DE2226876A1 - PROCESS TO INCREASE THE WEAR AND CORROSION RESISTANCE OF HIGH TEMPERATURE COMPONENTS - Google Patents

PROCESS TO INCREASE THE WEAR AND CORROSION RESISTANCE OF HIGH TEMPERATURE COMPONENTS

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DE2226876A1 DE19722226876 DE2226876A DE2226876A1 DE 2226876 A1 DE2226876 A1 DE 2226876A1 DE 19722226876 DE19722226876 DE 19722226876 DE 2226876 A DE2226876 A DE 2226876A DE 2226876 A1 DE2226876 A1 DE 2226876A1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C12/00Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces

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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

Verfahren zur Erhöhung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit hochtemperatur "beansprucht er Bauteile Process to increase the wear and corrosion resistance high temperature "he claims components

Die vorliegende Erfindung betrifft ©in Herfahren sur Erhöhung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit hochtemperaturbeaiisprucliter Bauteil®;, aus Werkstoffen auf Eisen- oder Nickelbasis,, Derartige hochtempsraturbaan= spruchbare Werkstoffe genügen oftmals nicht öen Verschleiß«* und Korrosionsbeanspruchungea "boi Betriebstemperaturen höher als 500 0G.The present invention relates to © in herfahren sur increase the wear and corrosion resistance hochtemperaturbeaiisprucliter Bauteil® ;, from materials based on iron or nickel-based ,, hochtempsraturbaan = spruchbare Such materials often do not meet öen wear "* and Korrosionsbeanspruchungea" boi operating temperatures higher than 500 0 G .

Zur Erzielung solcher Eigens eiaaf ten uniräsa dorsrtigo U©rkstücke mit auftragsgaseiiwsißtS'ä oder cletoaatioasgQspritstsa Schichten überzogen» Diese Schickten besitzea ®ia Hartnetall= gefüge, d.h. in einer duktilen Matrix s±n& T&iiGhQH sehr großer Härte eingebettet. Ein dersrtigGs Gsfüg® hat dsn großen Vorteil, daß thermische Spannungen verhältnismäßig leicht abgebaut werden können. lachteile dieser Technik sind die Aufmischung ,des Gruadmaterials ineüe attftragsgsschwoißte Schicht, die verhältnismäßig groß© Vorstagsggfste so^io die verhäl-ünisiaäßig hohen Kosten.To achieve such properties, uniräsa dorsrtigo base pieces are coated with order gaseiiwsiasstS'ä or cletoaatioasgQspritstsa layers »These sent have a ®ia hard metal structure, ie embedded in a ductile matrix s ± n & T & iiGhQH of very high hardness. Such a Gseits® has the great advantage that thermal stresses can be relieved relatively easily. The disadvantages of this technique are the mixing up of the basic material in a welded layer, the relatively large size of the day before guests and the relatively high costs.

Es stellte sich daher die AufgIt was therefore the task

eia aeu@seia aeu @ s

«, &©m dies© lachmöglich ist, aucii«, & © m this © laughable is, aucii

verfahren für derartige Bauteil© zu teile nicht anhaften und mit ä®m g , Teile aus Werkstoffen mit hohen thoreisehsa Ausdehnungs koeffizienten zu beschichten. Dies bedeuteta öaß such sehe Wechselbeanspruchungen tob der Sehicht altProcess for such components © to not adhere to parts and with ä®m g to coat parts made of materials with high thermal expansion coefficients. This means a öass such see alternating stresses tob the sight old

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werden, so daß eine Lockerung der Verbindung zwischen der Schiebt und dem Grundmaterial rächt zu befürchten ist. Zv;r Lösung dieser Aufgabe wird dabei von der Anwendung aufgewachsener Schutzschichten ausgegangen« Diese waren jedoch bislang auf Werkstoffe mit kleinen bis mittleren thermischenso that a loosening of the connection between the pushes and the base material is to be feared. In order to solve this problem, it is assumed that protective layers grown on are used

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Ausdehnungskoeffizienten {&£ kleiner 120 . 10~') begrenzt. Im Hinblick auf die Zeitstandsfestigkeiten und eine ausreichende Temperaturwechselbeständigkeit mußte auch in diesen Fällen die Schichtstärke verhältnismäßig gering gehalten werden, Im GegensstE zu d&n erstgenannten auftragegeschweißten Schichten haben solche aufgewachsenen Schichtw einen homogenes Gefüge,Expansion coefficient {& £ less than 120. 10 ~ ') limited. With regard to the creep rupture strength and a sufficient resistance to thermal shock, the layer thickness must be kept relatively small even in these cases, in GegensstE to d n former auftragegeschweißten layers have grown such Schichtw a homogeneous structure,

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß dia lioclvSsmperatiirbeanspruchten Bauteile mit einer aufgewachsenen Schicht "'eiligstene eines Metalles versehen werden anschließend durch ■ einer- unterhalb von 900 0C erfolgenden Slüiiprc^eß sine Eindiffüsioi. dieses Stoffes entlang der Eorngrenzen des Sriffiäffiaierials und durch weitere Eindiffusion von Stickstoff, Kohlenstoff oder Silicium eine Hartmetallbildimg innerhalb ©iner cuktilen Matrix aus nicht umgewandelt eis Sehichtmaterial ausgelöst wird. Als aufgewachsene Schichten können vorzugsweise Metalle aue der vierten, fünften und seefesten Hauptgruppe des periodischen Systems Verwendung fiadsn, außerdem susätsuch Kupfer, Nickel, Silber und außerhalb der Kerareaktorteohziik auch Kobalt.The solution of the problem consists in the present invention is that dia lioclvSsmperatiirbeanspruchten components with a grown layer eiligstene "'of a metal to be provided subsequently by ■ on the one below 900 0 C taking place Slüiiprc ^ ESS sine Eindiffüsioi. This material along the Eorngrenzen of Sriffiäffiaierials and Further diffusion of nitrogen, carbon or silicon causes a hard metal image within a cuctile matrix made of unconverted layer material. Metals from the fourth, fifth and seaworthy main groups of the periodic system can preferably be used as the grown layers, as well as copper, nickel and silver and outside of the Kerareaktorteohziik also cobalt.

Durch diese Verfahrensführung wird das Material der aufgewachsenen Sohioht zunächst entlang der Korngrensen in das Grundmaterial eindiffundieren und sich dadurch verankern' Ι® allgeasinen wii'd dabei eine Diffusionstiefe von etwa 10D^* gantigen, Durch anschließende Eindiffusion von Stickstoff, Kohlenstoff oder Silizium wird ein Teil des Materials dar aunächst aufgewachsenen Schicht zu Nitriden, Karbiden oder Suiziden umgewandelt, diese Stoffe werden als Hartstoffe bezeichnet, und sind daher Träger der Verschleißbeständigkeit aber auch der Korrosionsbeständigkeit der damit geschützten Bauteile-Through this process, the material of the grown soil will first diffuse into the base material along the grain boundaries and thereby anchor itself 'Ι® allgeasinen wii'd thereby a diffusion depth of about 10D ^ * gantigen, through subsequent diffusion of nitrogen, carbon or silicon becomes a part The layer that grows next to the material is converted to nitrides, carbides or suicides, these substances are known as hard materials and are therefore carriers of the wear resistance but also the corrosion resistance of the components protected with them.

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Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es im Gegensatz zu der "bekannten genannten Methoden möglich, aufgewachsene VerschleiS- und/oder Korrosionsschutzschichten auf Werkstücke für Betriebstemperaturen höher als 500 C und mit einem thermischenWith the help of this procedure it is in contrast to the "known" methods mentioned above are possible to and / or anti-corrosion layers on workpieces for operating temperatures higher than 500 C and with a thermal

ryry

Ausdehnungskoeffizienten o( = 120 . 10 aufzubringen. Solche hochtemperaturbeanspruchten Bauteile bestehen aus hochwarmfesten Werkstoffen wie z.B. austenitischen Stählen, Kiekelbasis- und Kobaltbasislegierungen. Beispiele für solche Bauteile sind Ventilspindeln, Ventilsitze und Kegel in Dampfturbinen, Auspuffνentile von Dieselmotoren, Heißpressmatrizen und Stempel, Strukturteile für gas- oder flüssigmetallgekühlte Kernreaktoren und andere mehr. Pur Bauteile der Kernreaktortechnik kommen jedoch Kobaltbasislegierungen wegen der Gefahr der Ausbildung sehr lang lebiger radioaktiver Isotopen nicht in Präge.Coefficients of expansion o (= 120. 10 apply. Such Components exposed to high temperatures consist of high-temperature-resistant materials such as austenitic steels, Kiekel-based and cobalt based alloys. Examples of such components are valve spindles, valve seats and cones in steam turbines, Exhaust valves of diesel engines, hot pressing dies and stamps, structural parts for gas or liquid metal-cooled nuclear reactors and others. Pure components of nuclear reactor technology however, cobalt-based alloys come because of the risk of forming very long-lived radioactive alloys Isotopes not in imprint.

Nach Durchführung dieses Verfahrens haben die aufgebrachten Schichten ein inhomogenes Gefüge - analog dem Gefüge eines Hartmetalles - das aus einer metallischen duktilen Matrix mit nichtmetallischen harten versehleißbeständigen Einlagerungen besteht. Matrix und Einlagerungen sollen unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen korrosionsbeständig aein. U.U. können die in solchen Bauteilen auftretenden Spaanungea auch mit duktilen Einlagerungen in einer verschleißbeständigen die Einlagerung umschließenden Matrix hinreichend weit abgebaut werden. Die versehleißbeständigen Gefügeanteile bestehen vorzugsweise aus Verbindungen der eindiffundierten Stoffe Stickstoff, Kohlenstoff oder Silizium mit einer oder mehreren Komponenten des Grundwerkstoffes oder der in den Grundwerkstoffoberflächenzone eindiffundierten Schichtmetalle. Die duktilen Gefügeanteile werden aus den nicht mit den genannten Stoffen reagierenden Komponenten des Grundwerkstoffes bzw. der eindiffundierten Schichtmetalle gebildet. Das Eintreten bzw. das Nichteintreten der Reaktionen der eindiffundierten Stoffe Stickstoff, Kohlenstoff oder Silizium wird durch die Größe der freien Bildungsenthalpien dieaer Verbindungen bestimmt.After this process has been carried out, the applied layers have an inhomogeneous structure - analogous to the structure of a Carbide - that from a metallic ductile matrix with non-metallic hard wear-resistant inclusions consists. Matrix and inclusions should be corrosion-resistant under the intended operating conditions. Under certain circumstances, the breakdowns occurring in such components can a also with ductile inclusions in a wear-resistant the matrix surrounding the embedding sufficiently wide be dismantled. The wear-resistant structural components preferably consist of compounds of the diffused substances nitrogen, carbon or silicon with one or more components of the base material or which diffused into the base material surface zone Layered metals. The ductile parts of the structure are made up of the components that do not react with the substances mentioned of the base material or the diffused layer metals. The occurrence or non-occurrence of the reactions the diffused substances nitrogen, carbon or silicon is determined by the size of the free enthalpy of formation which of these compounds is determined.

Auswahlkriterien für die Zusammenstellung geeigneter Materialien sind der thermische Ausdehnungskoeffizient des Grund-Selection criteria for the combination of suitable materials are the thermal expansion coefficient of the basic

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Werkstoffes, sowie der Schichtmetalle, die gewünschte Mikrohärte, die Oxydations- und Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung, die Diffusionseigenschaften der aufgewachsenen Schichtmaterialien sowie die dazu benötigte Temperatur im Hinblick auf eine wünschenswerte Diffusionsgeschwindigkeit von mehr als 5/t pro Stunde. Hier sei insbesondere darauf hingewiesen, daß die Diffusionstemperaturen 900 0G nicht übersteigen sollten, damit Kornvergrößerungen und Festigkeitsminderungen der Grundmaterialien so klein ale möglich gehalten werden. Das Gleiche gilt auch hinsichtlich des Verzugs. Im Allgemeinen sind Karbide härter und häufig verschleißbeständiger als Suizide, diese sind dagegen nicht selten oxydations- und korrosionsbeständiger. Nitride sind im allgemeinen nur bis zu Betriebstemperaturen von etwa 550 C verwendbar und sind weniger oxydations- und korrosionsbeständig, können jedoch bei niedrigeren Diffusionstemperatüren ausgebildet werden als z.B. Karbidschichten.Material, as well as the layer metals, the desired microhardness, the oxidation and corrosion resistance of the coating, the diffusion properties of the grown layer materials and the temperature required for this with regard to a desirable diffusion rate of more than 5 / t per hour. Here be noted in particular that the diffusion temperatures should not exceed 900 0 G, so that grain enlargement and reduced strength of the base materials ale so small held possible. The same also applies to default. In general, carbides are harder and often more wear-resistant than suicides, but these are often more resistant to oxidation and corrosion. Nitrides can generally only be used up to operating temperatures of about 550 C and are less resistant to oxidation and corrosion, but can be formed at lower diffusion temperatures than, for example, carbide layers.

Entsprechend dieser Auswahlgesichtspunkte werden als Schichtmaterialien beispielsweise Chrom aber auch Mangan, Molybdän, Niob, Vanadium, Tantal, Titan und Zirkon in Präge kommen. Als zusätzliche Bildner einer duktilen Matrix - also neben den bereits genannten Materialien - können Kupfer, Nickel, Silber und außerhalb der Kernreaktortechnik auch Kobalt Verwendung finden.Layer materials are used in accordance with these selection criteria Chromium, for example, but also manganese, molybdenum, niobium, vanadium, tantalum, titanium and zirconium are embossed. Copper, nickel, Silver and, outside of nuclear reactor technology, cobalt are also used.

Zusammenfassend kann gesagt werden, für Verschleißschutzschichten kommen vorzugsweise Karbide, nur in wenigen Fällen Sitride in Präge. Pur Verschleißschutzschichten in korrodierenden Medien oder für Verschleiß- und Korrosionsschutzschichten Suizide.In summary, it can be said that carbides are preferred for wear protection layers, only in a few cases Sitride in embossing. Pure wear protection layers in corrosive Media or suicides for wear and corrosion protection layers.

Pur Verschleißschutzschichten auf warmfesten, austenitischen Stählen sind Chromkarbid am besten geeignet. Mangan, Vanadium, Zirkon, Titan, Niob und Tantalkarbide können gleichfalls verwendet werden, weniger günstig ist Molybdänkarbid.Pure wear protection layers on heat-resistant, austenitic Chromium carbide is best suited for steels. Manganese, vanadium, zircon, titanium, niobium and tantalum carbides can also be used Molybdenum carbide is less favorable.

Pur Verschleißschutzschichten auf Nickelbasislegierungen sind die genannten Karbide aber auch Molybdänkarbid geeignet.Pure wear protection layers on nickel-based alloys the carbides mentioned but also molybdenum carbide are suitable.

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Wie bereits erwähnt, werden die Schichten beispielsweise galvanisch oder mit Hilfe des CVD-Terfahrens (Chemical Tapomr Desposition) auf die Oberfläche aufgebracht xznä aaschlieSead oder u.U. auch gleichseitig eindiffundi@rt. Selbstverstinö™ lieh ist es zweckmäßig bzw. notwendig, diese Diffuaionsvor» gänge innerhalb einer Schutzgasatmosphäre oder im Yakwim durchzuführen.As already mentioned, the layers are applied to the surface by electroplating or with the aid of the CVD method (Chemical Tapomr Desposition) or, under certain circumstances, also diffused in on the same side. It is expedient or necessary to carry out these diffusion processes within a protective gas atmosphere or in a yakwim.

Die die Hartmetalle bildenden Stoffe Stickstoff, Kohlenstoff und Silizium werden vorzugsweise als gasförmige, thermisch disoziierende Hydrid© oder Halogenid© büd TeBp©- raturen unter 800 0C in Kontakt mit der zti schlt£©nden Oberfläche gebracht. Sie reagieren vorzugsweise mit jeaen Legierungskomponenten der aufgewachsenen Schielit, öot©e Karbide usw. die größten freien Bildungeenthalpi©n haben und diffundieren anschließend in die Oberfläeheaaon© eis. Diese Diffusion wird von weiteren Reaktionen dieser Art begleitet, während andere legierungskomponentea, deren Karbid© usw. kleinere Enthalpien haben, nicht reagieren und die duktile Matrix bzw. die duktiles. Einlagerungen "foiläQS» Der Ablauf dieser Reaktionen kann dabei nicht nur über die Temperatur eondern auch den Druck unü la.TJo dureh ^naisohexs von Wasserstoff oder Inertgas beeinflußt werden.The hard metals forming the elements nitrogen, carbon and silicon are preferably used as gaseous thermally disoziierende hydride or halide © © © büd TeBp - temperatures below 800 0 C in contact with the zti schlt £ © brought surface. They react preferentially with the alloy components of the grown Schielite, oil carbides etc. have the largest free enthalpy of formation and then diffuse into the surface area. This diffusion is accompanied by further reactions of this kind, while other alloy components a, whose carbide © etc. have lower enthalpies, do not react and the ductile matrix or the ductile matrix. The course of these reactions can be influenced not only by the temperature but also by the pressure and by the naisohexs of hydrogen or inert gas.

Zur weiteren Erläuterung des erfinduagsgemäSen Verfahroias und zur Kennzeichnung der damit erzielbaren lrg©teisse aeiea noch kurz einige Anwendungsbeispiele geschildert.To further explain the process according to the invention and to identify the lrg © teisse aeiea that can be achieved with it briefly described some application examples.

A. Es soll eine Chromkarbidverschleißschutzschicht hochwarmfesten Stahl Werkstoff-Nr. 1.4981 gebildet werden«, Ein Verschleißbeständigkeitsprüfkörper (Hohlzylinder 40 mm lang, 28 mm Außen- und 18 mm Innendurchmesser) aus diesel» Stahl und zwei Kugelkopfreibstift© mit 8,2 bd Durchmesser wurden galvanisch verchromt (50^) unö anschließend bei 900 0C 24 Stunden lang in einem Vakuum von 10~2 ϊογγ diffusionsgeglüht. Die im Mittel dadurch auf 65 $ Chrom angereicherte Oberflächenzone von 100/4, Stärke wurä© 900 0C für eine Zeit von 30 Stunden iß einem H®than stoff gemisch 1:50 aufgekohlt«, Bei einer Härte desA. It should have a chromium carbide wear protection layer of high-temperature steel material no. 1.4981 ", a wear resistance test body (hollow cylinder 40 mm long, 28 mm outside and 18 mm inside diameter) made of diesel" steel and two ball-head friction pins © with 8.2 bd diameter were galvanically chrome-plated (50 ^) and then at 900 0 C 24 Diffusion annealed for hours in a vacuum of 10 ~ 2 ϊογγ. The enriched on average by $ 65 chrome surface zone of 100/4, strength wurä © 900 0 C for a period of 30 hours eat a H®than material mixture 1:50 carburized "With a hardness of

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Werkstoffes Yon 180 kp/mm hatte die sich dadurch gebildete Chrcmkarbi&verschleißsohicht eine Mikrohärte von 1000 kp/« Die bei 700 °ö trocken und bei 600 0C unter flüssigem Natrium geprüfte Reitverschleißbeständigkeit entsprach derjenigen von Stellit 3P6. Der Grundwerkstoff zeigte nach der Glühbehanälung nuv eine uiwwesentliehe KornvergröSerung.
2
Material Yon 180 kgf / mm had the Chrcmkarbi & itself formed thereby verschleißsohicht a microhardness of 1000 kp / "The ö dry at 700 ° C and tested at 600 0 under liquid sodium riding wear resistance corresponded to that of stellite 3P6. After the annealing treatment, the base material now showed an essentially substantial increase in grain size.

B« Es sollte eine schlagbeständige Chromkarbid-Verschleißeehutzseliiefat auf hoehirarisf©sten Stahl Werkstoff-Nr. 1.4-981 ersaugt werden* Ein Prüfkörper uad Reibstifte wurden wie unter A. ausgebildet und galvanisch 50/* stark verchromt. AnechlieSeM wurden sie 30μ stark vernickelt und bei 900 0CB «An impact-resistant chrome carbide wear protection element should be used on high-resistance steel material no. 1.4-981 * A test body and friction pins were designed as under A. and galvanically 50 / * chrome-plated. AnechlieSeM they were strongly μ nickel 30 and at 900 0 C

—2 36 Stunden l&Kg bei einem Vakuum von 1o Torr diffusionsgeglüirfc« Die auf diese Weise mit Chrom und Nickel angereicherte und 150 μ, starke Oberfläohensone des Werkstoffes wurde bei 900 0G 40 Stunöoa lang in einem Metkanwasserstoffgemisch 1:50 aufßökcfilt. Ms UhroE&d.r'bidschicht mit den Nickeleinlagerungeii liatte eir-s Mikrohärte von 950 kp/mm gegenüber dem SrunÄ^srkstoff von 180 kp/aiii4". Die bei 700 C trocken geprüfte Efci&verschleifibeständigkait :'er Schicht entsprach wie im Bsiepiel A. derjenigeii -^ & Sttillit SP6. Im Kugelschlagvsrsüök nach ΓίΙΪΓ 5115!? bliab die Schicht im Gegensatz zu einer s&mähernä gleichstarken Sellitschicht vollkommen riSfrei.-2 36 hours l Kg at a vacuum of 1o Torr diffusionsgeglüirfc "The enriched with chromium and nickel in this manner and 150 μ, strong Oberfläohensone of the material was aufßökcfilt at 900 G 0 40 Stunöoa hours in a Metkanwasserstoffgemisch of 1:50. Ms UhroE &d.r'bidschicht with the nickel inclusions liatte eir-s micro hardness of 950 kp / mm compared to the SrunÄ ^ srkstoff of 180 kp / aiii 4 ". The Efci & wear-resistantkait tested dry at 700 C: 'he layer corresponded as in example A. the same - ^ & Sttillit SP6. In the ball impact vsrsüök according to ΓίΙΪΓ 5115 !? the layer remains completely free of cracks in contrast to a similarly thick Sellit layer.

G. Es sollte ©iae Ctromkarbidverschleißschutzschicht auf Ni ckelbas is legierung Yakumelt-iiTS-290-G erzeugt werden. Zunächst wurde ein Yerschleißbeständigkeitsprüfkörper sowie Reibstifte iß den Abmessungen nach Beispiel A., jedoch aus Valcuaelt-ASS~290-G in einer Pulver packung aus 20 Gew.-5i Chrompulver, SO Gewe-5* Aluisiniuisoxid, 0,2 Gew.-^ Barium-Chlorids 1G Stunden lang bei 1100 0C geglüht. Die dabei mit Chrom angereicherte 100A^ stärke Oberflächenzone wurde in einem Methan Wasserstoffgemisch 1s50 aufgekohlt. Die Mikrohärte der Chromkarbidschicht mit Nickeleinlagerungen betrug 1000 kp/rnrn t die bei 700 0G trocken geprüfte ReibverschleiSbeetändigkeit der Schicht entsprach widerum derjenigen von Stellit Sf6. Auch im KugelschlagversuchG. A chrome carbide wear protection layer on nickel-based alloy Yakumelt-iiTS-290-G should be created. First, a Yerschleißbeständigkeitsprüfkörper and Reibstifte eat the dimensions of Example A., however, from Valcuaelt-ASS ~ 290-G in a powder pack from 20 parts by weight of chromium powder 5i, SO wt e -5 * Aluisiniuisoxid, 0.2 wt .- ^ Annealed barium chloride for 1G hours at 1100 ° C. The 100 Å thick surface zone, enriched with chromium, was carburized in a methane-hydrogen mixture for 1s50. The micro-hardness of the chromium carbide layer with nickel inclusions was 1000 kgf / mn t and the friction wear resistance of the layer, tested dry at 700 0 G, corresponded in turn to that of stellite Sf6. Also in the ball impact test

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nach DIN 51155 blieb die Schicht im Gegensatz zu einer annähernd gleichstarken Stellitschicht rißfrei.according to DIN 51155, the layer remained free of cracks in contrast to a stellite layer of approximately the same thickness.

Diese Beispiele zeigen, wie es mit Hilfe der Wahl der Matrix-Werkstoffe sowie der Verfahrensführung möglich ist, auf verhältnismäßig einfache Weise die gewünschten Korrosions- und Verschleißeigensehaften hochwarmfester Grundwerkstoffe zu erzielen. Die bei Temperaturwechselbeanspruchungen auftretenden thermischen Spannungen werden dabei durch die duktilen Matrixmaterialien weitgehend abgebaut. Die zusätzlichen Matrixbildner wie Kupfer, Nickel und Silber sind dabei dann zu empfehlen, wenn neben einer besonders guten Schlagfestigkeit an die Duktilität der verschleißfesten Schicht besondere Anforderungen gestellt werden.These examples show how it can be done with the help of the choice of matrix materials as well as the process management is possible, the desired corrosion and corrosion in a relatively simple manner Wear properties of high-temperature base materials achieve. The thermal stresses that occur during thermal cycling are reduced by the ductile ones Matrix materials largely degraded. The additional matrix formers such as copper, nickel and silver are then included Recommended if, in addition to particularly good impact resistance, the ductility of the wear-resistant layer is particularly important Requirements are made.

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Claims (4)

Patentansprüche - t - VPA 72/9434Claims - t - VPA 72/9434 1. Verfahren zur Erhöhung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit hochtemperaturbeanspruchter Bauteile aus Werkstoffen auf Eisen- oder Nickelbasis, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einer aufgewachsenen Schicht wenigstens eines duktilen Metalles versehen wird, anschließend durch einen unterhalb von 900 0C erfolgenden Grlühprozeß eine Eindiffusion dieser Stoffe entlang der Korngrenzen des Grundmaterials und durch weitere Eindiffusion von Stickstoff, Kohlenstoff oder Silizium eine Hartmetallbildung innerhalb einer duktilen Matrix aus nicht umgewandelten Schichtmaterial ausgelöst wird.1. A method for increasing the wear and corrosion resistance to high temperatures stressed components made of materials based on iron or nickel-based, characterized in that it is provided with at least a ductile metal with a grown layer, followed by a below 900 0 C taking place Grlühprozeß a diffusion of these substances along the grain boundaries of the base material and by further diffusion of nitrogen, carbon or silicon, a hard metal formation is triggered within a ductile matrix of unconverted layer material. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schicht vorzugsweise Metalle aus der vierten, fünften oder sechsten Hauptgruppe des periodischen Systems Verwendung finden, die beispielsweise auf galvanischem Wege oder auch mit Hilfe des GVD-Verfahrens (Chemical Vapour Deposition) auf die Bauteile aufgebracht werden.2. The method according to claim 1, characterized in that as a layer, preferably metals from the fourth, fifth or the sixth main group of the periodic system are used, for example by galvanic means or with the help of the GVD process (Chemical Vapor Deposition) can be applied to the components. 3. Verfahren nach An-spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindiffusion der aufgewachsenen Schicht bis zu einer Tiefe von etwa 100/*- durchgeführt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the diffusion of the grown layer to a depth of about 100 / * - is carried out. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzlicher Bildner einer duktilen Matrix Kupfer, Nickel, Silber und außerhalb der Kernreaktortechnik auch Kobalt Verwendung findet.4. The method according to claim 2, characterized in that as an additional former of a ductile matrix copper, Nickel, silver and outside of nuclear reactor technology also cobalt is used. 30a8bU/U7Ü30a8bU / U7Ü
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0545661A2 (en) * 1991-12-05 1993-06-09 General Electric Company Substrate stabilization of diffusion aluminide coated nickel-based superalloys
EP0545661A3 (en) * 1991-12-05 1993-11-24 Gen Electric Substrate stabilization of diffusion aluminide coated nickel-based superalloys

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