DE3211583A1 - Superlegierungs-ueberzugszusammensetzung mit hoch-temperatur-oxidationsbestaendigkeit - Google Patents

Superlegierungs-ueberzugszusammensetzung mit hoch-temperatur-oxidationsbestaendigkeit

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DE3211583A1
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Description

Die Erfindung betrifft Überzüge, mit denen die Oxidationsbzw. Korrosionsbeständigkeit von Superlegierungen auf der Basis von Eisen, Kobalt oder Nickel bei hohen Temperaturen so verbessert wird, daß das Leistungsverhalten und die Haltbarkeit solcher Artikel erheblich gesteigert wird.
Die Einwirkung von hohen Temperaturen auf Metallgegenstände ist in vielen Situationen getestet worden. Metallteile werden solchen Bedingungen z.B. in der Luft- und Raumfahrt sowie bei Anwendungen zu Land und zu Wasser, wie z.Bsp. bei Leitschaufelnflügeln, Dichtungen und anderen Bauteilen, die in Gasturbinen Verwendung finden, ausgesetzt.
Bei solchen Anwendungen ist es wichtig, durch geeignete Maßnahmen dafür zu sorgen, daß die betreffenden Teile nicht unnötig einer Oxidation ausgesetzt sind, da die hierdurch hervorgerufene Korrosion die Lebensdauer der Bauteile erheb-LJch herabsetzt.
Durch Korrosion der Bauteile ergeben sich signifikante Leistungsfähigkeits- und Sicherheitsprobleme.
Zahlreiche Legierungen einschließlich der meisten Superlegierungen weisen eine bestimmte Korrosionsbeständigkeit auf. Diese Beständigkeit wird jedoch erheblich herabgesetzt, wenn ungeschützte, aus Superlegierung hergestellte Bauteile den für ein bestimmtes System notwendigen Temperaturen ausgesetzt sind. Aus diesem Grund sind solche Bauteile mit Überzügen geschützt worden, die z.Bsp. aus Aluminid bestehen, welche die Korrosionsbeständigkeit bei höheren Betriebstemperaturen erhöhen.
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Aluminidüberzüge werden durch ein beschichtendes Zementationsverfahren aufgebracht. Bei diesem Prozeß hat die Zusammensetzung des Substrates und die Verfahrenstemperatur einenvEsentlichen Einfluß auf die Zusammensetzung, Dicke und Eigenschaften des Überzuges. Insbesondere bestehen die Überzüge aus einer harten, spröden äußeren Schicht und einer harten und spröden mehrphasigen Grundschicht, die sehr schnell reißen kann, wenn sie mechanisch oder thermisch unter Spannung steht. Dies führt zu schlechten Ermüdungseigenschaften und die gebildeten Risse können die Korrosionsbeständigkeit der überzogenen Komponente auch materiell stark herabsetzen.
Eine andere Art von Überzügen bilden die sogenannten Auflageüberzüge aus MCrAlY, in denen M ein Übergangsmetall wie z.Bsp. Eisen, Kobalt oder Nickel ist. MCrAlY-Überzüge sind gegenüber Aluminidüberzügen vorteilhafter, da sie die Haltbarkeit von Turbinente.ilen verbessern. Überzüge aus MOrAlY weisen insbesondere gegenüber Aluminidüberzügen im allgemeinen eine bessere Korrosionsbeständxgkext und auch größere Duktilität auf.
Zur Zeit werden die MGrAlY-Überzüge durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht. Dieses Verfahren hat jedoch den großen Nachteil, daß die Wahl der Zusammensetzung des auf einen Gegenstand aufzutragenden Überzuges durch das Verfahren selbst begrenzt ist. Insbesondere ist es mit nur einer Mehrelementquelle sehr schwierig, Überzüge aus MCrAlY mit noch anderen Elementen, die entweder einen geringeren oder einen höheren Dampfdruck besitzen, abzuscheiden. Doppeloder Mehrfachquellen schaffen weitere komplexe Probleme
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für ein bereits kompliziertes Verfahren, welches nach der Ansicht des Herstellers nicht wünschenswert ist.
Überzüge aus MGrAlY können auch durch Plasmaspritzen hergestellt werden. Beim Plasmaspritzen werden die erhitzten Legierungsteilchen, die der gewünschten Überzugszusammensetzung entsprechen, auf die zuvor erhitzte Oberfläche des Metallbauteils mit hoher Geschwindigkeit und bei hoher Temperatur aufgebracht. Beim Auftreffen auf die Oberfläche des Metallbauteils oder eines anderen aufgebrachten Teilchens deformieren sich die Teilchen der Überzugszusammensetzung plastisch, schmelzen zusammen und bilden an der Oberfläche oder den anderen aufgebrachten Teilchen einen dichten, haftenden Überzug. Das Plasmaspritzen ist besonders vorteilhaft, da es zur Herstellung von Überzügen im allgemeinen billiger ist und die Wahl der Zusammensetzung nicht durch den Dampfdruck, wie beim Aufdampfverfahren im Vakuum, eingeschränkt ist.
Ein weiteres Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit bei höheren Temperaturen ist in der US-PS 4 145 481 vom 20. März 1979 beschrieben. Dieses Verfahren beinhaltet das Aufbringen eines MGrAlY-Überzuges auf ein Substrat, dann das weitere Überziehen dieses Überzuges mit einer Aluminidschicht zur Bildung einer Außenschicht. Bei diesem Verfahren wird versucht, die Vorzüge der größeren Duktilität der MCrAlY-Legierung und die Korrosionsbeständigkeit von Aluminid bei höheren Temperaturen zu vereinigen.
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Gemäß der weiteren amerikanischen Anmeldung Ser.Nr, 847 vom 31. Oktober 1977 werden zwei Überzüge einer MCrAlY-Legierung auf ein Substrat aufgetragen. Während der erste Überzug eine duktile Schicht ergeben soll, besitzt die zweite Schicht eine größere Korrosionsbeständigkeit bei höheren Temperaturen*
Weitere Überzugslegierungen, ihre Zusammensetzung und Verfahren zu ihrer Aufbringung auf ein Substrat sind in den US-Patenten 3 849 865, 3 869 779, 3 928 454, 4 005 989 beschrieben.
Da in zunehmendem Maße größerer Wert auf die Haltbarkeit, insbesondere von solchen Bauteilen gelegt wird, die extrem hohen Temperaturen ausgesetzt sind, ist es erwünscht, die Haltbarkeit der beschriebenen Überzüge wesentlich zu verbessern. Das Erfordernis der Beständigkeit gegenüber den Korrosionseffekten der Temperatur und der Atmosphäre ist insbesondere bei sehr hohen Temperaturen (mehr als 9800C = 18000P) besonders kritisch.
Die erfindungsgemäßen Überzugszusammensetzungen sind besonders bei höheren Temperaturen gegen Oxidation beständig, erhöhen die Punktionsfähigkeit von Bauteilen bei diesen Temperaturen und eignen sich gut zum Plasmaspritzen. Diese Überzugszusammensetzungen sind für Anwendungen gedacht, bei denen eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen erwünscht und die Duktilität des Überzuges relativ unwichtig ist.
Bei Gasturbinen, Turbinenschaufeln und -flügeln als Beispiel betrifft dies im allgemeinen die nicht gekühlten
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Bauteile oder Segmente, die solch, hohen Temperaturen ausgesetzt sind, daß die Dehnungsbeanspruchungen, denen die Überzüge unterworfen sind, erst oberhalb einer Temperatur wirksam werden, bei der eine Umwandlung von duktil nach spröde bereits stattgefunden hat. Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich zum Teil aus der Beschreibung oder durch deren Anwendung.
Um die genannten Ziele zu erreichen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung, wie dargestellt und ausführlich beschrieben, enthalten die erfindungsgemäßen Überzugszusammensetzungen 3-30 Gew.-i° Aluminium, 0.01 - 15 Gew.-^ Tantal, 5-50 Gew.-fi Chrom, bis zu 10 Gew.-5^ Mangan, bis zu 15 Gew.-fo Wolfram, bis zu 12 Gew.-^ Silicium, bis zu 10 Gew.-io Hafnium und einen Rest, der aus der Gruppe Wickel, Kobalt und Eisen und Kombinationen dieser gewählt wurde.
Besteht der Rest der erfindungsgemäßen Überzugszusammensetzung aus Wickel, dann besteht die bevorzugte Zusammensetzung im wesentlichen aus 5-35 Gew.-^ Kobalt, 3-25 Gew.-io Aluminium, 0.01 - 15 Gew.-^ Tantal, 5-35 Gew.-fo Chrom, bis zu 10 Gew.-^ Mangan, bis zu 5 Gew.-fo Wolfram, bis zu 12 Gew.-% Silicium, bis zu 10 Gew.~$ Hafnium und einem Rest aus Nickel.
Besteht der Rest der erfindungsgemäßen Überzugszusammensetzung aus Kobalt, so enthält die bevorzugte Zusammensetzung im wesentlichen 3-25 Gew.~$ Aluminium, 0.01 - 12 Gew.-^ Tantal, 5-40 Gew.-$ Chrom, bis zu 10 Gew.-fo Mangan, bis zu 5 Gew.-^ Wolfram, bis zu 12 Gew.-io Silicium, bis zu 10 Gew.-$ Hafnium und einem Rest aus Kobalt.
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In Übereinstimmung mit den Zweck dieser Erfindung, wie bereits dargelegt und ausführlich beschrieben, beinhaltet die Verbesserung der Erfindung die zuvor genannte Überzugszusammensetzung in Kombination mit, und angewandt als eine Überzugszusammensetzung für eine Superlegierung auf der Basis von liickel, Kobalt oder Eisen.
Die Überzugszusammensetzung kann wahlweise bis zu 5 Gew.-$ eines reaktionsfähigen Metalles enthalten, welches aus der Gruppe Lanthan, Yttrium, und der anderen Seltenen Erden ausgewählt wurde.
Auch ist der Zusatz Seltener Erden oder feuerfester Metalloxidpartikel zu der oben genannten Überzugszusammensetzung möglich; diese Zusätze können vorzugsweise bis zu 5 Gew.-^ beigemengt werden. Solche Zusätze können sich nützlich auf die allgemeinen Schutzeigenschaften der überzüge auswirken, da die Metalloxidpartikel eine bessere Haftung der Oxide bewirkt. Dieses Verankerungs-Phänomen beruht auf einer guten Adhäsion (Haftung) der Schutzschicht und erhöht somit die Lebensdauer des Überzuges. Zusätze aus Titan bis zu 5 Gew.-5» und eines Edelmetalles bis zu AS- Gew.-/-» können in Betracht gezogen werden.
Eine besondere, Nickel enthaltende, Überzugszusammensetzung enthält 10-30 Gew.-^ Kobalt, 10-30 Gew.-^ Chrom, 10 - 20 Gew.-^ Aluminium, 1- 10 Gew.-jt Tantal, und 0.1 2 Gew.-io Hafnium, bis zu 5 Gew.-$ Mangan, bis zu 2 Gew.-^ eines reaktiven Metalls, das aus der Gruppe Lanthan, Yttrium und der anderen Seltenen Erden gewählt ist. Diese Zusammensetzung ist besonders für den Überzug eines Superlegierungssubstrates geeignet, das aus einem Einkristall oder einem gerichtet erstarrtem Substrat besteht.
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Der Ausdruck "Überzug" bedeutet aufgetragenes Material auf eine Substratflache. Das aufgetragene Material kann auch als abriebfestes Dichtungsmaterial verwendet werden.
Die beigefügten Zeichnungen erläutern einige Ausführungsformen der Erfindung und erläutern zusammen mit der Beschreibung die Eigenschaften und Prinzipien der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine 500-fache Vergrößerung der MikroStruktur von Substrat und Überzug, der besonders für hohe Temperaturen geeignet ist.
Figur 2 zeigt eine 400-fache Vergrößerung der MikroStruktur eines besonderen Überzuges und eines gerichtet erstarrten Substrats in Übereinstimmung mit der Erfindung; und Figur 3 zeigt die 2,5-fache Vergrößerung des Überzugs eines Probestücks mit der in Figur 2 dargestellten Mikrostruktur.
Im folgenden werden die erfindungsgemäßen besonderen Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind ausführlich beschrieben.
Wz.e schon zuvor berichtet, betrifft die Erfindung Überzugszusammensetzungen für Superlegierungssubstrate und die daraus resultierenden Überzugskomponenten. Die erfindungsgemäßen Überzüge weisen eine Beständigkeit gegenüber Korrosionen bei sehr hohen Temperaturen Cfür gewöhnlich 9800O = 18000F und höher) auf, die sehr wichtig ist.
Die erfindungsgemäßen Überzugszusammensetzungen enthalten ungewöhnlich große Mengen an Aluminium (,bis zu 30 Gew.-^) und Tantal (,bis zu 15 Gew.-#). Dies ist deshalb möglich, weil bei Anwendungen, bei denen bei sehr hohen Temperaturen (,mehr als 9800C = 18000F) thermische und mechanische
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Spitzenbelastungen (Dehnungsspitzen) auftreten, die Duktilität nicht wie bei tieferen Temperaturen {,kleiner als 9260C = 170O0I1) als kritischer Faktor angesehen wird.
Obwohl beobachtet werden konnte, daß die Duktilität bei Zusatz der oben genannten Mengen Aluminium oder Tantal merklich abnimmt, kann dies bei bestimmten Anwendungen unberücksichtigt bleiben, insbesondere wenn der Korrosionsschutz besonders wichtig ist. Diese Oxidationsbeständigkeit wird durch Zusatz der genannten hohen Anteile an Aluminium und Tantal erreicht.
Die erfindungsgemäße Überzugszusammensetzung kann zwischen 5-30 Gew.-^ Aluminium enthalten, bevorzugt 10-20 Gew.-^, besonders bevorzugt 12-17 Gew.-^. Die Überzugszusammensetzung kann 0.01 - 15 Gew.-% Tantal, bevorzugt 1-10 Gew.-^, besonders bevorzugt 2-7 Gew.-^ enthalten, sowie zwischen 5-50 Gew.-^ Chrom, bevorzugt 10 - 40 Gew.-^, besonders bevorzugt 15-20 Gew.-^ enthalten.
Bei einer Wickel enthaltenden Überzugszusammensetzung beträgt der Anteil an Kobalt 5-35 Gew.-^, bevorzugt 10-30 Gew.-/^ oder besonders bevorzugt 15-25 Gew.-^; der Anteil an Aluminium beträgt 3-25 Gew.-^, bevorzugt 10 - 20 Gew.-^, besonders bevorzugt 12-17 Gew.-$; der Anteil an Tallium 0.01 - 15 Gew.-$, bevorzugt 1-10 Gew.-^, besonders bevorzugt 2-7 Gevf.-fo; der Anteil an Chrom 5-35 Gew.-^, bevorzugt 10 - 30 Gew.-^, besonders bevorzugt 15 - 20 Gew.-^.
Bei einer Kobalt enthaltenden Überzugszusammensetzung beträgt der bevorzugte Anteil an Aluminium 3-25 Gew.-^, besonders bevorzugt 10-20 Gew.-%, insbesondere 12-17 Gew.-$, der bevorzugte Anteil an Tantal 0.01 - 12 Gew.-$,
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"besonders "bevorzugt 1-10 Gew.-^, Insbesondere 2- 7 Gew.-%; der "bevorzugte Anteil an Chrom 5-40 Gew„-%, "besonders bevorzugt 10 - 30 Gew.-%, insbesondere 15 - 20 Gew.-^.
Mangan und Wolfram sind im weitesten Sinn dieser Erfindung optimale Zusätze, die jeweils "bis zu 10 Gew.-^ bzw. 5 Gew.~% zugesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann jedoch eine Metallmischung des Überzuges aus iantal und Wolfram und/oder Mangan von Nutzen sein,, wobei der Gehalt an Tantal mindestens 1/5 des Gewichts der Mischung, aber mindestens 0.5 Gew.-^ des gesamten Überzugs sein soll. Der Rest der Überzugsmischung soll mindestens 0.5 Gew.-$ Mangan oder Wolfram oder eine Kombination beider enthalten. Wahlweise Zusätze bis zu 12 Gew.-^ Silicium und bis zu 10 Gew.-^ Hafnium sind möglich.
Zusätze von 0.1 - 10 Gew.-%, bevorzugt 1-4 Gew.-^ Mangan bewirken eine vorzügliche Sulfidationsbeständigkeit. Zusltze von bis zu 5 Gew.-^ Wolfram sind dann empfehlenswert, wenn chemische Anforderungen an die Überzüge berücksichtigt werden müssen und der thermische Ausdehnungskoeffizient des Substrates beachtet und die Auswirkungen der Diffusions-Wechselwirkungen mit dem Substrat möglichst gering gehalten werden müssen. Bei Kobalt enthaltenden Legierungszusammensetzungen beträgt der Gehalt an Tantal, wie bereits erwähnt, vorzugsweise bis zu 12 Gew.-^ und der des Wolframs bis zu 5 Gew.-/^. Die oben genannten Zusätze von Silicium und Hafnium sind bei allen Zusammensetzungen innerhalb dieser Bereiche in Betracht zu ziehen.
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Die zahlreichen, "beschriebenen Überzüge können zu verschiedenen Zwecken legierungsbildende Elemente enthalten, z.Bsp. bis zu 5 Gew.-$ eines reaktionsfähigen Met .Ils, das aus der Gruppe Lanthan, Yttrium und der anderen Seltenen Erden gewählt ist. Bevorzugt werden diese Elemente in einer Menge von 1.3-3 Gew.-$ der Überzugszusammensetzung verwendet.
Bis zu 5 Gew.-fo eines Elementes der Seltenen Erden oder feuerfester Metalloxidpartikel wirken sich günstig auf die Gesamtschutzeigenschaften der Überzüge aus, da sie das Verankerungsphänomen unterstützen. Vorzugsweise liegt der .Anteil dieser Zusätze zwischen 0.01 und 2 Gew.-^.
Eine ähnliche Verbesserung der Haltbarkeit der Überzüge kann durch die Zugabe von 0.05 his 15 Gew.-^ eines Edelmetalles aus der Gruppe Platin, Rhodium und Palladium erreicht werden. Mit diesem Zusatz wird auch die Diffusionsstabilität des Überzuges verbessert.
Wenn die Metallmischung ein Teil der Überzugszusammensetzung ist, enthält sie bevorzugt 2-5 Gew.-^ Tantal und 2-5 Gew.-$ Wolfram, Mangan oder eine Kombination davon. Es wurde gefunden, daß der Anteil an Wolfram '-vorzugsweise nicht über 1.5 Gew.-?o liegen sollte. Die anderen Bestandteile der Überzugszusammensetzung variieren zwischen 10 und 20 Gew.-% Kobalt, 5-25 Gew.-^ Chrom, 10-18 Gew.-^ Aluminium, bis zu 2 Gew.-io Silicium und bis zu 5 Gew.-^ Hafnium.
Es ist vorgesehen, daß die Überzugszusammensetzung dieser Erfindung die korrosionsbeständige Außenschicht der beiden MCrAlY-Überzugsschichten bildet, wie sie in der amerikanischen Patentanmeldung Ser.Nr. 847 253 beschrieben ist.
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Die Zusammensetzung kann auch die Innen- oder Haftschicht ■ einer zweischichtigen oder abgestuften thermischen Grenzschicht "bilden, um die auf das Metall wirkende Betriebstemperaturen, sowie Wärmeübergänge in Gasturbinen zu reduzieren. In solchen Fällen muß die Haftschicht dem Substrat in der Zusammensetzung sehr ähnlich sein, und die Zusammensetzung des zweischichtigen oder abgestuften Keramik/Metallüberzugssystems muß so gewählt sein, daß die durch thermische Ausdehnung und Pehlanpassungen verursachten Spannungen zwischen der Haftschicht und der, das Oxid enthaltenden, Außenschicht auf ein i-iinimum gebracht werden. Die Innenschicht muß außerdem ziemlich dicht und die Oberfläche dieser Schicht rauh genug sein, um eine haftende Oberfläche für den oxidhaltigen Überzug bilden zu können. Die durch Plasmasprühen aufgetragenen Zusammensetzungen genügen diesen Anforderungen und sind deshalb für diesen Zweck ideal geeignet.
Wie ausgeführt ist, sind die enggefaßten Bereiche der Zusammensetzungen für höhere Temperaturen am besten geeignet, obwohl Zusammensetzungen mit weiteren Mischungsbereichen auch für solche Temperaturen eingesetzt werden können. Sp.eziel.l ist ein höherer Chromgehalt in gewissen Fällen wünschenswert, wobei ein Gehalt von 50 Gew.-fo ein geeigneter Bereich ist. Der Anteil an Chrom kann verringert werden, wenn der i/iangananteil erhöht wird. Mangan kann bis zu 10 Gew.-$° als Zusatz verwendet werden. Andererseits können niedrigere Prozentanteile an Aluminium im Bereich von 3-30 Gew.-io auch zur Anwendung kommen. Der Titananteil kann, falls gewünscht, bis zu 5 Gew.-^ betragen, während der Anteil an Silicium in manchen Fällen 5-8 Gew.-% betragen
kann.
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Pur den Fachmann ergeben sich weitere Anwendungen der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, wobei auch ^ndere legierungs-"bildende Elemente in den Überzügen in akzeptablen Mengen und in Übereinstimmung mit bekannten Praktiken Verwendung finden«
Pur das Aufbringen der Überzugszusammensetzungen wird das Plasmaspritzen bevorzugt. Die großen Unterschiede in der Verdampf ungsgesehwindigkeit (oder im Dampfdruck) zwischen Elementen mit einem hohen Dampfdruck wie Mangan oder Aluminium und Elementen mit jsinem niedrigen Dampfdruck wie Tantal oder Wolfram macht das Aufbringen und die Kontrolle der Zusammensetzung eines solchen Überzuges durch Aufdampfen im Vakuum schwierig, wenn nicht sogar unmöglich. Zusammensetzungen nach dieser Erfindung ergeben im Gegensatz dazu durch das Plasmaspritzen sehr dichte Überzüge. Es wird jedoch angemerkt, daß, wenn die Verfahren geändert oder die Methoden der Aufdampfoder Ionenplattiertechnik modifiziert werden, auch diese Verfahren zum Auftragen der erfindungsgemäßen Zusammensetzung benutzt werden können. Auch das Bedampfen oder Sintern von Schlämmen auf Substrate kann angewendet werden.
Der Überzug wird in einer Schichtdicke von 0.0025 bis 2.54 mm aufgetragen, anschließend werden die überzogenen Teile eins bis zehn Stunden in einer inerten Atmosphäre z.Bsp, im Vakuum, oder unter Argon einer Temperatur von 1O37°C bis 12040C ausgesetzt, um das Haften am Substrat zu fördern.
Die Erfindung wird an Hand einer typischen, für Überzüge von Gasturbinenteilen verwendeten, auf Wickel basierenden Superlegierung IN 738 mit folgender Zusammensetzung erläutert: 0.09 0P C, 16.0 io Cr, 8.5 $ Co, 1.7 # Mo, 2.5 # W, 1.7 $ Ta, 3.5 Io Ti, 3.5 I" Al, 0.01 # B, 0.03 # Zr und einem Rest Nickel.
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Eine typische, für Gasturbinen verwendete, auf Kobalt basierende Superlegierung Mar-M 509 mit 0.60 fi C, 23.4 % Cr, 10.0 °/o Ki, 7.0 °/o W, 3.5 $> Ta, 0.23 1° Ti, 0.01 J& B, 0.45 # Zr, 1.5 # -Pe, 0.10 # Mn, 0.40 °/o Si und einem Rest aus Kobalt diente als zweites Substrat für Testzwecke.
Eine erste Serie von Überzügen wurde durch Plasmaspritzen von vorlegierten Pulvern hergestellt. Diese Pulver werden in einem Plasmabogen mit einer Geschwindigkeit von mehr als 3 Mach unter Verwendung von Argon und Helium als jeweilige erste und zweite Gase verspritzt. Das Plasmaspritzen wurde in einer Kammer bei einem dynamischen Druck von 55 Torr durchgeführt. Die Versuchsparameter sind:
Abstand der Plasmadüse zum Werkstück.....40.64 cm (16 inch) Primärgas (Argon) 10 cnr/h "bei 1 57-N/c-
(370 CPH at 225 psi. Sekundärgas (Helium) 4 cmr/h bei 176l\T/crT
(150 Ci1H at 250 psi
Spannung 50 - 52 Volt
Strom 1400 - 1440 Amp.
Pulverfluß 0.03 kg/min.
(0.07 lb/min) Trägergas 0.7 cm bei 69M/cm''
(25 CPH at 100 psi) Auftragungszeit ........45 sek.
Die Gegenstände wurden dann 4 Stunden einer Wärmebehandlung im Vakuum bei 10800C unterworfen.
Die folgende Tabelle enthält die Ergebnisse der geprüften Üterzugszusammensetzungen.
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Tabelle 1 ITeil 1)
Eigenschaften von MCrAlY-Überzügen Zusammensetzung in Gew.
Überzugssystem NX Co Cr Al 20 12 Ta Mn W La Y
UTO5 20 12
UiCoGrAlY Rest 23 18 13 20 12 0.3
MDC-35A Rest 15 20 12 20 12 2.5 0.5
MDC-34-H Rest 10 20 17 16 12 0.6
MDC-35J Rest 15 20 12 7.0 0.5
MDO-1A einfaches Aluminid
LDC-2E Platin-Aluminid
MDO-35B Rest 15 2.5 1.5 0.5
ICDC-35G Rest 15 2.5 0.5
MDO-35D Rest 15 2.5 2.5 0.5
MDG-35E Rest 15 2.5 0.5
MDG-35M Rest 21 2.5 1.7 1.0
2)
"Rigzyklen": 1148°0/2 min +954°G/4 min +11480G/ 2 min + Kaltluft {5 ppm Salz) Ergebnisse des !Falltests
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cn OD CO
Tabelle 1 (,!Teil 2)
Eigens ctiaf ten von MOrAlY-Ub er zügen
Überzugssystem
UTG5)
WiCoCrAlY
MDO-35A MDC-34H MDC-35J MDC-1A
LD0-2E
MDC-35B KDC-35C MDC-35D MDC-35E MDO-35M
Durcasconittliclie
Haltbarkeit1/Std.
II 738 MAR-M5O9
Substrat Substrat		 190 Risse nach, dem
Wasserabscnreck-
test
100 nein
107 nein
186 D'a
230
254)		 3a
3a
135 237 ja
124 nein
110 238 nein
175 nein
125 nein
230 nein
Zusammensetzung entsprechend dem US-Patent 3 928 Ergebnis aus einem Test Benötigte Aufprallenergie zur Erzeugung von Rissen oder Brucastücken^
(Joule) (,in/lbs).
ο. 334 3.0 4 * *««
0. 334 3.0 CfCC
JtJ t.
0. 113 1.0 t (
0. 113 1.0 . ■ ":
0. 056 0.5 < < * C
0. 226 2.0 * < t
β 4 t
< Cl
0. 334 3.0
0. 334 3.0 « C «
LC *
0. 226-0.334 2.0-3.0 I C S
C ti
0. 334 3.0
0. 395-0.452 3.5-4.0
321
1583
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Die 500-fache Vergrößerung einer Mikroaufnahme eines Überzuges (MDC-35D) ist in Fig. 1 gezeigt, die typische Stärke der Überzüge war 0.1 mm. Die Mikroaufnahme offenbart die Anwesenheit einer dehnbaren Matrix von gammaHUi, Cr), die eine Dispersion einer intermetallischen Verbindung von beta-(Hi, Go) mit Aluminium einschließt.
Der Anteil der beta-Phase war in i-iDC-34H auf Grund des größeren Aluminiumanteils höher als in einigen anderen Überzügen. Untersuchungen mit einer Elektronenmikrosonde zeigten, daß die chemische Zusammensetzung der Überzüge sich nicht wesentlich von der der eingesetzten Pulver unterschied.
Das Leistungsverhalten der überzogenen Gegenstände dieser Testreihe wurde mit einem "Rigbrenner" mit einer Machzahl von 0.7, untersucht. Der Prüfzyklus betrug 1H8°C/2 Min., 954°C/4 Min., 1148°C/2 Min., und Kaltluft/2 Min.. Eine Salzlösung von 5ppm wurde in die Verbrennungsprodukte eines JP5-Brennstoffs mit einem Gehalt von 0.2 $ Schwefel eingespritzt. In diesem Zyklus wurde die Umgebung von Leitschaufeln und -flügeln einer Gasturbine simuliert und das Oxidationsphänomen beleuchtet, wobei signifikante thermische Spannungen auf die geschützten 'i'eile zur Einwirkung kamen.
Wie aus Tabelle 1 zu entnehmen ist, weisen die erfindungsgemäßen Überzüge ein wesentlich besseres Leistungsverhalten gegenüber dem einfachen MCrAlY-Typ CUTO MiCoCrAlY, US-PS 3 928 026) auf. Die Korrosionsbeständigkeit des Materials mit relativ geringem Anteil an Aluminium ist mit dem MCrAlY-Überzug HDC-34H mit einem hohen Anteil an Aluminium und einem höheren Anteil der beta-Phase vergleichbar. Ein typischer, mit einem hohen Gehalt an Aluminium versehener MCrAlY-Überzug zeigt eine gute Beständigkeit gegenüber Oxidation, aber wegen des hohen Anteils der beta-Phase eine
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geringe Duktilität; im Gegensatz dazu zeigt ein MCrAlY-Überzug mit einem geringen Anteil Aluminium eine gute Duktilität, aber eine schlechte Korrosionsbeständigkeit.
Überzüge, die nach der Erfindung hergestellt worden sind, weisen sowohl eine außerordentliche Oxidationsbeständigkeit auf, und diejenigen mit einem relativ geringen Anteil an Aluminium zeigen eine sehr gute Duktilität Erfindungsgemäße Erfindungsgemäße Überzüge mit Aluminium und einem hohen Gehalt an Tantal besitzen eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit und sind dann wertvoll, wenn die Duktilität nicht wesentlich ist. Die Überzüge ergeben auch eine bessere Korrosionsbeständigkeit verglichen mit einem Platin-Aluminid-Überzug wie z.Bsp. LDC-2E, und einem einfachen Aluminid-Überzug wie KDC-1A.
Das Leistungsverhalten der überzogenen Gegenstände dieser Testreihe wurde bei einem Wasserabschrecktest und einem Aufpralltest eines fallenden Gewichtes ermittelt. Mit dem zuerst genannten Test wird die Duktilität des Überzuges festgestellt, indem überzogene Tragflächensegmente 15 Minuten bis zu 2 Stunden bis auf 1148 - 560C erhitzt werden und dann durch Bespritzen mit Wasser abgeschreckt werden. Die hierbei erzeugten thermischen Spannungen sind geringer als jene, die an luftgekühlten Leitschaufeln einer Gasturbine eines Flugzeuges beobachtet wurden und mögen denen anderer Gasturbinenschaufeln ähnlich sein. Mit den letzteren Test wird auch die Duktilität des Überzuges geprüft, die das Leistungsverhalten der überzogenen Teile in dieser Hinsicht kennzeichnet. Die Prüfung besteht darin, daß ein Gewicht von einem amerikanischen Pfund (,453.6 g) aus verschiedenen Höhen auf die Hinterkante des jeweiligen überzogenen Tragflächensegmentes fällt, dabei ist die erzeugte Energie
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proportional zur Höhe, ausgedrückt in cm~kg (ineh-lbs). Die Testproben wurden mit einem Stereomikroskop "bei zwanzigfacher Vergrößerung auf Defekte, wie Riase und abgelöste Bruchstücke untersucht. Die Aufprallenergie, die nötig ist, um Risse und Bruchstücke an den Hinterkanten zu erzeugen, wird als Maß für die (Dehnbarkeit) Duktilität des Überzuges angesehen. Je höher die benötigte Energie, desto größer ist die Duktilität des Überzuges.
Die Ergebnisse dieser beiden Tests sind ebenfalls in der Tabelle 1 gezeigt. Die nach der Erfindung überzogenen Gegenstände zeigen keinerlei Risse nach dem "Wasserabschrecktest", im Gegensatz zu den MGrAlY-Überzügen mit einem hohen Aluminiumgehalt oder den Aluminid-Überzügen, womit die bessere Duktilität der erfindungsgemäßen Überzüge bestätigt wird. Die auf die Hinterkanten der beschichteten Tragflächensegmente ausgeführten Falltests zeigen, daß die gemäß diesem Ausführungsbeispiel überzogenen Gegenstände einer größeren Aufprallenergie als die MCrAlY-Überzüge mit hohem Aluminiumanteil oder der Aluminid-Überzüge standhalten. Dies bestätigt wiederum, daß die erfindungsgemäßen Überzüge duktil sind. Die Tabelle 1 zeigt den Vorteil der benutzten Metallmischung dieser Erfindung an. So enthält MDG-35A nur Tantal und MDC-35C nur Mangan, während MDC-35B, D, E und M die Mischung beider enthalten. Während die beiden erstgenannten, MD-35 A, C, eine erhöhte Lebensdauer aufweisen, die hervorragendste Verbesserung der Lebensdauer eines Überzuges, bewahren die letzteren, die Mischungen, eine gute Duktilität.
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W * * ■#
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Andererseits zeigt MDC-35J, daß ein hoher Gehalt an Tantal, besonders in der Abwesenheit von Mangan und Wolfram, die Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen enorm verbessert. Die Ergebnisse belegen, daß die Duktilität bei dieser Legierung sinkt. Es wurde jedoch gefunden, daß Legierungen mit einer solchen Beständigkeit gegenüber Oxidationen bei hohen Temperaturen in Anwendungen besonders wertvoll sind, bei denen thermische und mechanische Dehnungsspitzen oberhalb 9820C (.18000F) auftreten; und daß bei solchen Anwendungen die Duktilität relativ unwichtig ist.
In Übereinstimmung mit der Erfindung konnte gezeigt werden, daß ein höherer Anteil an Aluminium, bis zu 30 Gew.-"/>, den Überzügen eine höhere Beständigkeit gegenüber Oxidation verleiht. Die Nickel-Aluminium-Phase, die zu der Oxidationsbeständigkeit der Überzüge beiträgt, enthält stellenweise bis zu 31 Gew.-$ Aluminium. In Übereinstimmung mit der Erfindung kann ein Überzug so gespritzt werden, daß er aus einer einphasigen MikroStruktur der legierten beta-Phase, anstatt aus zwei unterschiedlichen Phasen, nämlich "beta" und "gamma" besteht. Diese Überzüge sind besonders für Anwendungen geeignet, bei denen extreme Oxidation und hohe thermische Dehnungen nur bei Temperaturen oberhalb 9820C (18000P) auftreten.
Eine besonders bevorzugte Überzugszusammensetzung und beschichtete Superlegierungskomponente in Übereinstimmung mit der Erfindung enthält Hafnium und eignet sich vorzüglich für gerichtet erstarrte oder Einkristall-Substrate. Diese Überzugszusammensetzungen enthalten im wesentlichen
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10 - 30 Gew.-$ Kobalt, 10 - 30 Gew.-$ Chrom, 10 - 20 AlumirLium, 1-10 Gew.-$ Tantal, 0.1 - 2.0 Gew.-^ Hafnium, "bis zu 5 Gew.-^ Mangan, bis zu 2 Gew.-^ eines reaktionsfähigen Metalls, ausgewählt aus der Gruppe Lanthan, Yttrium und anderer Seltener Erden und einem Rest Wickel; bevorzugt 20 - 24 Gew.-fo Kobalt, 17-19 Gew.-^ Chrom, 13-15 Gew.-^ Aluminium, 2-4 Gew.-^ Tantal, 0.3 - 0.8 Gew.-5* Hafnium, 1-1.5 Gew.-$ Mangan, 0.2 - 1.0 Gew.-^ Lanthan, Yttrium oder anderer Seltener Erden und Wickel als Rest. Enthält der Überzug Hafnium, so kann die Menge an Lanthan, Yttrium oder anderer Seltener Erden wesentlich verringert oder sogar gänzlich weggelassen werden, ohne daß sich das Leistungsverhalten des Überzuges in bestimmten Bereichen bzw. Umgebungen ändert.
Ein Beispiel dafür ist in Figur 2 und 3 der Zeichnungen dargestellt. Diese Zeichnungen beschreiben eine gerichtet erstarrte Superlegierung auf Basis von Wickel, bekannt als Rene 150 mit folgender Zusammensetzung: 12.0$ Co, 5.0$ Cr, 5.5 °/o Al, 1.0 io Mo, 5.0 °/o W, 6.0 $ Ta, 2.2 <jb V, 1.5 °/Ό Hf, 3.0 $ Rh, 0.06 % C, 0.015 1° B, 0.03 $ Zr und Wickel als Rest, die mit einer Schicht der Zusammensetzung: 23 cß> Kobalt, 18.5 1o Chrom, 14.1 $ Aluminium, 2.5 1= Tantal, 0.6 j» Hafnium, 1.4 $ Mangan, 0.4 $ Lanthan und Wickel als Rest überzogen ist. Die in der Zeichnung dargestellten Überzüge wurden 1000 Stunden einer statischen Sauerstoffatmosphäre bei 1148°C (210O0I1) ausgesetzt; die Überzugszusammensetzungen erwiesen sich als besonders stabil. Bei dem Überzugssystem wurde nur ein geringer oxidativer Angriff festgestellt, wie durch die Anwesenheit der"beta-Phasen" bewiesen werden
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konnte, die "bei der Oxidation verbraucht werden (Figur.2). Dies ist im Hinblick auf die geringe Oxidationsbeständigkeit der Legierung Rene 150, trotz ihres Vanadiumgehalts überraschend. Die geringe Oxidationsbeständigkeit der Substratlegierung wird durch den auffallenden Metallverlust (dargestellt in Abb. 3) am nicht überzogenen Ende des Metallstabes bewiesen.
Überzugszusammensetzungen gemäß dieser Erfindung sind geeignet für eine Vielzahl von Superlegierungssubstraten, und die einzelnen, hier aufgeführten Beispiele sollen die Erfindung nicht einschränken. Demnach ist jedes Substrat, das zufriedenstellend mit einer Zusammensetzung dieser Erfindung, entweder durch Plasmaspritzen oder eine andere anwendbare Überzugstechnik überzogen v/erden kann, und welches auch bei hohen Temperaturen seine Schutzeigenschaften behält und ein zufriedenstellendes Leistungsverhalten aufweist, geeignet.
Erfindungsgemäße Überzugszusammensetzungen des allgemeinen Bereichs sind im allgemeinen dort von Nutzen, wo eine Oxidationsbeständigkeit gefordert wird. Wie bereits ausgeführt worden ist, wurde gefunden, daß enge Bereiche innerhalb der weiten Bereiche ein geeignetes Leistungsverhalten für oxidationsanfällige Anwendungen herstellen.

Claims (58)

Patentansprüche
1. Überzugszusammensetzung für Superlegierungen auf der Basis von Nickel, Kobalt und Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen 3-30 Gew.-fo Aluminium, 0.01 - 15 Gew.-$ Tantal, 5-50 Gew.-fo Chrom, bis zu 10 Gew.-$ Mangan, bis zu 5 Gew.-% Wolfram, bis zu 12 Gew.-$ Silicium, bis zu 10 Gew.-$ Hafnium und einen Rest, der aus der Gruppe Nickel, Kobalt und Eisen oder einer Kombination davon gewählt ist, enthält.
2. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 10-20 Gew.-fo Aluminium, 1-10 Gew.-fo Tantal und 10-40 Gew.-fo Chrom enthält.
3· Überzugszusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie 12-17 Gew.-fo Aluminium, 2-7 Gew.-fo Tantal und 15-20 Gew.-fo Chrom enthält.
4. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen 5-35 Gew.-fo Kobalt, 3-25 Gew.-$ Aluminium, 0.01 - 15 Gew.-$ Tantal,
5-35 Gew.-^ Chrom, "bis zu 10 Gew.-# Mangan, bis zu 5 Gew.-$ Wolfram, bis zu 10 Gew.-% Hafnium enthält
und einem Rest aus Mckel.
5. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung 10 30 Gew.-^ Kobalt, 1-10 Gew.-$ Tantal und 10-30 Gew.-^ Chrom enthält.
6. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie 15-25 Gew.-^ Kobalt, 2-7
.-$ Tantal und 15-20 Gew.-# Chrom enthält.
7. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen 3-24 Gew.-^ Aluminium, 0.01 - 12 Gew.-$ Tantal, 5-40 Gew.-^ Chrom, bis zu 10 Gew.-^Mangan, bis zu 5 Gew.-^ Wolfram, bis zu 12 Gew.-$ Silicium, bis zu 10 Gew.-$ Hafnium enthält und einen Rest aus Kobalt.
8. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie 10 - 20 Gew.-$ Aluminium, 1-10 Gew.-5^ Tantal und 10-30 Gew.-% Chrom enthält.
9. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch ge-, kennzeichnet, daß sie 12-17 Gew.-% Aluminium, 2-7 Gew.-^ Tantal und 15-20 Gew.-^ Chrom enthält.
10. Überzugszusammensetzung nach den Ansprüchen 1, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 5 Gew.-io eines reaktiven Metalls enthält, das aus
der Gruppe des Lanthans, Yttriums oder anderer Seltener Erden gewählt ist.
11. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des reaktiven Metalls
1-3 Gew.-^ der Ü"berzugsmischung beträgt.
12. Überzugszusammensetzung nach den Ansprüchen 1, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Ms zu 5 Gew.-^
einer Verbindung aus der Gruppe der Seltenen Erdoxide und feuerbeständigen Metalloxiden enthält.
13. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen 0.05 und 2.0 Gew.-^ der Oxidteilchen enthält.
14. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Titan 2.0 5.0 Gew.-$ ausmacht und sie 2-5 Gew.-$ Wolfram oder Mangan oder eine Kombination beider enthält.
15. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Wolfram 1.5 Gew.-^
des Überzuges nicht überschreitet.
16. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen 10-20 Gew.-^ Kobalt, 5-25 Gew.-$ Chrom und 10 - 18 Gew.-^ Aluminium enthält.
17· Überzugszusammensetzung nach den Ansprüchen 1, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0.05 bis etwa 15
Gew.-^ eines Edelmetalles aus der Gruppe des Platins, Rhodiums und Palladiums enthält.
»Φ · W
18. ÜberzugsZusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bis zu 5 Gew.-% Titan enthält.
19. Überzugszusammensetzung nach den Ansprüchen 1, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens Wolfram und/oder Mangan enthält und der Gewichtsanteil an Tantal mindestens 20 Gew.-^ der Menge des Tantals, Wolframs und Mangans beträgt, wobei die Überzugszusammensetzung mindestens aus 0.5 Gew.-^ Tantal und zumindest 0.5 Gew.-^ Wolfram oder Mangan oder eine Kombination beider enthält.
20. Überzugszusammensetzung nach den Ansprüchen 1, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1-4 Gew.-$ Mangan enthält.
21. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen 10-50 Gew.-4> Chrom, 3-15 Gew.-% Aluminium, 1 - 15 Gew.-^ einer Metallmischung und einem Rest aus nickel, Kobalt und Eisen und einer Kombination dieser, wobei die Metallmischung im wesentlichen zumindest aus 20 Gew.-$ Tantal und einem Rest aus Wolfram und Mangan besteht, wobei die Überzugszusammensetzung mindestens 0.5 Gew.-$> Tantal enthält.
22. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß sie nicht mehr als 1.5 Gew.-^ Wolfram enthält.
23. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen 10 - 15 Gew.-^ Chrom, 3-15 Gew.-$ Aluminium, 0.01 - 8 Gew.-fo Tantal, bis zu 10 Gew.-fo Mangan, bis zu 5 Gew.-% WoIf-
ram, Ms zu 12 Gew.-$ Silicium, bis zu 10 Gew.-^ Hafnium und einen Rest aus nickel, KobeIi; und Eisen und deren Kombinationen enthält.
24. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen 5-35 Gew.-% Kobalt, 10-35 Gew.-$ Chrom, 5-15 Gew.-^ Aluminium, 0.01 - 8 Gew.-$ Tantal, bis zu 10 Gew.-^ Mangan, bis zu 5 Gew.-$ Wolfram, bis zu 12 Gew.-^ Silicium, bis zu 10 Gew.-$ Hafnium und den Rest Nickel enthält.
25. Überzugszusammensetzung nach den Ansprüchen 1, 4 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer phasigen Mikrostruktur aus einer legierten Beta-Phase besteht.
26. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß sie 10-30 Gew.-^ Kobalt, 10-30 Gew.-$ Chrom, 10-20 Gew.-^ Aluminium, 1-10 Gew.-^ Tantal, 0.1-2 Gew.-$ Hafnium, bis zu 5 Gew.-$ Mangan und bis zu 2 Gew.-$ eines reaktiven Metalls aus der Gruppe Lanthan, Yttrium und der anderen Seltenen Erden enthält.
27. Überzugszusammensetzung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß sie 20 - 24 Gew.-^ Kobalt, 17-19 Gew.-5^ Chrom, 13-15 Gew.-^ Aluminium, 2-4 Gew.-$ Tantal, 0.3 - 0.8 Gew.-$ Hafnium, 1.0 - 1.5 Gew.-^ Mangan und 0.2 - 1.0 Gew.-^ eines reaktiven Metalls aus der Gruppe Lanthan, Yttrium und der anderen Seltenen Erden enthält.
28. Legierungskomponente für eine Superlegierung auf der Basis von Wickel, Kobalt oder Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung im wesentlichen 3-30 Gew.-$ Aluminium, 0.01 - 15 Gew.-^ Tantal, 5-50 Gew.-io Chrom, bis zu 10 Gew.-^ Mangan, bis zu
5 Gew.-io Wolfram, bis zu 12 Gew.-^ Silicium, bis zu
10 Gew.-io Hafnium und einem Rest aus der Gruppe Nickel,
Kobalt und Eisen und Kombinationen dieser enthält.
29. Legierungskomponente nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Uberzugszusammensetzung 10-20 Gew.-^ Aluminium, 1-10 Gew.-^ Cantal und 10-40 Gew.-^ Chrom enthält,
30. Legierungskomponente nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung 12-17 Gew.-$> Aluminium, 2-7 Gew.-# Tantal und 15-20 Gew.~$ Chrom enthält.
31. Legierungskomponente nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung im wesentlichen 5-35 Gew.-io Kobalt, 3-25 Gew.-% Aluminium, 0.01 - 15 Gew.-io Tantal, 5-35 Gew.-Chrom, bis zu
10 Gew.-io Mangan, bis zu 5 Gew.-i° Wolfram, bis zu
12 Gew.-$ Silicium, bis zu 10 Gew.-^ Hafnium und einen
Rest aus nickel enthält.
32. Legierungskomponente nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung 10-30 Gew.-io Kobalt, 10-20 Gew.-^ Aluminium, 1-10 Gew.-^ Tantal und 10-30 Gew.-^ Chrom enthält.
33. Legierungskomponente nach. Anspruch. 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung 15 - 25 Gew.-?£ Kobalt, 12-17 Gew.-% Aluminium, 2 - Y Gew.-% Tantal und 15-20 Gew.-$ Chrom enthält.
34·. Legierungskomponente nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung im wesentlichen 3-25 Gew.-^ Aluminium, 0.01 - 12 Gew.-^ Tantal, 4-40 Gew.-$ Chrom, Ms zu 10 Gew.-^ Mangan, Ms zu 10 Gew.-^ Wolfram, bis zu 10 Gew.-^ Silicium, bis zu 10 Gew.~$ Hafnium und als Rest Kobalt enthält.
35. Legierungskomponente nach Anspruch 34,dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung 10-20 Gew.-^ Aluminium, 1-10 Gew.-^ Tantal und 10-30 Gew.-$> Chrom enthält.'
36. Legierungskomponente nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung 12-17 Gew.-^ Aluminium, 2-7 Gew.-4> Tantal und 15-20 Gew.-^ Chrom enthält.
37. Legierungskomponente nach den Ansprüchen 28, 31 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung bis zu 5 Gew.-5^ eines reaktiven Metalls aus der Gruppe Lanthan, Yttrium und anderer Seltener Erden.
38. Legierungskomponente nach dem Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung das reaktive Metall zwischen 1-3 Gew.-φ enthält.
39. Legierungskomponente nach den Ansprüchen 28, 31 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung bis zu 5 Gew.-^ aus der Gruppe der Seltenen
Erdoxide und feuerbeständigen Metalloxidpartikel enthält.
40. Legierungskomponente nach Anspruch 39» dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Oxide zwischen 0.05 und 2.0 Gew.-^ "beträgt.
41. Legierungskomponente nach den Ansprüchen 28, 31 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Tantel zwischen 2.0 und 5.0 Gew.-^ ausmacht und daß 2.0 5 Gew.-^ Wolfram oder Mangan, oder eine Kombination beider vorhanden sind.
42. Legierungskomponente nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Wolfram 1.5 Gew.-$ des Überzuges nicht überschreitet.
43. Legierungskomponente nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung 10-20 Gew.-^ Kobalt, 5-25 Gew.-^ Chrom und 10-18 Gew.-^ Aluminium enthält.
44. Legierungskomponente nach den Ansprüchen 28, 31 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung 0.05 bis zu 15 Gew.-°/o eines Edelmetalles aus der Gruppe Platin, Rhodium und Palladium enthält.
45. Legierungskomponente nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung bis zu
5 Gew.-$ Titan enthält.
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46. Legierungskomponente nach, den Ansprüchen 28, 31 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung Wolfram und/oder Mangan enthält und der Tantalgehalt mindestens 20 Gew.-% des Gesamtgewichts von Tantal, Wolfram und Mangan ausmacht, wobei der Überzug mindestens 0.5 Gew.-$> Tantal oder Mangan oder eine Kombination "beider enthält.
47. Legierungskomponente nach den Ansprüchen 28, 31 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Mangan in der Überzugszusammensetzung zwischen 1 und 4 Gew.-^ beträgt.
48. Legierungskomponente nach Anspruch. 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung im wesentlichen 10 - 50 Gew.-$ Chrom, 3-15 Gew.-^ Aluminium, 1- 15 Gew.-$ einer Metallmischung und als Rest Nickel, Kobalt oder Eisen, oder eine Kombination dieser enthält; wobei die Metallmischung zumindest 20 Gew.-$> Tantal und als Rest Wolfram und Mangan enthält, der Überzug aber mindestens 0.5 Gew.-^ Tantal.
49. Legierungskomponente nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Wolfram 1.5 Gew.-^ des Überzuges nicht überschreitet.
50. Legierungskomponente nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung im wesentlichen 10-50 Gew.-fo Chrom, 3-15 Gew.-$ Aluminium, 0.01 - 8 Gew.-$ Tantal, bis zu 10 Gew.-^ Mangan, bis zu 5 Gew.-^ Wolfram, bis zu 12 Gew.-fo Silicium, bis zu
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10 Gew.-4> Hafnium und einem Rest aus Nickel, Kobalt oder Eisen, oder einer Kombination dieser enthält.
51. Legierungskomponente nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung im wesentlichen 5-35 Gew.-% Kobalt, 10 - 35 Gew.~# Chrom, 5-15 Gew.-^ Aluminium, 0.01 - 8 Gew.-$> Tantal, bis zu 10 Gew.-$ Mangan, bis zu 5 Gew.-^ Wolfram, bis zu 12 Gew.-% Silicium, bis zu 10 Gew.-^ Hafnium und als Rest Nickel enthält.
52. Legierungskomponente nach den Ansprüchen 28, 31 oder 34-, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug im wesentlichen aus einer einschichtigen Makrostruktur aus einer legierten Beta-Phase besteht.
53. Legierungskomponente nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung 10-30 Gew.-$ Kobalt, 10-30 Gew.-% Chrom, 10-20 Gew.-^ Aluminium, 1- 10 Gew.-$ Tantal, 0.1-1 Gew.-^ Hafnium, bis zu 5 Gew.-% Mangan und bis zu 2 Gew.-9^ eines reaktiven Metalles aus der Gruppe Lanthan, Yttrium und der anderen Seltenen Erden enthält.
54. Legierungskomponente nach Anspruch 53» dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung 20 - 24 Gew.-^ Kobalt, 17-19 Gew.-$ Chrom, 13 - 15 Gew.-4> Aluminium, 2-4 Gew.-^ Tantal, 0.3 - 0.8 Gew.-^ Hafnium, 1.0 1.5 Gew.-$ Mangan und 0.2 - 1.0 Gew.-^ eines reaktionsfähigen Metalles enthält, das aus der Gruppe Lanthan, Yttrium und der anderen Seltenen Erden gewählt ist.
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55. Legierungskomponente nach den Ansprüchen 28, 31 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Überzugszusammensetzung gebildete Überzug eine Stärke zwischen 0.00254 und 2.54 mm aufweist.
56. Legierungskomponente nach den Ansprüchen 28, 31 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente ein Superlegierungssubstrat enthält und wenigstens zwei auf das Substrat aufgebrachte Schichten aufweist, wobei die Überzugszusammensetzung aus einer oder zwei der Schichten besteht.
57. Legierungskomponente nach den Ansprüchen 28, 31 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug eine Haftbeschichtung für eine thermische Schutzbeschichtung umfaßt·
58. Legierungskomponente nach den Ansprüchen 28, 31 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug durch Plasmaspritzen auf das Substrat aufgebracht ist.
59· Legierungskomponente nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Superlegierungskomponente auf die die Überzugszusammensetzung aufgebracht wird, aus gerichtet erstarrten und Einkristall-Substraten besteht.
- 12 -
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