DE3906187C1

DE3906187C1 - Titanium alloy component with a protective layer and process for its production

Info

Publication number: DE3906187C1
Application number: DE19893906187
Authority: DE
Inventors: Richard 8000 Muenchen De Grunke; Lothar 8060 Dachau De Peichl; Franz 8068 Niederscheyern De Puchinger; Gerhard 8042 Oberschleissheim De Wydra
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1989-10-26

Abstract

The invention relates to a titanium alloy component having a protective layer composed essentially of an oxidation-resistant and diffusion-inhibiting base layer, a titanium fire-retarding middle layer and a passivating top layer. Also indicated is a process for producing the protective layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil aus einer Titanlegierung mit einer Schutzschicht und ein Verfahren zur Herstellung der Schutzschicht.The invention relates to a component made of a titanium alloy with a Protective layer and a method for producing the protective layer.

Titanlegierungen sind aufgrund ihres günstigen Verhältnisses zwischen Festigkeit, insbesondere Schwingfestigkeit und Gewicht, ein bevorzug ter Werkstoff im Triebwerksbau. Die Einsatztemperatur ist jedoch be grenzt, da bei Temperaturen über 550°C bereits eine verstärkte Oxida tion und Korrosion auftreten. Durch örtliche Überhitzung kann sich Titanfeuer (Verbrennung des Werkstoffs unter Abspaltung von glühenden, teilweise schmelzflüssigen Titanpartikeln) bilden und ausbreiten.Titanium alloys are due to their favorable ratio between Strength, especially vibration resistance and weight, a preferred ter material in engine construction. The operating temperature is however limits, because at temperatures above 550 ° C an increased oxide tion and corrosion occur. Local overheating can cause Titan fire (combustion of the material with the release of glowing, partially form molten titanium particles) and spread.

Aus der DE 37 42 944 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Oxida tionsschutzschicht bekannt, die durch Diffusion von Aluminium und Niob in die Oberfläche das Titan vor Oxidation schützt und durch Bildung von intermetallischen Phasen härtet, so daß die Verschleißfestigkeit verbessert wird. Derartige diffusionsbeschichtete oder auch alitierte Titanbauteile haben den Nachteil, daß durch die Oberflächenhärtung mittels intermetallischer Phasen der Werkstoff versprödet und die Schwingfestigkeit bis zu 30% herabgesetzt wird. Einen wirksamen Schutz gegen Titanfeuer oder Titanfeuerausbreitung bilden diese Ali tierungsschichten nicht. Die gleichen Nachteile zeigen verschleißfeste Schutzschichten gemäß DE 33 21 231, bei denen Nickel in den Grund werkstoff eindiffundiert und mit Titan verschleißfeste, versprödende, intermetallische Phasen bildet. Bekannt sind auch Platinschichten auf Titanbauteilen, die aber keinen wirksamen Schutz gegen Titanfeuer bilden.DE 37 42 944 describes a process for producing an oxide tion protection layer known by the diffusion of aluminum and niobium in the surface which protects titanium from oxidation and through formation of intermetallic phases hardens so that the wear resistance is improved. Such diffusion-coated or alitated Titanium components have the disadvantage that due to the surface hardening embrittled by means of intermetallic phases and the Vibration resistance is reduced by up to 30%. An effective one Protection against titanium fire or titanium fire spread form these Ali not layers. The same disadvantages show wear-resistant Protective layers according to DE 33 21 231, in which nickel in the ground diffused material and with titanium wear-resistant, brittle, forms intermetallic phases. Platinum layers are also known Titanium components, but no effective protection against titanium fire form.

Da diese Schutzschichten äußerst dünn (<2 µm dick) und hart sind, besteht die Gefahr, daß bereits bei minimaler mechanischer Einwirkung der Grundwerkstoff in Mikrobereichen freigelegt wird und bei örtlicher Überhitzung, wie sie beispielsweise in Verdichtern für Gasturbinen auftreten kann, ein Titanfeuer ausgelöst wird und Titanschmelztropfen durch den Verdichter aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit ge schleudert werden, so daß nachfolgende Titanoberflächen beschädigt werden und die beschädigten Bauteile verbrennen, was zum Ausfall bei spielsweise eines gesamten Triebwerks führen kann.Since these protective layers are extremely thin (<2 µm thick) and hard, there is a risk that even with minimal mechanical action the base material is exposed in micro areas and in local areas Overheating, such as that found in compressors for gas turbines can occur, a titanium fire is triggered and titanium melt drops through the compressor due to the high flow rate ge be thrown so that subsequent titanium surfaces are damaged and will burn the damaged components, leading to failure an entire engine, for example.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bauteil aus einer Titanlegierung mit einer Multifunktionsschutzschicht zu schaffen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben. Die Schicht soll vor allem folgende Schutzeigenschaften aufweisen: titanfeuerhemmend, diffusionshemmend und oxidationsbeständig.The object of the invention is to use a component made of a titanium alloy to create a multifunctional protective layer and a process to specify their manufacture. The layer is primarily intended to be the following Have protective properties: titanium fire retardant, diffusion retardant and resistant to oxidation.

Gelöst wird diese Aufgabe, soweit es ein Bauteil mit einer Schutz schicht betrifft, durch eine auf der Bauteiloberfläche befindliche, diffusionshemmende und oxidationsbeständige Grundschicht aus Metallen und/oder Salzen, eine darüberliegende, titanfeuerhemmende Mittel schicht aus einem Hochtemperaturlack auf Aluminiumbasis und eine pas sivierende Deckschicht aus Chromphosphat. This task is solved as far as it is a component with a protection affects layer, by a located on the component surface, diffusion-inhibiting and oxidation-resistant base layer made of metals and / or salts, an overlying titanium fire retardant layer of a high-temperature lacquer on an aluminum base and a pas Sivizing top layer made of chromium phosphate.

Die erfindungsgemäße Schutzschicht hat den Vorteil, daß sich einzelne Schutzfunktionen auf unterschiedliche Lagen der Schutzschicht ver teilen. Darüber hinaus bilden alle drei Lagen eine Schutzschicht, die vorteilhafte Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, Erosionsbe ständigkeit, Verschleißfestigkeit und Chloridbeständigkeit besitzt, die jede einzelne Lage für sich auf einer Titanoberfläche nicht ent wickelt, sondern nur im Zusammenwirken der Lagen erbracht werden.The protective layer according to the invention has the advantage that individual Protective functions on different layers of the protective layer share. In addition, all three layers form a protective layer that advantageous properties such as corrosion resistance, erosion resistance, wear resistance and chloride resistance, that each individual layer on a titanium surface does not ent changes, but only in the interaction of the layers.

Bildet sich bei einer örtlichen Überhitzung ein Titanfeuer im Mikrobe reich der Titanoberfläche, so wird es durch die relativ dicke Mittel schicht, die im wesentlichen aus Aluminium besteht, gelöscht. Diese löschende Wirkung wird durch einen Chromphosphatbinder verstärkt.If there is local overheating, a titanium fire forms in the microbe rich in the titanium surface, so it is due to the relatively thick mean layer, which consists essentially of aluminum, deleted. These a chromium phosphate binder enhances the extinguishing effect.

Zur Löschung von Titanfeuer haben sich vorzugsweise Schichtdicken für die Mittelschicht aus einem Hochtemperaturlack auf Aluminiumbasis von 10 bis 2000 µm bewährt, wobei die Dicke dem Gefährdungsgrad durch Titanfeuer angepaßt werden kann. In besonders gefährdeten Bereichen wie Nuten, Fugen und Rillen mit Hochtemperaturbelastung wird die dif fusionshemmende Schicht dicker ausgebildet als in Bereichen geringerer Temperaturbelastung.To extinguish titanium fire, there are preferably layer thicknesses for the middle layer made of a high-temperature lacquer on an aluminum basis proven from 10 to 2000 µm, the thickness depending on the degree of danger Titan fire can be customized. In particularly vulnerable areas such as grooves, joints and grooves with high temperature loads, the dif anti-fusion layer thicker than in areas less Temperature load.

Eine nachteilige Versprödung der Titanoberfläche kann durch eine dif fusionshemmende Schicht unmittelbar auf der Titanoberfläche verhindert werden, da keine Atome wie beispielsweise Nickel oder Aluminium die Diffusionsbarriere passieren und sich deshalb an der Oberfläche des Grundwerkstoffes keine zusätzlichen intermetallischen Phasen mit Titan bilden können. Das günstige Verhältnis zwischen Schwingfestigkeit und Gewicht für Titanlegierungen bleibt dadurch vorteilhaft erhalten.An adverse embrittlement of the titanium surface can be caused by a dif anti-fusion layer directly on the titanium surface prevented because no atoms such as nickel or aluminum Diffusion barrier pass and therefore on the surface of the Base material no additional intermetallic phases with titanium can form. The favorable ratio between fatigue strength and Weight for titanium alloys is advantageously retained.

Eine bevorzugte Diffusionssperre bilden Titanphosphate und Titan chromate auf der Titanoberfläche, da sie mittels Phosphorsäure und Chromsäure gebildet werden und diese Salze eine Diffusion von Alumi nium oder Nickel vorteilhaft verhindern. Durch die Wechselwirkung zwischen diesen Salzen und oberflächennahen Metallen der Titanlegie rung wird vorteilhaft eine diffusionshemmende und oxydationsbeständige Schicht aufgebaut.A preferred diffusion barrier is formed by titanium phosphates and titanium chromate on the titanium surface as it is made of phosphoric acid and Chromic acid are formed and these salts diffuse aluminum Advantageously prevent nium or nickel. Through the interaction between these salts and near-surface metals of the titanium alloy tion is advantageously a diffusion-inhibiting and oxidation-resistant Layer built up.

Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung setzt als Diffusions barriere mindestens eines der Elemente Molybdän, Tantal, Wolfram, Palladium, Niob oder Platin schichtförmig ein. Diese Übergangsmetalle haben den Vorteil, daß sie oxidationsbeständig sind oder oxidationsbe ständige Überzüge in oxidhaltiger Umgebung bilden, so daß die Titan oberfläche vor unerwünschter Oxidation vorteilhaft geschützt ist.Another preferred embodiment of the invention uses diffusion barrier at least one of the elements molybdenum, tantalum, tungsten, Palladium, niobium or platinum in layers. These transition metals have the advantage that they are resistant to oxidation or oxidation form permanent coatings in an oxide-containing environment, so that the titanium surface is advantageously protected against unwanted oxidation.

Damit derartige diffusionshemmende Schichten duktil und elastisch bleiben und die Festigkeitseigenschaften des Grundwerkstoffes nicht verschlechtern, weisen sie eine Schichtdicke von 0,2-10 µm vorzugs weise von 0,2 bis 2 µm auf.So that such diffusion-inhibiting layers are ductile and elastic remain and the strength properties of the base material are not deteriorate, they preferably have a layer thickness of 0.2-10 µm have from 0.2 to 2 µm.

Durch eine Deckschicht aus vorzugsweise Chromphosphat wird die titan feuerhemmende Schicht vorteilhaft passiviert und versiegelt sowie vor chemischer Korrosion, beispielsweise durch Chloride, geschützt. Außer dem hat die Deckschicht eine glättende Wirkung und füllt verbliebene Poren der titanfeuerhemmenden Mittelschicht.The titanium is coated with a cover layer of preferably chromium phosphate fire-retardant layer advantageously passivated and sealed as well as before chemical corrosion, for example protected by chlorides. Except the top layer has a smoothing effect and fills remaining ones Pores of the titanium fire retardant middle class.

Die Deckschicht ist vorzugsweise 1 bis 10 µm dick, wobei sie vorteil haft Oberflächenunebenheiten wie Poren und Welligkeiten bis 50 µm Tiefe ausgleicht.The cover layer is preferably 1 to 10 μm thick, although it is advantageous uneven surfaces such as pores and waviness up to 50 µm Compensates for depth.

Der Verschleißschutz dieser Schutzschicht für Titanlegierungen besteht im Gegensatz zu der in DE 33 21 231 offenbarten Nickeldiffusions schicht nicht darin, daß eine Oberfläche gehärtet wird und damit nach teilig die Dauerschwingfestikeit des beschichteten Grundwerkstoffes herabgesetzt wird, sondern darin, daß eine relativ dicke und duktile Schicht aus im wesentlichen Aluminium aufgebracht wird, die anstelle des Grundkwerkstoffes verschleißt. Mit der Dicke der Schicht ist vor teilhaft die Lebensdauer des Verschleißschutzes einstellbar, was die Dauerschwingfestigkeit des Grundwerkstoffes nicht beeinträchtigt.The wear protection of this protective layer for titanium alloys exists in contrast to the nickel diffusion disclosed in DE 33 21 231 does not layer in the fact that a surface is hardened and thus after partly the fatigue strength of the coated base material is reduced, but in that a relatively thick and ductile Layer of essentially aluminum is applied instead of the base material wears out. With the thickness of the layer is before partially the life of the wear protection adjustable what the Fatigue strength of the base material is not affected.

Die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht für Titanlegierungen anzugeben, wird durch mehrere zeitlich aufeinander folgende Verfahrensschritte gelöst:The task of a process for producing a protective layer for Specifying titanium alloys is made up of several consecutive times following process steps solved:

a) Production of a diffusion-inhibiting and oxidation-resistant Base layer of salts and / or metals,
b) application of an inorganic high-temperature lacquer layer on aluminum nium base,
c) baking the inorganic high-temperature lacquer layer into a titanium fire retardant middle class,
d) applying a chromium phosphate-phosphoric acid emulsion,
e) drying the chromium phosphate-phosphoric acid emulsion to a passi fouring top layer.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß es kostengünstig ist und sich für die Massenfertigung besonders vorteilhaft einsetzen läßt.This method has the advantage that it is inexpensive and easy can be used particularly advantageously for mass production.

In einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung der diffusionshemmenden und oxydationsbeständigen Grundschicht wird zunächst eine Alumi niumdiffusionsschicht eingebracht und anschließend eine anorganische Hochtemperaturschicht auf Aluminiumbasis mit einem Chromphosphat-Phos phorsäure-Binder aufgetragen und für 10 bis 20 Minuten bei 70°C-90°C vorgetrocknet. Bei einer Luftfeuchtigkeit von 70%-90% und einer Temperatur von Raumtemperatur bis 100°C wird anschließend das Titanbauteil für 8 bis 60 Stunden zur Bildung einer diffusions hemmenden Titanchromat- und Titanphosphat-Schicht an der Titanober fläche unter Luft in einer Klimakammer gelagert. Die hohe Luft feuchtigkeit vergrößert vorteilhaft die Reaktionsgeschwindigkeit eben so wie eine erhöhte Temperatur. Das Aluminium, das der Chrom- und der Phosphorsäure im anorganischen Hochtemperaturlack zugesetzt wird, zeigt eine katalytische Wirkung für die Bildung derartiger Schichten aus Titanchromaten und Titanphosphaten. Dieses Verfahren zur Herstel lung einer diffusionshemmenden und oxydationsbeständigen Grundschicht an der Titanoberfläche ist äußerst kostengünstig, da es nur geringe Anlageninvestitionen erfordert und sich für die Massenfertigung bei entsprechender Lagerkapazität der Klimakammern eignet.In a preferred method of making the diffusion inhibiting and oxidation-resistant base layer is first an aluminum nium diffusion layer introduced and then an inorganic High-temperature layer on an aluminum basis with a chromium phosphate phos phosphoric acid binder applied and for 10 to 20 minutes 70 ° C-90 ° C pre-dried. At a humidity of 70% -90% and a temperature from room temperature to 100 ° C is then the titanium component for 8 to 60 hours to form a diffusion inhibiting titanium chromate and titanium phosphate layer on the titanium surface stored under air in a climatic chamber. The high air moisture advantageously increases the reaction rate like an elevated temperature. The aluminum, the chrome and the Phosphoric acid is added to the inorganic high-temperature paint, shows a catalytic effect for the formation of such layers from titanium chromates and titanium phosphates. This method of manufacture a diffusion-inhibiting and oxidation-resistant base layer on the titanium surface is extremely inexpensive since it is only minor Plant investments required and for mass production appropriate storage capacity of the climatic chambers.

Die Aluminiumdiffusionsschicht wird vorzugsweise mit einem Pulver packzementieren oder einer Gasphasenabscheidung oder einem Aus diffundieren aus der Hochtemperaturlackschicht eingebracht, womit die Grundschicht vorteilhaft sauerstoffundurchlässig und damit oxydations beständig wird.The aluminum diffusion layer is preferably covered with a powder pack cement or a vapor deposition or an off diffuse introduced from the high-temperature lacquer layer, with which the Base layer advantageously impermeable to oxygen and thus oxidations becomes constant.

Wesentlich kürzere Lager- bzw. Verfahrenszeiten werden mit einem wei teren vorteilhaften Herstellungsverfahren für die diffusionshemmende und oxydationsbeständige Grundschicht dadurch erreicht, daß anstelle der Titanchromat-Titanphosphatschicht mindestens eines der Elemente Molybdän, Tantal, Wolfram, Niob oder Platin auf die Titanoberfläche aufgesputtert oder aufgedampft wird.Much shorter storage or process times are achieved with a white teren advantageous manufacturing process for the diffusion-inhibiting and oxidation-resistant base layer achieved in that instead the titanium chromate titanium phosphate layer at least one of the elements Molybdenum, tantalum, tungsten, niobium or platinum on the titanium surface sputtered or vapor deposited.

Der anorganische Hochtemperaturlack wird vorzugsweise durch Tauchen oder Aufsprühen aufgetragen, da sich diese Verfahren preiswert in eine Massenfertigung integrieren lassen. Anschließend wird vorzugsweise ein Vortrocknen bei 70-90°C für 10 bis 20 Minuten in einem Umluft ofen durchgeführt, um die Einbrennzeit zu verringern und ein Aufkochen des anorganischen Hochtemperaturlackes beim Einbrennen zu vermeiden.The inorganic high temperature paint is preferably dipped or sprayed on, as these processes are inexpensive Have mass production integrated. Then preferably a pre-drying at 70-90 ° C for 10 to 20 minutes in a circulating air oven carried out to reduce the burn-in time and a boil to avoid the inorganic high-temperature varnish when baking.

Eine bevorzugte Einbrenntemperatur und -dauer liegt zwischen 250°C und 350°C für 20 bis 60 Minuten unter Normalatmosphäre. Nach dem Einbrennen ist der Hochtemperaturlack wesentlich beständiger und tem peraturfester (bis 800°C) und bildet eine titanfeuerhemmende Mittel schicht.A preferred baking temperature and duration is between 250 ° C and 350 ° C for 20 to 60 minutes under normal atmosphere. After this Branding is the high-temperature paint much more resistant and tem temperature resistant (up to 800 ° C) and forms a titanium fire retardant layer.

Die Deckschicht zur Passivierung der Oberfläche der titanfeuerhemmen den Mittelschicht wird dadurch gebildet, daß zunächst vorzugsweise durch Tauchen oder Spritzen eine Chromphosphat-Koalin-Phosphorsäure- Emulsion aufgetragen wird. Tauchen oder Spritzen sind Herstellungsver fahren, die sich vorteilhaft in der Massenfertigung einsetzen lassen.The top layer for passivating the surface of the titanium fire retardants the middle class is formed by first preferably by dipping or spraying a chromium phosphate koalin phosphoric acid Emulsion is applied. Dipping or spraying are manufacturing processes drive that can be used advantageously in mass production.

Die Emulsion für die Deckschicht besteht vorzugsweise aus 2 Gew.-% bis 30 Gew.-% Chromphosphat, 3 Gew.-% bis 25 Gew.-% Koalin, 3 Gew.-% bis 30 Gew.-% Phosphorsäure und 20 Gew.-% bis 70 Gew.-% destilliertem Wasser, da mit dieser Mischung eine hochtemperaturfeste und korrosionsfeste Deck schicht erreichbar wird.The emulsion for the top layer preferably consists of 2% by weight to 30% by weight chromium phosphate, 3% by weight to 25% by weight koalin, 3% by weight to 30 % By weight of phosphoric acid and 20% by weight to 70% by weight of distilled water, since with this mixture a high temperature and corrosion resistant deck layer becomes accessible.

Das Trocknen der Chromphosphat-Kaolin-Phosphorsäure-Emulsion wird vorzugsweise nach einem Vortrocknen bei 70-90°C für 10 bis 20 Mi nuten, bei einer Temperatur von 250 bis 350°C für 20 bis 60 Minuten unter Normalatmosphäre durchgeführt. Ein derartiges Verfahren mit zwei Temperaturstufen hat den Vorteil, daß zunächst die Feuchtigkeit aus dem anorganischen Lack ohne Blasenbildung entweicht und danach die Versiegelung gehärtet wird.Drying of the chrome phosphate-kaolin-phosphoric acid emulsion is done preferably after predrying at 70-90 ° C for 10 to 20 mi grooves, at a temperature of 250 to 350 ° C for 20 to 60 minutes carried out under normal atmosphere. Such a method with two Temperature levels has the advantage that the moisture first the inorganic paint escapes without bubbles and then the Sealing is hardened.

Die nachfolgende Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Schutzschicht. The following Fig. 1 shows an embodiment of the protective layer according to the Invention.

Ein Bauteil aus einer Titanlegierung weist im Bereich seiner Ober fläche 1 eine Grundschicht 2 auf, die in diesem Beispiel aus einer in das Bauteil bis zu 0,7 mm Tiefe eindiffundierten Aluminiumdiffusionsschicht 6 und einer im wesentlichen oberhalb der Oberfläche befindlichen Schicht 5 aus Titanchromat und Titanphosphat von 0,3 µm Dicke besteht.A component made of a titanium alloy has a base layer 2 in the area of its upper surface 1 , which in this example consists of an aluminum diffusion layer 6 diffused into the component up to 0.7 mm depth and a layer 5 of titanium chromate and titanium phosphate located essentially above the surface of 0.3 µm thickness.

Auf dieser diffusionshemmenden und oxydationsbeständigen Grundschicht 2 ist eine titanfeuerhemmende Mittelschicht 3 eingebrannt, die im wesentlichen Aluminium mit einem Chromphosphatbinder aufweist. Zum Schutz gegen korrosive Salze, wie beispielsweise Chloride, wird die Oberfläche der titanfeuerhemmenden Schutzschicht 3 von einer Deck schicht 4 aus Chromaten und Phosphaten versiegelt.In this diffusion-inhibiting and oxidation resistant base layer 2, a titanium fire retardant layer 3 is burned, which has substantially aluminum with a chromium phosphate binder. To protect against corrosive salts, such as chlorides, the surface of the titanium fire-retardant protective layer 3 is sealed by a cover layer 4 made of chromates and phosphates.

Anhand der nachfolgenden zwei Verfahrensbeispiele wird die Erfindung, soweit es das Verfahren zur Herstellung von Schutzschichten auf Bauteilen aus Titanlegierungen betrifft, verdeutlicht.The invention is illustrated by the following two process examples, as far as there is the process of making protective layers Components made of titanium alloys, clarified.

Example 1:

Zunächst wird mittels Gasphasenabscheidung eine 0,7 µm tiefe Aluminiumdiffusionsschicht 6 in die Oberfläche 1 eines Bauteils aus einer Titanlegierung in der Weise eingebracht, daß die Titanoberfläche 1 mindestens 50% Titan nach dem Diffusionsschritt aufweist. Danach wird ein anorganischer Hochtemperaturlack auf Aluminiumbasis, der eine Emulsion aus Aluminiumpulver, Chrom- und Phos phorsäure darstellt, aufgetragen und bei 80°C für 15 Minuten vorgetrocknet, anschließend für 30 Stunden bei 80%iger relativer Luftfeuchte in einer Klimakammer Raum temperatur gelagert. Dabei bildet sich an der Titanober fläche eine Schicht 5 von 0,3 µm Dicke aus Titanchromat und Titanphosphat. Auf dieser oxydationsbeständigen und diffusionshemmenden Grundschicht 2 wird als nächstes durch erneutes Auftragen und Vortrocknen bei 80°C und 40 Minuten Dauer die anorganische Hochtemperaturlackschicht verstärkt und für 45 Minuten bei 300°C eingebrannt, so daß sich eine titanfeuerhemmende Mittelschicht 3 von 500 µm Dicke aus Aluminium mit Chromphosphatbinder bil det.First, a 0.7 μm deep aluminum diffusion layer 6 is introduced into the surface 1 of a component made of a titanium alloy by means of gas phase deposition in such a way that the titanium surface 1 has at least 50% titanium after the diffusion step. Then an inorganic high-temperature paint on aluminum base, which is an emulsion of aluminum powder, chromic and phosphoric acid, is applied and pre-dried at 80 ° C for 15 minutes, then stored for 30 hours at 80% relative humidity in a climatic chamber room temperature. In this case, a layer 5 of 0.3 μm thick made of titanium chromate and titanium phosphate forms on the titanium surface. On this oxidation resistant and diffusion-inhibiting primer layer 2 enhances the inorganic high-temperature varnish layer by re-application and pre-drying at 80 ° C and 40 minutes duration and baked for 45 minutes at 300 ° C next, so that a titanium fire retardant layer 3 of 500 microns thickness of aluminum with chromium phosphate binder.

Bei Raumtemperatur erfolgt zur Vorbereitung der Versiege lung der Oberfläche durch eine Deckschicht 4 ein Auftrag einer Chromphosphat-Kaolin-Phosphorsäure-Emulsion mit 18 Gew.-% Chromphosphat, 10 Gew.-% Koalin, 22 Gew.-% Phos phorsäure und destilliertem Wasser.At room temperature to prepare the sealing of the surface through a cover layer 4, an application of a chromium phosphate-kaolin-phosphoric acid emulsion with 18 wt .-% chromium phosphate, 10 wt .-% koalin, 22 wt .-% phosphoric acid and distilled water.

Nach einem Vortrocknen für 20 Minuten bei 70°C wird diese Emulsion bei 350°C für 20 Minuten getrocknet und damit die Herstellung einer Schutzschicht für Titanlegie rungen abgeschlossen.After predrying for 20 minutes at 70 ° C this emulsion dried at 350 ° C for 20 minutes and thus the production of a protective layer for titanium alloy completed.

Example 2:

Zunächst wird eine diffusionshemmende Schicht aus 50 Gew.-% Niob und 50 Gew.-% Platin unmittelbar auf die Oberfläche eines Bauteils aus einer Titanlegierung zu einer Dicke von 0,3 µm aufgesputtert.First, a diffusion-inhibiting layer is made 50% by weight of niobium and 50% by weight of platinum directly on the Surface of a component made of a titanium alloy sputtered to a thickness of 0.3 µm.

Anschließend wird auf die Grundschicht 2 ein anorgani scher Hochtemperaturlack aus Aluminiumpulver, das in einer Lösung von 5 Gew.-% Chromsäure, 20 Gew.-% Phos phorsäure, 25 Gew.-% Chromphosphat und 3 Gew.-% Aluminium phosphat emulgiert ist, aufgetragen und bei 80°C für 15 Minuten vorgetrocknet. Subsequently, a 25 wt .-% of chromium phosphate and 3 weight is emulsified phosphate .-% aluminum, the base layer 2 anorgani shear high temperature coating of aluminum powder phoric acid in a solution of 5 wt .-% chromic acid, 20 wt .-% Phos, applied and pre-dried at 80 ° C for 15 minutes.

Bei 300°C für 45 Minuten wird der Hochtemperaturlack in einem Umluftofen eingebrannt, so daß eine 50 µm dicke titanfeuerhemmende Schicht entsteht. Die abschließende passivierende Deckschicht wird wie in Beispiel 1 herge stellt.At 300 ° C for 45 minutes, the high temperature paint is in baked in a forced air oven so that a 50 microns thick titanium fire retardant layer is created. The final one passivating cover layer is obtained as in Example 1 poses.

Claims

1 component of a titanium alloy with a protective layer characterized by at a located on the component surface (1) diffusion-inhibiting and oxidation-resistant base layer (2) of metals and / or salts, an overlying titanium fire retardant layer (3) made of a high-temperature varnish based on aluminum and a passivating Cover layer ( 4 ) made of chromium phosphate.

2. Component according to claim 1, characterized in that the base layer ( 2 ) as metals intermetallic compounds, preferably as TiAl₃.

3. Component according to one of claims 1 or 2, characterized in that the base layer ( 2 ) has as salts titanium phosphates and titanium chromates.

4. Component according to claim 1, characterized in that the base layer ( 2 ) consists of at least one of the elements molybdenum, tantalum, tungsten, palladium, niobium or platinum.

5. Component according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the base layer ( 2 ) is preferably 0.2 to 10 µm thick, 0.2 to 2 µm.

6. A method for producing a component from a titanium alloy with a protective layer according to claim 1, which is characterized by the following steps:

a) production of a diffusion-inhibiting and oxidation-resistant base layer ( 2 ) from salts and / or metals,
b) applying an inorganic high-temperature lacquer layer based on aluminum,
c) baking the inorganic high-temperature lacquer layer to form a titanium fire-retardant middle layer ( 3 ),
d) applying a chromium phosphate-kaolin-phosphoric acid emulsion,
e) drying the chromium phosphate-kaolin-phosphoric acid emulsion to form a passivating cover layer ( 4 ).

7. The method according to claim 6, characterized in that for the manufacture of the base layer ( 2 ) first an aluminum diffusion layer ( 6 ) is introduced and then an inorganic high-temperature lacquer layer based on aluminum with a binder of chromium phosphate and aluminum phosphate dissolved in an aqueous solution of chromium. and phosphoric acid applied and stored at 70% to 90% humidity to form a layer ( 5 ) on the titanium surface, which contains titanium chromate and titanium phosphate ent.

8. The method according to claim 7, characterized in that the aluminum diffusion layer ( 6 ) of the base layer ( 2 ) is preferably introduced by powder pack cementing or gas phase deposition or out-diffusion from the high-temperature lacquer layer.

9. The method according to claim 7, characterized in that the anor ganic high temperature varnish with a chromic acid phos phosphoric acid binder for 10 to 20 minutes at 70-90 ° C. is dried and for 8 to 60 hours at a temperature of Room temperature up to 100 ° C under 70% to 90% humidity is stored.

10. The method according to claim 6, characterized in that for the manufacture of the base layer ( 2 ) at least one of the elements Mo lybdenum, tantalum, palladium, tungsten, niobium or platinum is sputtered or vapor-deposited on the titanium.

11. The method according to one or more of claims 6 to 10, characterized characterized in that the baking of the lacquer layer at Temperatu ren from 200 to 350 ° C for 20 to 60 minutes under normal atmosphere re is carried out in a convection oven.

12. The method according to one or more of claims 6 to 11, characterized characterized in that a chromium phosphate-kaolin-phosphoric acid emul sion consisting of 2% by weight to 30% by weight chromium phosphate, 3% by weight to 25% by weight Kaolin, 3% to 30% by weight phosphoric acid and 20% by weight to 70% by weight of distilled water is used.

13. The method according to one or more of claims 6 to 12, characterized in that the chromium phosphate-kaolin-phosphoric acid emulsion between 200 and 350 ° C for 20 to 60 minutes under normal atmosphere in a forced air oven to a passivating cover layer ( 4th ) is dried.