DE4344061C1 - Bauteil mit Schutzanordnung gegen Alitieren oder Chromieren beim Gasdiffusionsbeschichten und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Bauteil mit Schutzanordnung gegen Alitieren oder Chromieren beim Gasdiffusionsbeschichten und Verfahren zu seiner Herstellung

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Horst Pillhoefer
Michael Strasser
Frank Brungs
Ralph Kropp
Martin Schaipp
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Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil aus einer Eisen-, Kobalt- oder Nickelbasislegierung mit einer Schutzanordnung gegen Alitieren oder Chromieren beim Gasdiffusionsbeschichten, die das Bauteil teilweise bedeckt, mit einer ersten Schicht als Trennschicht und einer zweiten Schicht als Getterschicht für Reaktionsgase.
Beim Herstellen von Schutzschichten wie beispielsweise Aluminium- oder Chromdiffusionsschichten mittels Pulverpackverfahren nach US-3,079,276 oder US-3,801,353 oder mittels Gasphasenverfahren nach US-4,132,816 oder DE-38 05 370 ergeben sich Schwierigkeiten, Bauteilabschnitte, die keiner Beschichtungsatmosphäre ausgesetzt werden sollen, gegen Ali­ tieren oder Chromieren zu schützen. Bei herkömmlichen Schutzan­ ordnungen besteht die erste Schicht aus einer Partikelschüttung aus Al₂O₃-Partikeln und einer Getterschicht aus einem Gemisch aus Metall- und Metalloxidpulver. Derartige Pulverschüttungen sind kommerziell erhältlich.
Aus der Patentschrift GB 2,008,621 ist eine Schutzschicht gegen Alumi­ nium bekannt, die im wesentlichen aus Zr-Silikat und Zusätzen aus Ni, NiO, ZrO₂ und Al₂O₃ besteht. Diese Schicht soll eine partielle Beschichtung von Nickelbasis-Superlegierungen dadurch verhindern, daß sie eine undurchlässige Sperre für geschmolzenes Aluminum bildet. Eine undurchdringliche Sperre gegen geschmolzenes Aluminium bilden aus einem Schlicker gewonnene Schichten in dem Augenblick, wenn die getrocknete Schlickerschicht für das geschmolzene Aluminium keine oder eine negative Kappilarwirkung oder negative Benetzungseigen­ schaften zeigt. Derartige Schlickerschichten bilden jedoch kein Hin­ dernis für Gasdiffusionen.
Aus US-PS 4,181,758 ist eine Schutzschicht gegen Alitieren beim Packzementieren bekannt. Diese Schutzschicht besteht aus einer ein­ heitlich zusammengesetzten Schicht, wobei die Zusammensetzung aus Metalloxiden (ZrO₂, FeO₃, TiO₃, Ti₂O₃ und NiO) und Reaktions­ inhibitoren (Ni, Co, Cr, Fe, W, Mo, Ta) besteht. Da diese Inhibitoren in keiner Weise auf die prozentuale Zusammensetzung des Substrats abgestimmt sind und in dem geforderten Temperaturbereich über 900°C bereits reagieren, besteht bei dieser Lösung die Gefahr daß ein Überangebot eines der Inhibitormetalle die Bauteiloberfläche schädigt, wobei die Gefahr des Ansinterns von Ni, Co, Cr und Fe besteht und durch die Metalle W, Mo und Ta eine Verarmung des Grundwerkstoffs an Kohlenstoff in den oberflächennahen Korngrenzen besteht. Der hohe Anteil (bis 92% nach Anspruch 1) an Metallinhibitoren in der Schutz­ schicht vergrößert die Gefahr der unmittelbaren Reaktion der Metalle mit dem zu schützenden Grundwerkstoff.
Aus US-PS 4,208,453 sind mehrlagige Schutzschichten gegen ein Chromieren von Oberflächen bekannt. Eine dieser Lagen offenbart eine Nickelaluminidschicht, die hochgradig getternd und damit maskierend gegen die Reaktionsgase wirkt.
Jedoch bei Beschichtungstemperaturen über 900°C ist es schwierig, eine hohe Aufnahmekapazität der bekannten Schutzanordnung für die abzu­ scheidenden Elemente und die aggressiven, halogenidhaltigen Reaktions­ gase zu gewährleisten, ohne daß der zu schützende Bauteilbereich und dessen Oberfläche kontaminiert, angeätzt, korrodiert oder diffusions­ gehärtet oder kohlenstoff- oder sauerstoffversprödet oder in anderer Weise verändert wird. Darüber hinaus können Bestandteile der Schutz­ anordnung bei den hohen Temperaturen durch chemische Reaktionen eine Veränderung der geschützten Bauteiloberfläche bewirken, was ebenfalls zu Problemen führt. Ferner besteht die Gefahr des Ansinterns oder Diffusionsverbindens von Partikeln der ersten Schicht der Schutzan­ ordnung mit dem Bauteil.
Herkömmliche Schutzanordnungen, wie Abschirmen der gefährdeten Bauteilbereiche durch Pulverschüttungen oder Anordnen der gefährdeten Bauteilbereiche in Pulverschüttungen außerhalb der Reaktionskammer sind bisher nur für Gasdiffusionsbeschichtungen unter 900°C mit vernachlässigbarem Ausschuß einsetzbar. Aufgrund der hochaktiven und sehr reaktionsfreudigen sowie streufähigen Beschichtungsatmosphäre bei höheren Temperaturen ergeben sich bei herkömmlichen Schutzan­ ordnungen Ausfälle durch Kriechbeschichtungen. Zum anderen mußte beobachtet werden, daß zeit- und temperaturabhängig unterschiedliche Beschädigungen der geschützten Bauteiloberflächen auftreten, die eine Tiefe von mehreren Mikrometern erreichen können.
Aufgabe der Erfindung ist es eine gattungsgemäße Schutzanordnung anzugeben, die die beobachteten Nachteile überwindet und einen voll­ ständigen Schutz des Bauteils auch bei Gasdiffusionsbeschichtungen über 900°C gewährleistet, so daß nicht durch ein einseitiges Über­ angebot an Gettermetallen, wie Nickelaluminid, Nickelablagerungen auf dem Bauteil gebildet werden oder niedrigschmelzende Phasen mit Aluminium an der zu schützenden Bauteiloberfläche entstehen oder gar ein Ansintern von Schutzschichtpartikeln an der Oberfläche des Bau­ teils bei Temperaturen über 900°C auftreten. Außerdem ist ein ein­ faches und kostengünstiges Verfahren für die Herstellung, die Auf­ bringung und das Entfernen der Schutzanordnung anzugeben.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die erste Schicht eine Schlickergußschicht ist, die sich aus oxidkeramischen und einem kohlenstoffarmen und halogenidfreien Binder zusammensetzt und die zweite Schicht eine Metallschicht oder eine metallische Schlicker­ gußschicht ist, wobei die Metallschicht mindestens 50 Gew.-% des Basismetallanteils des Bauteils aufweist und im wesentlichen der Legierungszusammensetzung des Bauteils entspricht, wobei der Anteil eines Cr-, Mo-, Co- oder W-Gehalts in der Metallschicht nicht mehr als um 20 Gew.-% von einem möglichen Cr-, Mo-, Co- oder W-Gehalt des Bauteils abweicht und der Anteil eines Al- oder Ti-Gehalts in der Metallschicht nicht mehr als 5 Gew.-% von einem möglichen Al- oder Ti-Gehalt des Bauteils abweicht.
Diese Schutzanordnung hat den Vorteil, daß sie gegen Alitieren und Chromieren bei der Gasphasenbeschichtung auch bei Prozeßtemperaturen über 900°C einen vollständigen Schutz für den zu schützenden Bauteil­ bereich gewährleistet. Die Abstimmung der Materialzusammensetzung der getternd und abdichtend wirkenden Metallschicht, die vollständig frei von oxidkeramischen Bestandteilen ist und zu mindestens 50 Gew.-% aus dem Basismetallanteil des Bauteils besteht und alle wesentlichen Legierungsbestandteile des Bauteils enthält, hat darüber hinaus den Vorteil, daß diese Metallschicht weder Diffusionseffekte noch che­ mische Reaktionen mit dem zu schützenden Bauteilmaterial in den Rand­ zonen der abdeckenden Schutzanordnung zeigt, zumal wenn die Metall­ schicht chemisch mit dem Bauteilmaterial identisch ist. Die Metall­ schicht in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung schützt einerseits den Werkstoff des Bauteils vor Alitierung oder Chromierung durch Aufnahme der aus der Gasphase angebotenen Elemente (Al oder Cr) und Metallhalogenide, gleichzeitig verändert sie aufgrund ihrer metalli­ schen Zusammensetzung nicht die Randschicht an der Oberfläche des zu schützenden Bauteilbereichs. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Bau­ teiloberfläche nicht an leicht ausdiffundierbaren Elementen wie Aluminium, Titan oder Chrom verarmt, da diese von der Metallschicht in ausreichender Konzentration gemäß der Erfindung angeboten werden. Dabei ist das Bauteil nur teilweise mit der Schutzanordnung bedeckt, so daß die Oberflächenbereiche des Bauteils, die alitiert oder chromiert werden sollen, voll den Reaktionsgasen ausgesetzt werden.
Zur weiteren Verbesserung der Wirkung der Schutzanordnung weist diese vorzugsweise mehrere Lagen auf, die mit der Beschichtungs­ atmosphäre reagieren. Diese Lagen weisen Metallpartikel unterschied­ licher Zusammensetzung auf, wobei die Metallage, die der Bauteil­ legierung in ihrer Zusammensetzung am stärksten entspricht vorteil­ hafterweise auch der Bauteiloberfläche am nächsten zugeordnet ist. Die Metallage, die aufgrund ihrer Zusammensetzung oder Porosität eine hohe Getterwirkung auf die Reaktionsgase ausübt, wird als mitt­ lere Lage angeordnet, und als äußere Lage wird eine möglichst gas­ dichte Metallage wie vorzugsweise eine Metallfolie oder eine Abdeckung aus Metallblech angebracht.
In einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist als Metallschicht eine formschlüssige Metallfolie oder ein formschlüssiges Metallblech auf der Trennschicht angeordnet. Die Formschlüssigkeit wird entweder durch Aufpressen der Metallfolie oder durch nachträg­ liches Auffüllen des Zwischenraums zwischen Metallblech und erster Schicht durch einen Metallschlicker erreicht. Diese Ausbildung der Erfindung hat den Vorteil, daß die Metallschicht zum Reaktionsraum hin äußerst gasdicht gestaltet werden kann.
Ein zusätzliches formkonturnahes Abdeckblech kann die Metallschicht vorzugsweise zum Reaktionsraum hin abdecken. Ein derartiges Abdeck­ blech erhöht die Sicherheit der Schutzanordnung und erleichtert gleichzeitig die Handhabung der Bauteile bei der Vorbereitung und Durchführung des Gasdiffusionsverfahrens. Dabei ist das Abdeckblech so gestaltet, daß es vorzugsweise entlang der Einformbasis teilbar ist. Das hat den Vorteil, daß es in zwei Hälften vom Bauteil nach der Gasdiffusionsbeschichtung entfernbar wird.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung soll der Anteil des Basismetalls in der Metallschicht nicht mehr als um 20 Gew.-% vom Basismetallanteil des Bauteils abweichen. Mit dieser Einschränkung wird vorteilhaft gewährleistet, daß Metallschicht und Bauteil in ihrer stofflichen Zusammensetzung genauer aufeinander abgestimmt sind und Diffusionslunker oder andere Gitterfehlstellen, wie sie sonst bei unterschiedlicher Austrittarbeit in den Randbe­ reichen zwischen Metallschicht und Bauteil auftreten, vermieden werden.
Um eine saubere Trennung der Schutzanordnung, von dem Bauteil nach der Gasphasendiffusion zu erreichen, besteht die Trennschicht vor­ zugsweise aus Al₂O₃. Die Dicke dieser Schicht liegt vorzugsweise zwischen 0,3 und 2 mm.
Die Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus einer Eisen-, Kobalt- oder Nickelbasislegierung mit einer Schutzanordnung gegen Alitieren oder Chromieren beim Gasdiffusionsbeschichten, die das Bauteil teilweise bedeckt, mit einer ersten Schicht als Trenn­ schicht und einer zweiten Schicht als Getterschicht für Reaktions­ gase anzugeben, wird mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:
  • a) Aufbringen einer ersten Schicht aus Schlickerguß, die sich aus oxidkeramischen Partikeln und einem kohlenstoffarmen und halogenidfreien Binder zusammensetzt,
  • b) Aufbringen einer zweiten Schicht aus Metall oder einem metallischen Schlicker, wobei das Basismetall der Metallschicht mindestens 50 Gew.-% des Basismetallanteils des Bauelementes enthält und im wesentlichen der Legierungszusammensetzung des Bauteils entspricht, wobei der Anteil eines Cr-, Mo-, Co- oder W-Gehalts in der Metall­ schicht nicht mehr als 20 Gew.-% von einem möglichen Cr-, Mo-, Co- oder W-Gehalt des Bauteils abweicht und der Anteil eines Al- oder Ti-Gehalts in der Metallschicht nicht mehr als 5 Gew.-% von einem möglichen Al- oder Ti-Gehalt des Bauteils abweicht.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß es für eine Massenproduktion geeignet ist, zumal das Schlickergußverfahren ein gut beherrschbarer Prozeß ist, der reproduzierbare Beschichtungsergebnisse und Be­ schichtungsdicken ermöglicht. Dazu wird eine Schlickergußschicht aus vorzugsweise oxidkeramischen Partikeln mittels eines Binders aus Polyvinylalkohol oder Polyvinylacetat und Wasser aufgebracht. Die Metallschicht als getternde Schicht kann auch durch Plasmaspritzen, Galvanisieren, Lackieren mit anorganischen Metallacken, Vakuumauf­ dampfen oder Folienplattieren formschlüssig aufgebracht werden.
In einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens wird das Bauteil teilweise in ein konturnahes Außenblech, das chemisch mit dem Mate­ rial des Bauteils nicht reagiert und in seiner Zusammensetzung der Metallschicht entspricht, eingepaßt und anschließend wird der Zwischenraum mit Schlickerguß für die erste oder wenn die erste Schicht schon aufgebracht wurde, mit dem Material für die zweite Schicht teilweise oder vollständig aufgefüllt und der Schlicker getrocknet. Dabei hat sich gezeigt, daß dieser Schlickerguß zwischen konturnahem Außenblech und Bauteil nur als Verbindungs­ naht wie eine Schweißraupe aufzubringen ist, um bereits eine perfekte Schutzwirkung zu erzielen. Mit dieser Verfahrensvariante läßt sich ein kompakter Verbund von Schutzschichtlagen der Schutz­ anordnung und einem konturnahen Außenblech, das der Abdeckung dient kostengünstig herstellen. Dabei kann die Schlickergußschicht aus oxidkeramischen Partikeln (erste Schicht oder auch Trennschicht) vorzugsweise mittels eines Binders aus Polyvinylalkohol und Wasser aufgebracht werden.
Vorzugsweise wird diese Schutzanordnung zum Schutz von Bauteilen oder Bauteilbereichen gegen Alitieren oder Chromieren bei Gas­ diffusionsbeschichtungen bei Temperaturen größer 900°C und mit hoher Randschichtaktivität von größer 20 Gew.-% Al oder Cr für die durch Gasdiffusion abgeschiedene Schicht angewendet. Dabei zeigt sich, daß nur die nahezu chemische Identität der getternden Metallschicht mit dem Material des Bauteils reproduzierbar eine beschädigungsfreie Oberfläche des geschützten Bauteilbereichs gewährleistet.
Die folgenden Figuren zeigen Oberflächen in Abdeckungsbereichen unterschiedlicher Schutzanordnungen.
Fig. 1 und 2 zeigen Schliffbilder von Bauteilbereichen, die mit herkömmlichen Schutzanordnungen beim Gasphasenalitieren geschützt wurden.
Fig. 3 und 4 zeigen Schliffbilder von Bauteilbereichen, die mit erfindungsgemäßen Schutzanordnungen beim Gasphasenalitieren geschützt wurden.
Beispiel 1
Eine Turbinenschaufel aus Rene 80 eines Strahltriebwerks wird im Schaufelfußbereich dessen Tannenbaumprofil nicht alitiert oder chromiert werden soll mit einer herkömmlichen Schutzanordnung aus einer Trennschicht aus oxidkeramischem Pulver und einer getternden zweiten Schicht aus einer Mischung aus Metall- und Metalloxidpulver wie sie durch die Firmen Alloy Surfaces, Wilmington, USA oder Turcochrom, Israel erhältlich sind, geschützt. Die Schutzanordnung wird einer Gasphasenalitierung bei 1060°C für 6 Stunden ausgesetzt, wobei ein hoher Randaluminiumgehalt von 33 Gew.-% Aluminium einge­ halten wird.
Das Schutzergebnis wird mit den Fig. 1 und 2 verdeutlicht, die Schliffbilder bei 500facher Vergrößerung quer zur Bauteiloberfläche der geschützten Bereiche zeigen. Deutlich sind Kri­ stallite des Grundwerkstoffwerkstoffs 1 mit im Schliffbild dunkel erscheinenden Ausscheidungen von leicht ausdiffundierbaren Legierungs­ bestandteilen aus Aluminium, Chrom oder Titan im Kristallvolumen zu erkennen. Oberflächennahe Bereiche 2 erscheinen im Schliffbild hell und zeigen keine Ausscheidungen mehr. Die leicht ausdiffundierbaren Legierungsbestandteile sind aus diesen Bereichen aufgrund der nicht vollständigen Schutzwirkung der kommerziell erhältlichen Abdecksysteme verschwunden. Die Bauteiloberfläche ist an wichtigen Legierungsbe­ standteilen verarmt.
Beispiel 2
Eine Turbinenschaufel aus Rene 80 eines Strahltriebwerks wird im Schaufelfußbereich, dessen Tannenbaumprofil nicht alitiert oder chro­ miert werden soll mit der erfindungsbemäßen Schutzanordnung abgedeckt. Dazu wird eine erste Lage aus einer Al₂O₃-Schlickerschicht von 0,8 mm Dicke aufgebracht, wobei der Schlicker aus Al₂O₃-Partikeln mit einer mittleren Partikelgröße von kleiner 50 µm und einem Binder aus Poly­ vinylalkohol und Wasser besteht. Anschließend wird eine Schlicker­ gußschicht von 1,5 mm Dicke aus Metallpulver aufgebracht, wobei das Metallpulver zu mindestens 50 Gew.-% aus dem Basismetall des Bauteils besteht und alle wesentlichen Legierungselemente enthält. In diesem Beispiel enthalten die Metallpartikel 15 Gew.-% Cr, 4 Gew.-% Al, 3,5 Gew.-% Ti, 4 Gew.-% Mo, 15 Gew.-% Co und Rest Ni. Im Schlicker ist in diesem Bei­ spiel ein Binder aus Polyvinylalkohol und Wasser enthalten. Zum Ab­ schluß wird die Schutzanordnung mit einem Außenblech von 0,5 mm Dicke aus einer Fe-Basis-Legierung abgedeckt. Die Schutzanordnung wird einer Gasphasenalitierung bei 1060°C für 6 Stunden ausgesetzt, wobei ein hoher Randaluminiumgehalt von 33 Gew.-% Aluminium eingehalten wird.
Das Schutzergebnis wird mit den Fig. 3 und 4 verdeutlicht, die Schliffbilder bei 200facher bzw. 500facher Vergrößerung quer zur Bauteiloberfläche der geschützten Bereiche zeigen. Deutlich sind Kri­ stallite 5, 6, 7 mit sich scharf abzeichnenden Korngrenzen 3 im Grund­ werkstoff 1 zu erkennen. Eine Zone der Ausdiffusion ist weder an den Korngrenzen noch im oberflächennahen Bereich nachweisbar. Risse in der Oberfläche sind auch bei 500facher Vergrößerung (Fig. 4) nicht er­ kennbar.
Beispiel 3
Eine Turbinenschaufel aus Rene 80 eines Strahltriebwerks wird im Schaufelfußbereich, dessen Tannenbaumprofil nicht alitiert oder chro­ miert werden soll mit der erfindungsbemäßen Schutzanordnung abgedeckt. Dazu wird eine erste Lage aus einer Al₂O₃-Schlickerschicht von 0,8 mm Dicke aufgebracht, wobei der Schlicker aus Al₂O₃-Partikeln mit einer mittleren Partikelgröße von kleiner 50 µm und einem Binder aus Poly­ vinylalkohol und Wasser besteht.
Anschließend wird eine Metallschicht aufgebracht, die aus einem 6-10 mm dicken, formschlüssigen, pulvermetallurgisch hergestellten Formteil besteht, wobei der Zwischenraum zwischen pulvermetallurgisch herge­ stelltem Formteil und der ersten Schlickergußschicht mit einem Metall­ pulverschlicker aufgefüllt wird. Das Formteil wird für eine Schutzan­ ordnung eines Bauteils aus einer Nickel-Basislegierung (Rene 80) aus einem Nickel-Basismetallpulver mit einer mittleren Partikelgröße klei­ ner 50 µm gesintert, wobei das Metallpulver in diesem Beispiel 15 Gew.-% Cr, 4 Gew.-% Al, 3,5 Gew.-% Ti, 17 Gew.-% und Rest Ni enthält. Die Schutz­ anordnung wird einer Gasphasenalitierung bei 1060°C für 6 Stunden ausgesetzt, wobei ein hoher Randaluminiumgehalt von 33 Gew.-% Aluminium eingehalten wird.
Das Schutzergebnis von Beispiel 3 entspricht in seiner Oberflächen­ qualität dem Schutzergebnis von Beispiel 2. Oberflächendefekte oder -beschädigungen sind nicht feststellbar.

Claims (11)

1. Bauteil aus einer Eisen-, Kobalt- oder Nickelbasislegierung mit einer Schutzanordnung gegen Alitieren oder Chromieren beim Gasdiffusionsbe­ schichten, die das Bauteil teilweise bedeckt, mit einer ersten Schicht als Trennschicht und einer zweiten Schicht als Getterschicht für Reaktionsgase, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht eine Schlickergußschicht ist, die sich aus oxidkeramischen Partikeln und einem kohlenstoffarmen und halogenidfreien Binder zusammensetzt und die zweite Schicht eine Metallschicht oder eine metallische Schlicker­ gußschicht ist, wobei die Metallschicht mindestens 50 Gew.-% des Basismetallanteils des Bauteils aufweist und im wesentlichen der Legierungszusammensetzung des Bauteils entspricht, wobei der Anteil eines Cr-, Mo-, Co- oder W-Gehalts in der Metallschicht nicht mehr als um 20 Gew.-% von einem möglichen Cr-, Mo-, Co- oder W-Gehalt des Bauteils abweicht und der Anteil eines Al- oder Ti-Gehalts in der Metallschicht nicht mehr als 5 Gew.-% von einem möglichen Al- Ti-Ge­ halt des Bauteils abweicht.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzanord­ nung mehrere mit der Beschichtungsatmosphäre reagierende Lagen auf­ weist.
3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Me­ tallschicht formschlüssige Metallfolien oder -bleche auf der Trennschicht angeordnet sind.
4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht durch ein formkonturnahes Abdeckblech abgedeckt ist.
5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdeckblech an der Einformbasis teilbar ist.
6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Basismetalls in der Metallschicht nicht mehr als um 20 Gew.-% vom Basismetallanteil des Bauteils abweicht.
7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht aus Al₂O₃ besteht.
8. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus einer Eisen-, Kobalt- oder Nickelbasislegierung mit einer Schutzanordnung gegen Alitieren oder Chromieren beim Gasdiffusionsbeschichten, die das Bauteil teil­ weise bedeckt, mit einer ersten Schicht als Trennschicht und einer zweiten Schicht als Getterschicht für Reaktionsgase, gekennzeichnet durch folgende Verfahrenschritte:
  • a) Aufbringen einer ersten Schicht aus Schlickerguß, die sich aus oxidkeramischen Partikeln und einem kohlenstoffarmen und halogenidfreien Binder zusammensetzt,
  • b) Aufbringen einer zweiten Schicht aus Metall oder einem metallischen Schlicker, wobei das Basismetall der Metallschicht mindestens 50 Gew.-% des Basismetallanteils des Bauelementes enthält und im wesentlichen der Legierungszusammensetzung des Bauteils entspricht, wobei der Anteil eines Cr-, Mo-, Co- oder W-Gehalts in der Metallschicht nicht mehr als 20 Gew.-% von einem möglichen Cr-, Mo-, Co- oder W-Gehalt des Bauteils abweicht und der Anteil eines Al- oder Ti-Gehalts in der Metallschicht nicht mehr als 5 Gew.-% von einem möglichen Al- oder Ti-Gehalt des Bauteils abweicht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil teilweise in ein konturnahes Außenblech, das chemisch mit dem Mate­ rial des Bauteils nicht reagiert und in seiner Zusammensetzung der Metallschicht aufweist, eingepaßt wird und der Zwischenraum mit Schlickerguß für die erste Schicht teilweise oder vollständig aufge­ füllt und getrocknet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlickergußschicht aus oxidkeramischen Partikeln mittels eines Binders aus Polyvinylalkohol oder Polyvinylacetat und Wasser aufge­ bracht ist.
11. Verwendung der Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 hergestellt wird zum Schutz von Bauteilen oder Bauteilbereichen gegen Alitieren oder Chromieren bei einer Gasdiffusionsbeschichtung bei Temperaturen größer 900°C und mit hoher Randschichtaktivität von größer 20 Gew.-% Al oder Cr für die durch Gasdiffusion abgeschiedene Schicht.
DE4344061A 1993-12-23 1993-12-23 Bauteil mit Schutzanordnung gegen Alitieren oder Chromieren beim Gasdiffusionsbeschichten und Verfahren zu seiner Herstellung Expired - Lifetime DE4344061C1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4344061A DE4344061C1 (de) 1993-12-23 1993-12-23 Bauteil mit Schutzanordnung gegen Alitieren oder Chromieren beim Gasdiffusionsbeschichten und Verfahren zu seiner Herstellung
ITMI942520A IT1271272B (it) 1993-12-23 1994-12-15 Elemento costruttivo con disposizione di protezione contro la calorizzazione o la cromatura durante il rivestimento a diffusione di gas
GB9425848A GB2285454B (en) 1993-12-23 1994-12-21 Component with protective arrangement to prevent aluminizing or chromizing during gas diffusion coating
FR9415602A FR2714393B1 (fr) 1993-12-23 1994-12-23 Composant muni d'un moyen de protection contre l'aluminisation ou la chromisation pendant le revêtement par diffusion gazeuse.
US08/363,225 US5523165A (en) 1993-12-23 1994-12-23 Component with protective arrangement to prevent aluminizing or chromizing during gas diffusion coating
US08/607,299 US5725905A (en) 1993-12-23 1996-02-26 Method of manufacturing a component with a protective arrangement which prevents aluminizing or chromizing during gas diffusion coating

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DE4344061A DE4344061C1 (de) 1993-12-23 1993-12-23 Bauteil mit Schutzanordnung gegen Alitieren oder Chromieren beim Gasdiffusionsbeschichten und Verfahren zu seiner Herstellung

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GB (1) GB2285454B (de)
IT (1) IT1271272B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2330230A1 (de) * 2009-12-04 2011-06-08 Siemens Aktiengesellschaft Maskierungsmaterial, Maskierungsschicht, Verfahren zum Maskieren eines Substrats und Verfahren zum Beschichten eines Substrats
DE102011108771B3 (de) * 2011-07-28 2012-09-27 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Herstellung einer lokal begrenzten Diffusionsschicht und Reaktor hierfür

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1283484B1 (it) * 1996-07-23 1998-04-21 Getters Spa Metodo per la produzione di strati sottili supportati di materiale getter non-evaporabile e dispositivi getter cosi' prodotti
US7101448B2 (en) * 1998-06-20 2006-09-05 Mtu Aero Engines Gmbh Process for producing a cladding for a metallic component
US6521294B2 (en) * 1999-08-11 2003-02-18 General Electric Co. Aluminiding of a metallic surface using an aluminum-modified maskant, and aluminum-modified maskant
US6921557B2 (en) * 2001-12-18 2005-07-26 The Regents Of The University Of California Process for making dense thin films
EP1510592B1 (de) * 2003-08-28 2012-12-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils und Bauteil
RU2228969C2 (ru) * 2002-08-26 2004-05-20 Открытое акционерное общество "Пермский моторный завод" Способ локальной защиты изделия от газового алитирования
US6884476B2 (en) 2002-10-28 2005-04-26 General Electric Company Ceramic masking material and application method for protecting turbine airfoil component surfaces during vapor phase aluminiding
EP1510593A1 (de) * 2003-08-28 2005-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils, Bauteil und Pulver
EP1681366A1 (de) * 2003-10-09 2006-07-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils und Bauteil
CN101163586A (zh) * 2005-02-17 2008-04-16 泽斯吸气剂公司 柔性多层吸气器
US20080145483A1 (en) * 2006-12-18 2008-06-19 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture Extruded legumes
CN102335747B (zh) * 2011-11-02 2013-08-14 湖南航天诚远精密机械有限公司 铝碳化硅复合材料igbt基板的制备及镶嵌铝合金的方法
US8959765B2 (en) 2012-07-26 2015-02-24 Caterpillar Inc. Method for making a temporary turbocharger compressor seal and temporary turbocharger compressor seal made by same
DE102012015586A1 (de) * 2012-08-08 2014-05-15 MTU Aero Engines AG Duplex Phasen CrAl-Beschichtung für verbesserten Korrosions-/Oxidations-Schutz
JP6480662B2 (ja) * 2013-03-13 2019-03-13 ハウメット コーポレイションHowmet Corporation タービン部品のアルミナイジングに用いられるマスカント
US10030298B2 (en) 2015-08-21 2018-07-24 General Electric Company Method for altering metal surfaces
CN105274392B (zh) * 2015-10-26 2017-07-28 鲁东大学 一种汽车涡轮增压器涡轮叶片的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3079276A (en) * 1960-10-14 1963-02-26 Union Carbide Corp Vapor diffusion coating process
US3801353A (en) * 1970-06-03 1974-04-02 Chromalloy American Corp Method for coating heat resistant alloys
US4132816A (en) * 1976-02-25 1979-01-02 United Technologies Corporation Gas phase deposition of aluminum using a complex aluminum halide of an alkali metal or an alkaline earth metal as an activator
GB2008621A (en) * 1977-09-01 1979-06-06 Ramsden & Co Ltd C E Masking a Substrate During Pack Aluminising
US4181758A (en) * 1976-07-30 1980-01-01 Gulf & Western Industries, Inc. Method for preventing the deposition of a coating on a substrate
US4208453A (en) * 1969-06-30 1980-06-17 Alloy Surfaces Company, Inc. Modified diffusion coating of the interior of a steam boiler tube

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1482827A (fr) * 1965-07-31 1967-06-02 Onera (Off Nat Aerospatiale) Perfectionnements apportés aux procédés pour la formation d'alliages de diffusion sur des matériaux métalliques réfractaires et aux matériaux correspondants
GB1241013A (en) * 1968-03-18 1971-07-28 Rolls Royce Surface treatment of articles
US3873347A (en) * 1973-04-02 1975-03-25 Gen Electric Coating system for superalloys
US4024294A (en) * 1973-08-29 1977-05-17 General Electric Company Protective coatings for superalloys
SE7610298L (sv) * 1975-09-19 1977-03-20 Alloy Surfaces Co Inc Med ett skyddande metallskikt belagt alster av korroderbar metall samt forfarande for framstellning av detsamma
US4117179A (en) * 1976-11-04 1978-09-26 General Electric Company Oxidation corrosion resistant superalloys and coatings
US4464430A (en) * 1981-02-26 1984-08-07 Alloy Surfaces Company, Inc. Metal diffusion
US4845139A (en) * 1979-09-07 1989-07-04 Alloy Surfaces Company, Inc. Masked metal diffusion
US4467016A (en) * 1981-02-26 1984-08-21 Alloy Surfaces Company, Inc. Aluminized chromized steel
JPS6045704B2 (ja) * 1981-12-01 1985-10-11 工業技術院長 表面処理防止方法
US4582722A (en) * 1984-10-30 1986-04-15 International Business Machines Corporation Diffusion isolation layer for maskless cladding process
GB2210387B (en) * 1987-09-30 1992-03-11 Rolls Royce Plc Chemical vapour deposition
US4978558A (en) * 1988-06-10 1990-12-18 United Technologies Corporation Method for applying diffusion coating masks
US5015502A (en) * 1988-11-03 1991-05-14 Allied-Signal Inc. Ceramic thermal barrier coating with alumina interlayer
US5139824A (en) * 1990-08-28 1992-08-18 Liburdi Engineering Limited Method of coating complex substrates
EP0496935B1 (de) * 1991-01-31 1995-04-19 General Electric Company Aluminisieren von Gegenständen, geschützt durch ein thermisch gesperrtes Überzugssystem
EP0567755B1 (de) * 1992-04-29 1996-09-04 WALBAR INC. (a Delaware Corporation) Verbessertes Verfahren zur Diffusionsbeschichtung und Produkte

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3079276A (en) * 1960-10-14 1963-02-26 Union Carbide Corp Vapor diffusion coating process
US4208453A (en) * 1969-06-30 1980-06-17 Alloy Surfaces Company, Inc. Modified diffusion coating of the interior of a steam boiler tube
US3801353A (en) * 1970-06-03 1974-04-02 Chromalloy American Corp Method for coating heat resistant alloys
US4132816A (en) * 1976-02-25 1979-01-02 United Technologies Corporation Gas phase deposition of aluminum using a complex aluminum halide of an alkali metal or an alkaline earth metal as an activator
US4181758A (en) * 1976-07-30 1980-01-01 Gulf & Western Industries, Inc. Method for preventing the deposition of a coating on a substrate
GB2008621A (en) * 1977-09-01 1979-06-06 Ramsden & Co Ltd C E Masking a Substrate During Pack Aluminising

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2330230A1 (de) * 2009-12-04 2011-06-08 Siemens Aktiengesellschaft Maskierungsmaterial, Maskierungsschicht, Verfahren zum Maskieren eines Substrats und Verfahren zum Beschichten eines Substrats
EP2436798A1 (de) * 2009-12-04 2012-04-04 Siemens Aktiengesellschaft Maskierungsmaterial, Maskierungsschicht, Verfahren zum Maskieren eines Substrats und Verfahren zum Beschichten eines Substrats
DE102011108771B3 (de) * 2011-07-28 2012-09-27 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Herstellung einer lokal begrenzten Diffusionsschicht und Reaktor hierfür
EP2551369A1 (de) 2011-07-28 2013-01-30 MTU Aero Engines AG Verfahren zur Herstellung einer lokal begrenzten Diffusionsschicht und Reaktor hierfür

Also Published As

Publication number Publication date
FR2714393B1 (fr) 1997-12-12
GB2285454B (en) 1998-02-11
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FR2714393A1 (fr) 1995-06-30
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GB2285454A (en) 1995-07-12
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GB9425848D0 (en) 1995-02-22
ITMI942520A0 (it) 1994-12-15

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