DE2418879A1 - Verbessertes beschichtungssystem fuer superlegierungen - Google Patents
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Description
Verbessertes Beschichtungssystem für Superlegierungen
Superlegierungen sind hitzebeständige Materialien mit hervorragender
Festigkeit bei hohen Temperaturen. Viele dieser Legierungen enthalten Eisen, Nickel oder Kobalt allein oder in Kombination
als die Hauptlegierungselemente zusammen mit Chrom, um der Legierung Oberflächenstabilität zu verleihen,und diese Legierungen
enthalten üblicherweise ein oder mehrere untergeordnete Bestandteile wie Molybdän, Wolfram, Niob, Titan und Aluminium, um
ein Verfestigen zu bewirken. Die physikalischen Eigenschaften der Superlegierungen machen sie besonders brauchbar für die Herstel-'
lung von Bestandteilen von Gasturbinen.
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Bisher wurden Oberflachenbeschichtungen zum Schütze der Teile aas
ouperlegierungen vor Hochtemperatur-Oxydation und -Korrosion verwendet
worden. Es sind verschiedene Beschichtungen für Superlegierungen in der Literatur beschrieben worden und von besonderem
Interesse sind Beschichtungs-Zusammensetzungen, die im wesentlichen
aus Chrom, Aluminium und ggf. einem weiteren Bestandteil bestehen, der ausgewählt ist aus Yttrium und den seltenen Erdmetallen,
und einem Metall, ausgewählt aus Eisen, Kobalt und Nickel. lieispielhafte Beschichtungen weisen die folgende Zusammensetzung
in Gewichtsprozent auf:-
Chrom 25 - 29 % 19 - 2k % 20 - 35 %
Aluminium 12 - 14 % 13 - 17 % 15 - 20 %
Yttrium 0,6-0,9 % 0,6-0,9 % 0,05-0,30 %
Eisen" Rest - -
Kobalt - Rest -
Nickel - - Rest
Das Aufbringen der ßeschichtungs-Zusammensetzung auf eine Vielzahl
von Substraten, wie Superlegierungen auf Nickel- und Kobaltbasis, kann durch Bedampfen in einer Vakuumkammer erfolgen. Während
dieses Verfahrens wird die Zusammensetzung von einer ernitzten Quelle thermisch verdampft, z. B. mittels eines Elektronenstrahls,
und eine dünne Metallschicht kondensiert sich auf der Oberfläche des Werkstückes. Es werden Schichten auf dem rotierenden
Werkstück gebildet, bis die Dicke vorzugsweise in einem bereich von etwa 0,025 - 0,175 mm (entsprechend 1-7 mils) liegt.
Unglücklxcherweise hat die aufgebrachte Beschichtung radial orientierte Fehler, die die Stellen für den Angriff durch oxydierende
oder korrodierende Atmosphären bei hohen Temperaturen bilden. Solche Fehler können zu einem vorzeitigen Versagen der Beschichtung
führen.
In der US-Patentschrift 3 528 861 sind Versuche beschrieben, die
Gebrauchsdauer von Superlegierungen, die mit einer FeCrAlY-Legierung
beschichtet sind, zu verlängern. Die Wirksamkeit der Be-
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u> "X mm,
schichtung, so wurde festgestellt, wird durch die 3iidung eines intergranularen Niederschlages während des Aufbringens der Beschichtung
begrenzt. Die Wirkung des nachteiligen Niederschlages wurde durch Kugelhämmern (shot peening) oder durch Abstrahlen mit
Glasperlen (glass bead blasting) verbessert, wobei der Niederschlag zu kleinen Teilchen zerbrochen wurde, die leichter durch
Wärmebehandlung gelöst werden.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Verbessern der Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit eines Körpers aus
einer SuperIegierung auf Nickel- oder Kobalt-Basis geschaffen,
bei dem der Körper aus der Superlegierung zuerst durch Bedampfen mit einer Zusammensetzung beschichtet wird, die im wesentlichen
aus Chrom, Aluminium und ggf. einem weiteren Bestandteil, ausgewählt aus Yttrium und den seltenen Erdmetallen, und mindestens
einem Element, ausgewählt aus Eisen, Kobalt und Nickel, besteht, und danach wird eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von vorzugsweise
etwa 0,0025 - 0,075 mm (entsprechend 0,1 - 3 mils)
durch Bedampfen auf den beschichteten Körper aufgebracht und diese Verbundbeschichtung wird einer Wärmebehandlung unterworfen,
um die Korrosionsbeständigkext des Körpers zu erhöhen. Die Wirksamkeit des Beschichtungssystems kann durch die Tatsache erklärt
werden, daß die erste Beschichtung Risse (flaws) oder Begrenzungen aufweist, die in einer Richtung senkrecht zur Abscheidungsebene
orientiert sind. Setzt man die so beschichtete Superlegierung einer korrosiven Umgebung aus, dann werden diese Risse oder
Begrenzungen bevorzugt angegriffen und führen zu einem vorzeitigen Versagen der Beschichtung. Das Aufbringen einer Aluminiumschicht
über der ersten Schicht, die danach vorteilhafterweise hitzebehandelt wird, verhindert diese Art des Versagens und verlängert
die Gebrauchsdauer des beschichteten Artikels wesentlich. Darüber hinaus zeigt das Konzentrationsprofil des erfindungsgemääen
Beschichtungssystems die Anwesenheit einer hohen Aluminiumkonzentration an der äußeren Oberfläche der Beschichtung, was
auch zu den verbesserten Eigenschaften beitragen kann. Die beschichteten Körper aus Superlegierung, die gemäß der vorliegenden
Erfindung erhalten wurden, sind besonders brauchbar zum Herstellen von Bestandteilen von Gasturbinen.
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Wachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Figur 1 ein Schnittbild (500-fache Vergrößerung) eines Körpers
aus einer Superlegierung auf Nickelbasis (Udimet 500),
der mit einer CοCrAlY-Beschichtung bedeckt ist,
Figur 2 ein Schnittbild (500-fache Vergrößerung) eines Körpers aus einer Superlegierung auf Nickelbasis (Udimet 500),
der mit einer ersten CoCrAlY-Beschichtung und dann einer
Aluminiumschicht bedeckt und danach 3 Stunden bei ll60 0C
in Argon wärmebehandelt ist, um eine Verbundbeschichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu schaffen,
Figur 3 ein Schnittbild (500-fache Vergrößerung), das die Wirkung
der Korrosion auf einem Körper aus einer Superlegierung zeigt, der mit einer CoCrAlY-Schicht bedeckt ist, und
Figur 4 ein Schliffbild (500-fache Vergrößerung), das die Wirkung
der Korrosion auf einem Körper aus einer Superlegierung zeigt, der wie der Körper der Figur 2 beschichtet ist.
Die Superlegierungen sind feste Hochtemperaturmaterialien, die besonders für Gasturbinen brauchbar sind. Eine Aufzählung dieser
Materialien ist in dem Artikel von W. F. Simons "Compilation of Chemical Compositions and Rupture Strengths of Superalloys" in
der ASTM-Datenreihe Publikation Nr. DS 9 E enthalten und Beispiele
der Zusammensetzungen solcher Superlegierungen sind die folgenden:
Bestandteil | Rene 80 | Rene 100 | IN-738 | Udimet 500 |
C | 0,17 | 0,18 | 0,17 | 0,08 |
Mn | 0,2 | 0,50 | 0,20 | 0,75 |
Si | 0,2 | 0,50 | 0s50 | 0,75 |
Cr | 14,0 | 9,5 | 16,0 | 19,0 |
Ni . | Rest | Rest | Rest | Rest |
Co | 9,5 | 15,0 | 8,5 | 18,0 |
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Bestandteil | Rene 80 | Rene 100 | IN-738 | Udimet 500 |
Mo | • 3,0 | 1,75 | 4,0 | |
W | 4,0 | - | 2,6 | - |
Nb | - | - | 0,9 | - |
Ti | 5,0 | 4,20 | 3,4 | 2,9 |
Al | 3,0 | 5,50 | 3,4 | 2,9 |
B | 0,015 | 0,015 | 0,01 | 0,005 |
Zr | 0,03 | 0,06 | 0,10 | - |
Fe | 0,2 | 1,0 max | 0,50 | 4,0 |
weitere | - | 1,0 V | 1,75 Ta | - |
Die erste Beschichtung des erfindungsgemäßen Beschichtungssystems
ist im folgenden als "MCrAlY11- oder "MCrAV-Beschichtung bezeichnet,
worin M ausgewählt ist aus Eisen, Kobalt und Nickel. Diese Beschichtung besteht im wesentlichen aus einer der folgenden Zusammensetzungen
in Gew.-%:
Bestandteil | Gew.-J6 |
Chrom | 14 - 35 |
Aluminium | 4-20 |
Yttrium | 0-3 |
Eisen | |
Kobalt | Rest |
Nickel | |
In den Rahmen dieser Zusammensetzung fallen die oben als FeCrAlY, CoCrAlY und NiCrAlY bezeichneten Zusammensetzungen und die vorstehende
Tabelle schließt auch solche Zusammensetzungen ein, in denen kein Yttrium enthalten ist. Die MCrAlY- oder MCrAl-Beschichtung
wird durch Bedampfen auf das Substrat aufgebracht, was im einzelnen in dem von C. F. Powell et al herausgegebenen Buch
"Vapor Deposition", John Wiley & Sons-Verlag, New York (1966), beschrieben ist. Die Beschichtung wird in einer Vakuumkammer verdampft
und niedergeschlagen, üblicherweise wird die Metallegierung
mittels eines Elektronenstrahls erhitzt, der auf den Legierungsbarren fokussiert ist, um das Metall zu verdampfen. Während
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des Verdampfens kondensiert sieh der Dampf als Beschichtung, vorzugsweise mit einer Dicke von etwa 0,025 ~ 0,175 mm (entsprechend
1-7 mils), auf dem zu beschichtenden Werkstück. Das aufzubringende Material wird in einem Hochvakuum bis zu einer Temperatur
-2 erhitzt, bei der sein Dampfdruck etwa 10 Torr oder mehr beträgt,
woraufhin das Material Molekularstrahlen in alle Richtungen ausstrahlt . Während des Beschichtens muß das Vakuum sehr hoch selns
damit die Molekularstrahlen von ihrer Quelle ohne Störung bis zur Oberfläche des zu beschichtenden Artikels gelangen können. Ein
Schliffbild einer Superlegierung auf Nickelbasis, die mit einer
CoCrAlY-Beschichtung bedeckt ist, ist in Figur 1 gezeigt.
Die erste Schicht wird dann mit einer Aluminiumschicht bedeckt,
vorzugsweise in einer Dicke von etwa 0,0025 ~ 0,075 mm (entsprechend
0,1-3 mils), ebenfalls durch das schon erwähnte und in dem o. g. Buch von C. F. Powell beschriebene Bedampfen. In einer
bevorzugten Ausführungsform wird die Aluminiumschicht durch Verdampfen
aus einer mit einem Elektronenstrahl erhitzten Quelle niedergeschlagen. Dieses Vorgehen ist besonders brauchbar, da die
Aluminiumschicht in der gleichen Vorrichtung aufgebracht werden kanns die zum Abscheiden des MCrAl oder MCrAlY verwendet wird,
Indem man einfach die MCrAl- oder MCrAlY-Quelle durch eine Aluminium-Quelle
ersetzt.
Danach wird der beschichtete Körper einer Wärmebehandlung unterworfen,
um das Eindiffundieren (interdiffusion) der Aluminiumoberschicht
In die erste Beschichtung zu verursachen. Während das Aluminium, das einen niedrigen Schm_elzpunkt von 66Os2 0C hat, im
wesentlichen in Risse und Fehler der ersten Schicht diffundierts
tritt eine gleichzeitige wechselseitige Diffusion während der Wärmebehandlung auf, bei der das Aluminium sich mit der ersten
Beschichtung unter Bildung einer höher schmelzenden Legierung verbindet. Die Minimaltemperatur für die Wärmebehandlung liegt
bei etwa 950 0C, während die Maximaltemperatur von dem zu beschichtenden
Superleglerungs-Substrat abhängt, da es unerwünscht ist-, diese Super legierung über die Temperatur der Lösungs -Wärme- behandlung
zu erhitzen,» Für Superlegierungen auf Mlckslbasis Hegt
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diese Temperatur im Bereich von 1040 - 1230 0C. Die Wärmebehandlung
von Legierungen auf Kobaltbasis ist viel weniger komplex als die von Legierungen auf Nickelbasis und Lösungs-Wärmebehandlungen
finden dort gewöhnlich bei etwa 1150 0C statt. Die Zeit für die
Wärmebehandlung liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 0,25 - 5 Stunden. Um eine vorzeitige Oxydation der doppelt beschichteten
Oberfläche vor der Interdiffusion zu vermeiden, sollte die Wärmebehandlung
in einer inerten Atmosphäre, z. B. von Helium, Argon, durchgeführt werden.
Ein Schliffbild einer Superlegierung auf Nickelbasis, die mit einer wärmebehandelten Doppelschicht aus CoCrAlY plus Aluminium
bedeckt ist, ist in Figur 2 dargestellt. Die erste Schicht aus CoCrAlY weist Risse und Begrenzungen auf, die senkrecht zur Beschichtungsebene,
wie sie in Figur 1 gezeigt ist, orientiert sind, und diese Risse und Begrenzungen werden Stellenfür den Angriff
durch Hochtemperatur-Oxydation und -Korrosion, wie in Figur 3 gezeigt. Nach dem Aufbringen der wärmebehandelten Doppelbeschichtung
werden alle offenen Fehler einer M CrAlY-Beschichtung, wie
in Figur 2 gezeigt, gefüllt. Figur H zeigt ein Schliffbild einer
wärmebehandelten Doppelbeschichtung aus CoCrAlY plus Aluminium, die einer stark hitzekorrodierenden und oxydierenden Umgebung
ausgesetzt worden ist, die aus einem geschmolzenen Salz, das Na2SO11 und V3O enthielt, bei etwa 900 0C (entsprechend I65O 0F)
bestand. Diesem einzigartigen Beschxchtungssystem werden die verbesserten Eigenschaften der Hochtemperatur-Oxydations- und -Korrosions-Beständigkeit
zugeschrieben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Gegossene Stifte aus einer Udimet-500-Superlegierung auf Nickelbasis
mit einer Länge von etwa 5 cm (entsprechend 2 Zoll) wurden
zu einem Durchmesser von etwa 4,35 mm (entsprechend 0,17 Zoll)
geschliffen. Sie wurden in einem Elektronenstrahl-Vakuumofen an-
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geordnet und die Kammer bis su einem Druck von 10 ** mrri Hg evakuiert,
"während des Niederschiagens wurden die Stifte rotiert und mit einem Widerstandserhitzer erwärmt» Nachdem die Temperatur der
Stifte 900 0C erreicht hatte, wurde der Elektronenstrahl auf
einen Barren der folgenden Nominalzusammensetzung fokussiert:
Bestandteil | Gew.-% |
Kobalt | Sk |
Chrom | 22 |
Aluminium | 13 |
Yttrium | 1 |
Das Metall wurde 30 Minuten lang bei einer konstanten Energie von
19 kV und 275 mA verdampft. Auf den Stiften wurde eine Beschichtung mit einer Dicke von etwa 0,075 mm (entsprechend J>
mils) abgeschieden. Die Stifte wurden in dem Vakuum auf Zimmertemperatur abgekühlt. Dann wurde die Kammer mit Luft von Atmosphärendruck
gefüllt und die CoCrAlY-Quelle durch eine Aluminium-Quelle ersetzt. Danach evakuierte man die Kammer wieder bis zu einem Druck
von 10 J mm Hg und beschichtete die Stifte mit einer weiteren
Schicht aus Aluminium mit einer Dicke von etwa 0,012 mm (entsprechend
1/2 mil) durch dreiminütiges Verdampfen mit einer konstanten Energie von 19 kV und 80 mA. Zuletzt wurden die mit der Doppelschicht
aus CoCrAlY plus Aluminium beschichteten Stifte drei Stunden in einer Argonatmosphäre bei ll60 C wärmebehandelt.
Bei einer Untersuchung der Probe wurde festgestellt, daß dieses Vorgehen zu einem Eindringen des Aluminiums bis zu etwa 0,025 bis
0,050 mm (entsprechend 1-2 mils) in die Oberfläche der CoCrAlY-Bescnichtung und zu einem im wesentlichen vollständigen Ausfüllen
der offenen Begrenzungen der CoCrAlY-Beschichtung führte. Dann itfurde ein Tiegeltest durchgeführt, um die Beständigkeit der Proben,
die nur mit der CoCrAlY-Beschichtung versehen, und einer zweiten Gruppe, die dem Doppelbeschichtungsverfahren unterworfen
worden waren, gegen Oxydation und Korrosion zu untersuchen. Beide Gruppen beschichteter Stifte wurden in ein geschmolzenes Salzbad
aus 85,2 % Na2Co3, 0,5 % NaCl, 13,0 % Y2O und 1,3 %
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"(allesGew.-^) bei einer Temperatur von 900 °C in einer Luftatmosphäre
eingetaucht. Nach 16 Stunden wurden die Proben herausgenommen.
Es wurde festgestellt, daß die nur mit der CoCrAlY-Beschichtung
bedeckten Proben eine tiefe "Spitzenn-Korrosion aufwiesen, während
die der zusätzlichen Aluminiumbeschichtung unterworfenen
Stifte wesentlich beständiger gegen Korrosion waren und nur wenig oder gar kein Anzeichen einer "Spitzen"-Korrosion zeigten.
Nach dem Verfahren des Beispiels 1 wurden Teststifte aus Udimet-500-Superlegierung
auf Nickelbasis mit einem Durchmesser von etwa 4,35 mm (entsprechend 0,17 Zoll) hergestellt. Die Stifte wurden
durch Bedampfen mittels Elektronenstrahls mit einer Schicht der folgenden Zusammensetzung bedeckt:
Bestandteil | Gew.-* |
Nickel | 70 |
Chrom | 20 |
Aluminium | 15 |
Nach dem Herausnehmen aus der Apparatur hatte die Beschichtung auf den Stiften eine Dicke von etwa 0,075 mm (entsprechend 3 mils).
Einige der so beschichteten Stifte wurden mit einer weiteren Schicht von etwa 0,012 mm (entsprechend 1/2 mil) Dicke aus Aluminium
durch Bedampfen beschichtet. Die mit der Doppelschicht aus NiCrAl plus Aluminium beschichteten Proben wurden 3 Stunden bei
1160 0C in Argon wärmebehandelt.
Es wurden mit den Testproben vergleichende Untersuchungen hinsichtlich
der Hochtemperatur-Oxydation und -Korrosion durchgeführt. In dem Tiegeltest wurden die Stifte teilweise in die geschmolzene
Salzmischung des Beispiels 1 16 Stunden bei 900 0C eingetaucht. Die nur mit der NiCrAl-Beschichtung bedeckten Proben
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zeigten nach dem Hitsekorrosions- und Oxydationstest die typische
Korrosion und "Spitzen"-Durchdringung. Die Proben, die durch die
v/ärmebehandelte Doppelschicht behandelt waren, zeigten eine im
wesentlichen vollständige Abwesenheit von "Spitzen"-Korrosion und dies zeigte, daß die wärmebehandelte Aluminiumdeckschicht
die Schadstellen der ersten Beschichtung ausgefüllt hatte.
dem Verfahren des Beispiels 1 wurden gegossene Stifte aus
Udimet-500-Superlegierung durch Bedampfen mit einer Beschichtung
der folgenden Zusammensetzung bedeckt:
Bestandteil | Gew.-% |
Eisen | 64,0 |
Chrom | 25,0 |
Aluminium | 10,0 |
Yttrium | 1,0 |
Es wurde auf den Stiften eine Beschichtung mit einer Dicke von
etwa 0sO75 aim (entsprechend 3 mils) niedergeschlagen. Danach
wurden, einige der Stifte durch Bedampfen nach den in den Beispielen
1 und 2 beschriebenen Verfahren doppelt beschichtet.
Bei der Korrosionsprüfung zeigte sich, daß die mit der Doppelbesehich-tung
geschützten Stifte beträchtlich korrosionsbeständiger waren als die nur mit der FeCrAlY-Beschichtung bedeckten Stifte.
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Claims (10)
- - ii -Patentansprüche'1. Verfahren zum Verbessern der Hochtemperatur-Oxydations- und -Korrosions-Beständigkeit eines Körpers aus einer Superlegierung auf Nickel- oder Kobalt-Basis, gekennzeichnet durch folgende Stufen:a) Beschichten des Superlegierungskörpers durch Bedampfen mit einer Zusammensetzung aus Chrom, Aluminium und einem weiteren Bestandteil, ausgewählt aus Yttrium, den seltenen Erdmetallen, und mindestens einem der Elemente, ausgewählt aus Eisen, Kobalt und Nickel, in einer Dicke von etwa 0,025 - 0,175 mm (entsprechend 1-7 mils) undb) Aufbringen einer Schicht aus Aluminium mittels Bedampfen auf den beschichteten Körper undc) Wärmebehandeln des Superlegierungskörpers mit der Doppelbeschichtung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 950 0C bis zur Lösungstemperatur des Superlegierungskörpers, um die Interdiffusion des Aluminiums bis zu einer Tiefe von etwa 0,025 - 0,050 mm (entsprechend 1-2 mils) in die erste Schicht zu bewirken und damit die Oxydationsund Korrosions-Beständigkeit der Beschichtung zu vergrößern,
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtungs-Zusammensetzung im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gew.-% besteht: 14-35 Chrom, 4-20 Aluminium, 0-3 Yttrium und der Rest ist ein Bestandteil, ausgewählt aus Eisen, Kobalt, Nickel und deren Mischungen.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtungs-Zusammensetzung im wesentlichen aus den folgenden Bestandteilen in Gew.-% besteht: 25 - 29 Chrom, 12 - 14 Aluminium, 0 - 0,9 Yttrium und der Rest ist Eisen.403844/0926
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die BeschichtungsrZusammensetzung im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gew.-% besteht: 19-24 Chrom, 13 - 17 Aluminium, 0-0,9 Yttrium und der Rest ist Kobalt.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtungs-Zusammensetzung im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gew.-% besteht: 20 - 35 Chrom, 15 - 20 Aluminium, 0-0,3 Yttrium und der Rest ist Nickel.
- 6. Beschichteter Bestandteil einer Gasturbine mit einem Substrat aus einer Superlegierung auf Nickel- oder Kobalt-Basis, gekennzeichnet durch ein Beschichtungssystem, das eine erste Beschichtungs-Zusammensetzung mit einer Dicke von etwa 0,025 - 0,175 mm (entsprechend 1-7 mils) umfaßt, die im wesentlichen .aus Chrom, Aluminium und einem weiteren Bestandteil, ausgewählt aus Yttrium, den seltenen Erdmetallen,und einem Element, ausgewählt aus Eisen, Kobalt und Nickel, besteht und eine wärmebehandelte Aluminium-Deckschicht aufweist, die bis zu einer Tiefe von etwa 0,025 - 0,050 mm (entsprechend 1-2 mils) in die erste Beschichtung eingedrungen ist, um die Oxydations- und Korrosions-Beständigkeit des Substrats zu verbessern.
- 7. Bestandteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtungs-Zusammensetzung der ersten Beschichtung im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gew.-% besteht: 14 - 35 Chrom, 4-20 Aluminium, 0-3 Yttrium und der Rest ist ein Bestandteil, ausgewählt aus Eisen, Kobalt, Nickel und deren Mischungen.
- 8. Bestandteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtungs-Zusammensetzung im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gew.-^ besteht: 25-29 Chrom, 12 - 14 Aluminium, 0-0,9 Yttrium und der Rest ist Eisen.409844/0926
- 9. Bestandteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtungs-Zusammensetzung im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gew.-% besteht:19 - 24 Chrom, 13 - 17 Aluminium, 0-0,9 Yttrium und der Rest ist Kobalt.
- 10. Bestandteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Beschichtungs-Zusammensetzung im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gew.-? besteht:20 - 35 Chrom, 15 - 20 Aluminium, 0-0,3 Yttrium und der Rest ist Nickel.40984A/0926
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GB (1) | GB1457033A (de) |
IT (1) | IT1009812B (de) |
NL (1) | NL7400370A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19960353A1 (de) * | 1999-12-14 | 2001-06-21 | Dechema Deutsche Gesellschaft Fuer Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik Und Biotechnologie Ev | Verfahren zur Herstellung einer Diffusionsbarriere zur Lebensdauererhöhung von Hochtemperatur-Schutzschichten |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4101715A (en) * | 1977-06-09 | 1978-07-18 | General Electric Company | High integrity CoCrAl(Y) coated nickel-base superalloys |
US4218007A (en) * | 1979-02-22 | 1980-08-19 | General Electric Company | Method of diffusion bonding duplex sheet cladding to superalloy substrates |
US4326011A (en) * | 1980-02-11 | 1982-04-20 | United Technologies Corporation | Hot corrosion resistant coatings |
US4407871A (en) * | 1980-03-25 | 1983-10-04 | Ex-Cell-O Corporation | Vacuum metallized dielectric substrates and method of making same |
US4431711A (en) * | 1980-03-25 | 1984-02-14 | Ex-Cell-O Corporation | Vacuum metallizing a dielectric substrate with indium and products thereof |
DE3029488A1 (de) * | 1980-08-02 | 1982-03-04 | GHT Gesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH, 5060 Bergisch Gladbach | Verfahren zur erzeugung einer schutzschicht auf metallischen werkstuecken |
US4483720A (en) * | 1981-11-27 | 1984-11-20 | S R I International | Process for applying thermal barrier coatings to metals |
JPS59205468A (ja) * | 1983-05-10 | 1984-11-21 | Natl Res Inst For Metals | 高温耐食性材料 |
JPS59184388U (ja) * | 1983-05-27 | 1984-12-07 | 厚木自動車部品株式会社 | インタ−ナルギヤポンプ |
US4910092A (en) * | 1986-09-03 | 1990-03-20 | United Technologies Corporation | Yttrium enriched aluminide coating for superalloys |
JP2593319B2 (ja) * | 1987-10-09 | 1997-03-26 | 株式会社アサヒ電子研究所 | ファイル等被検索物の個別検索装置 |
US4933239A (en) * | 1989-03-06 | 1990-06-12 | United Technologies Corporation | Aluminide coating for superalloys |
FR2672906A1 (fr) * | 1991-02-19 | 1992-08-21 | Grumman Aerospace Corp | Revetement a barriere de diffusion pour alliages de titane. |
US5236745A (en) * | 1991-09-13 | 1993-08-17 | General Electric Company | Method for increasing the cyclic spallation life of a thermal barrier coating |
AU3323193A (en) * | 1991-12-24 | 1993-07-28 | Detroit Diesel Corporation | Thermal barrier coating and method of depositing the same on combustion chamber component surfaces |
US5500252A (en) * | 1992-09-05 | 1996-03-19 | Rolls-Royce Plc | High temperature corrosion resistant composite coatings |
CA2205052C (en) * | 1994-11-09 | 2001-05-29 | Alina C. Aguero | Method of producing reactive element modified-aluminide diffusion coatings |
US6422008B2 (en) | 1996-04-19 | 2002-07-23 | Engelhard Corporation | System for reduction of harmful exhaust emissions from diesel engines |
US5987882A (en) * | 1996-04-19 | 1999-11-23 | Engelhard Corporation | System for reduction of harmful exhaust emissions from diesel engines |
US6537388B1 (en) | 1996-08-23 | 2003-03-25 | Alon, Inc. | Surface alloy system conversion for high temperature applications |
FR2757181B1 (fr) * | 1996-12-12 | 1999-02-12 | Snecma | Procede de realisation d'un revetement protecteur a haute efficacite contre la corrosion a haute temperature pour superalliages, revetement protecteur obtenu par ce procede et pieces protegees par ce revetement |
US5837385A (en) * | 1997-03-31 | 1998-11-17 | General Electric Company | Environmental coating for nickel aluminide components and a method therefor |
US6475647B1 (en) | 2000-10-18 | 2002-11-05 | Surface Engineered Products Corporation | Protective coating system for high temperature stainless steel |
US6585864B1 (en) | 2000-06-08 | 2003-07-01 | Surface Engineered Products Corporation | Coating system for high temperature stainless steel |
US6635362B2 (en) | 2001-02-16 | 2003-10-21 | Xiaoci Maggie Zheng | High temperature coatings for gas turbines |
US6655369B2 (en) | 2001-08-01 | 2003-12-02 | Diesel Engine Transformations Llc | Catalytic combustion surfaces and method for creating catalytic combustion surfaces |
US6746783B2 (en) * | 2002-06-27 | 2004-06-08 | General Electric Company | High-temperature articles and method for making |
US7157151B2 (en) * | 2002-09-11 | 2007-01-02 | Rolls-Royce Corporation | Corrosion-resistant layered coatings |
JP4607530B2 (ja) * | 2004-09-28 | 2011-01-05 | 株式会社日立製作所 | 遮熱被覆を有する耐熱部材およびガスタービン |
GB2421032A (en) * | 2004-12-11 | 2006-06-14 | Siemens Ind Turbomachinery Ltd | A method of protecting a component against hot corrosion |
US7132130B1 (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-07 | Innovative Systems Engineering Inc. | Method for providing a chrome finish on a substrate |
DE102005060243A1 (de) * | 2005-12-14 | 2007-06-21 | Man Turbo Ag | Verfahren zum Beschichten einer Schaufel und Schaufel einer Gasturbine |
JP2007262447A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐酸化膜及びその形成方法、遮熱コーティング、耐熱部材、及びガスタービン |
US20070248457A1 (en) * | 2006-04-25 | 2007-10-25 | General Electric Company | Rub coating for gas turbine engine compressors |
JP5281995B2 (ja) * | 2009-09-24 | 2013-09-04 | 株式会社日立製作所 | 遮熱被覆を有する耐熱部材およびガスタービン |
JP6034034B2 (ja) * | 2011-03-29 | 2016-11-30 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 鋳造方法・材料及び装置、並びに該方法で製造される鋳造品 |
US10584411B2 (en) | 2014-07-18 | 2020-03-10 | United Technologies Corporation | Chromium-enriched diffused aluminide |
US10023749B2 (en) | 2015-01-15 | 2018-07-17 | United Technologies Corporation | Method for nitride free vapor deposition of chromium coating |
FR3097452B1 (fr) * | 2019-06-20 | 2021-05-21 | Safran Aircraft Engines | Procédé de revêtement d’une aube de redresseur de turbomachine, aube de redresseur associée |
US11970953B2 (en) * | 2019-08-23 | 2024-04-30 | Rtx Corporation | Slurry based diffusion coatings for blade under platform of internally-cooled components and process therefor |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3594219A (en) * | 1969-02-24 | 1971-07-20 | United Aircraft Corp | Process of forming aluminide coatings on nickel and cobalt base superalloys |
US3640815A (en) * | 1969-09-08 | 1972-02-08 | Howmet Corp | Method for surface treatment of nickel and cobalt base alloys |
US3676085A (en) * | 1971-02-18 | 1972-07-11 | United Aircraft Corp | Cobalt base coating for the superalloys |
-
1973
- 1973-04-23 US US353660A patent/US3874901A/en not_active Expired - Lifetime
-
1974
- 1974-01-10 NL NL7400370A patent/NL7400370A/xx not_active Application Discontinuation
- 1974-01-11 GB GB131874A patent/GB1457033A/en not_active Expired
- 1974-02-20 JP JP49019604A patent/JPS501932A/ja active Pending
- 1974-04-11 IT IT21254/74A patent/IT1009812B/it active
- 1974-04-19 DE DE2418879A patent/DE2418879A1/de active Pending
- 1974-04-19 FR FR7413685A patent/FR2226484B1/fr not_active Expired
- 1974-04-23 BE BE143494A patent/BE814053A/xx unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19960353A1 (de) * | 1999-12-14 | 2001-06-21 | Dechema Deutsche Gesellschaft Fuer Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik Und Biotechnologie Ev | Verfahren zur Herstellung einer Diffusionsbarriere zur Lebensdauererhöhung von Hochtemperatur-Schutzschichten |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS501932A (de) | 1975-01-10 |
GB1457033A (en) | 1976-12-01 |
NL7400370A (de) | 1974-10-25 |
IT1009812B (it) | 1976-12-20 |
BE814053A (fr) | 1974-08-16 |
FR2226484B1 (de) | 1977-10-14 |
US3874901A (en) | 1975-04-01 |
FR2226484A1 (de) | 1974-11-15 |
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