to 1150 0} C in the absence of air, for a sufficient period of time during which the aluminum and magnesium diffuse to the surface of the objects and can form an alloy.

2. The method according to claim 1, characterized in that at least in the powder mixture 1.5 weight percent metallic aluminum and at least 0.15 weight percent metallic Magnesium can be used.

3. Process according to claims 1 and 2, characterized in that a powder mixture as containing alumina is used. .

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the objects previously under Exclusion of air with a mixture containing at least 40 percent by weight of chromium 980 to 1090 ° C.

rather alloys, with the application of which the thermal Fatigue can be significantly reduced without this at the expense of the resistance against removal is achieved.