DE1546051A1 - Verfahren zum Aufbringen von UEberzuegen auf Hochtemperatur-Legierungen - Google Patents

Verfahren zum Aufbringen von UEberzuegen auf Hochtemperatur-Legierungen

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DE1546051A1 DE19631546051 DE1546051A DE1546051A1 DE 1546051 A1 DE1546051 A1 DE 1546051A1 DE 19631546051 DE19631546051 DE 19631546051 DE 1546051 A DE1546051 A DE 1546051A DE 1546051 A1 DE1546051 A1 DE 1546051A1
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Description

Verfahren zum Aufbringen von überzugei auf
Hochtemperatur-Legierungen 1546051
Die Erfindung bezieht sich auf Metalle und Legierungen und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Überziehen von Metallen und Legierungen, die gute Spannungsriss-Festigkeiten bei hohen Temperaturen haben, mit dem Ziel, solche ii-etalle und Legierungen widerstandsfähig gegen Oxydation, unerwünschte Veränderungen und gegen Verschjeiss zu machen»
i)ie Erfindung ist generell anwendbar auf Metalle und Legierungen, die einer Zersetzung bei Temperaturen oberhalb 875 C widerstehen, sie ist jedoch insbesondere vorteilhaft für die Behandlung von warmfesten Nickelhasislegierunt,en, warmfesten Kobaltbasislegierungen und Columbiumbasislegierungen.
In früheren Jahren sind warmfeste Nickelbasislegierungen, mrnifeste Ikobaltbasislegierungen und Columbiuinbasislegierüngen entwickelt worden, die hervorragende Spannungsriss-i'estigkeit bei hohen Temperaturen besitzen« jüs ,wurden dabei warmfeste Ivickel- und Kobaltbasislegierungen, oder sogenannte "auperlegierungen" entwickelt, die ausreichende opaimungsrisaifestigkeit bei Temperaturen bis zu 982,2 C aufweisen, und es wurden ferner bereits früher Columbiumbasislegierungen entwickelt, die besonders gute Spannungsrissfestigkeit bei so hohen Temperaturen wie I300 G zeigen. Solche Legierungen sind ganz besonders vorteilhaft als Schaufeln und Flügel für Gasturbinen, insbesondere für Ju.senflugzeug—Triebwerice, Das Hauptproblem bei solchen Legierungen liegt darin, daß sie einem besonders starken Angriff durch Oxydation und unliebsamen Veränderungen bei hohen Temperaturen ausgesetzt sind und gegebenenfalls dabei unbrauchbar werden können, wenn sie nicht
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mit geeigneten Überzügen geschützt sind·
Besonders anfällig gegen Oxydation bei hohen Temperaturen sind Columbiumbasislegierungen, und diese fallen sehr schnell aus, wenn sie nicht durch geeignete Schutzüberzüge geschützt sind,
Gemäss der vorliegenden Erfindung wurde ein neues und verbessertes Verfahren zum Überziehen von Metallen und Legierungen des genannten Types mit pyrolytischeiu Siliciumnitrid entwickelt, durch das die Metalle und Legierungen widerstandsfähig gegen Oxydation und Korrosion in Luft bei hohen Temperaturen gemacht werden»
Eine der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben besteht darin, Metalle und Legierungen, die gegen Temperaturen oberhalb 875 C beständig sind, mit einem verbesserten Schutzüberzug aus p-y-rolytischein Siliciumnitrid zu versehen»
Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung bestehen darin, ein Verfahren zum Aufbringen eines kontinuierlichen pyralytischen Silicium— nitrid-Überzuges auf warmfeste, Hoehtemperatur-Nickelbaeislegierungen, warmfeste Kobaltbasislegierungen und Columbiumbasislegierungen vorssu— schlagen. Die so aufgebrachten Überzüge geben den genannten Metallen und Legierungen hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen Oxydation und ungünstige Veränderungen in Luft bei erhöhten Temperaturen bis zu annähernd l6oo C,
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bea-eht darin, einen kontinuierlichen Überzug aus pyrolytischem Siliciumnitrid auf warmfeste Nickelbasislegierungen, warmfeste Kobaltbasislegierungen und Columbiumbasislegierungen aufzubringen, die zur Verwendung als Schaufelblätter in Gasturbinen vorgesehen sind* Ein solcher Überzug verleiht den Turbinenschaufeln gute Widerstandsfähigkeit sowohl gegen
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Verschleiss als auch gegen Korrosion.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Aufbringen'eines dünnen, guthaftenden, nichtporösen, chemisch inerten, verschleissfesten und kontinuierlichen Überzuges aus pyrolytischem Siliciumnitrid auf warmfeste Nickelbasislegierungen,warmfeste Kobalt— basislegierungen und Columbiumbasislegierungen in Vorschlag zu bringen»
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind zum Teil in der nachstehenden Beschreibung ausgeführt und sind zum Teil aus der Beschreibung ersichtlich, oder sie können bei der Durchführung des erfindungs— gemässen Verfahrens erkannt werden, da diese Aufgaben und Vorteile realisiert und erhalten werden vermittels der Bestandteile und einzelnen Verfahrensschritte, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen im einzelnen genannt sind·
Gemäse einer Ausführungsform der Erfindung lässt sich der verbesserte Überzug in der Weise erhalten, daß die Metalle und Legierungen zunächst bei einer Temperatur oberhalb 875 C mit einer gasförmigen Mishhung, bestehend aus Siliciumlialid und Wasserfreiem Ammoniak, behandelt werden.
Falls gewünscht, kann das Basismetall, insbesondere die warmfesten Nickelbasismetall—Legierungen und warmfesten Kobaltbasismetall-Legierungen zuerst mit Luft oder Sauerstoff bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise bei 8Üo — 95o C, behandelt werden, um eine Vorschicht aus Oxyden zu erzielen,
(iemäss einer weiteren spezifischen und bevorzugten Ausführungsform der vprliegenden Erfindung lässt sich ein verbesserter Überzug aus pyrolytischem Siliciumnitrid auf warmfesten Mckelbasislegierungen, warmfesten uobaltbasislegierungen und Columbiumbasislegierungen in
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der Weise erzielen, daß das Metall oder die Legierung bei einer Temperatur von 875 ·* Hf)O0C in Kontakt gebracht wird mit einer ersten gasförmigen Mischung, die Siliciumhalid und Stickstoff enthält, und daß danach das Metall oder die Legierung in Kontakt gebracht wird mit einer zweiten gasförmigen Mischung, die Siliciumhalid und wasserfreien Ammoniak enthält»
Die aus pyrolytischem Siliciumnitrid bestehende Überzugsschicht, wie sie erfindungsgemäss hergestellt-wird, h&t eine nahezu theoretische kristallographische Dichte und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie lichtdurchlässig, hart, chemisch inert ist und gute Üxydations·- und Korrosionsbeständigkeit, ein hohes Emissionsvermögen, eine geringe wärmeleitfähigkeit, guten Verschleisswiderstand aufweist und hichtporös ist. Der Überzug ist ferner ein guter elektrischer Isolator.
Die Erfindung soll mit Bezug auf die Metalle und Legierungen, die im Einzelnen zuvor genannt wurden, beschrieben werden.
Das Verfahren der Erfindung zum Formen eines Überzuges von pyrolytischem Siliciumnitrid auf einem aus warmfesten Nickelbasislegierungen, warmfesten Kobaltbasislegierungen hergestellten Formkörper» besteht, allgemein gesehen, darin, daß der zu überziehende Formkörper auf eine Temperatur von etwa 875 -* 115o C, vorzugsweise zwischen etwa 9oo und lloo C erhitzt wird, daß danach eine gasförmige Misb.hung, die ein Metallhalid, vorzugsweise üiliciumtetrafluorid, und Stickstoff enthält, mehrere · stunden lang über die heisse Oberfläche geleitet wird, um die Oberfläche des Metalls mit einer Vorschicht von Nitrid zu versehen, und daß danach eine gasförmige Mischung, die ein Siliciumhalid, vorzugsweise Siliciumtetrafluorid, und wasserfreies Ammoniak enthält, über die heisse Oberfläche geleitet wird, bis die gewünschte Dicke des Niederschlages von Siliciumnitrid erhalten ist» ^
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Die Reaktion sollte zweekmässig im Vakuum durchgeführt werden.
Wenn man die Reaktion nicht im Vakuum durchführen will, so kann man ein Trägergas verwenden und die Reaktion bei normalem Atmosphärendruck oder sogar bei überatmosphärischem Druck durchführen» Geeignete Trägergase sind beispielsweise Stickstoff und die Edelgase, wie Neon, Kr pton, Argon u.dgl.
Unabhängig davon, oh Vakuum oder ein Inertgas verwendet wird, sollte der Partialdruck der Ausgangsgase (Metallhalid im ersten Verfahrens— schritt und Ammoniak und Siliciumhalid im zweiten Verfahrensachritt), die in Kontakt mit den heissen Oberflächen des zu behandelnden Metalles oder der Legierung gebracht we "den, unterhalb etwa 3oo mm Quecksilber und vorzugsweise unterhalb loo mm Quecksilber liegen. Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, ivenn der öesamt«Partialdruck der .Ausgangs— gase unterhalb Io mm Quecksilber oder zwischen etwa 1 und Io mm Quecksilber liegto
In der letzten Behandlungsstufe kann das molare Verhältnis von Ammoniak zu Siliciumhalid variiert werden, je nach dem Maß des Niederschlages, üas molare Verhältnis von Ammoniak zu Jiliciumhalid kann dabei von'l : 1 bis io : 1 variieren, obgleich vorzugsweise der prozentuale molare Anteil an Ammoniak, berechnet auf die Gesamtmenge an Siliciumhalid und Ammoniak, ■ zwischen etwa 5o und 85 f> betragen sollte,
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens sollte darauf geachtet werden, daß die erste Verfahrensstuf#e,- in der der Vor—Überzug aufgebracht wird, und in der Siliciumhalid und Stickstoff verwendet werden, einen besonders wichtigen Teil der iDrfindung bildet» In dieser ersten Verfahrensstufe muss die Behandlung so lange durch—
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geführt werden, bis die gesamte Oberfläche der Legierung mit einer extrem dünnen, kontinuierlichen Filmschicht des Nitrids überzogen ist. Nachdem eine dünne, gleichmässige Schicht auf den Metallen und Legierungen, wie sie im einzelnen zuvor beschrieben sind, ausgebildet ist, setzt sich, wie gefunden wurde, kein weiteres Nitrid ab, solange die gasförmige Mischung von riiliciumhaliti und Stickstoff verwendet wird. In diesem Zeitpunkt wird die Stickstoffzugabe abgestellt und anstelle des Stickstoffs wird Ammoniak zugegeben, wodurch sich der Niederschlag in jeder gewünschten Dicke ausbildet.
Wenn man versucht, die Legierungen und Metali, wie wie im einzelnen zuvor beschrieben wurden, direkt durch die Verwendung von Silicium— halid und Ammoniak zu überziehen, so erreicht man, wie gefunden wurde, keine Haftfestigkeit des Nitritüberzuges an der Legierungsoberfläche. Eine Erklärung dafür konnte bisher noch nicht gefunden werden.
Wenn man Siliciumhalid und Stickstoff einsetzt, um einen dünnen Nitrid— vorÜberzug aufzubringen, und danach mittels einer gasförmigen Mischung von Ammoniak und Siliciumhalid die eigentliche Niederschlagsschieb/fc herstellt, so haftet die Siliciumnitrid-Schutzschicht zäh und fest an der Oberfläche des Basismetalls oder der Legierung, und es lässt sich ein gleichmässiger und kontinuierlicher Niederschlag aufbauen.
Dagegen kann man, wie bereits ausgeführt wurde, mit einer gasförmigen Mischung von Stickstoff und Siliciumhalid alleine nicht einen dicken Niederschlag von Nitrid erzielen. Der Eilmüberzug, der mit Stickstoff und Siliciumhalid alleine entsteht, vermag nicht den im einzelnen zuvor beschriebenen Metallen oder Legierungen das erforderliche Ausmass an Schutz zu verleihen* Nur dann, wenn man anschließend an die vermittels der Verwendung von Stickstoff and Siliciumhalid erhaltene Vörschiciit
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einen Niederschlag aus einer gasformigen Mischung von Siliciumhalid und Ammoniak aufbringt, wird der zähe und feste Überzug ausreichen dick, tos den erforderlichen Schutz gegen Oxydation und Veraehleiss zu gewähren«
Zum klareren Verständnis der vorliegenden Erfindung dienen die nachstehenden speziellen -Beispiele« Biese Beispiele haben nur illustrativen Charakter und seilen nicht den Umfang oder die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien einschränken«
Beispiel 1
Ein Überzug aus pyrolytischem Siliciumnitrid auf einem Streifen aus einer Columbiumb as islegierung, die im wesentlichen aus Columbium und etwa 1 Gew.-^ Zirkoniu» bestand, mit den Abmessungen 1,52 χ 1,52 χ o,o9 cm wurde wie folgt hergestellt:
In einen 15*24 cm langen, einen inneren Durchmesser von ca, 3*81 cm aufweisenden Graphitzylinder wurde an einem Ende Stickstoff und SiliciuHitetrafluorid getrennt voneinander, jedoch gleichzeitig, eingeführt. An dem anderen Ende wurde der Zylinder mit einer Vakuumpumpe entlüftet.
Das Siliciumtetrafluorid und der Stickstoff wurden mit einer Geschwindigkeit von 3»3 Milliaolen je Minute bzw« 15f6 Millimolen je Minute in den Zylinder eingeführt. Der Zylinder enthielt den Streifen aus Cοlumbiumbasislegierung, und zwar lag dieser in der Mitte des Zylinders mit seiner Oberfläche- parallel zur Zylinderachse, und der Zylinder wurde vermittels Widerstandsheizung auf lolo C erhitzt, wobei die Temperatur mittels eines Pyrometers gemessen und durch eine schmale öffnung in der Zylinderwand abgelesen wurde» .Die temperatur wurde nack einer halben Stunde auf lloo € gesteigert« iiährend des gesamten \ferf ahrensvorganges wurde ein absoluter Druck von 2 mm v^uecksüber aufrecht erhalten. Nachdem
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die Überfläche dee Streifens aus Cοlumbiumbasislegierung in dieser weise mehrere Stunden lang behandelt worden war, wurde die Stickstoff— zufuhr auf 12,2 Millimole je Minute verringert und wasserfreies Ammoniak stattdessen ersetzt« Nach einer weiteren Stunde wurde die Stickstoffzufuhr abgestellt und der Ammoniakzustrom verstärkt. Die Zuführung von Siliciumtetrafluorid wurde wie zuvor fortgeführt, so daß Ammoniak und Siliciumtetrafluorid getrennt^ jedoch gleichzeitig, in den iteaktor eingeführt wurde. In der Verfahrensendstufe wurden Ammoniak und Siliciumtetrafluorid mit einer Geschwindigkeit von 7,8 fciillimolen je Minute bzw, 3»3 Millimolen je Minute zugegeben, .auf dem Streifen aus Columbiumbasislegierung setzte sich ein Überzug aus einem pyrolytischen Siliciumnitrid ab.
Der so hergestellte Überzug aus pyrolytischem Siliciumnitrid auf dem Streifen aus Columbiumbasislegierung war gleichmässig, lichtdurchlässig, hart, nichtporös und chemisch inert und hatte eine geringe Wärmeleitfähigkeit,
Beispiel 2
Auf einem aus chromplatiertem Nickel bestehenden Streifen mit den Abmessungen 1,27 x 1,27 x o,o76 cm wurde ein Überzug aus pyrolytischem Siliciumnitrid in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben erhalten, jedoch mit folgender Abänderung:
In einen wie im Beispiel 1 beschriebenen Zylinder, in dem der Streifen aus chromplaftiertem Nickel wie im Beispiel 1 beschrieben angebracht, wurde, als der Zylinder eine Temperatur von lloo C hatte und unter einem Druck von 3 mm liuecksilber stand, eine Mischung aus Siliciumtetrafluorid und Stickstoff eingeführt. Der Zufluss von Siliciumtetrafluorid betrug 3j3 Millimole je Minute und derjenige von Stickstoff betrug Id,6 Millimole je Minute, während die Temperatur und der Druck
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aufrecht erhalten wurden. Nach 2 Stunden wurde die Temperatur auf looo C reduziert, und der Zufluss von Silieiunitetrafluorid wurde auf 6,6 -Minimale je Minute verstärkt; dabei wurde wasserfreies Ammoniak mit einer Geschwindigkeit von 15,6 Millimolen je Minute zugegeben und der Stickstoffzufluss wurde abgestellt« Zu diesem Zeitpunkt wurde der Druck auf orö mm Quecksilber reduziert. Eine halbe Stunde später wurde der Druck auf 7 mm Quecksilber erhöht»
Die Eigenschaften des aus pyrolytischem Siliciumnitrid bestehenden Überzuges, der nach diesem Beispiel erhalten worden war, waren praktisch die gleichen wie diejenigen .es geniäss Beispiel 1 erhaltenen Überzuges.
Beispiel 3
In der gleichen ',Veise wie im Beispiel 1 beschrieben wurde ein überzug aus pyrolytischem Siliciumnitrid auf einem Streifen aus einer warmi'esten !.iekelaasislegierung, die im wesentlichen aus Kickel Miit 13,5 Gew.-/ΰ Chrom und 8 tiew.-^ üiis en bestand, erhalten, jedoch'mit folgenden Abänderungen;
Die üeli and lung mit der gasförmigen Mischung aus Stickstoff und oiliciiuiitetrafluorid erfolgte bei 9oo C, und danach wurde die Behandlung mit der gasförmigen Mischung «us wasserf reiem ^immoniak und i:Jiliciumte trai'luüi'id bei der gleichen Temperatur vorgenommen. Die iiÜgenscllaften des so erhaltenen Überzuges waren die gleichen wie diejenigen des nach Beispiel 1 gewonnenen Überzuges«
Beispiel 4
In der gleichen iVeise wie in Beispiel 1 beschrieben wurde ein Überzug aus pyroiytischem Siliciumnitrid auf einem Streifen aus einer vsrärinfesien l.ickelbasislegierüng, die im wesentlichen aus Micke! mit etwa 19,5 Gewi-)ö Chrom, kt2y Gewj-yi Molybdän^ J Gew.-/i Titan, 1,4 Gew»-/i Aluminium, o^oo5 Gewt-/i Bor und 0,00"J Gew.-/» Zirkon bestand, erhalten,
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jedoch mit folgenden Abänderungen:
Die gasförmige Mischung von Stickstoff und Siliciuiatetraflnxorid wurde < bei einer Temperatur von lolo C und einem Druck von 3 nun tluecksilber über die Probe geleitet* Der Zufluss des Siliciumtetrafluorids beferug^ 'V 3,3 Millimole je Minute und derjenige des Stickstoffes 15,6 Millimole je Minute» Nach einer halben Stunde wurde der Druck auf 7 mm Quecksilber gesteigert, Nach 3 l/2 Stunden wurde wasserfreies Ammoniak mit einer ■· Geschwindigkeit von 3,5 Millimolen je Minute zugeführt, und der Zufluss von Stickstoff wurde auf 12,3 Millimole je Minute reduziert. Der Druck wurde auf 3 nun Juecksilber verringert. Eine Stünde später wurde der Zufluss von Stickstoff abgestellt, und es wurden Siliciumtetraflüorid in einer Menge von 6,6 Millimolen je Minute und wasserfreies Ammoniak in einer Menge von 13,6 Millimolen je Minute zugegeben. Der Drück wurde auf 7 mm iueck3iIber erhöht, '■' .
Üeispiel 5 ..·■-.,- .....*....
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben wurde ein Überzug aus pyrolytischem Siliciumnitrid auf einem Streifen aus ^iner Kobaltbas is legierung j die im wesentlichen aus Kobalt mit 2i Gew.~)i Chrom, 2 GeWi-^'-iilisen, Ii Gew,-/o Wolfram und 2 Cräw,-^ Columbiuiii beetand, erhalten, jedoch mit fol ehden Abänderungen:
Die Behandlung mit der gasförmigen Mischung aus stickstoff und Siliciumtetrafluorid wurde bei einer Temperatur von lloo C und die Üehandlung mit der gasförmigen Mischung von wasserfreiem Ammoniak und Siliciumtetrafluorid bei einer Temperatur von iolo C vorgenommen» In den Versuchen in diesem üeispiel wurden ßemühungen angestellt, um die erste Behandlung bei loi'o C varzunehmenj jedoch war dabei keine anliafw tende Überzugsschicht zu erhalten, iiiii Versuch, die zw'öite i3ehandluhg bei lloo € vorzunehmen, erbrachte ebeäfäÜs kein& anhaftende Überzugs— schicht aus pyrdlyfcisehem Siliciumnitrid» , . --■-.-,.-
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Das pyrolytische Siliciumnitrid, das in diesem Beispiel als Überzugs— schicht aufgebracht wurde, hatte die gleichen Eigenschaften wie die gemäss Beispiel 1 aufgebrachte Überzugsschicht^
Als Ammoniak wurde in dem vorstehend beschriebenen Beispiel wasserfreies Ammoniak verwendet.
Versuche, Streifen, die genau so zusammengesetzt waren wie diejenigen, die in den Beispielen 2, 3» 4. und 5 eingesetzt wurden und Streifen aus unplatiertem oder unlegiertem Nickel durch Behandlung mit Siliciumtetrafluorid und Luft und nachfolgender Behandlung mit -iliciumtetrafluorid und Ammoni 1 zu überziehen, waren in allen Beispielen ohne Erfolg, mit Ausnahme des Beispiels 4, bei ( ein man einen diskontinuierlichen Üb jrzug bei einer Temperatur von 12oo C erhielt, \.enn man diese gleichen Metalle mit Wasserstoff (der bei Zimmertemperatur mit Wasser gesättigt war) und Siliciumtetrafluoridbebandelte, so Hess sich mit Ausnahme des Nickels, auf dem eine diskontinuierliche Überzugeschichtsich bildete, keine Schichtbildung erzielen.
Wie in den Beispielen ausgeführt, lässt sich nach dem erfindungsge— massen Verfahren eine bberzugsschicht aus pyrolytischem Siliciumnitrid herstellen, die Widerstand gegen Oxydation und korrosion in Luft bei hohen Temperaturen, die weit oberhalb der maximalen Arbeitstemperatur von warmfesten Nickel— mnd Kobaltbasislegierungen und Columbiumbasislegierun. en liegen,verleiht und diese Legierungen beim Einsatz bei-hohen Temperaturen, für die sie bestimmt sind, gegen Oxy— dationa- und Korrosionsangriffe schützt.
(iemäsB einer abgeänderten Ausführung«form der Erfindung zum Überziehen von warmfesten Nickel— und Kobaltbasislegierungen werden die Legierungen zuerst mit Luft bei etwa 8f>o — 950 C, vorzugsweise bei etwa 9«o C, behandelt, um einen Oxyd-Uberzug auf den Metallen zu erzeugen. Die Le-
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gierungen werden dann auf etwa 95° - logo C, vorzugsweise auf etwa looo°C bei reduziertem Druck, wie zuvor ausgeführt, in einem Stickstoffstrom, der Metallhalide, wie Silicium,- Titan-oder Zirkoniumhai id, jedoch vorzugsweise 'i'itante.trachlorid, enthält, erhitzt. Beispielsweise kann der Stickstoff mit Titantetrachlorid gesättigt werden dadurch, daß der Stickstoff über oder durch Titantetrachlorid geleitet wird. Nachdem eine Nitrid—Vorschicht sich auf der Legierung ausgebildet hat, wird wasserfreier Ammoniak zu.dem Strom zugegeben. Zum Schluss wird die Legierung mit wasserfreiem Ammoniak und Siliciumt^trafluorid wie zuvor beschrieben behandelt.
Obgleich das Verfahren der vorliegenden Erfindung insbesondere zweck— massig ist zur Anwendung auf warmfeste Nickelbasislegierungen, warmfeste Kobaltbasislegierungen und Columbiumbasislegierungen und demge— , mass durch die vorliegende Erfindung mit einem Überzug versehene Metalle der genannten Art geschützt sind, die charakterisiert sind dadurch, daß sie mit einem dünnen anhaftenden, Oxydatione— und Korrosionsbeständigkeit verlei/henden Niederschlag von pyrolytischem Siliciumnitrid, wie es erzielt wird gemäss den zuvor beschriebenen Vfcxiahrensmaßnahmen, überzogen sind, kann das vorliegende Verfahren auch, falls gewünscht, verwendet werden zur Behandlung einer Vielzahl von Metallen und Legierungen, die widerstandsfähig sind gegen Zersetzung bei Temperaturen oberkalb 875 C.
t -
In ihrem weitesten Lmfnng ist die Erfindung nicht beschränkt auf die spezifischen Einzelheiten, wie sie gezeigt und bewchrieben sind, sondern es kann von diesen Einzelheiten abgewichen werden, ohne daß von dem Wesentlichen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung und den damit erreichten hauptsächlichen Vorteilen abgewichen werden muss,
Patentanspruch
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Claims (1)

  1. Patentansprüche Λ , £ Λ γ Π ΐΖ Λ
    1, Verfahren zur Herstellung eines dünnen, anhaftenden, nichtporösen, Oxydations- und Korrosionsfestigkeit verleihenden Überzuges aus pyrolytischem Siliciumnitrid auf einem Grundmetall, das aus einer warmfesten Nickelbas islegierung, einer warmfesten Kobaltbasislegierung oder einer Columbiumbasislegierung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche des Grundmetalles erhitzt und bei einer Temperatur zwischen etwa 875 und 119 ο C eine gasförmige Mischung, bestehend aus Metallhalid und Stickstoff mit der heissen überfläche des Metalls in Kontakt bringt und danach bei einer Temperatur zwischen etwa 875 und 12oo C eine gasförmige Mischung, bestehend aus Siliciumhalid und Ammoniak mit der heissen Oberfläche in Kontakt bringt.
    2» Verfahren nach Anspruch l,dadurch gekennzeichnet, daß man sowohl als Metallhalid als auch als Siliciumhalid jeweils Silicium— tetrafluorid verwendet»
    3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stickstoff und das Mefcallhalid gleichzeitig nahe bei dem "Grundmetall eingeführt werden, und daß das Siüjciumhalid und der Ammoniak getrennt voneinander, jedoch gleiehzeitigy ebenfalls nahe bei dem Grundmetall eingebracht werden. . %
    4« Verfahren nach Anspruch 1 «- 3» dadurch gekennzeichnet, daß man auf dein Grundmetall einen absoluten Druck von weniger als 3oo mm Jaecksilber aufrecht erhält, . ■ ·
    5» Verfahren nach Anspruch 1 — kt dadurch gekennzeichnet, daß
    man die Mischung von Ammoniak und äiliciumhalid in eineoimolaren Ver-
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    BADORtGlNAL
    hältnis von ammoniak zu ailieiumhalid zwischen etwa 1:1 und Io : 1 einsetzt. Λψ 1&46051
    6. Verfahren nach Anspruch 1 - 5| dadurch gekennzeichnet, daß man als Grundmetall eine Nickel-Chrom-^isen-Legierung verwendet und die Temperatur während der Behandlung auf etwa 9oo C hält«
    7. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Grundmetall eine warmfeste Nickelbasislegierung verwendet und die Temperatur während der Behandlung bei etwa lolo C hält.
    8. Verfahren nach Anspruch 1 - 5» dadurch gekennzeichnet, daß man als Grundmetall ein chromplattiertes Nickel verwendet und dass man die gasförmige Mischung von Stickstoff und Metallhalid bei etwa lloo°C on Kontakt mit der Oberfläche bringt und die gasförmige Mischung von Ammoniak und Siliciumhalid bei einer Temperatur von etwa lolo C in Eontakt mit der Oberfläche bringt.
    9. Verfahren nach Anspruch 1 — 5t dadurch gekennzeichnet,
    daß man als Grundmetall eine warmfeate Kobaltbaaislegierung verwendet und die gasförmige iüiachung von Stickstoff und Metallhalid bei einer Temperatur von etwa lloo C mit der Oberfläche in Kontakt bringt und die gasförmige Mischung von Ammoniak und Siliciumhalid bei einer Temperatur von etwa lolo C mit der Oberfläche in Kontakt bringt.
    Io. Verfahren nach Anspruch 1 - 5i dadurch gekennzeichnet,
    daß man als Grundmetall eine Columbiumbasislegierung verwendet, und. eine Temperatur von lioo C während des Verfahrens aufrecht erhält.
    11« Verfahren nach Anspruch 1 — lo,dadurch gekennzeichnet,
    daß man auf dem Grundmetall einen absoluten Dinick von weniger als
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    BAO 0RK3INAL
    AS
    Io mn Quecksilber aufrecht erhält.
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    2. Verfahren nach Anspruch 1 - 11, dadurch gekennzeichnet,
    daß man als Grundmetall eine warmfeste Nickel- oder Kobaltbasislegierung verwendet und diese Legierung, bevor man sie mit dem Metallhalid und dem Stickstoff in Eontakt bringt mit einem Oxydfilmvor—überzieht»
    13· Verfahren nach Anspruch 1 « 12, dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Stufe, in der die heisse Oberfläche in Kontakt nit einer gasförmigen Mischung gebracht wird, eine solche Mischung einsetzt, die aus Siliciumtetrafluoridund Stickstoff besteht und' in der der Partialdruck des Siliciumtetrafluorids geringer als 3oo mm Quecksilber ist, und daß man in der zweiten Stufe eine gasförmige Mischung verwendet, die aus Siliciumtetrafluorid und · Ammoniak besteht und in der der gesamte Partialdruck von Silicium— tetrafItiorid und Ammoniak weniger als 3oo mm Quecksilber beträgt,
    14. Verfahren nach Anspruch 13« dadurch gekennzeichnet,
    daß man in der ersten Stufe eine gasförmige Mischung verwendet, in der der Partialdruck des Siliciumtetrafluorida weniger als Io mm Quecksilber beträgt, und daß man in der zweiten oetufe eine gasförmige Mischung verwendet, in der der Gesamt-Partialdruck von Siliciumtetrafluorid und Ammoniak weniger als etwa Io mm Quecksilber ausmacht«
    15·. ' Verfahren nach Anspruch 1- 12, dadurch gekennzeichnet, daß die heisse Oberfläche des Grundmetalles zuerst mit einer gasförmigen Mischung, bestehend aus Siliciumhalid und Stickstoff, und dann mit einer gasförmigen Mischung, bestehend aus Siliciumhalid und Ammoniak in Kontaktgpbracht wird«
    909843/0928 -15-
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