DE2609016C3

DE2609016C3 - Verfahren und Vorrichtung zur thermochemischen Ausbildung von Oberflächendiffusionslegierungen auf hitzebeständigen metallischen Werkstücken

Info

Publication number: DE2609016C3
Application number: DE2609016A
Authority: DE
Inventors: Andre Pontoise Hivert
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 1975-03-07
Filing date: 1976-03-04
Publication date: 1981-04-16
Also published as: US4096296A; DE2609016B2; GB1545584A; DE2609016A1; CA1072405A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei derartigen bekannten Verfahren, die in der Umgangs-Fachsprache »Einsatz-Verfahren« genannt werden, z. B. bei Pulver-Einsatz-Verfahren für eine Chromaluminisierung mit Magnesium, von metallischen, insbesondere hitzebeständigen Werkstücken gemäß der FR-PS 1433 672 und FR-PS 2094258, besteht bei Werkstücken, die feine Löcher aufweisen, z. B. bei Turbinenschaufeln mit Gasstromkühlung die Gefahr, daß Teilchen des Pulvers in die Löcher gelangen und diese verstopfen. Außerdem beeinflußt dabei die direkte Berührung zwischen dem Reaktionspulver und der Metalloberfläche den Zustand dieser Oberfläche nachteilig.

Um dies zu vermeiden, ist es bekannt (GB-PS 827132), ein der Außenform des Werkstückes entsprechendes Metallnetz zwischen das Einsatzpulver und die Oberfläche des W'i w-iückes dicht auf dieser aufliegend anzuordnen. Da jedoch der Wirkungsgrad bei derartigen Einsatzverfahren sehr weitgehend von der Korngröße des Pulvers abhängt, da bei abnehmender Korngröße die Emissionsoberfläche je Gewichtseinheit der Reaktionsmasse zunimmt, ist dieses bekannte Verfahren zur wirtschaftlichen, Durchführung derartiger Diffusionsübertragung von Legierungsmetallen in Werkstücksoberflächen nur beschränkt geeignet. Das Verhältnis der freien Durchgangsfläche zur Gesamtfläche eines Metallnetzes ist an sich relativ gering und nimmt mit zunehmender Maschenfeinheit des Netzes ab- Es kann daher nicht mit einem so feinen Netz gearbeitet werden, daß Korngrößen, bei denen eine wirtschaftliche Durchführung des Verfahrens möglich ist, vom Netz sicher zurückgehalten werden.

Bei allen bekannten Verfahren ist daher dadurch, daß wenigstens Teile des Einsatzpulvers auf die Werkstücksoberfläche gelangen, nur ein unvollkommener Oberflächenzustand der Werkstücke mit Einschlüssen von Teilchen des Reaktionspulvers erreichbar, was eine zusätzliche Nachbehandlung erfordert und ein Zusetzen von Löchern kleinen Durchmessers bedingt. Außerdem bieten die bekannten Verfahren keine Möglichkeit, die Einsatztiefe im Werkstück zu beeinflussen. Eine derartige Beeinflussung wäre bei bekannten Verfahren nur durch entsprechende Temperaturführung in Flächenabschnitten, in denen unterschiedliche Einsatztiefen erreicht werden sollen, möglich.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die bekannten Verfahren zur thermochemischen Ausbildung von Oberflächendiffusionslegierungen auf hitzebeständigen metallischen Werkstücken, welche Löcher mit Querschnitten unter 0,4 mm aufweisen, so weiterzubilden, daß durch ein solches Verfahren mit direkter Einbettung in die Reaktionsmasse eine erhebliche Schichtdicke der Oberflächendiffusionslegierung erreicht wird, wobei das Werkstück eine einwandfreie, keine Nachbehandlung erfordernde Oberfläche beibehält, und die Löcher im Werkstück frei bleiben und an ihren Wandflächen und ggf. denen von inneren Hohlräumen des Werkstücks ebenfalls eine Oberflächendiffusionslegierung ausgebildet wird.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Maßnahmen erreicht.

Durch das Abdecken der Werkstücksoberflächen mit Filterelementen aus einem oberflächlich oxidierten Metallfib. können auch bei der erfindungsgemäß angewendeten geringen Dicke der verwendeten Filterelemente keine Partikel auch eines sehr feinen Reaktionspulvers direkt mit der Werkstückoberfläche in Berührung kommen. Der Filz kann infolge seiner Verformbarkeit auch an komplizierte Oberflächen ohne Schwierigkeiten angepaßt werden. Da die freie Durchgangsfläche der verwendeten Filze im Gegensatz zu Metallnetzen 90-95 % beträgt, und daher der Durchströmwiderstand durch die Filzabdeckung wesentlich geringer als der der üblicherweise benutzten Reaktionspulver ist, ist die Reaktionsgasströmung und damit der Wirkungsgrad des Verfahrens gegenüber bekannten mit direkter Berührung zwischen Werkstückoberfläche und Pulver arbeitender Verfahren bei sonst gleichen Bedingungen sowohl in bezug auf den örtlichen und zeitlichen Ablauf, als auch in bezug auf den Verbrauch der diffundierenden Anteile der Reaktionsmasse nicht verändert.

Derartige gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare Metallfilze sind an sich aus der FR-PS 2058732 bekannt. Diese bekannten Filze sind jedoch thermochemisch nicht inert zur Außenfläche der Werkstücke. Es besteht vielmehr die Gefahr, daß ein Teil des den Filz bildenden Materials in die Werk-

Stückoberfläche diffundiert und an den Berührungspunkten der Fasern mit der Werkstückoberfläche diese Fasern haften. Durch den erfindungsgemäß auf die Metallfasern des Filzes aufgebrachten stabilen, hitzebeständigen Oxydfilm wird diese Gefahr vermieden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf wirtschaftliche Weise eine einwandfreie Oberflächendiffusionslegierung in gleichförmiger Dicke ausgebildet, und die Löcher im Werkstück bleiben offen und ihre Wände erhalten eine Diffusionslegierungsoberflächenschicht mit praktisch der gleichen Dicke, wie die ohne Filterabdeckung erzeugten Diffusionsschichten. Durch die freibleibenden Löcher erhalten auch die Oberflächen von inneren Hohlräumen des Werkstückes eine Diffusionslegierungsschicht.

Vorzugsweise Weiterbildungsformen sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.

Bei derartigen Diffusionsverfahren besteht die Gefahr, daß Legierungsmetalle aus dem Werkstück durch Diffusion in die Oberfläche bzw. in die Umgebung »wandern«. Diese Neigung zum Wandern hängt von der Art und dem Anteil des entsprechenden Metalls in der Legierung des Werkstücks ab. Metalle mit besonderer »Wanderneigung« sind z. B. Aluminium, Yttrium, Titan, Lanthanide und Tantal. Diese Wanderneigung wird durch Chrom gehemmt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht daher der Filz aus einem Metall mit wesentlichen Anteilen von Chrom, und es wird durch eine entsprechende Führung der Oxydation der Oberfläche der den Filz bildenden Metallfäden mit anschließender Einwirkung eines Reaktionselemente für Chromoxyd, wenigstens 5% Gewichtsanteil Chromoxyd in der Oberfläche der den Filz bildenden Fasern eingestellt. Um der Wanderneigung noch stärker entgegenzuwirken, kann zu der die Filzelemente bildenden Chromlegierung ein Metall mit starker Wanderneigung zulegiert sein.

Um eine Veränderung der Eigenschaften der dünnen Filzschicht durch mechanisches Verformen beim Anlegen an das Werkstück zu vermeiden, können die aus der Filzschicht zugeschnittenen Filterelemente, verzugsweise in geteilten nebeneinanderliegenden Schalenhälften, vorgeformt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist auch sehr einfach eine Einstellung unterschiedlicher Einsatztiefen, d. h. Dicken der Diffusionslegierungsoberflächenschicht dadurch möglich, daß beim Anlegen des Filterelements an das Werkstück der dieses Filterelement bildende Metallfilz mehr oder weniger stark örtliche Abplattungen durch plastische Verformung erhält, wodurch die Porosität an den abgeplatteten Stellen und dadurch auch die Diffusionswirkung vermindert wird.

Wenn das Oberflächendiffusionslegierungsverfahren mit hoher Aktivität, d. h. mit relativ niedrigen Temperaturen und über eine kurze Dauer geführt wird, besteht bei hohlen Werkstücken, deren Innenwandflächen ebenfalls eine Diffusionslegierungsschicht erhalten sollen, die Gefahr, daß infolge der geringen Bewegung des gasförmigen Diffusionsmediums in das Innere die entsprechende Diffusionslegierungsschicht ungenügend ausgebildet wird. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann, wenn die Reaktionsmasse Aluminium enthält, an den Innenwänden von hohlen Werkstücken eine dicke gleichmäßige Diffusionslegierungsschicht, auch wenn der Innenraum eine sehr komplizierte Form aufweist, erreicht werden, wenn in die Innenräume des zu behandelnden Werkstückes bevor dieses der thermochemischen Behandlung unterworfen wird, eine vorbestimmte, völlig zu verbrauchende Menge des metallischen Einsatzelements gefüllt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

ίο Fig. 1 einen Querschnitt durch eine in einem Einsatzkasten in ein Reaktionspulver eingebettete hohle und mit Löchern versehene Turbinenschaufel,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Turbinenschaufel mit einer Metallfilzabdeckung unterschiedlicher Dicke zur Erzielung unterschiedlicher Dicken der

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine hohle mit Löchern versehene Einspritzdüse für schweren Brennstoff mit Metallfilzabdeckungen, und
Fig. 4 eine teilweise ausgebrochene Seitenansicht durch ein Brennelement, das durch ebene und gewellte, spiralig aufgewickelte Bleche gebildet und mit Metallfilzfolien abgedeckt ist.

Beispiel 1 - (Fig. 1)

Das Werkstück ist eine durch eine Luftströmung gekühlte Laufschaufel 1 eines Turbostrahltriebwerks. Das Werkstück ist hohl, und seine Wand, deren Dicke etwa 1 mm beträgt, enthält eine Vielzahl von Löchern 2 mit einem Durchmesser von 240 um. Das Werkstück besteht aus einer hitzebeständigen Legierung mit 10% Chrom, 15% Kobalt, 3% Molybdän, 5% Titan, 5% Aluminium, 1% Vanadium, 0,18% Kohlenstoff, Rest Nickel.

Das angestrebte Ziel ist die Bildung einer Diffusionslegierungsschicht gleichmäßiger Dicke auf der Außenfläche des Werkstücks und der Wand der Löcher 2, wobei eine merkliche gleichmäßige Verringerung des überbemessenen Durchmessers der Löcher 2 bewirkt werden soll.

Die mit Löchern versehenen Oberflächenabschnitte der Schaufel 1 werden mit einer Filierschicht, welche durch zwei Schalenhälften 3 aus oxydiertem Metallfilz besteht, und die in der Nähe des Schaufelfußes liegenden Kühlluftzuführlöcher durch zwei ebene Pastillen aus dem gleichen Material abgedeckt.

Als Ausgangsfilz wird eine Folie aus Nickelfilz mit einer Dicke von 0,7 mm mit einer Porosität von 94% gewählt, welche aus rohrförmigen Metallfasern von so 10 bis 20 um Durchmesser besteht.

Aus der Folie werden zwei Stücke ausgeschnitten, welche entsprechend der Oberflächen der mit Löchern versehenen Abschnitte der Schaufel zu den die Filterabdeckung bildenden beiden Schalenhälften 3 vorgeformt werden. Ferner werden die beiden ebenen, für die Luftzuführöffnungen bestimmten Pastillen ausgeschnitten.

Diese Nickelfilzabdeckungen werden dann in Nikkel-Chromfilz 60:40 umgewandelt. Hierfür werden sie in eine Reaktionsmasse aus

50 Gew-% feingepulverter Tonerde und
50 Gew-% feinem (1 bis 20 um)

Nickel-Chrompulver 35:65
eingebettet

Dem innigen Gemisch werden 0,25 % Ammoniumchlorid und 0,25% Ammoioiumbromid zugesetzt.

' Das Ganze wird in einem halbdichten Einsatzkasten in einem Ofen in Wasserstoff atmosphäre 5 Stun-

den lang auf 1030° C erhitzt.

Hierauf werden die Metallfilzelemente aus dem Kasten herausgenommen und sorgfältig mit verdünnter Salpetersäure und danach mit destilliertem Wasser gewaschen.

Die selektive Oxydation erfolgt durch Erwärmung über 2 h auf 750 ° C in feuchtem Wasserstoff, welcher durch Durchleiten durch Wasser von 35 ° C erhalten wird. Man erhält einen Chromoxydgehalt in den Metallfasern des Filzes von 10 Gew-%.

Die an der Schaufeloberfläche anzulegenden Innenflächen der beiden schalenförmigen Metallfilzelemente werden mit einer Schicht einer Aluminiumfarbe auf der Harzbasis von mit Cyclohexanon verdünntem Methylpolymethakrylat bestrichen. Die Schicht ist sehr dünn und entspricht 2 mg Al/cm² der sichtbaren Filzfläche.

Die beiden Schalenelemente 3 werden dann um die Laufschaufel angelegt, wobei eine schmale Überlappungskante 3a hergestellt wird. Die beiden ebenen Pastillen werden am Schaufelfuß mit Hilfe einer Lösung von Methylpolymethakrylat in Cyclohexanon befestigt. Durch eine Ofentrocknung von zwei Stunden bei 150° C erfolgt die vollständige Verdampfung des Cyclohexanons.

Die mit ihrer Filterabdeckung 3 versehene Laufschaufel 1 wird in eine Reaktionsmasse 4 eingebettet, welche in einem teilweise gasdichten Einsatzkasten 5 enthalten ist, welcher in einen von einer Wasserstoffströmung durchströmten Ofen 6 gebracht wird.

Die Zusammensetzung der Reaktionsmasse 4 ist die für eine sogenannte Chromaluminisierung mit Magnesium übliche.

Die thermisch-chemische Diffusionsbehandlung wird 15 Stunden lang bei 1070° C durchgeführt.

Nach der Behandlung wird die Schaufel 1 aus der Reaktionsmasse 4 herausgenommen und von ihrer Filterabdeckung 3 befreit. Der abgedeckte Abschnitt der Schaufel 1 besitzt ein bläuliches, glattes, glänzendes Aussehen sowohl auf den Außenflächen als auch auf den Innenflächen der Löcher 2.

Die Dicke der erhaltenen Diffusionslegierungsschicht beträgt 70 μτη. Sie ist für die abgedeckten und nicht abgedeckten Oberflächen, wie den in unmittelbarer Berührung mit der Reaktionsmasse gelassenen Schaufelfuß, die gleiche.

Die Dicke und die Struktur der auf der Innenwand der Löcher 2 erhaltenen Diffusionslegierungsschicht sind praktisch mit denen der Außenschicht identisch.

Der Durchmesser der Löcher ist auf 180 μηι vermindert.

Eine so behandelte und zur Kontrolle aufgeschnittene Schaufei beshzt in ihrem inneren Hohlraum ebenfalls eine Chromaluminium-Einsatzschicht von bläulichem, glattem, glänzendem Aussehen, deren Dicke selbst in den von der Außenfläche der Schaufel am weitesten entfernten Zonen zwischen 10 und 20 μπι liegt.

Das Verhalten der behandelten Werkstücke bei simulierten Versuchen hat sich als besonders gut erwiesen, wobei die Kühlung der Werkstücke infolge des an den Oberflächen der Kühlungslöcher erzielten Schutzes und infolgedessen des Fehlens jeder Salzablagerung bis zur Beendigung der Versuche konstant bleibt.

Beispiel 2
Das behandelte Werkstück ist eine mit Löchern versehene Leitschaufel eines Strahltriebwerks mit einer Wandstärke von 1,8 mm. Der Durchmesser der Löcher beträgt 400 μπι.

Das Werkstück besteht aus einer hitzebeständigen Legierung mit 25% Cr, 10% Ni, 7,5% W, 1,5% Fe, 0,5% C, Rest Kobalt.

Die anzuwendende Behandlung ist eine Chromaluminisierung auf einen vorherigen Überzug von Nickel-Bor. Für die Filterabdeckung wählt man eine ίο Kobaltfilzfolie von 1 mm Dicke mit einer Porosität von 94%, welche durch Metallfasern von 10 bis 20 μπι Durchmesser gebildet wird. Hierauf wird wie bei Beispiel 1 vorgegangen, außer daß die Reaktionsmasse zur Umwandlung der Kobaltfilzabdeckelemente in Kobalt-Chromfilz 65:35 anstelle des feinen Pulvers einer Nickel-Chromlegierung ein feines Pulver einer Kobalt-Chromlegierung mit der Zusammensetzung 40:60 enthält.

Die selektive Oxydation, das Bestreichen mit einer Aluminiumfarbe und die Ofentrocknung erfolgen wie bei Beispiel 1.

Die mit ihrer Filterabdeckung versehene L· Λ-schaufel wird einer Chromaluminisierbehandlung während 20 Stunden bei 1090⁰C unterworfen.
Nach dem Abnehmen der Abdeckung besitzt die Schaufel eine hellglänzende sehr glatte Oberfläche von grau-beiger Farbe.

Die Dicke der Diffusionslegierungsschicht beträgt 80 μπι, und der Durchmesser der Löcher ist auf 320 μηι verringert.

Beispiel 3

Das behandelte Werkstück ist eine Laufschaufel eines Strahltriebwerks, wie bei Beispiel 1, die hitzebeständige Legierung besteht jedoch aus 8% Chrom, 10% Kobalt, 6% Molybdän, 4,3% Tantal, 1 % Titan, 6% Aluminium, 0,11% Kohlenstoff, Rest Nickel.

Das angestrebte Ziel ist die Herstellung von Diffusionslegierungsschichten homogener Dicke, welche jedoch mit 100 μπι auf den Außenzonen der Werkstücke und 30 μπι an der Wand der Löcher verschieden ist.

Die ursprünglich nicht mit Löchern versehenen Schaufeln werden einer Chromaluminisierung während 18 Stunden bei 1085° C unterworfen, was zu der Bildung einer chromaluminisierten Diffusionslegierungsschicht mit einer Dicke von 100 μΐη führt. Nach dieser Behandlung werden die Werkstücke durch Naß-Sandstrahlen gereinigt und hierauf die Kühllöeher mit einem Durchmesser von 280 μπι gebohrt. Die Werkstücke werden dann wie in Beispiel 1 jedoch füf 8 Stunden bei 1030⁰C fertigbehandelt.

Man erhält Werkstücke mit einem bläulichen glatten und glänzenden Aussehen ihrer Oberfläche, weiss ehe Diffusionslegierungsschichten haben, deren Dicke auf den Außenflächen 100-110 μπι und an den Innenwänden der Kühllöcber 30 μπι beträgt, wobei der Durchmesser der Löcher auf 250 μΐη etwas verkleinert wurde.

_ .

Beispiel 4

Das behandelte Werkstück und das angestrebte

Ziel sind die gleichen wie bei Beispiel 3, der erste

Überzug von 100 um vor dem Bohren der Löcher wird jedoch auf physikalischem Wege durch eine komplexe Legierung von Ni, Cr, Al, Si, Y gebildet.

Um jede Reaktion dieses ersten Überzuges mit den Metallfilzen der Abdeckung zu vermeiden, müssen

diese außer Chrom Aluminium enthalten. Die Zusammensetzung für den Metallfilz ist Ni, Cr, Al im Verhältnis 65:25:10.

Es wird wie bei Beispiel 1 vorgegangen, die thermochemische Behandlung zum Erbringen des Chroms erfolgt jedoch bei 1030° C während 4 Stunden.

Die Zusammensetzung des Filzes ist dann Ni, Cr im Verhältnis 65:35.

Das Einsetzen des Aluminiums erfolgt durch eine zweite thermochemische Behandlung mit einer Reaktionsmasse, welche aus 50% Tonerde in Form eines feinen Pulvers und 50% einer Legierung von Ni, Cr, Al im Verhältnis 65:23:12 in Form eines feinen Pulvers (1 bis 20 μπι) besteht.

Diesem innigen Gemisch werden 0,25% NH₄Cl und 0,25% NH₄Er zugesetzt.

Die Behandlung erfolgt 5 Stunden bei 1030° C.

Das Waschen und die selektive Oxydation der Metallfilzelemente erfolgen wie bei Beispiel 1. Die oxydierte Schicht enthält dann außer Cr₂O₃ einen nicht vernachlässigbaren Anteil an Al₂O₃.

Die Werkstücke werden dann unter den Bedingungen des Beispiels 3 behandelt und besitzen dann die gleichen Eigenschaften.

Beispiel 5

Das Werkstück ist eine zusammengesetzte Leitschaufel, bei welcher die eigentliche Schaufel durch eine Verbindung von Blechen aus Nickel mit 2,5% ThO₂ in Form einer sehr feinen Dispersion besteht, welche zahlreiche Löcher von 450 μηι enthalten.

Der Fuß besteht aus 22% Chrom, 1,5% Kobalt, 9% Molybdän, 18,5% Eisen, 0,1% Kohlenstoff, Rest Nickel.

Die Bindung der Teile aus den unterschiedlichen Werkstoffen erfolgte durch Hartlöten im Vakuum.

Das angestrebte Ziel ist die Bildung von dicken Diffusionslegierungsschichten auf der Schaufel und möglichst dünnen Schichten auf dem Fuß. Die beiden die Schaufel bildenden Filzschalenhälften der Filterabdeckung werden wie in Beispiel 1 hergestellt, d. h. unter Beibehaltung der größtmöglichen Porosität. Am Fuß werden dagegen die beiden entsprechenden Filzschalenhälften vor der Umwandlung durch Komprimieren möglichst weitgehend verdichtet. Die selektive Oxydation erfolgt in feuchtem H₂ während drei Stunden bei 750° C. Der Gehalt an Cr₁O, beträgt 13%.

Die Schutzbehandlung des Werkstücks wird in zwei Schritten vorgenommen.

1. Verchromung mittels einer Reaktionsmasse aus 50% nulverförmigem ALO. und 50% einer Legierung Ni, Cr im Verhältnis^SO: 20 in Form eines feinen Pulvers (1 bis 20 μηι). Dieser Masse werden 0,5% NH₄Cl und einige Yttriumspäne zugesetzt. Die Behandlungsbedingungen sind 20 Stunden bei 118O⁰C.

2. Chromaluminisierung während S Stunden bei 1050° C nach Ersatz der benutzten Metallfilz-Filterabdeckungen durch neue, in gleicher Weise vorbereitete Abdeckungen.

Man erhält schließlich Diffusionsschichten auf der Basis von Aluminium-Chrom—Nickel, welche auf der Schaufel eine Dicke von 300 μπι haben, während die von Löchern mit einem Durchmesser von 175 μτη haben.

Der Fuß besitzt eine Diffusionsschicht gleicher Art, jedoch mit einer erheblich geringeren Dicke.

Beispiel 6 - (Fig. 2)

Das Werkstück ist eine Laufschaufel 7 aus der gleichen Legierung wie bei Beispiel 1, welche durch Konvektion gekühlt wird, d. h. sie ist hohl, aber besitzt keine Löcher.

Das angestrebte Ziel ist die Bildung einer Diffusionslegierungsschicht, welche an der Vorderkante 7a und der Hinterkante 76 dicker als am Rest der Schaufei ist.

Es wird wie in Beispiel 1 vorgegangen, außer daß die Formung der Schalenhälften 3 der Filterabdekkung durch ein Formwerkzeug vorgenommen wird, welches, wie in Fig. 2 dargestellt, den mittleren Abschnitt abplattet. Nach der Umwandlung beträgt dann die Porosität 85% im Bereich der Vorder- und Hinterkante und 35 % im Zwischenbereich der Innenseite und der Außenseite.

Nach der Behandlung zur Chromaluminisierung während 15 Stunden bei 1070° C beträgt die Dicke der Diffusionslegierungsschicht in den nicht verdichteten Zonen 70 μπι und in den der vorher verdichteten Zonen nur etwa 55 μπι. Die Einsatztiefe auf den Innenflächen des Werkstücks erreicht etwa 30 μίτι.

Beispiel 7 - (Fig. 3)

Das Werkstück ist ein Einspritzer 8 für schweren Brennstoff. Es ist aus feuerfestem Stahl mit Eisen, Chrom, Nickel im Verhältnis 55:25:20 hergestellt. Es weist Einspritzöffnungen 8a mit einem Durchmesser von 600 μπι auf.

Die angestrebten Ziele sind einereits der Schutz des Materials gegen Korrosion bei mäßiger Temperatur von etwa 750° C gegen die Wirkung von Schwefel und V,O₅, welche in diesem Temperaturbereich besonders aggressiv sind, und andererseits eine gesteuerte Verringerung des ursprünglichen Durchmessers der Einspritzöffnungen 8a, welche mit der gewünschten Feinheit bei der Herstellung der Werkstücke durch Präzisionsguß nach dem Wachsausschmelzverfahren nicht unmittelbar erhalten werden können.

Die Fütcrabdeckungen 3a werden wie in Beispiel 1 vorbereitet.

Das mit seinen beiden Filterabdeckungen versehene Werkstück (Fig. 3) wird in eine Verchromungsreaktionsmasse mit folgender Zusammensetzung eingebettet:

50% Tonerde in Form eines feinen Pulvers 50% Chrom in Form eines feinen Pulvers (1 bis 10 μπι)

Dieser Masse werden 0,25% NH₄Cl und 0,25% NH₅F, sowie Späne von Yttrium oder eines Lanthanids"" zugesetzt.

Die Behandlungsbedingungen sind 20 Stunden bei 1100° C.

Nach dem Vorgang sind die Werkstücke mit Chromdiffusionslegierungsschichten mit einer Dicke von etwa 230 μπι überzogen, welche einen wirksamen Schutz der Werkstücke gegen die Wirkung von bo Schwefel und V₂O₅ gewährleisten, wobei außerdem der ursprüngliche Durchmesser der Einspritzöffnungen auf zwischen 300 μπι und 325 μτη herabgesetzt ist, durch Erhöhung um etwa 60% der eigentlichen Dicke der Chromdiffusionsschicht.

Beispiel 8 - (Fig. 4)

Das Werkstück ist ein Teil 9 eines Brennelements, welches durch einen Wickel aus einem dünnen ebenen

Blech und einem dünnen gewellten Blech (0,2 mm) gebildet wird, welche aus einer Nickel-Chromlegierung im Verhältnis 80:20 bestehen. Die Amplitude der Wellungen beträgt etwa 300 μΐη. Die Breite beträgt 5 mm, und die Aufwicklung wird bis zu einem Durchmesser von 140 μΐη fortgesetzt.

Das angestrebte Ziel ist die Bildung eines Schutzüberzuges gegen die chemische Korrosion durch Wasserstoffsuperoxid und Hydrazin.

Die Filz-Filterabdeckungen 3b werden wie bei Beispiel 1 vorbereitet, außer daß kein Formvorgang vorzusehenist, und daß das Bestreichen mit einer Aluminiumfarbe entfällt.

Die gewählte thermochemische Schutzbehandlung ist die Tantalisierung. Sie erfolgt in einer Reaktionsmasse aus

50% Tonerde in Form eines feinen Pulvers und 50% Legierung Ni, Cr, Ta im Verhältnis 20:18:62 in Form eines feinen Pulvers (1 bis 20 μΐη)

Der Reaktionsmasse werden 0,5% NH₄Cl und 0,5% Aluminiumpulver zugesetzt. Dieses letztere Metall soll das durch die selektive Oxydation des Filzes gebildete Chromoxyd reduzieren.

Die Behandlungsbedingungen sind 10 Stunden bei 1080⁰C.

Man erhält so Tantaldiffusionsschichten mit einem geringen Chromanteil von glänzendem Aussehen, welche eine gleichmäßige Dicke von etwa 50 μΐη haben. Es wurde kein Teilchen des Reaktionspulvers innerhalb der Wellungen beobachtet. Die angewandte Behandlung zur Umwandlung auf thermochemischem Wege führt zu einer gewissen Verschweißung der Wellungen mit dem Zwischenblech aus einer Nickel-Chromlegierung, was in dem betrachteten Fall günstig ist.

Beispiel 9

Das Werkstück ist ein Nachbrennerrohr eines Turbostrahltriebwerks.

Es wird durch ein Rohr aus einer gemäß Beispiel 5 für den Schaufelfuß verwendeten Legierung mit einem Innendurchmesser von 8 mm und einem Außendurchmesser von 11 mm gebildet. Dies in Form einer Schelle mit einem Durchmesser von 650 mm gebogene Rohr enthält eine große Zahl von Einspritzöffnungen für das Kerosin mit einem Durchmesser von 400 μτη.

Das angestrebte Ziel ist die Bildung einer an Aluminium reichen Außenschicht zum Schutz des Rohres gegen die Verschmutzung durch die Verkokung des Kerosins während Abstellung der Nachverbrennung.

Metallfilzpastillen werden als Filterabdeckung wie in Beispiel 1 vorbereitet und an den Löchern mittels eines Drahtes aus Nickel-Chrom im Verhältnis 80:20 befestigt. Eine geringe Menge NH₄Cl und NH₅F₁ wird durch den Kanal zur Zufuhr des Kerosins eingeführt.

Die gewählte Behandlung ist eine während 12 Stunden bei 1060° C vorgenommene Chromaluminisierung.

Nach der Behandlung hat man Diffusionslegierungsschichten mit einer Dicke von 65 μπι auf den Außenflächen der Werkstücke und der Kühlöffnungen erhalten, wobei der ursprüngliche Durchmesser von 400 μτη auf etwa 340 μτη herabgesetzt ist. Es hat sich gezeigt, daß selbst das Innere der Werkstücke eine chromaluminisierte Oberflächenschicht- von einer Dicke von wenigstens 10 μπι in den von den Ausströmöffnungen am weitesten entfernten Zonen aufweist.

Wenn man diese letztere Dicke zu erhöhen wünscht, führt man vor der Behandlung in das Innere des Rohrs eine Tresse ein, welche aus drei Aluminiumdrähten von 0,6 mm besteht und mit Chrom überzogen ist (z. B. durch eine dünne elektrolytische Auflage).

Die Dicke der Diffusionsschicht beträgt dann 70 bis 80 μπι, und zwar sowohl im Innern des Rohrs als auch in den Löchern und auf der Außenfläche. Die die Tresse bildenden Metalle werden während der Behandlung vollständig aufgebracht.

Beispiel 10 Das Werkstück ist eine durch Konvektion gekühlte

Laufschaufel eines Turbostrahltriebwerks. Die Schaufel ist hohl, und ihr Innenraum ist in drei in Längsrichtung verlaufende parallele Abteilungen unterteilt, welche am Kopf der Schaufel (Umfangsende) münden und mit Kühlluft durch in dem Fuß der Schaufel ausgebildete Kanäle gespeist werden, wobei die Schaufel aus einer hitzebeständigen Legierung mit folgender Zusammensetzung besteht:

8% Cr, 10% Co, 6% Mo, 4,3% Ta, 1% Ti,

6% Al, 0,11% C, Rest Ni. Das angestrebte Ziel ist die Bildung von Schutzoberflächenschichten gleichmäßiger Dicke auf der Außenfläene der Schaufel und der Wand ihres inneren Hohlraums.

Erfindungsgemäß werden in jeder Kammer mehrere Lamellen angeordnet, welche durch Aluminiumblech mit einer Dicke von 20 μπι gebildet werden, welches mit 0,5 μπι Chrom überzogen ist (Gewichtsverhältnis Al/Cr = 7:7) und die Abmessungen 3 mm x 80 mm hat. Ihr Gewicht entspricht 8 mg/cm² der Innenfläche der Werkstücke. Es wird eine kleine Menge eines Gemischs von Ammoniumchlorid und -fluorid in Pulverform mit 85 Gew-% Ammoniumchlorid zugesetzt. Die offenen Zonen der Hohlräume der Schaufel werden mittels eines umgewandelten Stücks aus Metallfilz geschützt.

Als Ausgangsfilzfolie wird eine Folie aus Nickelfilz mit einer Dicke von 0,4 mm (mit einer offenen Porosität von 85%) aus rohrförmigen Metallfasern von 10 bis 20 μπι Durchmesser gewählt.

Aus dieser Folie werden zwei ebene Stücke ausgeschnitten, welche in innige Berührung mit den entsprechenden Flächen der offenen Zonen der Schaufel so gebracht werden. Diese Rohlinge aus Nickelfilz werden in Filz aus Nickel-Chrom-Aluminium im Verhältnis 48:30:22 umgewandelt. Hierfür werden die Elemente in eine Reak'iiunsinässe folgender Zusammensetzung getaucht:

50 Gew-% Tonerde in Form eines feinen Pulvers und
50 Gew-% feines Pulver (1 bis 20 μπι) einer

Nickel-Chromlegierung 35:65 Diesem innigen Gemisch werden 0,25% Ammonibo umchlorid und 0,25 % Ammoniumbromid zugesetzt. Das Ganze wird in einem teilweise gasdichten Metallkasten in einem Ofen mit Wasserstoffatmosphäre während 5 Stunden auf 1030° C erhitzt.

Die Zusammensetzung des Filzes ist dann Ni, Cr im Verhältnis 60:40.

Die Einarbeitung des Aluminiums erfolgt durch eine zweite thermochemische Behandlung unter Benutzung einer Reaktionsmasse aus 50% Tonerde in

Form eines feinen Pulvers und 50% einer Legierung in Form eines feinen Pulvers (1 bis 20 um) aus Ni, Cr, Al im Verhältnis 50:25:25.

Diesem Innigen Gemisch werden 0,25% Ammoniumchlorid und 0,25 % Ammoniumbromid zugesetzt.

Die Behandlungsbedingungen sind 5 Stunden bei 1030° C.

Hierauf werden die Filzelemente aus dem Kasten herausgenommen und dann sorgfältig mit verdünnter Salpetersäure und dann mit destilliertem Wasser gewaschen.

Die selektive Oxydation erfolgt durch Erhitzung (2 Stunden auf 750 ° C) in feuchtem Wasserstoff, welcher durch Durchleiten durch Wasser von 35 ° C erhalten wird. Man erhält einen Gesamtgehalt an Oxyden von 10 Gewichtsprozenten des Filzes.

Die oxydierte Schicht enthält außer Chromoxyd einen nicht vernachlässigbaren Anteil an Al₂O₃.

Die Innenfläche der beiden ebenen Pastillen wird dann mit einer Schicht aus Aluminiumf arbe oder Aluminium-Siliziumfarbe bestrichen, die auf Kollodiumbasis hergestellt ist, welches ohne Kohlenstoffrückstand pyrolysiert. Die Schicht ist sehr dünn und entspricht 2 mg Al/cm² der sichtbaren Filzoberfläche.

Die beiden ebenen pastillenförmigen Filterabdekkungen werden an Ort und Stelle mittels einer Lösung von Methylpolymethakrylat in Cyclohexanon befestigt. Eine Ofentrockßung von zwei Stunden bei 150° C ermöglicht die vollständige Verdampfung des Cyclohexanons.

Die mit ihren ebenen Pastillen versehene Schaufel wird in eine Reaktionsmasse eingebettet, welche sich in einem teilweise gasdichten Kasten befindet, welcher in einen von einem Wasserstoffstrom durchströmten Ofen gebracht wird.

Die Zusammensetzung der Reaktionsmasse ist folgende: 30% eines Pulvers eines Aluminium-Siliziumlegierung mit 13 % Silizium und 70 % Tonerde in Form eines feinen Pulvers.

Die thermochemische Behandlung zur Zufuhr von Al-Si wird während einer Stunde bei 750 bis 780° C durchgeführt.

Nach der Behandlung wird die Schaufel aus der Reaktionsmasse herausgenommen, von ihren ebenen Pastillen befreit und in fließendem Wasser gewaschen. Der äußere Abschnitt der Schaufel sieht hellgrau aus.

Die thermochemische Nachdiffusionsbehandlung wird während sieben Stunden bei 1080° C in einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt.

Die Dicke der erhaltenen Diffusionsschicht beträgt 80 μπι auf den Außenflächen.

Die so behandelte und dann zur Kontrolle aufgeschnittene Schaufel besitzt in ihren inneren Hohlräumen ebenfalls einen glänzenden blaugrauen Überzug mit einer zwischen 65 und 70 μηι liegenden Dicke.

Die Untersuchung zeigt, daß die Außenschicht des Werkstücks durch ein etwas Silizium enthaltendes Nickelaluminid gebildet wird, während die Innenschicht des Werkstücks durch ein Nickelaluminid gebildet wird, welches etwas Chrom enthält und frei von jeder Porosität, Störeirischlüssen oder Rissen ist.

Die Kombination von zwei Diffusionsschichttypen auf den Werkstücken hat einen ausgezeichneten Schutz der gesamten Oberflächen ermöglicht, und zwar sowohl gegen Oxydation bei zyklischen Temperaturschwankungen als auch bei Schwefelungsfestigkeitsversuchen.

Infolge der Art und der Zusammensetzung des die Innenflächen der Werkstücke schützenden Überzuges beobachtet man kein oberflächliches MDaoabplatzen während längerer Versuche zur Feststellung der 5 Oxydationsfestigkeit bei hoher Temperatur. Die oxydierten Oberflächen besitzen noch nach mehreren hundert Stunden Betrieb bei 1100 ° C ein einheitliches hellgraues Aussehen.

Beispiel 11

Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem vorhergehenden nur dadurch, daß das Gewicht der mit Chrom überzogenen, in jedem Hohlraum der behandelten Schaufel angeordneten Aluminiumlamellen 5 mg/cm² der Innenfläche der Schaufel entspricht.

Die so behandelte Schaufel hat an ihren Außen- und Innenflächen eine gleiche Diffusionsschicht, wobei die Dicke der inneren Schicht in diesem Beispiel auf etwa 45-50 μπι herabgesetzt ist.

Beispiel 12

Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem Beispiel 1 nur dadurch, daß das Gewicht der mit Chrom überzcgenen, in dem mittleren Hohlraum (welcher der Korrosion weniger ausgesetzt ist, als die benachbarten äußeren Hohlräume) angeordneten Aluminiumlamellen nur 4,5 mg/cnr entspricht, während das Gewicht der in den dieser mittleren Abteilung benachbarten äußeren Hohlräumen angeordneten La-

mellen, wie bei Beispiel 10, 8 mg/cm² entspricht.

Es hat sich gezeigt, daß nach der Behandlung die Dicke der erhaltenen Diffusionsschicht 65 bis 70 μπι in dem äußeren und nur 35 bis 40 μΐη in dem mittleren Hohlraum beträgt.

Beispiel 13

Dieses Beispiel ist mit dem Beispiel 1 identisch, jedoch mit dem einzigen Unterschied, daß der Schaufelfuß durch Bestreichen mit einer bekannten keramisehen Paste auf der Basis von erdalkalischen Oxyden geschützt ist. Die Mengen und Dicken der nach der Behandlung erhaltenen äußeren und inneren Diffusionsschichten sind praktisch die gleichen wie in Beispiel 1, der Schaufelfuß besitzt aber praktisch keine Diffusionsschicht.

Beispiel 14

Diese Schaufel besteht aus der hitzebeständigen Legierung mit folgender Zusammensetzung: 10% Cr, 15% Co, 5% Mo, 0,15% Al, 1% Va, 5% Ti, 8% C, Rest Ni.

Die Außenfläche der Schaufel hat vor dem Bohren eine vorherige Schutzbehandlung erfahren, welche auf physikalischem Wege (Plattieren) einen Überzug mit einer Legierung aus Kobalt-Chrom-Aluminium-Yttrium mit einer Dicke von etwa 100 μπι erzeugt. Hierauf werden in die Seitenwände der Schaufeln Löcher von 250 μπι gebohrt.

Das angestrebte Ziel ist die Bildung von Diffusionsschichten auf den Innenwänden und den Löchern der Schaufel.

Man bringt dann vor der Befestigung einer auf das Schaufelende aufgesetzten kleinen Kappe aus einer hitzebeständigen Legierung in den Hohlraum der b5 Schaufel Aluminiumlamellen von 15 μπι Dicke ein, welche auf einer Seite eine Chromschicht von 0,6 μπι Dicke aufweisen, wobei das Gesamtgewicht dieser Lamellen 6 mg/cm² der zu behandelnden Innenfläche

10

entspricht.

Hierauf wird die Kappe am Schaufelende befestigt.

Die so ausgestattete Schaufel wird außen in ihren mit Löchern versehenen Abschnitten mit einer Abdeckung aus umgewandeltem Metall-Filz von 0,3 mm Dicke überzogen, welcher aus Fasern aus einer Nikkei-Chrom-Aluminiumlegierung mit 30% Chrom und 30% Aluminium gebildet ist.

Die Schaufel wird dann in unmittelbare Berührung mit einer Aluminisierungsreaktionsmasse gebracht, welche ein pulverförmiges hitzebeständiges Verdünnungsmittel und ein ultrafeines Pulver einer Chrom- und Aluminiumlegierung mit Zusatz von Yttrium (Aluminium und Chrom in gleichen Gewichtsanteilen) enthält, wobei dem Ganzen etwas (0,5 Gew-%) Ammoniumchlorid zugesetzt ist.

Die thermische Behandlung wird dann in einem teilweise gasdichten, in einen von einem Wasserstoffstrom durchströmten Ofen gebrachten Kasten während sechs Stunden bei etwa 880° C vorgenommen.

Nach dieser Behandlung besitzen die Innen- und Außenflächen der Schaufel ein glattes graublaues Aussehen.

Es wird dann eine zusätzliche Nachdiffusionsbehandlung während 8 Stunden bei 1080° C mit schneller Kühlung der Schaufel am Ende des Vorgangs vorgenommen.

Die so behandelte Schaufel besitzt kontinuierliche gleichmäßige Diffusionsschichten mit hellgrauem Aussehen und einer Dicke von etwa 70 μιη auf den Außenflächen und von 45 und 50 μιη auf den Innenflächen. Die Dicke der Schicht in den Löchern schwankt zwischen 50 μηι und 70 μηι vom inneren Ende bis zu dem äußeren Ende eines jeden Lochs, dessen mittlerer Durchmesser auf etwa 200 μηι verringert ist.

Beispiel 15

Das Werkstück ist ein Nachverbrennungsrohr für -40 Turbostrahltriebwerke aus einer hitzebeständigen Legierung mit folgender Zusammensetzung:

20% Cr, 20% Co, 6% Mo, 2% Ti, 0,4% Al, 0,06% C, Rest Ni.

Das Rohr in Form einer rohrförmigen Schelle hat « im Querschnitt einen Innendurchmesser von 8 mm und einen Außendurchmesser von 11 mm. Es ist auf seinem Umfang alle 80 mm mit Öffnungen zum Ausspritzen von Kerosin mit einem Durchmesser von 0,6 mm versehen. ·5ο

Das angestrebte Ziel ist die Bildung von Diffusionsschichten auf der Außenseite und der Innenseite des Rohrs sowie auf den Wänden der Ausspritzöffnungen. Diese Öffnungen werden vorher an ihrer äußeren Mündung mit dünnen (0.4 mm Dicke) Pastillen π

)0 aus umgewandeltem Metall-Filz aus Nikkel-Chrom-Aluminium im Verhältnis 45:30:25 mit einer offenen Porosität von 80% abgedeckt.

In das Rohr sverden mehrere Tressen eingesetzt, deren jede aus drei Aluminiumdrähten mit einem Durchmesser von 0,2 mm besteht, welche mit einer dünnen Chromschicht (Verhältnis Aluminium/Chrom gleich 8) überzogen sind. Das Gewicht der Tressen entspricht 5 mg/cm² der Innenfläche des Rohrs.

Das so vorbereitete Rohr wird unter den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 5 behandelt.

Nach dem Nachdiffusionsvorgang erhält man ein Rohr, welches außen und innen mit kontinuierlichen und sehr stabilen Diffusionsschichten überzogen ist, deren Dicke etwa 70 μηι auf der Außenfläche und 35 bis 40 μιη auf der Innenfläche beträgt. Das Innere des Rohrs ist von festen oder pulverförmigen Rückständen frei und der Durchmesser der (mit einer Diffusionsschicht mit einer Dicke von etwa 50 μιη versehenen) Ausspritzöffnungen ist auf etwa 500 mm herabgesetzt.

Beispiel 16

Die Werkstücke sind hohle Leitschaufeln für Turbostrahltriebwerke, welche durch einfache Konstruktion gekühlt werden, d. h. keine Löcher in ihrer Wand besitzen.

Diese Schaufeln werden durch Vereinigung von zwei Schalenhälfter, mittels Hartlöten aus einer Legierung mit einer Nickel-Chrom-Matrix und einer ausgerichteten Verstärkungsphase aus Niobiumkarbidfasern gebildet.

Die Gesamtzusammensetzung dieser Legierung ist folgende: 10% Chrom, 7,7% Niobium, 0,8% Kohlenstoff, Rest Nickel.

Man stellt zunächst (außer an dem Schaufelfuß) eine chemische Ablagerung von Nickel und Bor mit einer Dicke von 20 μίτι auf der Außenwand des Rohrs her, worauf man die Ausscheidung des Bors und eine Vordiffusion durch Ausglühen vornimmt, indem man die Schaufeln in einer im Gleichgewicht befindlichen reduzierenden fluorierten Atmosphäre während 6 Stunden auf 1050° C erhitzt. Man verschließt dann die Enden des Hohlraums der Schaufel durch wie in dem Beispiel 1 vorbereitete Filterpastillen aus dünnem Metall-Filz, nachdem man im Innern der Schaufel mit einer Chromschicht von 1 μηι überzogene Aluminiumlamellen mit einer Dicke von 15 μιη angeordnet hat, wobei das auf die Innenfläche der Schaufel bezogene Gewicht der Lamellen 7 mg/cm² beträgt.

Es wird dann eine thermochemische Behandlung wie bei Beispiel 5 vorgenommen.

Die erhaltenen Diffusionsschichten sind gleichmäßig und besitzen von 65 bis 70 μιη auf der Außenfläche der Schaufel und von 40 μιη auf ihrer Innenfläche.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 130 216/193

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur thermochemischen Ausbildung von Oberflächendiffusionslegierungen auf hitzebeständigen, metallischen Werkstücken, welche Löcher mit Querschnitten unter 0,4 mm aufweisen, wobei die zu behandelnden Werkstücke in eine Reaktionsmasse eingebettet werden, welche eine Mischung eines Pulvers aus abzu- '" scheidendem Metall oder einer Legierung und eines Pulvers eines inerten Füllstoffes ist, und wobei jedes der beiden Pulver eine Korngröße zwischen 1 und 50 μπι hat, worauf die Reaktionsmasse und die Werkstücke einer Wärmebehand- '5 lung in einer halogenhaltigen, mit Wasserstoff angereicherten Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 750° C und 1200° C unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen in die Reaktionsmasse die Werkstücke ^a wenigstens in den Löcher aufweisenden äußeren Oberflächenabschnitten durch ein Filterelement aus Metallfilz, welcher mit einem stabilen hitzebeständigen Oxidfilm überzogen und vorher in Form einer Folie mit einer Dicke von 0,3 bis 1,0 mm zugeschnitten und vorgeformt ist, dicht mit einer seiner Seiten an der Außenfläche des zu behandelnden Werkstückes anliegend abgedeckt werden, während die andere Außenfläche des Metallfilzelementes in Berührung mit der Reaktions- jo masse, in welche das mit dem Filzelement abgedeckte Werkstück eingebettet ist, gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit tinem hitzebeständigen J5 stabilen Oxidfilm abgedeckte Metallfilzelement als Folie aus einem hitzebeständigen Metallfilz hergestellt wird, welcher Chrom in einem Gewichtsverhältnis zwischen 10% und 60% enthält und einer selektiven Oxidation unterzogen und anschließend der Wirkung eines Reduktionselements für Chromoxid ausgesetzt ist, wobei diese selektive Oxidation derart geführt ist, daß die Oberfläche der den Filz bildenden Fasern mit einer Chromoxidabdeckung, welche wenigstens 5 Gew.-% des Filzes ausmacht, versehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zur Reduktion des Chromoxids in einer für die Umwandlungsbehandlung des die Filterelemente bildenden Filzes benutzte Reaktionsmasse eingearbeitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zur Reduktion des Chromoxids in Form einer Schicht, insbesondere als Pastenanstrich oder dünne Folie, zugeführt wird, weiche wenigstens auf der mit den Werkstücken in Berührung stehenden Seite der Filterelemente angeordnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zur Reduktion des eo Chromoxids dadurch zugeführt wird, daß die Filterelemente einer Bedampfungsbehandlung mit diesem reduzierenden Element unter Vakuum ausgesetzt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden b5 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Chrom in die zur Anlegung an die Werkstücke bestimmten dünnen Filzelemente außerdem wenigstens ein Metall aus der Gruppe Aluminium, Yttrium, Titan, Lanthanide, Tantal, Eisen und Kobalt, welches zu einem erheblichen Anteil wenigstens in den Oberfläcbenschichten des Werkstücks enthalten ist, legiert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorher als dünne Filzschicht zugeschnittenen Filterelemente auf eine Form gebracht werden, welche das Werkstück wenigstens teilweise umhüllt, wobei diese Hülle vorzugsweise durch zwei einzeln vorgeformte und an dem Werkstück nebeneinander liegende Schalenhälften gebildet wird, welche an ihren vom Umriß des Werkstücks vorstehenden Rändern aneinander befestigt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Dicke der an dem Werkstück mittels der thermo-chemischen Diffusionsbehandlung erzeugten Diffusionsschicht beim Anlegen des FiJterelements an das Werkstück mehr oder weniger starke örtliche Abplattungen durch plastische Verformung zur Verminderung der Porosität des Filterelements vorgenommen werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur selektiven Oxidation eines metallischen hitzebeständigen Filterelements, welchem in Form einer Legierung Chrom und gegebenenfalls wenigstens ein anderes Metall mit Wanderneigung zugesetzt wurde, dieses Filterelement in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre während einer Dauer zwischen mehreren Stunden und einigen Minuten auf eine Temperatur zwischen 700° C und 900° C erhitzt wird, wobei diese feuchte Wasserstoffatmosphäre vorzugsweise durch Durchleiten eines Wasserstoffstroms durch Wasser von etwa 30⁰C erzeugt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Behandlung von mit Löchern versehenen Werkstücken zur Erzeugung einer Diffusionsschicht mit geringerer Dicke in den Wänden der Löcher als auf der Außenwand des Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück vordem Bohren der Löcher und vor der Anwendung der Diffusionsbehandlung einer thermisch-chemischen oder physikalischen Behandlung ausgesetzt wird, welche auf der Außenwand des Werkstücks eine Diffusionsschicht erzeugt, worauf das Werkstück gebohrt und der Diffusionsbehandlung unterworfen wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Behandlung von mit Löchern versehenen hohlen Werkstücken, durch welche eine Oberflächendiffusionslegierung an der Innenfläche dieser Werkstücke aufgebracht wird, wobei die Reaktionsmasse Aluminium enthält und die thermochemische Diffusionsbehandlung den Anfangsvorgang eines Pulververfahrens mit hoher Aktivität bildet, d. h. die mit einer relativ niedrigen Temperatur zwischen 750° C und 850° C und über eine relativ kurze Dauer von einigen Minuten bis zu einer Stunde geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenräume des zu behandelnden Werkstücks, bevor dieses der thermochemischen Behandlung bei niedriger Temperatur und geringer Dauer unterworfen wird, eine vorbestimmte, völlig zu verbrauchende Menge des me-

tallischen Einsatzelements gefüllt wird, welches einen Kern von Aluminium, umgeben mit einer Hülle von wenigstens einem Metall der Chrom, Eisen und Mangan enthaltenden Gruppe enthält, wobei diese Hülle, deren Dicke unter 10 (im, vorzugsweise unterhalb 3 μτη, liegt, ?.uf den Aluminiumkern durch elektrolytische, physikalische oder chemische Maßnahmen aufgebracht wird.

12. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 11 zur thermochemischen Ausbildung von Oberflächendiffusionslegierungen auf hitzebeständigen, metallischen Werkstücken, weiche Löcher mit Querschnitten unter 0,4 mm aufweisen, wobei die zu behandelnden Werkstücke in eine Reaktionsmasse eingebettet werden, welche eine Mischung eines Pulvers aus abzuscheidendem Metall oder einer Legierung und eines Pulvers eines inerten Füllstoffes ist, und wobei jedes der beiden Pulver eine Korngröße zwischen 1 und 50 μηι hat, worauf die Reaktionsmasse und die Werkstücke einer Wärmebehandlung in einer halogenhaltigen, mit Wasserstoff angereicherten Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 750° C und 1200° C unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (3, 3a, 3b) aus Metallfilz zu einer dünnen Filzmatte vorgeschnitten und derart vorgeformt ist, daß es ganz auf wenigstens einem Teil der Außenfläche des zu behandelnden Werkstücks anliegt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dad'.\rch gekennzeichnet, daß das Filterelement aus zwei vorgeformten Halbschalen gebildet ist, welche so zusammensetzbar sind, daß sie eine Art Abdekkung wenigstens über den mit Löchern versehenen Teil des zu behandelnden Werkstücks bilden.