DE2028630A1 - Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten feuerfesten metallischen Elements mit einem porösen überzug. « - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten feuerfesten metallischen Elements mit einem porösen überzug. «Info
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Description
Dr. P. Ziimcfolri sen. - Dr. ε. Assmanft
Dr. R. Koenlgobcrgor - Dip!. Phyo. R. Holzhauer
Dr. F. Zumstein jun.
Patentanwälte
8 Mönchen 2, Bräuhausstraße 4/11!
.3281/70
OPPIGl NATIONAL D1ETUDES ET DE RECHERCHES AEROSPATIALES
(O.N.E.R.A.) und
SOCIETE NATIONALE D1ETUDE ET DE CONSTRUCTION DE MOTEURS
D1AVIATION
Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten feuerfesten ■"
metallischen Elements mit einem porösen Überzug.
Die Erfindung betrifft die Verfahren zur
Herstellung von zusammengesetzten feuerfesten metallischen Elementen mit einem porösen metallischen überzug mit miteinander in Verbindung stehenden Poren«, welcher auf einer kompakten feuerfesten metallischen Unterlage befestigt ist, sowie
die entsprechenden zusammengesetzten fsuerfesten metallischen
Elemente., j
Die Erfindung betrifft insbesonderes wenn
auch nicht auöschliesslieli, von derartigen Verfahren und Elementen diejenigen, fcei welchen eier poröse überzug die Aufgabe
einer abreibbaren Dichtung in einer rotierenden Maschin© erfüllen aoll, und zwar im besonderen, wenn der. betreffende porö- ·
BAD
O Π: & ß fi f. / 1 K A f
·*..· V ΐ· ν« w ι I Ί %' s i
se Überzug zur Auskleidung der Innenwand des Gehäuses einer Gasturbine bestimmt ist und allmählich durch die Berührung
der Enden der Schaufeln der turbine abgenutzt werden soll, insbesondere infolge der langsamen aber unvermeidlichen Verlängerung der Schaufeln durch die durch die Fliehkräfte bei
den Betriebstemperaturen der Maschine erzeugten Pliesserscheinungen.
Ein erstes derartige Verfahren betreff
fendes Erfindungsmerkmal, welches in dem feuerfesten metall!« ·
sehen Element mit einem porösen Überzug die feste Verbindung
dieses Überzugs mit der für seine Aufnahme vorgesehenen kompakten metallischen Unterlage sicherstellen soll, besteht darin$
zwischen dem porösen Überzug und der kompakten Unterlage ein® Schicht eines metallischen Hartlotes anzuordnen9 welches für
die Art dieser beiden Materialien geeignet ist und wenigstens ein Metall der Gruppe Eisen <= Kobalt - Nickel (zweckmässig
pickel) enthält j hierauf das so gebildete zusammengesetzte
Element einem Anpressdruck auszusetzen, welcher eine Zusammen·=
ilr'r"3i;w des Hartlotes zwischen, dem'porösen Überzug und der
Kompakten Unterlage erzeugt, und schliesalich die eigentlich®
Hartlotung in einem teilweise, gasdichten Kasten vorzunehmen^
wobei das Hartlot durch den Xix-a^en Überzug hindurch der Einwirkung einer flüori'P^tea Atmosphäre bei einer in der Näh©
der Schmelztemperatur des Hartlotes liegenden temperatur aus·=
gesetzt wird, so dass das Hartlot tatsächlich die _Berührungs<=>
flächen benetst9 ohne praktisch ia das Innere des porösen
Üborzugs.einzudringen, wobei diese Hartlötu&g'einsehliesslioh
ihrer Anfangsphase der Herstellung der gewünschten Temperatur
und ihrer KühleMphase in einer hydrierten Atmosphäre vorge«
noLimen wird, so dass di© durch Hartlötung hergestellte Yerbia«
el uns sehr £-ut ist9 selbst wenn der Anpressdruck verhältnis=
massig klein ist (gi'ossenordnungssnässig ©inige Cs-ramm je <om )ϋ
uobei eier Übersug bei beliebiger gegenseitiger Lage desselben
in Bezug auf di© kompakte Unterlage bei dem Hartlotvorgang voa
guiig und, innere??., ¥©rstopfung durch das Hartlot
lis, weites l!r£inaungaaierkmal9 ifelchas
eeSIEI/1817
die Verbesserung eines derartigen zusammengesetzten feuerfesten
metallischen Elements betrifft, dessen poröser Überzug Nickel enthält, besteht darin, nach Aufbringung des
porösen Überzugs auf die kompakte Unterlage, insbesondere für einen Hartlötvorgang der dem ersten Erfindungsmerkmal
entsprechenden Art, dieses Element einer Verehromungsbehandlung
oder einer Behandlung zur Verchromung und Aluminisierung auszusetzen, bei welcher eine fluorfreie halogenierte
Atmosphäre benutzt wird (welche ggfs. Jod aber vorzugsweise
Chlor und/oder Brom wegen der besonders hohen Dampfspannung der Choride und Bromide bei hohen Temperaturen enthält),
wobei diese Behandlung während einer zwischen einigen Stunden und einigen zehn Stunden liegenden Dauer bei einer zwischen
800 und 1100° C liegenden Temperatur in einem teilweise gasdichten Kasten vorgenommen wird, welcher von Beginn des Temperaturanstiegs
an bis zur Beendigung der Abkühlung in einer Kammer angeordnet ist, in welcher eine hydrierte Atmosphäre
herrscht, so dass man infolge des Zusatzes von Chrom oder von Chrom und Aluminium eine Verbesserung der Eigenschaften des
porösen Überzugs bis ins Innere der Masse desselben, der Eigenschaften
der Verbindungszone zwischen dem Überzug und der kompakten Unterlage, sowie eine Steigerung der Feuerbeständigkeit
der Hartlotschicht erhält, wenn der Überzug und die Unterlage
tatsächlich durch Hartlötung vereinigt sind, insbesondere entsprechend dem ersten Erfindungsmerkmal. '
Die Bedeutung der Anwendung des einen
oder des anderen dieser beiden Erfindungsmerkmale ist ohne
weiteres klar, ebenso wie ihre aufeinanderfolgende Anwendung auf ein und dasselbe zusammengesetzte feuerfeste metallische
Element, welches dann, nachdem es in den Behandlungszustand
gebracht wurde (poröser Überzug unter Zwischenschaltung eines Hartlots auf die kompakte Unterlage aufgelegt), nacheinander
den beiden obigen Erfindungsmerkmalen entsprechenden'Behandlungen unterworfen werden kann.
Die isolierte oder kombinierte Anwendung
der obigen Erfindungsmerkmale·iat besonders interessant, wenn
einerseits die kompakte Unterlage aus rostfreiem Stahl oder
einer feuerfesten legierung auf nickel- oder Kobaltbasis be»
009851/1517 bad original
steht, und andererseits der poröse überzug eine Gesamtporosität
von wenigstens 25$ besitzt und einen erheblichen Anteil
an Nickel und/oder Kobalt und/oder Eisen enthält«,
Bei einer derartigen Anwendung ermöglicht
nämlich die Anwendung des ersten Erfindungsmerkmals die Verbesserung
(gesteigerte Abreissfestigkeit) der gewünschten Verbindung zwischen dem porösen überzug und der kompakten Unterlage,
während die spätere Anwendung des zweiten Erfindungsmerkmals gestattet„ den porösen überzug durch Verchromung
oder Verchromung und Aluminisierung bis ins Innere seiner Masse umzuwandeln, wodurch er unoxydierbar gemacht.und die
Oxydationsfestigkeit des Hartlotes verbessert und der Schmelzpunkt desselben erhöht wird, so dass die feuerfesten Eigenschaften
verbessert werden, wobei sogar die' Oberflächenschichten
der kompakten Unterlage durch Erweichung des diese bildenden feuerfesten Materials umgewandelt werden können»
Obwohl die (isolierte oder kombinierte)
Anwendung dieser Erfindungsmerkmale für eine grosse Zahl von Materialien in Betracht gesogen werden kann, welche im Betrieb
mechanischen und/oder thermischen Ermüdungen oder Itzwirkungen
ausgesetzt sind (Filter, Labyrinthdichtungen9 abreibbare Dichtungen
mit Gleitsitz für Gelenke oder Lager usw0) scheint ein besonders vorteilhaftes Anwendungsgebiet das der Gehäuse mit
einem inneren abreibbaren Überzug für Gasturbinenstufen zu sein, wobei diese Gehäuse durch zusammengesetzte Elemente
(Mantel und innerer überzug) gebildet werden können, welch© entweder die Form von einstückigen Ringen oder die Porm von
später auf einen äusseren Halter aufgebrachten Sektoren haben«
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert«
Pig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt
eines erfindungsgemässen-Gasturbinengehäuaeelements mit einem
abreibbaren innere porösen Überzug„
Pig ο 2 ist ein schematischer Querschnitt
einer Montage zur gegenseitigen Ändrückung des inneren Überzugs
und des äusseren Mantels des Gehäuseelements wahrend der Her·=»
stellung desselben.
Das in Pig* 1 dargestellte zusammengesetzte
Turbinengehaus-eelement (isisbesondere für eine Snrbine eines
Turbostrahltriebwerks) weist im wesentlichen einen feuerfesten Metallmantel 1 und einen abreibbaren porösen metallischen
Überzug 2 auf, welcher in der nachstehend beschriebenen Weise fest auf den Mantel 1 aufgebracht ist und (anfänglich und in
kaltem Zustand) mit einem geringen Spiel den Umfang der Schaufeln A des Schaufelkranzes an der Stelle dieses zusammengesetzten
Gehäuseelements umgibt.
Der Mantel 1 besteht zweekmässig aus
einer feuerfesten Legierung auf Nickel-, Kobalt- oder Chrombasis.
Von derartigen feuerfesten legierungen können die mit den Handelsnamen "HASTELIOY X", "MULTIMET", "REHE 41»,
"HS 25», "T .D. NICKEL", "T.D. NICKEL-CHROM" und "ACIER 25-20»
bezeichneten angeführt werden.
Der abreibbare poröse metallische überzug
2 wird vorzugsweise durch einen Nickelfilz gebildet, welcher
im allgemeinen die Form von Streifen mit einer Dicke von zwei bis drei Millimetern und einer in der Nähe von 80$ liegenden
Porosität hat, Derartige Filze werden von der amerikanischen Firma "GENERAL ELECTRIC" und von der französischen Firma
"METAFRAM" in den Handel gebracht.
Entsprechend einem wesentlichen Erfin-
dungsmerkmal erfolgt die Befestigung des Überzugs 2 an der
Innenwand des Mantels 1 dadurch, dass mit einem leichten Druck
(von grössenordnungsmässig einigen Gramm, z.B. zehn Gramm,
je QuadratZentimeter) der Überzug 2 gegen den Mantel 1 unter
Zwischenschaltung einer Hartlotschicht 3 gedruckt wird, welche Phosphor und v/enigstens ein Metall der Gruppe Eisen - Kobalt Nickel
enthält und vorzugsweise ein Hartlot auf Nickelbasis ist, z.B. ein pulverförmiges, unter dem Namen "NICROBRAZ 50"
im Handel befindliches Hartlot auf Nickelbasis mit 13 $>
Chrom und 10 $ Phosphor. Dieses Hartlot hat einen Schmelzpunkt von
890° C, und 3eine Aufbringung in Form einer. Schicht mit einer
Dicke von 50 bis 250 Mikron erfolgt vorzugsweise mittels einer Suspension dieses Hartlots in einem lack oder durch Aufbrin«
gung mit einem Plasmabrenner, worauf eine Hartlötung dadurch
erfolgt, dass die Hartiotachieht 3 der Wirkung einer durch
den porösen, überzug 2 hindurch wirkenden fluorierten Atmosphäre
ausgesetzt wird, wobei dieser Vorgang bei einer Tempe-
BAD ORIQfMAL
G09&&1/1517
ratur (von grössenordnungsmassig 900 bis 920° C in dem betrachteten Fall des Hartlotes "IiICROBRAZ 50") durchgeführt
wird, welche kaum höher als die Schmelztemperatur des Hartlotes ist, so dass man die gewünschte Benetzung der zu vereini«
genden Oberflächen erhält, ohne dass das Hartlot merklich. in den porösen überzug 2 eindringt, wobei die dieser Hart»
lötung ausgesetzten Elemente in teilweise gasdichten Kästen angeordnet sind, auf deren Boden sich ein Gemisch von Chromteilchen und Ammoniumfluoridteilchen befindet, welche einer
hydrierten Schutzatmosphäre während des Temperaturanstiegs, der eigentlichen Behandlung (einige Stunden) und der Abkühlung
ausgesetzt sind0
Nach dieser Hartlötung besitzen die erhaltenen Anordnungen ein graues gleichförmiges perlenförmiges
Aussehen und eine ausgezeichnete Festigkeit (welche erheblich höher als die des getrennt betrachteten por^ösen Überzugs ist)
gegen Abreisskräfte, welche den kompakten Mantel 1 von. dem im
Innern hartlotfreien porösen überzug 2 zu trennen suchen^
wboi. diese guten Ergebnisse bei beliebiger gegenseitiger
Stellung des Überzugs und des Mantels erhalten werden„
Perner werden infolge der geringen be~
nutzten Anpressdrüoke die Porosität und die ursprüngliche
Dicke des porösen Überzugs 2 durch die Hartlötung nicht merklich beieinflussto
Ss ist dann zweckraässig9 die Eigenschaften
des so erhaltenen zusammengesetzten feuerfesten metallischen Elements (an den kompakten Mantel 1 hartangelöteter
poröser Überzug 2) noch dadurch zu verbessern dass man das
zusammengesetzte Element vorzugsweise in der gleichen Kammer mit hydrierter Atmosphäre uad in den gleichen teilweise gas·=
dichten Kasten einer weiteren Behandlung gemäss dem sweiten
wesentlichen Erfindungsmerkmal ausseist9 dohc einer,ferchromungsbehandlung
oder einer Verchromimg und Aluminisierung9
bei welchen eine halogeniert© Atmosphäre benutzt wirdj ia
welcher das Halogen durch Chlor und/oder Brom gebildet wird.
Dies® -weitere Behandlung hat dl© Wirkung9
den porösen überzug 2 In seiner ganzen Masse 9 doh. alle Wand©
1 R 1 7
seiner zahlreichen miteinander in Verbindung stehenden Zellen, unoxydierbar zu machen, die Oxydationsfestigkeit der Hartlötung3zone
zu verstärken und ihren Schmelzpunkt zu erhöhen, und schliesslich auch die Oxydationsfestigkeit der unter dieser
Hartlot uiigs zone liegenden Oberflächenschichten des Mantels zu
verbessern. ■
Zunächst soll der Pail einer einfachen
Verchromungsbehandlung betrachtet werden. Diese Behandlung kann dadurch vorgenommen worden, dass entweder die zu behandelnden
zusammengesetzten Elemente mit Chrom in kleinen Körnchen bei Vorhandensein eines Gemische aus einem halog.enie.rten ·
Träger und Chrompulver, welches am Boden des Behandlüngskastens
in einem vorzugsweise mit einem Nickelgitter überzogenen Becher untergebracht ist, in Berührung gebracht werden, oder dass die
zusammengesetzten Elemente mit einem innigen Gemisch aus Chrom
in Form eines ultrafeinen Pulvers und Magnesia oder Aluminiumoxyd,
welchem ein halogenierter Träger zugesetzt ist, in Berührung gebracht werden«
In beiden Fällen wird die durch die Werkstücke und den Verchromungseinsatz gebildete Anordnung in teilweise
gasdichte Kasten gebracht, welche anschliessend erwärmt
(während einiger Stunden auf 850 bis 1000° C und vorzugsweise
während 8 Stunden auf etwa 950° C} &τ&&β&& und hierauf abgekühlt
werden, und zwar unter einer hydrierten Schutzatmosphäre.
Die Chromhalogenide, welche das beste *
Eindringvermögen bei der Behandlung von porösen Materialien besitzen, sind das Chrombromid und das Chromchlorid infolge
der besonders hohen Dampfspannungen dieser beiden Halogenide bei hoher Temperatur. Die Chromhalogenide werden bei der Verchromungsbehandlung
"in situ" durch eine Reaktion zwischen dem Chrom und dem zugesetzten halogenieren Träger gebildet, im
vorliegenden Pail Bromid und/oder Ammoniumchlorid, welche zu
Anfang den Verehromungseinsätzen in Anteilen von grössenordnungsmässig
1 bis 2 Gewichtsprozenten zugesetzt werden.
Eine derartige Verchromungsbehandlung bewirkt eine vollständige Umwandlung des porösen Nickels in
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unoxydierbares poröses Chromnickel von grauem perlförmigem Aussehen und verbessert ausserdem die Festigkeitseigenschaften
des zusammengesetzten Elements und der Hartlötungszone. Ausserdem erhöht die Anreicherung der hartgelöteten Zonen an Chrom
die Schmelztemperatur und die Oxydationsfestigkeit dieser Zonen beträchtlich.
Der mittlere ChroEgehalt der verchromten
porösen Nickelüberzüge erreicht etwa 35 $, d.h. die erhaltenen
Materialien haben eine chemische Zusammensetzung, welche der
der besten feuerfesten Chromnickellegierungen nahekommt·
Schliesslich wird die Plastizität der so
verchromten porösen Überzüge erheblich verbessert, so dass ggfs. ein späteres Ausrichten von Anordnungen vorgenommen werden
kann, welche während der Verbindungs- oder Schutzvorgänge Verformungen erlitten haben.
Ggfs. kann auf die Verchromungsbehandlung
ein selektives Ausglühen zur Homogenisierung und Oxydierung durch Erwärmung von einigen Stunden auf etwa 850 bis 950° C
in einer Atmosphäre von ungereinigtem elektrolytischem Fasserstoff
oder feuchtem Wasserstoff folgen. Diese zusätzliche Behandlung
erzeugt die Bildung einer sehr feinen Schicht von reinem Chromoxyd auf der Oberfläche eines jeden verchromten Nickelkorns,
und eine derartige Schicht verbessert die Festigkeit des
behandelten Materials gegen eine Oxydierung bei hoher Temperatür
beträchtlich.
Die Schutzbehandlung durch Verchromung und
Aluminisierung zur Umwandlung des porösen Nickels in unoxydierbares
poröses Nickel-Aluminium-Chrom wird vorzugsweise so vorgenommen,, dass für den Zusatz von Chrom und Aluminium vorlegierte
ultrafeine homogene Pulver benutzt werden, bei denen jedes Korn durch eine Chrom- und Aluminiumlegierung gebildet wird. Derartige
Pulver ermöglichen die ständige Sättigung der Behandlungsatmosphäre an Trägerhalogeniden, was zu einem sehr ausgeprägten
Eindringvermögen führt. Die zu behandelnden zusammengesetzten Elemente werden in teilweise gasdichten Kästen mit einem innigen
Gemisch.au3 einem ultrafeinen vorlegierten Pulver aus Chrom-Aluminium
und Aluminiumoxyd mit Zusatz eines halogenieren Trägers
mit Brom und/oder Chlor (insbesondere Ammoniurabromid und/
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oder -chlorid) in Berührung gebracht, worauf die so besetzten
Kästen (während einiger Stunden auf etwa 850 bis 1000° C und
vorzugsweise während 8 Stunden auf etwa 950° C) erwärmt und hierauf abgekühlt werden,.und zwar unter einer hydrierten
Schutzatmosphäre.
Das poröse Nickel wird vollständig in
unoxydierbares poröses Nickel-Aluminium-Chrom mit graublauem Aussehen umgewandelt, und die Festigkeitseigenschaften der zusammengesetzten
Elemente und der Verbindungszonen werden wie
in dem Pail der einfachen Verchromung verbessert.
Die mittleren Gehalte des durch Verchromung und Aluminisierung umgewandelten porösen Materials an
Aluminium und Chrom betragen grössenordnungsmässig 20 $ bzwo I
5 $, und die mittlere Harte des umgewandelten porösen Materials
ist erheblich grosser als die des ursprünglichen porösen Materials. ■--"■..
Zum Abschluss sei ein genaues vollständiges
Beispiel einer erfindungsgemässen Behandlung bei ihrer Anwendung auf ein Turbinengehäuseelement, insbesondere eines Turbinengehäuses
für Turbostrahltriebv/erke, angegeben, wobei eine
Montage zur Erzeugung des für die Behandlung erforderlichen Anpressdrucks ebenfalls angegeben ist.
Für dieses Beispiel ist angenommen, dass
das Turbinengehäuseelement, wie in Fig. 2 dargestellt, -einen
äusseren Tragring 1 aus einer feuerfesten Legierung auf Nickel- f
basis sowie einen ebenfalls ringförmigen abreibbaren porösen metallischen Überzug 2 aufweist, welcher im wesentlichen aus
Nickel besteht und eine Porosität von grossenordnungsmäasig
80 f> besitzt, wobei eine Schicht 3 aus dem Hartlot "NICROBRAZ
50" zwischen diesen beiden Ringen angeordnet ist.
Zur Erzielung des gewünschten Anpressdrucks bei der Behandlung ist innerhalb des porösen Ringes 2
ein Spannring 4 aus einem Hetall oder einer Legierung vorgesehen, deren Ausdehnungskoeffizient grosser als der des äusseren
Tragringes 1 ist, wobei das Einsetzen dieses Spannringes 4 so erfolgen kann, dass vorher ein Sektor 4a des Ringes entfernt
wird, worauf der Ring einer Zusammenziehung ausgesetzt wird, welche sein Einsetzen in den porösen ringförmigen überzug 2
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ermöglicht, worauf die Kontinuität des Spannringes 4 wieder durch Einsetzen des Sektors 4a hergestellt wird, welcher dann
die Rolle eines Zwischenstücks zum Aufholen des Zwischenraums
spielt.
Falls die den ausseren Trägering I bildende
feuerfeste legierung (z.B. auf Nickelbasis) einen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, welcher bei 20° C kleiner als
15.10" ist, kann als Material zur Bildung des Spannringes 4 ein rostfreier Stahl Z 10 CNT 18 gemäss der französischen
Nomenklatur (amerikanische Nomenklatur AISI 321) benutzt werden. - .
Falls die den äusseren. Tragring 1 bildende
feuerfeste Legierung (z.B. feuerfester-Stahl Z6 NCT 25 gemäss
der französischen Nomenklatur oder A 286 gemäss der amerikanischen
Nomenklatur) bei .20° C einen über 15.10 liegenden Ausdehnungskoeffizienten besitzt, kann als Material zur Bildung
des Spannringes 4 ein rostfreier Stahl Z 50 NMC 12 gemäss der französischen Nomenklatur, was der amerikanischen
Norm AMS 56-24 entspricht, benutzt werden.
Zur Vornähme der Hartlötung des den Überzug
bildenden Ringes 2 an den Tragring 1 wird dann die Anordnung in eine ihrerseits in einem Wasserstoffofen angeordnete
Muffel gebracht, wobei die Atmosphäre der Muffel mit der des Ofens in Verbindung steht und die Muffel ausser Berührung
mit dieser Anordnung Chrompulver und Ammonirasfluorid enthält·
Die Hartlötungsbehandlung erfolgt dann
bei einer Temperatur von 900 bis 920° C während einiger Stunden
(z.B. 4 bis 5 Stunden).
Die so behandelte Anordnung wird dann
herausgenommen, der Spannring 4 wird entfernt, und das durch den Tragring 1 und den überzug 2, welche durch Hartlötung
vereinigt sind ι gebildete einstückige Element wird gewaschen«
Hierauf wird an dieser einstückigen Anordnung eine Behandlung aur Verchromung und Aluminisierung vorgenommen,
welche in der gleichen Muffel und dem gleichen Wasser stoff of en wie die Hartlotungsbehandlung erfolgte
Das einstückige-Element wi^d in eine
die Muffel erfüllende Reaktionsmasse eingetnettet9 welche durch
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ein Gemisch, aus vorlegiertem Pulver aus Chrom und Aluminium
und Aluminiumoxyd besteht, welchem eine geringe Menge eines ultrafreinen Pulvers aus magnesothermischem Chrom und Ammoniumbromid
zugesetzt ist, wobei das Gewichtsverhältnis des Chroms und des Aluminiums in diesem Geniisch grossenordnungsmassig
10 beträgt.
Die Anordnung wird dann auf eine Temperatur von grossenordnungsmassig 950° C während etwa 12 Stunden
erwärmt, worauf das einstückige Element während etwa 2 Stunden
auf einer Temperatur von grossenordnungsmassig 800° C gehalten
wird, um die ggfs. in dem porösen Uberzugsring 2 noch bestehenden
Halogenide auszuscheiden.
Das so erhaltene einstückige Element besitzt dann praktisch die gleichen Abmessungen wie nach der
Hartladungsbehandlung, und die Behandlung zur Verchromung und
Aluminisierung erzeugt keine innere Spannung in ihm.
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Claims (1)
- Patentansprüche1β) Verfahren zur Herstellung eineszusammengesetzten feuerfesten metallischen Elements mit einem porösen Überzug, insbesondere eines derartigen zusammengesetzten Elements, dessen poröser überzug die Holle einer abreibbaren Dichtung in einer rotierenden Maschine spielen soll, insbesondere in einem Gasturbinengehäuses, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herateilung der festen Verbindung zwischen dem porösen metallischen überzug und der zur Aufnahme desselben bestimmten kompakten metallischen Unterlage zwischen dem porösen Überzug und der kompakten Unterlage eine Schicht aus einem metallischen Hartlot angeordnet wird;, welches für die Art dieser beiden Materialien geeignet ist und wenigstens ein Metall der Gruppe Eisen-Kobalt-Hickel (zweckmässig Nickel) enthält, dass hierauf das so gebildete zusammengesetzte Element einem Anpressdruck ausgesetzt wird ^ welcher eine Zusammendrückung des Hartlotes zwischen dem porösen Überzug und der kompakten Unterlage erzeugt8 und dass sehliesslich die eigentliche Hartlötung in einem teilweise gasdichten Kasten erfolgt, indem das Hartlot durch den porösen überzug hindurch der Einwirkung einer fluorierten Atmosphäre bei einer in der Nähe der Schmelztemperatur des Hartlotes liegenden Temperatur ausgesetzt wird, derart, dass das Hartlot tatsächlich die Berührungsflächen benetzt 9 ohne praktisch in das Innere des porösen Überzugs einzudringen9 wobei dieser HartlÖtungs-Vorgang einschliesslich seiner Anfangsphase der' Herstellung der gewünschten. Temperatur und der s'chliesslichen Abkühlungsphase in einer hydrierten Atmosphäre durchgeführt wird«2„) Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten feuerfesten metallischen Elements mit einem porösen Überzug, insbesondere eines derartigen zusammengesetzten Elements, dessen poröser überzug die Holle einer abreifobaren Dichtung in einer rotierenden Maschine spielen sollp insbeson·= dere in einem Turbinengehäuse 9 dadurch gekennzeichnet9 dass nach Befestigung des porösen übersugs an der kompakten Unterlage, zweckmässig durch ©inen Hartlotungsvorgang naelb, Anspruch 1, dieses Element einer Vercnromuag öder ©iner BehandlungVerchromuiig und Aluminisierung ausgesetzt wird, bei welcher eine fluorfreie halogenierte Atmosphäre benatzt wird (ggfs. mit Zusatz von Jod jedoch vorzugsweise von Chlor und/oder Brom infolge der besonders hohen Dampfspannungen der Chloride und Bromide bei hohen Temperaturen), wobei diese Behandlung während einer Dauer von einigen Stunden bis zu etwa zehn Stunden bei einer .Temperatur von 800 bis 1100° G in einem teilweise gasdichten Kasten erfolgt, welcher von Beginn des Temperaturanstiegs bis zum Ende der Abkühlung in einer Kammer angeordnet ist, in welcher eine hydrierte Atmosphäre herrscht, derart, dass infolge der .Zufuhr von Chrom- oder von Chrom und Aluminium eine Verbesserung der Eigenschaften des porösen Überzugs bis ins Innere der Masse desselben, der . ( Eigenschaften der Verbindungszone zwischen dem überzug .undder kompakten Unterlage sowie eine Erhöhung der Temperaturbeständigkeit der Hartlotschicht nach-Herstellung der Vereinigung des Überzugs und der Unterlage äuroh die Hartlotung erzielt wird.3·) Verfahren zur Herstellung, eines, zusammengesetzten .feuerfesten metallischen Elements mit einem porösen Überzug, bei welchem insbesondere der poröse Überzug die Rolle einer abreibbaren MchtJmg in einer rotierenden-Maschine ■ spielen soll, insbesondere in.einem Sasturbinengehäus©» dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsschritts- gemäss Anspruch 1. und 2 nacheinander angewandt werden. j.4.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 5„ dadurch gekennzeichnet, dass feel dem Hartlötvorgang der Druck der Anpreisung des. porösen Überzugs an die kompakte Unterlage gröss.enordnungsmässig einige Gramm je cm'™ beträgt.5o) Verfahren nach Anspruch 2, zur Verchromung des porösen Überzugs, dadurch gekennzeichnet, dass das zu behandelnde zusammengesetzte Element mit Chrom in kleinen Kornchen in Berührung gebracht wird, und zwar bei Vorhandensein eines halogenieren Trägers und'eines Ohrompulvers, welche mit diesem Element nicht In Berührung stehen, wobei die Anordnung während einiger Stunden auf etwa 850 bis 1000° C erwärmt und hierauf abgekühlt wird, und zwar unter einer hydrierton Schutzatmosphäre.-: . 009851/151 7 bad. cr;c.;m/-.l6 ο) Verfahren nach Anspruch 2 zur Ver~chroraung des porösen Überzugs, dadurch gekennzeichnet 9 dass das zu behandelnde zusammengesetzte Element mit einem innigen Gemisch aus Chrom in Form eines ultrafeinen Pulvers und Magnesia oder Aluminium mit Zusatz eines halogenierten Trägers in Berührung gebracht wird, wobei die Anordnung während einiger Stunden auf etwa 850 bis 1000° G erwärmt und hierauf abgekühlt wird, und zwar unter einer hydrierten Schutsatmo= sphäre a - 'To) Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet 9 dass der halogenierte Träger ein Broffiid und/oder ein Chlorid ist08o) Verfahren nach Anspruch 2 sur Vor~nähme einer Behandlung zur Verohromung und Aluminisierung des porösen Überzugs, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zufuhr das Chroms und des Aluminiums vorlegierte ultrafeine homogene Pulver benutzt werden," bei welchen jedes Korn durch ein© Löiiisru&g von Chrom und Aluminium gebildet wird9 wobei Ήe kl behandelnden zusammengesetzten Elemente in teilweise ^abdichten Kästen mit einem innigen Gemisch aus ultrafeinem vorlegiertem Pulver aus Chrom-Aluminium und Aluminiumoxyd mit Zusatz eines halogenierten Trägers mit Brom und/oder Chlor in Berührung gebracht werden, wobei die so besetzten Kästen wahrend einiger Stunden auf eine zwischen 850 und 1000° C liegende Temperatur erwärmt und hierauf abgekühlt werden, und zwar in einer hydrierten Schutzatmosphäre09o) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet p dass das Gewiehtsverhältnis zwischen dem Chrom und dem Aluminium in dem vorlegierten Pulver grossenordnungs= massig 10 beträgt»1O0) Verfahren nach Anspruch 1 zur Her=3teilung eines zusammengesetzten feuerfesten metallischen Elements, dessen äuaaere kompakte Unterlage die Form eines Ringes hat9 dadurch gekennzeichnete dass die Mittel zur Erzeugung des Drucks sur Anpreisung des porösen tfbersugs (2) an die Unterlage (1) durch einen Spannring (4) aus einem Metall oder einer Legierung gebildet werden, deren Ausdehnungskoeffizient grosser als der des äusseren Ringes (1) ist9 wobei der ,Spannring (4)009851/1517 BAD ophginalinnerhalb des den porösen überzug (2) bildenden Ringes angeordnet ist.■11.) Zusammengesetztes feuerfestes metallisches Element mit einem porösen überzug, insbesondere Gasturbinengehäuseelement, dadurch gekennzeichnet, dass es gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist.009851/1517Leerseite
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