DE68909629T2

DE68909629T2 - Erosions- und verschleissfestes Verbundbeschichtungssystem.

Info

Publication number: DE68909629T2
Application number: DE89102176T
Authority: DE
Inventors: Duane Dimos; Paul Nigel Dyer; Diwakar Garg; Carl F Mueller; Leslie E Schaffer; Ernest L Wrecsics
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1988-02-08
Filing date: 1989-02-08
Publication date: 1994-02-10
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: AU2895889A; EP0328084B1; US4855188A; DE68909629D1; KR890013218A; DK54489D0; EP0328084A3; JPH0784661B2; CA1333139C; EP0328084A2; DK54489A; IL89153A0; JPH01246363A; AU602284B2

Description

Die Erfindung betrifft hocherosions- und hochverschleißfeste Verbundbeschichtungen. Insbesondere betrifft die Erfindung verbesserte hocherosions- und hochverschleißfeste Beschichtungen, die eine Verbundbeschichtung aus einer Zwischenschicht aus im wesentlichen reinem Wolfram und einer äußeren Zweiphasenschicht aus einer Mischung aus Wolfram und Wolframcarbid umfaßt.
Substanzen von hochgradiger Härte werden weithin als Beschichtungen von mechanischen Komponenten und Schneidwerkzeugen verschiedenen Typs verwendet. Solche Beschichtungen verleihen Erosions- und Verschleißfestigkeit und verlängern daher die Haltbarkeit von beschichteten Gegenständen gegenüber Erosion und Verschleiß. Die Substanzen von hochgradiger Härte können auch für die Herstellung freistehender Objekte verwendet werden, die erosions- und verschleißfest sind.
Man kann chemische Dampfabscheidungsverfahren verwenden, um hocherosions- und hoch verschleißfeste Beschichtungen und freistehende Objekte herzustellen. In einem typischen chemischen Dampfabscheidungsverfahren wird das zu beschichtende Substrat in einer geeigneten Kammer erhitzt, und dann wird ein gasförmnges Reaktantengemisch in die Kammer eingeleitet. Das gasförmige Reaktantengemisch reagiert an der Oberfläche des Substrats und bildet eine zusammenhängende und haftende Schicht der gewünschten Beschichtung. Durch Variation des gasförmigen Reaktantengemischs und der Verfahrensparameter der chemischen Dampfabscheidung lassen sich verschiedene Typen von abgeschiedenen Beschichtungen herstellen.
In der EP-A-0 305 917 werden außergewöhnlich harte, feinkörnige, nicht säulenförmige, im wesentlichen lamellare Wolfram/Kohlenstoff-Legierungen beschrieben, die durch chemische Dampfabscheidung hergestellt werden. Die beschriebenen Legierungen bestehen hauptsächlich aus einer Mischung aus einer im wesentlichen reinen Wolframphase und mindestens einer Carbidphase, in der die Carbidphase aus W&sub2;C oder W&sub3;C oder einer Mischung aus W&sub2;C und W&sub3;C besteht. Die offenbarten Wolfram/Kohlenstoff-Legierungen sind frei von säulenförmigen Körnungen und bestehen im wesentlichen aus außergewöhnlich feinen, gleichaxialen Kristallen.
Man hat gefunden, daß Wolfram/Kohlenstoff-Legierungen von der in der vorstehend genannten Veröffentlichung beschriebenen Art bei der Abscheidung auf bestimmte Substrattypen ein sehr feines System von Mikrorissen über die gesamte Abscheidung hinweg aufweisen. Auf vielen Substrattypen und unter verschiedensten Erosions- und Verschleißbedingungen erfolgen Angriffe bevorzugt an den Rissen, was zu einer schlechten Erosions- und Verschleißfestigkeit solcher Beschichtungen führt.
Die Verwendung einer Zwischenschicht aus im wesentlichen reinem Wolfram gefolgt von einer Beschichtung mit Wolframcarbid ist im Stand der Technik beschrieben. So offenbart zum Beispiel das U.S. Patent Nr. 3,389,977 ein Verfahren zur Abscheidung von im wesentlichen reinem Wolframcarbid in Form von W&sub2;C, bei dem die Haftung des W&sub2;C an einem Stahlsubstrat dadurch verbessert wird, daß man zuerst die Oberfläche reinigt und dann einen dünnen Wolframfilm darauf abscheidet. Der dünne Wolframfilm wird bei oder über 600ºC abgeschieden, was das Abscheidungsverfahren ungeeignet für das Aufbringen einer erosions- und verschleißfesten Beschichtung auf verschiedenen Arten von Kohlenstoffstahl, rostfreiem Stahl, Nickel und Titanlegierungen macht, weil dies nicht möglich ist, ohne deren mechanische Eigenschaften erheblich zu beeinträchtigen. Außerdem besteht reines, gemäß diesem Patent abgeschiedenes W&sub2;C im Gegensatz zu den in dieser Patentanmeldung beschriebenen nichtsäulenförmige Körnchen aus säulenförmigen Körnchen. Über andere Beispiele für die Verwendung sehr dünner Wolframzwischenschichten, oft als Diffusionsschicht, wird in anderen Veröffentlichungen des Standes der Technik berichtet, mit denen die Haftung von Wolframcarbid auf einem Substrat verbessert werden soll. In der Technik gibt es jedoch weder Berichte über die Wirkung einer Wolframzwischenschicht auf die Beschichtungseigenschaften des endgültigen Beschichtungssystems noch über Wirkung einer solchen Wolframzwischenschicht auf die Verminderung oder Eliminierung von Rissen in der äußeren Beschichtung.
Im allgemeinen umfaßt die erfindungsgemäße Verbundbeschichtung, mit der einem damit beschichteten Substrat hocherosions- und hochverschleißfeste Eigenschaften verliehen werden, eine Zwischenschicht aus Wolfram mit einer Dicke von mindestens 2 um und eine äußere Schicht aus Wolfram und Wolframcarbid. Die Wolframzwischenschicht ist von ausreichender Dicke, d.h. mindestens 2 um, um der Verbundbeschichtung wesentliche erosions- und verschleißfeste Eigenschaften zu verleihen. Die äußere Schicht besteht aus einer Mischung aus Wolfram und Wolframcarbid, wobei die Wolframcarbidphase W&sub2;C, W&sub3;C oder ein Mischung von beiden umfaßt. Das Verhältnis der Dicke der Zwischenschicht oder inneren Schicht zur Dicke der äußeren Schicht beträgt im Falle von W+W&sub3;C, W+W&sub2;C+W&sub3;C und W+W&sub2;C Beschichtungen mindestens mehr als 0,3. Um optimale Erosions- und Verschleißfestigkeit zu erreichen, beträgt das Verhältnis der Dicke der inneren Schicht zur Dicke der äußeren Schicht vorzugsweise mindestens 0,35 bei Mischungen von Wolfram und W&sub2;C in der äußeren Schicht, 0,60 bei Mischungen von Wolfram und W&sub3;C in der äußeren Schicht und 0,35 bei Mischungen von Wolfram und W&sub2;C und W&sub3;C in der äußeren Schicht.
Die Wolfram/Kohlenstoff-Legierungen oder Beschichtungen, die aus einer Mischung von Wolfram und Wolframcarbid bestehen, wobei die Wolframcarbidphase W&sub2;C, W3C oder Mischungen von beiden umfaßt, sind hier als Wolfram/Wolframcarbid definiert, um die Beschreibung zu vereinfachen.
Fig. 1 ist die tausendfach vergrößerte Mikrophotographie des Wolframbeschichtung auf AM-350 rostfreiem Strahl, die eine rauhe Oberfläche, aber keine Risse aufweist.
Fig. 2 ist die Querschnittsansicht bei dreitausendfacher Vergrößerung der Wolframbeschichtung auf AM-350 rostfreiem Stahl, die eine säulenförmige Struktur aufweist.
Fig. 3 ist die zweitausendfach vergrößerte ungeätzte Querschnittsansicht der Verbundbeschichtung auf AM-350 rostfreiem Stahl, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 4 ist die schematische, zweitausendfach vergrößerte Querschnittsansicht der erfindungsgemäß aufgebauten Verbundbeschichtung auf AM-350 rostfreiem Stahl, der mit der Murakami-Lösung geätzt wurde.
Fig. 5 ist die tausendfach vergrößerte Mikrophotographie der W+W&sub3;C Beschichtung ohne die Wolframzwischenschicht auf AM-350 rostfreiem Strahl, auf der ein Netz miteinander verbundener Risse zu sehen ist.
Fig. 6 ist die tausendfach vergrößerte Mikrophotographie der W+W&sub3;C Beschichtung mit der Wolframzwischenschicht auf rostfreiem Stahl, auf der einige Risse zu sehen sind.
Fig. 7 ist die tausendfach vergrößerte Mikrophotographie der W+W&sub3;C Beschichtung mit der Wolframzwischenschicht auf rostfreiem Stahl, auf der keine Risse zu sehen sind.
Fig. 8 ist die hundertfach vergrößerte Mikrophotographie der Oberfläche einer W+W&sub3;C Beschichtung ohne Wolframzwischenschicht auf AM-350 rostfreiem Stahl, die mit einem Diamantstift eingeritzt wurde und im Belastungsbereich von 30 - 40 Newton einen erheblichen Beschichtungsverlust aufweist.
Fig. 9 ist die hundertfach vergrößerte Mikrophotographie der Oberfläche einer W+W&sub3;C Beschichtung mit Wolframzwischenschicht auf AM-350 rostfreiem Stahl, die mit einem Diamantstift eingeritzt wurde und im Belastungsbereich von 30 - 40 Newton einen erheblich verringerten Beschichtungsverlust aufweist.
Fig. 10 ist die tausendfach vergrößerte Mikrophotographie der W+W&sub2;C+W&sub3;C Beschichtung ohne die Wolframzwischenschicht auf AM-350 rostfreiem Stahl, auf der ein Netz von Rissen zu sehen ist.
Fig. 11 ist die tausendfach vergrößerte Mikrophotographie der W+W&sub2;C+W&sub3;C Beschichtung mit der Wolframzwischenschicht auf AM-350 rostfreiem Stahl, auf der keine Risse zu sehen sind.
Fig. 12 ist die tausendfach vergrößerte Mikrophotographie der W+W&sub2;C Beschichtung mit der Wolframzwischenschicht auf AM-350 rostfreiem Stahl, auf der ein feiner Riß zu sehen ist.
Fig. 13 ist die tausendfach vergrößerte Mikrophotographie der W+W&sub2;C Beschichtung mit der Wolframzwischenschicht auf AM-350 rostfreiem Stahl, auf der keine Risse zu sehen sind.
Fig. 14 ist die Kurve, die die Beziehung zwischen der Erosionsgeschwindigkeit und dem Verhältnis der Dicke der Wolframbeschichtung zu der der Wolfram/Kohlenstoff- Legierungsbeschichtung auf AM-350 rostfreiem Stahl zeigt.
Fig. 15 ist die Kurve, die die Beziehung zwischen der Dicke der Wolfram/Wolframkohlenstoff-Legierung und dem Verhältnis der Dicke der Wolframschicht zu der der Wolfram/Kohlenstoff-Legierungsschicht auf AM-350 rostfreiem Stahl zeigt.
In einer bevorzugten Form der Erfindung wird die Wolframzwischenschicht durch chemische Dampfabscheidung unter subatmosphärischem bis leicht atmosphärischem Druck, d.h. im Bereich von etwa 1,33 mbar (1 Torr) bis etwa 1,33 bar (1.000 Torr), bei einer Temperatur von etwa 300ºC bis etwa 650ºC und unter Verwendung einer Mischung aus Wolframhalogenid wie WF&sub6;, Wasserstoff und einem inerten Gas wie Argon hergestellt. Die Zwischenschicht ist dick genug, d.h. mindestens 2 um, um der Verbundbeschichtung wesentliche erosions- und verschleißfeste Eigenschaften zu verleihen. Die dafür erforderliche Dicke für verschiedene Verbundbeschichtungen wird für den Fachmann aus dieser Beschreibung hervorgehen, besonders in Verbindung mit den nachstehenden Beispielen. Die Wolframzwischenschicht ist mindestens etwa 2 um und in den meisten Systemen mehr als 3 um dick.
Nach der Abscheidung der Zwischenschicht aus im wesentlichen reinem Wolfram wird eine äußere Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid unter subatmosphärischem bis leicht atmosphärischem Druck, d.h. im Bereich von etwa 1,33 mbar (1 Torr) bis etwa 1,33 bar (1.000 Torr), und Temperaturen im Bereichh von etwa 300ºC bis etwa 650ºC abgeschieden. Diese äußere Schicht kann entweder eine Zweiphasenschicht sein, die Wolfram und W&sub2;C oder Wolfram und W&sub3;C umfaßt. Alternativ kann diese äußere Schicht eine Dreiphasenschicht sein, die Wolfram, W&sub2;C und W&sub3;C umfaßt. Die relativen Verhältnisse von Wolfram, W&sub2;C und W&sub3;C können entsprechend den jeweiligen im fertigen Verbundbeschichtungssystem erwünschten Eigenschaften gewählt werden. Um solche Verhältnisse zu erreichen, wird die Wolfram/Wolframcarbidabscheidung unter Verwendung eines Wolframhalogenidstroms wie WF&sub6;, Argon, Wasser und einem sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoff wie Dimethylether (DME) aufgebracht. Durch Steuerung der Temperatur, des W/C-Atomverhältnisses im Zufuhrgas und des Verhältnisses von Wasserstoff zu WF&sub6; während der Abscheidungsreaktion kann man die jeweils gewünschte chemische Zusammensetzung der Wolfram/Wolframcarbidschicht erhalten. Einzelheiten des vorstehend beschriebenen Verfahrens können der EP-A-0 305 917 entnommen werden.
Erfindungsgemäß hat man gefunden, daß das Verhältnis der Dicke der inneren Wolframschicht zur Dicke der äußeren, mehrphasigen Wolfram/Wolframcarbidschicht eine nachhaltige Wirkung auf die Erosions- und Verschleißfestigkeitseigenschaften der dabei entstehenden Verbundbeschichtung hat. Obwohl man sich über die Gründe für diese Verbesserung in der Erosions- und Verschleißfestigkeit noch nicht ganz im klaren ist, nimmt man an, daß die Verwendung der Wolframzwischenschicht zusammen mit den nachstehend angegebenen spezifischen Verhältnissen die Mikrorißstruktur in der äußeren Abscheidung verfeinert, so daß die Angriffe zwar nach wie vor im Rißsystem auftreten, die Angriffgeschwindigkeit jedoch erheblich gemildert wird. Darüber hinaus kann man, wie nachstehend gezeigt, eine äußere Schicht ohne Risse erreichen.
Genauer liegt das Verhältnis der Dicke der inneren Wolframschicht zur Dicke der äußeren Wolfram/Wolframcarbidschicht entsprechend dem erfindungsgemäßen Verbundbeschichtungssystem bei den W+W&sub3;C, W+W&sub2;C+W&sub3;C und W+W&sub2;C-Beschichtungen mindestens über 0,30. Um optimale Erosions- und Verschleißfestigkeit zu erreichen, liegt das Dickeverhältnis noch spezifischer bei mindestens 0,35 bei Mischungen von Wolfram und W&sub2;C in der äußeren Schicht, 0,60 bei Mischungen von Wolfram und W&sub3;C in der äußeren Schicht und 0,35 bei Mischungen von Wolfram und W&sub2;C und W&sub3;C in der äußeren Schicht. Bei Einsatz dieser Mindestverhältnisse lassen sich überlegene Erosions- und Verschleißfestigkeit erreichen. Außerdem kann man bei Verwendung dieser Mindestverhältnisse unter bestimmten Bedingungen völlig rißfreie äußere Schichten erhalten.
Die innere Wolframschicht ist im wesentlichen säulenförmig in ihrer Kornstruktur, wobei die längeren Seiten der Körnchen im allgemeinen senkrecht zur Substratoberfläche angeordnet sind. Die Kornstruktur der äußeren Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid ist dagegen sehr feinkörnig, gleichaxial, nicht-säulenförmig und im wesentlichen lamellar und liegt typischerweise im Größenbereich um 1 um oder weniger. Mit dem in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung beschriebenen Verfahren lassen sich solche Strukturen einfach herstellen.
Das erfindungsgemäße Beschichtungssystem kann auf zahlreiche eisenhaltige Metalle und Legierungen abgeschieden werden, wie z.B. Gußeisen, Kohlenstoffstahl, rostfreien Stahl und Hochgeschwindigkeitsstahl, sowie auf nicht eisenhaltige Metalle und Legierungen wie Kupfer, Nickel, Platin, Rhodium, Titan, Aluminium, Silber, Gold, Niobium, Molybdän, Cobalt, Wolfram, Rhenium, Kupferlegierungen und Nickellegierungen wie Inconel und Monel , Titanlegierungen wie Legierungen aus Ti/Al/V, Ti/Al/Sn, Ti/Al/Mo/V, Ti/Al/Sn/Zr/Mo, Ti/Al/V/Cr, Ti/Mo/V/Fe/Al, Ti/Al/V/Cr/Mo/Z und Ti/Al/V/Sn, Nichtmetalle wie Graphit, Carbide wie zementiertes Carbid und Keramiksubstanzen wie Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Aluminiumoxid usw. Bei der Abscheidung der Verbundbeschichtung auf reaktive Substratmaterialien wie Gußeisen, Kohlenstoffstahl, rostfreien Stahl, Hochgeschwindigkeitsstahl und Nickel und Monel -Legierungen wird bevorzugt, das Substrat zuerst mit einer edleren Substanz wie Nickel, Cobalt, Kupfer, Silber, Gold, Platin, Palladium oder Iridium zu beschichten, und zwar durch elektrochemische oder stromlose Techniken oder durch eine physikalische Dampfabscheidungstechnik wie Vakuumzerstäuben. Bevorzugt besteht die primärschicht aus Nickel. Bei der Abscheidung der Verbundbeschichtung auf reaktives Titan oder Titanlegierungen wird ebenfalls bevorzugt, das Substrat zuerst durch eine stromlose Technik oder durch eine physikalische Dampfabscheidungstechnik wie Vakuumzerstäuben mit einem wie vor stehend beschriebenen edleren Material zu beschichten. Es wird auch bevorzugt, das Substrat zuerst durch eine stromlose Technik mit einer dünneren Schicht eines edleren Materials wie vorstehend beschrieben und dann durch eine elektrochemische oder phyikalische Dampfabscheidungstechnik mit einer weiteren Schicht eines edleren Materials zu beschichten.
Außerdem wird bevorzugt, die Oberfläche des Titans oder der Titanlegierung zuerst zu reinigen und die Edelmetallabscheidung nach dem Aufbringen auf das Substrat wärmezubehandeln. Die Abscheidung von Edelmetall und die nachfolgenden Wärmebehandlungsschritte auf Titan oder Titanlegierungen sind im einzelnen in der EP-A- 0 322 812 beschrieben. Ferner wird eine Obergrenze der Abscheidungstemperatur von etwa 525ºC bevorzugt, wenn man die erfindungsgemäße Beschichtung auf Titan und Titanlegierungen aufbringt, um die Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften so gering wie möglich zu halten. Wenn man nichtreaktive Materialien wie Kupfer, Nickel, Cobalt, Silber, Gold, Platin, Rhodium, Niobium, Molybdän, Wolfram, Rhenium, Graphit, Carbide und Keramiksubstanzen beschichtet, ist allerdings keine Abscheidung einer edleren Substanz erforderlich. Freistehende Teile der erfindungsgemäßen Verbundbeschichtung können hergestellt werden, indem man die Beschichtung auf Substrate wie Kupfer, Nickel, Cobalt, Silber, Gold, Molybdän, Rhenium und Graphit abscheidet und diese Substrate dann durch Mahlen oder chemisches bzw. elektrochemisches Ätzen entfernt.
Um die Erfindung näher zu beschreiben, werden folgende Daten bezüglich verschiedener Beschichtungssysteme genannt.
In den folgenden Beschichtungsexperimenten wurden verschiedene eisenhaltige und nicht eisenhaltige Metalle und Legierungen als Substrate verwendet. Proben von AM- 350 und SS-422 rostfreiem Stahl, Inconel und IN-718, einer bekannten Nickellegierung, wurden galvanisch mit 2 bis 5 um dickem Nickel plattiert, ehe man sie mit Wolfram und Wolfram/Wolframcarbid beschichtete, um sie vor dem heißen und korrodierenden HF-Säuregas zu schützen, das als Nebenprodukt beim chemischen Dampfabscheideverfahren entsteht. Proben aus Titanlegierung wie Ti/6Al/4V wurden dagegen mit einer in der EP-A-0 322 812 beschriebenen stromlosen Technik mit 2 bis 5 um dickem Nickel plattiert, ehe man sie mit Wolfram und Wolfram/Wolframcarbid beschichtete.

Erosionstestverfahren

Die Erosionsfestigkeit der unbeschichteten und beschichteten Proben wurde mit einer Minisandstrahleinheit ermittelt; die Testparameter sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Das feine Aluminiumoxidpulver, das als Erosionsmaterial verwendet wurde, war wesentlich aggressiver als Sand; deshalb konnte man ein beschleunigtes Testverfahren verwenden. Um die Erosionsfestigkeit der Proben zu bewerten, wurden zwei im wesentlichen gleichwertige Techniken verwendet. Bei der ersten Technik wurde die Zeit gemessen, die verstrich, bis das ätzende Material die Beschichtung aus Wolfram/Wolframcarbid durchdrang, die sogenannte "Durchbruchzeit". Die Durchdringung der Wolfram/Wolframcarbid schicht war in der Mitte des Ätzloches als Farbveränderung sichtbar; die Tatsache, daß diese Farbveränderung der ursprünglichen Durchdringung der Wolfram/Wolframcarbidbschichtung entsprach, wurde durch die mikroskopische Untersuchung der Erosionslöcher im Querschnitt bestätigt. Mit der zweiten Technik wurde der Gewichtsverlust einer Probe während des zeitlich festgelegten Erosionstestes gemessen. Diese Zeitspanne war immer kürzer als die Durchbruchszeit, so daß nur der Gewichtsverlust der Beschichtung gemessen wurde. Dann wurde die Erosionsgeschwindigkeit als die Zeit berechnet, die für die Durchdringung der Beschichtung auf Promillebasis erforderlich war, bzw. als durchschnittlicher Gewichtsverlust während eines Erosionstests von 30 Sekunden.

Beispiel 1

Unbeschichtete Proben von AM-350 rostfreiem Stahl und Ti/6Al/4V wurden zwei Minuten (120 sec) mit Aluminiumoxid geätzt. Die Tiefe der Krater wurde gemessen, um die Erosionsgeschwindigkeit zu berechnen. Die festgestellte Erosionsgeschwindigkeit betrug 60 bzw. 50 s/25,4 um (sec/mil) für die AM-350 bzw. Ti/6Al/4V Proben.

Beispiel für die Wolframbeschichtung

Beispiel 2

Verschiedene AM-350, Ti/6Al/4V und IN-718 Proben (2,4 mm x 2,54 cm, x 5,08 cm) [0,095 inch x 1 inch x 2 inch] wurden in einen induktiv geheizten Graphitofen in einer gasundurchlässigen Quarzumhüllung gelegt. Die Proben wurden in Gegenwart fließenden Argongases auf 460ºC erhitzt; bei dieser Temperatur wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min Wasserstoff und 4.000 ml/min Argon in den Ofen über die Proben geleitet. Der Gesamtdruck im System wurde bei 53,2 mbar (40 Torr) aufrechterhalten. Die Abscheidung wurde 15 Minuten lang durchgeführt. Anschließend wurde der Fluß reaktiver Gase angehalten und die Proben abgekühlt.
Die Proben waren mit einer matten, haftenden, zusammenhängenden und gleichmäßigen Schicht beschichtet. Die Dicke der Beschichtung auf den Proben aus rostfreiem Stahl betrug - 12 um auf jeder Seite (siehe Tabelle 2). Wie in Fig. 1 gezeigt, hatte die Beschichtung eine rauhe Oberfläche und wies keine Risse auf. Die Beschichtung bestand aus einer säulenförmigen Wachstumsstruktur, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Röntgenbeugungsanalyse ergab, daß in der Beschichtung nur Wolfram vorhanden war. Sie wies eine Vickers-Härte von 455 N/mm² auf, wie in Tabelle 3 gezeigt. Die Beschichtung war nicht erosionsfest: die Zeit bis zur Durchdringung der Beschichtung betrug nur 3 Sekunden, was einer Erosionsgeschwindigkeit von 6 s/25,4 um (sec/mil) entspricht. Dies deutete darauf hin, daß durch chemische Dampfabscheidung aufgebrachtes Wolfram nicht als Schutz gegen Erosion verwendet werden konnte. TABELLE 1 Erosionstestverfahren Düsendurchmesser Abstand Erosionsmittel Zufuhrdruck Flußgeschwindigkeit des Erosionsmittels Erosionsteststandard feines Aluminiumoxidpulver (Teilchengröße ∅ 50 um) Durchbruchzeit und Gewichtsverlust TABELLE 2 Beispiel Experiment Nr. Substrat Temperatur, ºC Druck, Torr (mbar) W-Beschichtungsbedingungen H&sub2;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) WF&sub6;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) Zeit, min Wolfram/Wolframcarbidbed. DME, SCCM (ml unter Standard-Ar/SCCM bedingungen) Beschichtungsdicke, um Wolfram Wolfram/Wolframcarbid Wolframbeschichtungsdicke Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungsdicke Oberflächentopographie rauh, keine Risse glatt, viele feine miteinander verb. Risse glatt, einige feine miteinander verb. Risse TABELLE 2 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Temperatur, ºC Druck, Torr (mbar) W-Beschichtungsbedingungen H&sub2;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) WF&sub6;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) Zeit, min Wolfram/Wolframcarbidbed. DME, SCCM (ml unter Standard-Ar/SCCM bedingungen) Beschichtungsdicke, um Wolfram Wolfram/Wolframcarbid Wolframbeschichtungsdicke Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungsdicke Oberflächentopographie glatt, einige feine miteinander verbundene Risse TABELLE 2 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Temperatur, ºC Druck, Torr (mbar) W-Beschichtungsbedingungen H&sub2;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) WF&sub6;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) Zeit, min Wolfram/Wolframcarbidbed. DME, SCCM (ml unter Standard-Ar/SCCM bedingungen) Beschichtungsdicke, um Wolfram Wolfram/Wolframcarbid Wolframbeschichtungsdicke Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungsdicke Oberflächentopographie glatt, einige feine, miteinander verbundene Risse glatt, keine Risse

Beispiel für Wolfram/Wolframcarbid (W+W&sub3;C)-Beschichtung

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurden verschiedene AM-350-, Ti/6Al/4V- und IN-718-Proben in einem einzigen Durchlauf gleichzeitig beschichtet. Die Proben wurden in Gegenwart von strömendem Argon auf eine Temperatur von etwa 460ºC erhitzt. Bei Reaktionstemperatur wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min Wasserstoff und 40 ml/min DME über die Proben im Ofen geleitet. Der Gesamtdruck wurde, wie in Tabelle 2 gezeigt, bei 53,2 mbar (40 Torr) gehalten. Die Abscheidung wurde 40 Minuten lang durchgeführt.
Alle Proben waren mit einer hellen, glatten, haftenden, zusammenhängenden und gleichmäßigen Beschichtung versehen. Die Beschichtungsdicke auf rostfreiem Stahl betrug 22 um. Wie durch Röntgenbeugung festgestellt, bestand die Beschichtung aus einer Mischung aus W und W&sub3;C-Phasen. Sie war frei von säulenförmigen Körnchen. Die Oberfläche der Beschichtung war glatt. Allerdings wies die Oberfläche der Beschichtung, wie in Fig. 5 gezeigt, erhebliche Risse auf. Wie in Tabelle 3 angegeben, wies die Beschichtung eine Härte von 1788 Vickers auf. Die Beschichtung wies schlechte Erosionsfestigkeit auf; die Durchbruchzeit und die Erosionsgeschwindigkeit betrugen 36 Sekunden bzw. 42 s/25,4 um (sec/mil). Der Gewichtsverlust während des Erosionstests betrug 0,00036 g in 30 Sekunden. Während des Erosionstests war starkes Absplittern der Beschichtung zu beobachten.

Beispiele für Beschichtung mit Wolfram gefolgt von Wolfram/Wolframcarbid (W+W&sub3;C)

Beispiel 4A

In diesem Beispiel wurde ein Zweistufenbeschichtungsverfahren verwendet. Verschiedene AM-350, Ti/6Al/4V- und IN-718-Proben wurden in Gegenwart von strömendem Argon auf etwa 460ºC erhitzt. Bei Reaktionstemperatur wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6; und 3.000 ml/min Wasserstoff 5 Minuten in den Ofen über die Proben geleitet, um sie mit Wolfram zu beschichten. Nachdem die Proben 5 Minuten lang mit Wolfram beschichtet worden waren, wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml Wasserstoff und 40 ml/min DME 55 Minuten lang in den Ofen geleitet, um die Proben mit einer Beschichtung aus Wolfram/Wolframcarbid zu versehen. Während beiden Beschichtungsstufen sowohl mit Wolfram als auch mit Wolframcarbid wurde ein Gesamtdruck von 53,2 mbar (40 Torr) aufrechterhalten.
Die Proben aus rostfreiem Stahl und Ti/6Al/4V wurden, wie in Tabelle 2 gezeigt, mit einer 2 - 3 um dickem Wolframschicht gefolgt von einer 27 - 28 um Wolfram/Wolframcarbidschicht beschichtet. Die oberste Wolfram/Wolframcarbidschicht bestand, wie in Tabelle 3 gezeigt, aus einer Mischung aus W und W&sub3;C-Phasen. Die Härtewerte der Beschichtung auf AM-350 und Ti/6Al/4V sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Die Beschichtung auf AM-350 und Ti/6Al/4V wies ein Netz von Rissen auf. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtung war, wie in Tabelle 3 gezeigt, außergewöhnlich schlecht. Außerdem war während des Erosionstests umfangreiches Absplittern der Beschichtung zu beobachten. Wahrscheinlich war die schlechte Erosionsfestigkeit der Beschichtung auf die sich darin befindlichen Risse zurückzuführen.
Dieses Beispiel zeigte, daß eine sehr dünne Zwischenschicht aus Wolfram nichts dazu beitrug, die Erosionsfestigkeit der Gesamtverbundbeschichtung zu verbessern.

Beispiel 4B

Der in Beispiel 4A beschriebene Durchlauf der chemischen Dampfabscheidung wurde wiederholt, um Beschichtungen aus Wolfram gefolgt von Wolfram/Wolframcarbid zur Verfügung zu stellen. Die bei den Beschichtungsschritten mit Wolfram und Wolfram/Wolframcarbid verwendeten Reaktionsbedingungen sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Die Proben aus rostfreiem Stahl wurden mit 3 um Wolfram gefolgt von 25 um Wolfram/Wolframcarbid beschichtet. Die oberste Schicht bestand aus einer Mischung aus W und W&sub3;C-Phasen. Die Beschichtung wies ein Netz von Rissen auf. Wie in Tabelle 3 gezeigt, war die Erosionsfestigkeit der Beschichtung etwas besser, aber immer noch sehr schlecht. Außerdem war während des Erosionstests ein starkes Absplittern der Beschichtung zu beobachten. Die schlechte Erosionsfestigkeit war auf das Netz von Rissen in der Beschichtung zurückzuführen.
Dieses Beispiel zeigte, daß die Erhöhung des Verhältnisses der Dicke der Wolframschicht zur Wolfram/Wolframcarbidschicht dazu beitrug, die Erosionsfestigkeit der Verbundbeschichtung zu erhöhen. TABELLE 3 Beispiel Experiment Nr. Substrat Beschichtungszusammensetzung Beschichtungshärte N/mm² Wolframschicht Wolfram/Wolframcarbidschicht Erosionsfestigkeit Durchbruchzeit/sec Berechnete Erosionsgeschwindigkeit sec/mil (s/25,4 um) Gewichtsverlust in 30 sec/g TABELLE 3 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Beschichtungszusammensetzung Beschichtungshärte N/mm² Wolframschicht Wolfram/Wolframcarbidschicht Erosionsfestigkeit Durchbruchzeit/sec Berechnete Erosionsgeschwindigkeit sec/mil (s/25,4 um) Gewichtsverlust in 30 sec/g TABELLE 3 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Beschichtungszusammensetzung Beschichtungshärte N/mm² Wolframschicht Wolfram/Wolframcarbidschicht Erosionsfestigkeit Durchbruchzeit/sec Berechnete Erosionsgeschwindigkeit sec/mil (s/25,4 um) Gewichtsverlust in 30 sec/g

Beispiel 4C

Der in Beispiel 4A beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde wiederholt, um Beschichtungen aus Wolfram gefolgt von einer etwas dünneren Wolfram/Wolframcarbidschicht aufzubringen. Die bei den Beschichtungsschritten mit Wolfram und Wolfram/Wolframcarbid verwendeten Reaktionsbedingungen sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Die Dicke der Wolfram und Wolfram/Wolframcarbidschichten, die auf AM-350 und Ti/6Al/4V erhalten wurden, sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Die oberste Schicht der Beschichtung bestand aus einer Mischung aus W und W&sub3;C- Phasen. Auch diesmal wies die Beschichtung ein Netz von Rissen auf. Allerdings war die Rißdichte erheblich geringer als die, die man bei den Beispielen 3, 4A und 4B beobachtet hatte. Dies wies darauf hin, daß die Wolframzwischenschicht zur Verminderung der Rißdichte beitrug. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtung war wesentlich besser als die der in den Beispielen 3, 4A und 4B erhaltenen Beschichtungen (siehe Tabelle 3). Auch das Ausmaß des Absplitterns während des Erosionstests war erheblich verringert.
Dieses Beispiel zeigte, daß die Erhöhung des Verhältnisses der Dicke der Wolframschicht zu der der Wolfram/Wolframcarbidschicht von 0,07 auf 0,12 in den Beispielen 4A und 4B auf 0,2 bis 0,3 in diesem Beispiel unerwarteterweise die Risse in der Beschichtung verminderte und ihre Erosionsfestigkeit verbesserte.

Beispiel 4D

Der chemische in Beispiel 4A beschriebene Dampfabscheidungsdurchlauf wurde noch einmal wiederholt, um eine Beschichtung aus Wolfram gefolgt von Wolfram/Wolframcarbid aufzubringen. Die für die Abscheidung der Beschichtungen aus Wolfram und Wolfram/Wolframcarbid verwendeten Reaktionsbedingungen wurden so gewählt, daß das Verhältnis der Dicke der Wolframschicht zu der der Wolfram/Wolframcarbidschicht 0,5 betrug (siehe Tabelle 2).
Die Beschichtung wies Risse auf, aber die Rißdichte war erheblich verringert. Überraschenderweise wies die Beschichtung im Vergleich mit den Beispielen 3 und 4A bis 4C überlegene Erosionsfestigkeit auf. Darüber hinaus wies die in diesem Beispiel erhaltene Verbundbeschichtung im Erosionsfestigkeitstest einen wesentlich geringeren Gewichtsverlust auf als Beispiel 3. Auch das beim Erosionstest beobachtete Absplittern der Beschichtung war erheblich verringert. Deshalb zeigte dieses Beispiel deutlich, wie wichtig die Wolframzwischenschicht für die Verringerung von Rissen und die Verbesserung der Erosionsfestigkeit der Verbundbeschichtung ist.

Beispiel 4E

In diesem Beispiel wurden die Reaktionsbedingungen für die Beschichtung mit Wolfram gefolgt von Wolfram/Wolframcarbid so gewählt, daß das Verhältnis der Dicke der Wolframschicht zu der der Wolfram/Wolframcarbidschicht 0,68 betrug (siehe Tabelle 2).
Die Verbundbeschichtung wies nur einige feine Risse auf (siehe Fig. 6). Im geätzten Querschnitt der Beschichtung war die säulenförmige Wolframzwischenschicht gefolgt von der nicht-säulenförmigigen W+W&sub3;C-Beschichtung deutlich zu sehen. Wie in Tabelle 3 gezeigt, wies die Verbundbeschichtung überlegene Erosionsfestigkeit auf.
Dieses Beispiel zeigte deutlich, wie wichtig die Wolframzwischenschicht für die Verringerung von Rissen und die Verbesserung der Erosionsfestigkeit der Verbundbeschichtung ist.

Beispiel 4F

In diesem Beispiel waren die Reaktionsbedingungen für die Beschichtung mit Wolfram gefolgt von Wolfram/Wolframcarbid so gewählt, daß das Dickeverhältnis leicht angehoben wurde (siehe Tabelle 2).
Auch hier wies die Beschichtung auf AM-350 und Ti/6Al/4V einige wenige Risse auf. Die in Tabelle 3 zusammengefaßte Erosionsfestigkeit der Verbundbeschichtung war besser als in Beispiel 4E. Dieses Beispiel zeigte ebenfalls, wie wichtig die Wolframzwischenschicht für die Verringerung von Rissen und die Verbesserung der Erosionsfestigkeit ist.

Beispiel 4G

Der in Beispiel 4F beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde wiederholt. Dabei wurden in Tabelle 2 zusammengefaßte Reaktionsbedingungen verwendet, die ein etwas höheres Verhältnis in der Beschichtungsdicke von Wolfram zu Wolfram/Wolframcarbid ergaben. Auch hier wies die Beschichtung einige feine Risse auf. Der geätzte Querschnitt der Beschichtung zeigte deutlich die säulenförmige Wolframzwischenschicht und die nicht-säulenförmige oberste Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtung war ähnlich wie die, die man in Beispiel 4F beobachtet hatte.

Beispiel 4H

Der in Beispiel 4G beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde wiederholt. Dabei verwendete man die in Tabelle 2 zusammengefaßten Reaktionsbedingungen, um ein noch höheres Dickeverhältnis zwischen der Wolfram- und der Wolfram/Wolframcarbidschicht zur Verfügung zu stellen.
Die Beschichtung auf AM-350, Ti/6Al/4V und IN-718 wies einige wenige Risse auf. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtung war ähnlich wie in den Beispielen 4F und 4G. Der Gewichtsverlust während des Erosionstests war erheblich geringer als der, den man vorher festgestellt hatte.
Dieses Beispiel zeigte deshalb, wie wichtig die Wolframzwischenschicht für die Verringerung der Risse in der Beschichtung und die Verbesserung von deren Erosionsfestigkeit ist. Es zeigte auch, daß die Erhöhung der Dicke der Wolframzwischensicht auf 16 um ohne gleichzeitige Erhöhung der Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid nicht dazu beiträgt, die Erosionsfestigkeit der Beschichtung weiter zu verbessern.

Beispiel 4I

Der in Beispiel 4H beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde wiederholt, um ein noch höheres Dickeverhältnis der Wolframschicht zur Wolfram/Wolframcarbidschicht zu erreichen. Dieses erhielt man durch Verringerung der Dicke der Wolfram/Wolframcarbidschicht.
Die Beschichtung wies einige wenige, sehr feine Risse auf. Die Erosionsfestigkeit der Verbundbeschichtung war ähnlich wie die, die man für Beispiel 4H festgestellt hatte (siehe Tabelle 3). Auch dieses Beispiel zeigte, wie wichtig die Wolframzwischenschicht für die Verringerung von Rissen und die Verbesserung der Erosionsfestigkeit der Verbundbeschichtung ist. Ferner zeigte es, daß die Durchbruchzeit von der Dicke der Wolfram/Wolframcarbidschicht abhängt, während die Erosionsgeschwindigkeit davon unabhängig war.

Beispiel 4J

Der in Beispiel 4I beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde wiederholt, um ein noch höheres Dickeverhältnis der Wolfram- zur Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung zur Verfügung zu stellen. Dieses höhere Verhältnis erhielt man durch Erhöhung der Dicke der Wolframzwischenschicht.
Wieder wies die Beschichtung einige sehr feine Risse auf. Die Erosionsfestigkeit der Verbundbeschichtung war etwas höher als die, die man zuvor festgestellt hatte (siehe Tabelle 3). Dieses Beispiel zeigte auch, wie wichtig die Wolframzwischenschicht ist.

Beispiel 4K

Der chemische Dampfabscheidungsdurchlauf von Beispiel 4J wurde wiederholt, um ein noch höheres Dickeverhältnis der Wolfram- zur Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung zur Verfügung zu stellen.
Unerwarteterweise fand man, daß die Beschichtung, wie in Fig. 7 gezeigt, völlig frei von Rissen war. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtung war vergleichbar mit den zuvor festgestellten Daten. Auch der Gewichtsverlust während des Erosionstests war mit den vorher festgestellten Daten vergleichbar.
Dieses Beispiel zeigte, daß sich durch Manipulation des Dickeverhältnisses der Wolfram- und Wolfram/Wolframcarbidschichten eine rißfreie Beschichtung erreichen ließ. Dies ist eine unerwartete und wichtige Erkenntnis.

Erörterung der Beschichtung mit Wolfram gefolgt von W+W&sub3;C

Wegen des Auftretens ausgedehnter Risse bot die Beschichtung mit W+W&sub3;C ohne eine W-Zwischenschicht dem Basismetall wenig Schutz. In diesem Fall tritt die Erosion verzugsweise an Rissen auf, was zum Absplittern bzw. Abblättern großer Beschichtungsteile führt. Man nimmt an, daß die Risse während der Abscheidung und/oder der Abkühlphase entstehen, weil sich innerhalb der Beschichtungen Spannungen aufbauen. Überraschenderweise kann man die Risse in der Beschichtung durch eine Zwischenschicht aus Wolfram minimieren oder sogar eliminieren. Man geht davon aus, daß die Funktion der Wolframzwischenschicht darin besteht, Spannungen auf zufangen, die sich während der Abscheidung und/oder der Abkühlphase in der Beschichtung aufbauen. Die Fähigkeit, Spannungen aufzufangen, kann teilweise auf die säulenförmige Struktur der Wolframschicht zurückzuführen sein, da die Nachgiebigkeit dieser Schicht vermutlich sehr anisotrop ist. Wie groß die Spannung ist, die von der Beschichtung aufgefangen wird, hängt von deren Dicke ab. Allerdings sind die physikalischen Dimensionen, in denen wesentliche Spannungen aufgefangen werden können, begrenzt, so daß die Spannungen in der äußeren Schicht einer dicken Wolfram/Wolframcarbidschicht durch eine Zwischenschicht praktisch nicht beeinflußt werden. Dementsprechend sind sowohl die Dicke der Wolfram/Wolframcarbidschicht und das Verhältnis der Dicke von W zu W+W&sub3;C wichtig, wenn man eine rißfreie Verbundbeschichtung erhalten will.
Das Vorhandensein einer Wolframzwischenschicht, deren Dicke mindestens 3 um beträgt, und ein Dickeverhältnis von W zu W+W&sub3;C von mindestens etwa 0,3 ist notwendig, um die Erosionsfestigkeit der Verbundbeschichtung zu steigern. Für optimale Erosions- und Verschleißfestigkeit ist jedoch eine Wolframzwischenschicht und ein Verhältnis von W zu W+W&sub3;C von mindestens 0,6 erforderlich.
Die Wolframzwischenschicht wirkt sich auch auf das Verhalten der Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung im Ritztest aus. In diesem Test wird ein Diamantstift mit ständig zunehmender Belastung über die Oberfläche der Probe gezogen. Die Belastung, bei der ein Verlust von Beschichtung zuerst auftritt, und das Ausmaß an Verlust von Beschichtung können in allgemeinen in bezug zum Verhalten einer Beschichtung bei Erosions- und Verschleißanwendungen gebracht werden. Bei der Beschichtung aus Wolfram/Wolframcarbid ohne Wolframzwischenschicht wie in Beispiel 3 beschrieben gingen, wie in Fig. 8 gezeigt, beim Ritztest im Belastungsbereich von 30 - 40 Newton erhebliche Teile der Beschichtung verloren. Wenn wie in Beispiel 4F beschrieben eine Wolframzwischenschicht vorhanden ist, verringert sich, wie in Fig. 9 gezeigt, der Verlust an Beschichtung im gleichen Belastungsbereich erheblich. Demnach ist eine Wolframzwischenschicht wichtig für Erosions- und Verschleißanwendungen.
Dadurch, daß Erosion und Verschleiß vorzugsweise an Rissen auftreten, kann eine rißfreie Beschichtung unter bestimmten Bedingungen besonders wünschenswert sein. Diese Schlußfolgerung würde vor allem auf Situationen zutreffen, wo das Substrat vollständig geschützt werden muß, wie z.B. in einer ätzenden Umgebung. Auch in Fällen, wo eine glatte Oberfläche erforderlich ist, ist eine rißfreie Beschichtung wichtig. Unerwarteterweise erhielt man diese rißfreie Beschichtung, als man das Dickeverhältnis der W-Schicht zur W+W&sub3;C-Schicht erheblich erhöhte. Obwohl Beispiel 4K durch Abscheidung einer dünnen W+W&sub3;C-Schicht erhalten wurde, kann man eine rißfreie Beschichtung theoretisch auch durch Abscheidung einer sehr dicken Wolframzwischenschicht erhalten.

Beispiele für die Beschichtung mit Wolfram/Wolframcarbid (W+W&sub2;C+W&sub3;C)

Beispiel 5A

In diesem Beispiel wurden verschiedene AM-350-Proben in einem Durchlauf beschichtet. Die Proben wurden in Gegenwart von strömendem Argongas auf etwa 460ºC erhitzt. Bei Reaktionstemperatur wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min Wasserstoff und 55 ml/min DME in den Ofen über die Proben geleitet. Der Gesamtdruck wurde, wie in Tabelle 4 gezeigt, bei 53,2 mbar (40 Torr) gehalten. Die Abscheidung wurde 20 Minuten lang durchgeführt.
Alle Proben wiesen eine helle, glatte, haftende, zusammenhängende und gleichmäßige Beschichtung auf. Die Beschichtungsdicke betrug etwa 7 um (siehe Tabelle 4). Sie bestand aus einer Mischung aus W, W&sub2;C und W&sub3;C- Phasen, die sich erheblich von der unterschied, die man in Beispiel 3 beobachtet hatte. Sie war frei von säulenförmigen Körnchen. Die Mikrostruktur der Beschichtung bestand aus Schichten. Die Beschichtung wies eine glatte Oberfläche auf. Allerdings befanden sich, wie in Fig. 10 gezeigt, Risse in der Oberfläche der Beschichtung. Überraschenderweise war die Rißdichte geringer als in Beispiel 3. Die Beschichtung wies eine Vickers-Härte von 2248 N/mm² auf (Tabelle 5). Die Beschichtung war nicht erosionsfest; die Durchbruchzeit und die Erosionsgeschwindigkeit betrugen 21 Sekunden und 76 s/25,4 um (sec/mil). Allerdings war die Verschleißfestigkeit wesentlich höher als in Beispiel 3. Der Gewichtsverlust währen des Erosionstests betrug 0,00042 g in 30 sec, was sehr ähnlich war wie in Beispiel 3. Während des Erosionstests war eine ausgedehnte Absplitterung der Beschichtung zu beobachten. Vermutlich war die schlechte Erosionsfestigkeit der Beschichtung auf ein Netz von Rissen zurückzuführen, die sich darauf befanden.

Beispiel 5B

Der für Beispiel 5A beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde unter Verwendung der in Tabelle 4 beschriebenen Reaktionsbedingungen mit Ti/6Al/4V-Proben wiederholt. Die Proben wurden mit einer hellen, glatten, haftenden, zusammenhängenden und gleichmäßigen Beschichtung von 9,5 um Dicke beschichtet. Sie bestand aus einer Mischung von W, W&sub2;C und W&sub3;C- Phasen und war frei von säulenförmigen Körnchen. Ihre Oberfläche war glatt. Sie wies schlechte Erosionsfestigkeit auf (siehe Tabelle 5), die jedoch überraschenderweise besser war als bei der Beschichtung auf AM- 350. Auch diesmal war beim Erosionstest eine ausgedehnte Absplitterung zu beobachten. Die während des Erosionstests beobachtete schlechte Erosionsfestigkeit und das Absplittern waren auf Risse in der Beschichtung zurückzuführen. TABELLE 4 Beispiel Experiment Nr. Substrat Temperatur, ºC Druck, Torr (mbar) W-Beschichtungsbedingungen H&sub2;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) WF&sub6;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) Zeit, min Wolfram/Wolframcarbidbed. DME, SCCM (ml unter Standard-Ar/SCCM bedingungen) Beschichtungsdicke, um Wolfram Wolfram/Wolframcarbid Wolframbeschichtungsdicke Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungsdicke Oberflächentopographie glatt, viele feine miteinander verbundene Risse glatt, einige feine miteinander verbundene Risse glatt, einige feine Risse glatt, einige Risse TABELLE 4 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Temperatur, ºC Druck, Torr (mbar) W-Beschichtungsbedingungen H&sub2;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) WF&sub6;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) Zeit, min Wolfram/Wolframcarbidbed. DME, SCCM (ml unter Standard-Ar/SCCM bedingungen) Beschichtungsdicke, um Wolfram Wolfram/Wolframcarbid Wolframbeschichtungsdicke Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungsdicke Oberflächentopographie glatt, keine Risse glatt, einige Risse glatt, einige feine Risse TABELLE 4 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Temperatur, ºC Druck, Torr (mbar) W-Beschichtungsbedingungen H&sub2;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) WF&sub6;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) Zeit, min Wolfram/Wolframcarbidbed. DME, SCCM (ml unter Standard-Ar/SCCM bedingungen) Beschichtungsdicke, um Wolfram Wolfram/Wolframcarbid Wolframbeschichtungsdicke Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungsdicke Oberflächentopographie glatt, keine Risse TABELLE 5 Beispiel Experiment Nr. Substrat Beschichtungszusammensetzung Beschichtungshärte N/mm² Wolframschicht Wolfram/Wolframcarbidschicht Erosionsfestigkeit Durchbruchzeit/sec Berechnete Erosionsgeschwindigkeit sec/mil (s/25,4 um) Gewichtsverlust in 30 sec/g TABELLE 5 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Beschichtungszusammensetzung Beschichtungshärte N/mm² Wolframschicht Wolfram/Wolframcarbidschicht Erosionsfestigkeit Durchbruchzeit/sec Berechnete Erosionsgeschwindigkeit sec/mil (s/25,4 um) Gewichtsverlust in 30 sec/g TABELLE 5 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Beschichtungszusammensetzung Beschichtungshärte N/mm² Wolframschicht Wolfram/Wolframcarbidschicht Erosionsfestigkeit Durchbruchzeit/sec Berechnete Erosionsgeschwindigkeit sec/mil (s/25,4 um) Gewichtsverlust in 30 sec/g

Beispiele für eine Beschichtung aus Wolfram gefolgt von Wolfram/Wolframcarbid (W+W&sub2;C+W&sub3;C)

Beispiel 6A

In diesem Beispiel wurde ein zweistufiges Beschichtungsverfahren verwendet. Verschiedene AM-350- und Ti/Al/4V-Proben wurden in Gegenwart von strömendem Argon auf eine Temperatur von 460ºC erhitzt. Bei Reaktionstemperatur wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min H&sub2; und 4.500 ml/min Argon 3 Minuten in den Ofen über die Proben geleitet, um sie mit Wolfram zu beschichten. Nach der Beschichtung der Proben mit Wolfram wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min Wasserstoff und 55 ml/min DME 20 Minuten lang in den Ofen geleitet, um die Proben mit einer Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung zu versehen. Der Gesamtdruck wurde sowohl bei der Wolfram- als auch bei der Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung bei 53.2 mbar (40 Torr) aufrechterhalten (siehe Tabelle 4).
Die Proben wurden mit Wolfram und Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungen von den in Tabelle 4 gezeigten Dicken versehen. Die obere Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid bestand aus einer Mischung von W, W&sub2;C und W&sub3;C-Phasen, wie in Tabelle 5 gezeigt. Die Beschichtung auf AM-350 und Ti/6Al/4V wies einige miteinander verbundene Risse auf. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtung war außergewöhnlich gut, wie in Tabelle 5 gezeigt. Während des Erosionstests wurde kaum Absplittern oder Abblättern der Beschichtung beobachtet. Der Gewichtsverlust beim Erosionstest war erheblich geringer als bei den Beispielen 5A und 5B.
Dieses Beispiel zeigte deutlich, daß sich die Erosionsfestigkeit der Beschichtung durch eine Wolframzwischenschicht erheblich verbesserte. Das Beispiel zeigte auch, daß eine Dicke von 3 um Wolfram und ein Dickeverhältnis der Wolfram- und Wolfram/Wolframcarbidschichten von 0,35 ausreichen, um die Erosionsfestigkeit des Verbundbeschichtungssystems wesentlich zu verbessern. Dies ist eine unerwartete und wichtige Erkenntnis.

Beispiel 6B

Der in Beispiel 6A beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde unter den in Tabelle 4 zusammengefaßten Bedingungen wiederholt. AM-350 und Ti/Al/4V-Proben wurden mit einer 13 um bzw. 9,5 um dicken Schicht von Wolfram und Wolfram/Wolframcarbid beschichtet. Das Dickeverhältnis der Wolfram- zu der Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung betrug 0,38 auf AM- 350 und 0,52 auf Ti/6Al/4V. Sowohl die Beschichtung auf AM-350 als auch auf Ti/6Al/4V wies einige wenige feine Risse auf. Die Beschichtung auf AM-350 und Ti/6Al/4V wies eine ähnliche Erosionsfestigkeit wie in Beispiel 6A auf (siehe Tabelle 5).
Dieses Beispiel zeigte deutlich, daß die Erosionsfestigkeit durch eine Erhöhung der Dicke der W-Zwischenschicht nicht verbessert wurde.

Beispiel 6C

Der in Beispiel 6B beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde unter den in Tabelle 4 zusammengefaßten Bedingungen wiederholt. Das Dickeverhältnis der Wolfram- und Wolfram/Wolframcarbidschichten war ähnlich wie in Beispiel 6B. Die Beschichtung sowohl auf AM-350 als auch auf Ti/6Al/4V wies einige breite Risse auf. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtung war ähnlich wie in Beispiel 6B.
Dieses Beispiel zeigte also, daß die Breite der Risse mit der Dicke der Wolfram/Wolframcarbidschicht zunahm. Es zeigte auch, daß die Durchbruchszeit der Beschichtung mit zunehmender Dicke der Wolfram/Wolframcarbidschicht anstieg. Auf die Erosionsgeschwindigkeit wirkte sich die Erhöhung der Dicke der Wolfram/Wolframcarbidschicht allerdings nicht aus.

Beispiel 6D

Der in Beispiel 6C beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde unter den in Tabelle 4 zusammengefaßten Bedingungen wiederholt, um dünnere Wolfram und Wolfram/Wolframcarbidschichten aufzubringen. Das erhaltene Dickeverhältnis war 0,63. Die Beschichtung auf AM-350 war frei von Rissen während die von Ti/6Al/4V Risse aufwies. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtung war ähnlich wie in Beispiel 6C.
Dieses Beispiel zeigte, daß man durch Aufbringen einer 6 um dicken Wolframschicht und einer 9,5 um dicken Wolfram/Wolframcarbidschicht eine rißfreie Beschichtung auf AM-350 erreichen konnte. Außerdem zeigte dieses Beispiel, daß die Erosionsfestigkeit der Verbundbeschichtung nicht beeinträchtigt war, solange die Dicke der Wolframschicht mehr als 3 um betrug.

Beispiel 6E

Der in Beispiel 6D beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde unter den in Tabelle 4 zusammengefaßten Bedingungen wiederholt. Die Dicken der beiden Schichten und das Dickeverhältnis sind in Tabelle 4 aufgeführt. Sowohl auf AM-350 als auch auf Ti/6Al/4V wies die Beschichtung Risse auf. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtung war ähnlich wie in den Beispielen 6A bis 6D.
Interessant ist, daß die Beschichtung auf AM-350 trotz des höheren Dickeverhältnisses riß. Wahrscheinlich traten die Risse wegen der dickeren Wolfram/Wolframcarbidschicht auf.

Beispiele 6F und 6G

Diese Durchläufe wurden unter den in Tabelle 4 beschriebenen Bedingungen durchgeführt. Die Dicke der Wolfram/Wolframcarbidschicht auf AM-350 und Ti/6Al/4V schwankte zwischen 11,5 und 16 um. Das Dickeverhältnis schwankte zwischen 0,56 und 0,83.
Auf allen Proben wiesen die Beschichtungen Risse auf. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtungen war ähnlich wie in den Beispielen 6A bis 6E. Dieses Beispiel zeigte also, daß die Erosionsfestigkeit der Beschichtung unabhängig von der Dicke der Wolfram- und Wolfram/Wolframcarbidschichten war, solange die Dicke der Wolframschicht mehr als 3 um betrug.

Beispiele 6H bis 6K

Unter den in Tabelle 4 beschriebenen Bedingungen wurden verschiedene chemische Dampfabscheidungsexperimente durchgeführt. Die Dicke der in diesen Beispielen hergestellten Wolfram/Wolframcarbidschicht schwankte zwischen 6,0 um und 11,0 um. Das Dickeverhältnis schwankte zwischen 0,8 und 1,78. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtungen war in allen Fällen sehr ähnlich.
Überraschenderweise waren die in diesen Beispielen erhaltenen Beschichtungen frei von Rissen; Fig. 11 zeigt eine Mikrophotographie der in Beispiel 6H hergestellten Beschichtung. Diese Beispiele wiesen eine säulenförmige Struktur der Wolframschicht und eine nicht-säulenförmige Struktur der Wolfram/Wolframcarbidschicht auf. Der Gewichtsverlust der Beschichtung während des Erosionstests in Beispiel 6I war sehr ähnlich wie in Beispiel 6A, aber erheblich geringer als in den Beispielen 5A und 5B. Diese Beispiele wiesen darauf hin, daß man eine rißfreie Beschichtung herstellen kann, wenn man die Dicke der Wolfram/Wolframcarbidschicht auf 11,0 um beschränkt und ein Dickeverhältnis zwischen Wolfram- und Wolfram/Wolframcarbidschicht von 0,8 oder größer aufrechterhält.

Erörterung der Beschichtung von Wolfram gefolgt von W+W&sub2;C+W&sub3;C

Wie bei der W+W&sub3;C-Beschichtung war die Erosionsfestigkeit der W+W&sub2;C+W&sub3;C-Beschichtung ohne eine Wolframzwischenschicht sehr schlecht, weil in der Beschichtung ausgedehnte Risse auftraten. Auch hier können Risse in der harten Beschichtung durch eine Wolframzwischenschicht minimiert oder eliminiert werden. Die Wolframzwischenschicht trägt nicht nur dazu bei, die Risse zu verringern, sondern verbessert auch die Erosionsfestigkeit. Unerwartet ist das Ergebnis, daß das zur Verbesserung der Erosionsfestigkeit der W+W&sub2;C+ W&sub3;C-Beschichtung bis zum Maximalwert erforderliche Dickeverhältnis wesentlich niedriger als für W+W&sub3;C ist. Auch ist unerwartet, daß die maximale Erosionsfestigkeit für W+W&sub2;C+W&sub3;C um etwa 30 % größer ist als für W+W&sub3;C; demnach ist W+W&sub2;C+W&sub3;C überlegen für Anwendungen in denen Erosionsfestigkeit gefragt ist.
Wie bereits erörtert, können Spannungen, die sich in der Wolfram/Wolframcarbidschicht aufbauen, durch die Wolframzwischenschicht aufgefangen werden, so daß eine rißfreie Beschichtung aufgebracht werden kann. Sowohl das Verhältnis der Dicke der Wolframzwischenschicht zur Wolfram/Wolframcarbidschicht als auch die Dicke der Wolfram/Wolframcarbidschicht sind die Schlüsselparameter, wenn man eine Beschichtung erhalten will, die frei von Rissen ist. Sowohl für AM-350 als auch für Ti/6Al/4V beträgt die maximale Dicke der Wolfram/Wolframcarbidschicht 11 um, wenn man eine rißfreie Beschichtung herstellen will. Das kritische Dickeverhältnis für eine rißfreie Beschichtung ist 0,6 für AM- 350 und 0,8 für Ti/6Al/4V. Überraschenderweise ist das für eine rißfreie W+W&sub2;C+W&sub3;C-Beschichtung erforderliche Dickeverhältnis ganz anders als der Wert für W+W&sub3;C. Da für manche Anwendungen eine von Rissen freie Beschichtung vorzuziehen ist, ist es wichtig, die Parameter zu kennen, die notwendig sind, um eine solche Beschichtung zu erhalten.

Beispiele für Beschichtungen mit Wolfram gefolgt von Wolfram/Wolframcarbid (W+W&sub2;AC)

Da schon eher nachgewiesen wurde, daß das Erosionsverhalten von W+W&sub3;C und W+W&sub2;C+W&sub3;C-Beschichtungen durch eine Wolframzwischenschicht wesentlich verbessert wurde, wurden alle nachstehend erörterten Experimente mit W+W&sub2;C-Beschichtungen mit einer Wolframzwischenschicht durchgeführt.

Beispiel 7A

In diesem Beispiel verwendete man ein zweistufiges Beschichtungsverfahren. Mehrere AM-350- und Ti/6Al/4V- Proben wurden in Gegenwart von strömendem Argongas auf 460ºC erhitzt. Bei Reaktionstemperatur wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min H&sub2; und 4.500 ml/min Argon 15 Minuten in den Ofen über die Proben geleitet, um sie mit Wolfram zu beschichten.
Nachdem die Proben mit Wolfram beschichtet worden waren, wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min H&sub2; und 85 ml/min DME 70 Minuten in den Ofen geleitet, um die Proben mit einer Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung zu versehen. Sowohl während der Beschichtung mit Wolfram als auch mit Wolframcarbid wurde der Gesamtdruck bei 53,2 mbar (40 Torr) aufrechterhalten (siehe Tabelle 6).
Die Proben wurden mit Wolfram und Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungen von 8 um bzw. 23 um versehen. Die Dickewerte ergaben ein Dickeverhältnis von 0,35. Die oberste Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid bestand wie in Tabelle 7 gezeigt, aus einer Mischung aus W und W&sub2;C- Phasen. Die Beschichtung der Proben wies einige feine Risse auf. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtung war außergewöhnlich gut, wie in Tabelle 7 gezeigt. Während des Erosionstests wurde im Vergleich zu W+W&sub3;C und W+W&sub2;C+W&sub3;C-Beschichtungen überraschenderweise kein Absplittern oder Abblättern beobachtet.
Dieses Beispiel zeigte, daß die Erosionsfestigkeit einer W+W&sub2;C-Beschichtung mit einer Wolframzwischenschicht wesentlich besser war als die von W+W&sub3;C und W+W&sub2;C+W&sub3;C-Beschichtungen mit einer Wolframzwischenschicht. Dies ist eine unerwartete und wichtige Erkenntnis. TABELLE 6 Beispiel Experiment Nr. Substrat Temperatur, ºC Druck, Torr (mbar) W-Beschichtungsbedingungen H&sub2;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) WF&sub6;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) Zeit, min Wolfram/Wolframcarbidbed. DME, SCCM (ml unter Standard-Ar/SCCM bedingungen) Beschichtungsdicke, um Wolfram Wolfram/Wolframcarbid Wolframbeschichtungsdicke Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungsdicke Oberflächentopographie glatt, einige feine, miteinander verbundene Risse glatt, einige feine Risse glatt, keine Risse glatt, feine Risse TABELLE 6 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Temperatur, ºC Druck, Torr (mbar) W-Beschichtungsbedingungen H&sub2;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) WF&sub6;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) Zeit, min Wolfram/Wolframcarbidbed. DME, SCCM (ml unter Standard-Ar/SCCM bedingungen) Beschichtungsdicke, um Wolfram Wolfram/Wolframcarbid Wolframbeschichtungsdicke Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungsdicke Oberflächentopographie glatt, feine Risse glatt, keine Risse TABELLE 6 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Temperatur, ºC Druck, Torr (mbar) W-Beschichtungsbedingungen H&sub2;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) WF&sub6;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) Zeit, min Wolfram/Wolframcarbidbed. DME, SCCM (ml unter Standard-Ar/SCCM bedingungen) Beschichtungsdicke, um Wolfram Wolfram/Wolframcarbid Wolframbeschichtungsdicke Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungsdicke Oberflächentopographie glatt, keine Risse glatt, Risse TABELLE 6 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Temperatur, ºC Druck, Torr (mbar) W-Beschichtungsbedingungen H&sub2;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) WF&sub6;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) Zeit, min Wolfram/Wolframcarbidbed. DME, SCCM (ml unter Standard-Ar/SCCM bedingungen) Beschichtungsdicke, um Wolfram Wolfram/Wolframcarbid Wolframbeschichtungsdicke Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungsdicke Oberflächentopographie glatt, keine Risse TABELLE 6 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Temperatur, ºC Druck, Torr (mbar) W-Beschichtungsbedingungen H&sub2;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) WF&sub6;, SCCM (ml unter Standard-Ar, SCCM bedingungen) Zeit, min Wolfram/Wolframcarbidbed. DME, SCCM (ml unter Standard-Ar/SCCM bedingungen) Beschichtungsdicke, um Wolfram Wolfram/Wolframcarbid Wolframbeschichtungsdicke Wolfram/Wolframcarbidbeschichtungsdicke Oberflächentopographie Glatt, keine Risse TABELLE 7 Beispiel Experiment Nr. Substrat Beschichtungszusammensetzung Beschichtungshärte N/mm² Wolframschicht Wolfram/Wolframcarbidschicht Erosionsfestigkeit Durchbruchzeit/sec Berechnete Erosionsgeschwindigkeit sec/mil (s/25,4 um) Gewichtsverlust in 30 sec/g TABELLE 7 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Beschichtungszusammensetzung Beschichtungshärte N/mm² Wolframschicht Wolfram/Wolframcarbidschicht Erosionsfestigkeit Durchbruchzeit/sec Berechnete Erosionsgeschwindigkeit sec/mil (s/25,4 um) Gewichtsverlust in 30 sec/g TABELLE 7 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Beschichtungszusammensetzung Beschichtungshärte N/mm² Wolframschicht Wolfram/Wolframcarbidschicht Erosionsfestigkeit Durchbruchzeit/sec Berechnete Erosionsgeschwindigkeit sec/mil (s/25,4 um) Gewichtsverlust in 30 sec/g TABELLE 7 (Forts.) Beispiel Experiment Nr. Substrat Beschichtungszusammensetzung Beschichtungshärte N/mm² Wolframschicht Wolfram/Wolframcarbidschicht Erosionsfestigkeit Durchbruchzeit/sec Berechnete Erosionsgeschwindigkeit sec/mil (s/25,4 um Gewichtsverlust in 30 sec/g

Beispiel 7B

In diesem Beispiel wurden verschiedene AM-350-, Ti/6Al/4V- und IN-718-Proben unter den in Tabelle 6 zusammengefaßten Bedingungen mit W und anschließend mit W+W&sub2;C beschichtet. Alle Proben wurden mit einer 6 um dicken Schicht W und 15 um dicken Schicht W+W&sub2;C versehen. Die Beschichtung bestand aus säulenförmiger Wolframbeschichtung und nicht-säulenförmiger W+W&sub2;C- Beschichtung auf W. Das Dickeverhältnis betrug 0,4. Die Beschichtung war glatt. Allerdings wurden wie in Fig. 12 gezeigt einige feine Risse in der Beschichtung festgestellt. Die in Tabelle 7 gezeigte Erosionsfestigkeit der Beschichtung war ähnlich wie in Beispiel 7A. Der Gewichtsverlust während des Erosionstests wurde ermittelt und in Tabelle 7 angegeben. Der Gewichtsverlust war in diesem Beispiel etwas höher als bei einer W+W&sub2;C+W&sub3;C-Beschichtung mit einer Wolframzwischenschicht. Das könnte darauf zurückzuführen sein, daß die Risse in den W+W&sub2;C-Beschichtungen etwas breiter als in W+W&sub2;C+W&sub3;C-Beschichtungen sind.
Die Beispiele 7A und 7B zeigten, daß ein Dickeverhältnis von Wolfram zu Wolfram/Wolframcarbid von 0,35 ausreicht, um maximale Erosionsfestigkeit zu verleihen.

Beispiel 7C

Der in Beispiel 7B beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde wiederholt, um ein etwas höheres Dickeverhältnis zur Verfügung zu stellen. Die Dicke der W+W&sub2;C-Schicht schwankte zwischen 10 um und 11 um auf verschiedenen Substraten, und das Verhältnis schwankte zwischen 0,44 und 0,50. Die Beschichtung auf AM-350 und IN-718 war rißfrei, während auf Ti/6Al/4V einige feine Risse beobachtet wurden. Dies deutete darauf hin, daß man eine rißfreie Beschichtung auf AM-350 und IN-718 erhalten kann, wenn man eine 5 um dicke Schicht W und eine 10 bis 11 um dicke Schicht W+W&sub2;C aufbringt. Diese Dickewerte waren jedoch nicht gut genug, um eine rißfreie Beschichtung auf Ti/6Al/4V zu ergeben. Wie in Tabelle 7 gezeigt, war die Erosionsfestigkeit sehr gut.

Beispiel 7D

Der in Beispiel 7C beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde wiederholt, um eine etwas dickere W+W&sub2;C-Schicht zu ergeben, ohne das Dickeverhältnis zu verändern. Überraschenderweise traten bei AM-350 und Ti/6Al/4V Risse in der Beschichtung auf. Diese Information wies darauf hin, daß die Dicke der W+W&sub2;C-Schicht wichtig ist, um Risse in der Beschichtung zu verhindern. Wie in Tabelle 7 gezeigt, war die Erosionsfestigkeit der Beschichtung gut.

Beispiel 7E

Der in Beispiel 7D beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde wiederholt, um eine etwas dünnere W+W&sub2;C-Schicht und ein etwas höheres Dickeverhältnis zu erhalten. Die Beschichtung auf AM-350, Ti/6Al/4V und IN-718 war absolut rißfrei (siehe Fig. 13), was die Bedeutung der Dicke der W+W&sub2;C-Schicht bestätigt. Die geätzten und ungeätzten Querschnittsansichten der Verbundbeschichtungen sind in Fig. 3 und 4 gezeigt. Der in Fig. 4 dargestellte geätzte Querschnitt zeigte eine säulenförmige Struktur der Wolframzwischenschicht und eine nicht-säulenförmige Struktur der Wolfram/Wolframcarbidschicht. Der geätzte Querschnitt der Beschichtung zeigte auch, daß diese frei von Rissen war. Die Erosionsfestigkeit der Beschichtung war gut, wie in Tab. 7 gezeigt.

Beispiel 7F und 7G

Der in Beispiel 7E beschriebene chemische Dampfabscheidungsdurchlauf wurde in diesen Beispielen wiederholt, um die Konzeption der rißfreien Beschichtung auf ihre Richtigkeit zu überprüfen. Die in diesen Durchläufen erhaltenen Beschichtungen waren vollkommen frei von Rissen. Wie in Tabelle 7 gezeigt, wiesen sie auch gute Erosionsfestigkeit auf.

Beispiel 7H

In diesem Beispiel wurde die Dicke der W- und W+W&sub2;C- Schichtem auf AM-350 rostfreiem Stahl leicht erhöht, um deren Wirkung auf Risse zu ermitteln. Das erhaltene Dickeverhältnis betrug 0,6. Die Beschichtung auf AM- 350 riß, die auf Ti/6Al/4V jedoch nicht. Wahrscheinlich kam es wegen der dickeren W+W&sub2;C-Schicht zu den Rissen auf der AM-350-Beschichtung. Diese Information ist eine erneute Bestätigung der bereits gemachten Aussage, daß die Dicke der W+W&sub2;C-Schicht eine wichtige Rolle bei der Herstellung einer rißfreien Beschichtung spielt. Wie in Tabelle 7 gezeigt, war die Erosionsfestigkeit gut.

Beispiel 7I

Um die Wirkung der Dicke der W+W&sub2;C-Beschichtung auf Risse weiter zu veranschaulichen, wurde ein chemischer Dampfabscheidungsdurchlauf durchgeführt, um eine dickere W+W&sub2;C-Beschichtung und ein höheres Dickeverhältnis zu erhalten. Trotz des höheren Dickeverhältnisses riß die Beschichtung bei allen Proben. Dieses Beispiel bestätigte daher die Bedeutung der Dicke der W+W&sub2;C-Schicht für die Verhinderung von Rissen in der Beschichtung. Wie erwartet, war die Erosionsfestigkeit der Beschichtung gut.

Beispiel 7J

Um die Wirkung der Dicke der W+W&sub2;C-Beschichtung auf Risse weiter zu veranschaulichen, wurde noch ein chemischer Dampfabscheidungsdurchlauf durchgeführt, um eine dickere W+W&sub2;C-Schicht und ein höheres Dickeverhältnis zu erhalten. Wieder riß die Beschichtung. Allerdings war die Erosionsfestigkeit der Beschichtung trotzdem gut.

Beispiele 7K bis 7P

Man führte verschiedene chemische Dampfabscheidungsdurchläufe durch, um die Dicken der W- und W+W&sub2;C- Schichten und die Dickeverhältnisse zu variieren. Diese Experimente wurden durchgeführt, um die rißfreien und von Rissen durchzogenen Bereiche wirksam darzustellen. Die in Tabelle 6 zusammengefaßten Daten zeigten, daß die hergestellte Beschichtung völlig frei von Rissen war, solange die Dicke der W+W&sub2;C-Schicht unter etwa 13,5 um und das Dickeverhältnis über 0,6 gehalten wurde. Wie in Tabelle 7 gezeigt, wies die Beschichtung in allen Fällen gute Erosionsfestigkeit auf.

Erörterung der Beschichtung mit Wolfram und dann W+W&sub2;C

Die Erosionsfestigkeit der W+W&sub2;C-Beschichtung ist der Erosionsfestigkeit von W+W&sub2;C+W&sub3;C entweder gleichwertig oder überlegen. Die Erosionsfestigkeit von W+W&sub2;C ist unabhängig von der Dicke der Wolframzwischenschicht, wenn das Dickeverhältnis von W zu W+W&sub2;C mindestens 0,35 beträgt.
Sorgfältige Steuerung sowohl der Dicke der Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung als auch des Dickeverhältnisses von W zu W+W&sub2;C ist erforderlich, wenn man eine rißfreie Beschichtung erhalten will. Sowohl für AM-350 als auch Ti/6Al/4V beträgt die maximale Dicke zur Herstellung einer rißfreien Beschichtung etwa 14 um. Das kritische Dickeverhältnis für eine rißfreie Beschichtung ist etwa 0,4 für AM-350 und 0,5 für Ti/6Al/4V.

Beispiel 8

Die Verschleißfestigkeit der SS-422 Scheibe aus unbeschichtetem rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 2,45 cm (1 inch) wurde mit dem "Kugel-auf-der-Scheibe" Test mit und ohne Schmiermittel ermittelt. Der Verschleißtest ohne Schmiermittel wurde in trockener Luft (1 % relative Luftfeuchtigkeit) und gesättigter Luft (99 % relative Luftfeuchtigkeit) durchgeführt. Der Test mit Schmiermittel wurde in Gegenwart einer Schneidflüssigkeit durchgeführt, die aus einer Emulsion mit 20 % Mineralöl in Wasser bestand. Die im Test verwendete Kugel bestand aus 52-100 Chromstahl. Der "Kugel-auf- der-Scheibe"-Test wurde bei Umgebungstemperatur unter Verwendung einer Belastung von 5 Newton mit einer festen Kugel auf einer sich mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/sec drehenden Scheibe über eine Gesamtdistanz von ungefähr 0,3 km durchgeführt. Das Verschleißverhalten wurde durch Messen des kombinierten Volumensubstanzverlustes der Kugel und der Scheibe ermittelt. In der trockenen Luft (1 % relative Luftfeuchtigkeit) war die Verschleißgeschwindigkeit, wie in Tabelle 8 gezeigt, sehr hoch. Die Verschleißgeschwindigkeit in der gesättigten Luft (99 % relative Luftfeuchtigkeit) und bei Verwendung einer Schneidflüssigkeit war dagegen erheblich niedriger; am niedrigsten war sie bei Verwendung eines Schmiermittels.

Beispiel 9

In diesem Beispiel wurde ein zweistufiges Beschichtungsverfahren verwendet. Verschiedene SS-422-Scheiben wurden in Gegenwart von strömendem Argon auf eine Temperatur von etwa 460ºC erhitzt. Bei Reaktionstemperatur wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min Wasserstoff und 4.500 ml/min Argon 15 Minuten in den Ofen über die Proben geleitet, um sie mit Wolfram zu beschichten. Nachdem die Proben 15 Minuten mit Wolfram beschichtet worden waren, wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min Wasserstoff, 300 ml/min Argon und 40 ml/min DME 30 Minuten lang in den Ofen geleitet, um die Proben mit einer Beschichtung aus Wolfram/Wolframcarbid zu versehen. Sowohl während der Beschichtung mit Wolfram als auch mit Wolfram/Wolframcarbid wurde ein Gesamtdruck von 53,2 mbar (40 Torr) aufrechterhalten.
Die SS-422-Scheiben wurden mit einer 10,4 um dicken Wolframschicht gefolgt von einer 12,4 um dicken Wolfram/Wolframcarbidschicht beschichtet. Die obere Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid bestand aus einer Mischung aus W und W&sub3;C-Phasen. Die Vickers-Härte der oberen Schicht betrug ungefähr 2450 N/mm². Die Beschichtung war glatt und wies einige sehr feine, miteinander verbundene Risse auf.
Das Verschleißverhalten der beschichteten SS-422- Scheibe wurde mit dem in Beispiel 8 beschriebenen "Kugel-auf-Scheibe"-Test bei 1 % und 99 % relativer Luftfeuchtigkeit und einer Schneidflüssigkeit als Schmiermittel ermittelt. Die in Tabelle 8 zusammengefaßten Verschleißgeschwindigkeitsdaten zeigen, daß die Verschleißgeschwindigkeit bei trockener Luft (1 % relative Feuchtigkeit) im Vergleich zur unbeschichteten Scheibe erheblich niedriger war. Auch bei 99 % relativer Luftfeuchtigkeit und bei Verwendung von Schneidflüssigkeit war die Verschleißgeschwindigkeit niedriger als bei der unbeschichteten Scheibe.
Dieses Beispiel zeigt deshalb, daß eine Verbundbeschichtung sowohl mit als auch ohne Schmiermittel die Gesamtverschleißgeschwindigkeit wirksam reduzieren kann.

Beispiel 10

Auch in diesem Beispiel wurde das zweistufige Beschichtungsverfahren verwendet. Verschiedene SS-422-Scheiben wurden in Gegenwart von strömendem Argon auf eine Temperatur von etwa 460ºC erhitzt. Bei Reaktionstemperatur wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min Wasserstoff und 4.500 ml/min Argon 15 Minuten in den Ofen über die Proben geleitet, um sie mit Wolfram zu beschichten. Nachdem man die Proben 15 Minuten lang mit Wolfram beschichtet hatte, wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min Wasserstoff, 300 ml/min Argon und 60 ml/min DME 40 Minuten in den Ofen geleitet, um die Proben mit einer Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung zu versehen. Sowohl während der Beschichtung mit Wolfram als auch mit Wolfram/Wolframcarbid wurde ein Gesamtdruck von 53,2 mbar (40 Torr) aufrechterhalten.
Die SS-422-Scheiben wurden mit einer 9,7 um dicken Wolframschicht gefolgt von einer 14,0 um dicken Schicht Wolfram/Wolframcarbid versehen. Die obere Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid bestand aus einer Mischung von W, W&sub2;C und W&sub3;C-Phasen. Sie hatte eine Vickers-Härte von etwa 2250 N/mm². Die Beschichtung war glatt und wies einige außergewöhnlich feine und lange Risse auf. TABELLE 8 Beispiel Nr. Gesamtverschleißgeschwindigkeit 10&supmin;¹&sup5; m²/N Zusammensetzung der oberen Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid Schneidflüssigkeit
Das Verschleißverhalten der beschichteten SS-422-Scheibe wurde mit dem in Beispiel 8 beschriebenen "Kugel- auf-Scheibe" Test bei 1 % und 99 % relativer Luftfeuchtigkeit und mit Schneidflüssigkeit als Schmiermittel durchgeführt. Die in Tabelle 8 zusammengefaßten Daten zur Verschleißgeschwindigkeit zeigten im Vergleich zur unbeschichteten Scheibe und der mit Wolfram gefolgt von W+W&sub3;C beschichteten Scheibe bei 1 % und 99 % Luftfeuchtigkeit und mit Schneidflüssigkeit eine niedrigere Verschleißgeschwindigkeit.
Dieses Beispiel zeigt, daß eine Verbundbeschichtung sehr wirksam ist, wenn man das Verschleißverhalten einer SS-422-Scheibe verbessern will. Es zeigt auch, daß das Verschleißverhalten der Verbundbeschichtung verbessert werden kann, wenn man die Zusammensetzung der obersten Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid anpaßt.

Beispiel 11

Auch in diesem Beispiel wurde das zweistufige Beschichtungsverfahren verwendet. Verschiedene SS-422-Scheiben wurden in Gegenwart von strömendem Argon auf eine Temperatur von etwa 460ºC erhitzt. Bei Reaktionstemperatur wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min Wasserstoff und 4.500 ml/min Argon 15 Minuten in den Ofen über die Proben geleitet, um sie mit Wolfram zu beschichten. Nachdem man die Proben 15 Minuten lang mit Wolfram beschichtet hatte, wurde ein gasförmiges Gemisch aus 300 ml/min WF&sub6;, 3.000 ml/min Wasserstoff, 300 ml/min Argon und 80 ml/min DME 40 Minuten in den Ofen geleitet, um die Proben mit einer Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung zu versehen. Sowohl während der Beschichtung mit Wolfram als auch mit Wolfram/Wolframcarbid wurde ein Gesamtdruck von 53,2 mbar (40 Torr) aufrechterhalten.
Die SS-422-Scheiben wurden mit einer 10 um dicken Wolframschicht gefolgt von einer 13,0 um dicken Schicht Wolfram/Wolframcarbid versehen. Die obere Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid bestand aus einer Mischung von W und W&sub2;C-Phasen. Sie hatte eine Vickers-Härte von etwa 2750 N/mm². Die Beschichtung war glatt und wies außergewöhnlich feine und lange Risse auf.
Die SS-422-Scheiben wurden mit einer 9,7 um dicken Wolframschicht gefolgt von einer 14,0 um dicken Schicht Wolfram/Wolframcarbid versehen. Die obere Schicht aus Wolfram/Wolframcarbid bestand aus einer Mischung von W, W&sub2;C und W&sub3;C-Phasen. Sie hatte eine Vickers-Härte von etwa 2250 N/mm². Die Beschichtung war glatt und wies keine Risse auf.
Das Verschleißverhalten der beschichteten SS-422-Scheibe wurde mit dem in Beispiel 8 beschriebenen "Kugel- auf-Scheibe" Test bei 1 % und 99 % relativer Luftfeuchtigkeit und mit Schneidflüssigkeit als Schmiermittel durchgeführt. Die in Tabelle 8 zusammengefaßten Daten zur Verschleißgeschwindigkeit zeigten, daß die Verschleißgeschwindigkeit bei trockener Luft (1 % relative Luftfeuchtigkeit) und mit Schneidflüssigkeit ähnlich wie die der anderen Verbundbeschichtungen (d.h. W+W&sub3;C und W+W&sub2;C+W&sub3;C-Beschichtungen) war. Bei 99 % relativer Luftfeuchtigkeit war die Verschleißgeschwindigkeit im Vergleich mit anderen Verbundbeschichtungen jedoch niedriger.
Dieses Beispiel zeigt, daß eine Verbundbeschichtung sehr wirksam zur Verbesserung des Verschleißverhaltens der SS-422-Scheiben ist.

Allgemeine Erörterung

Die in den Beispielen 8 bis 11 angegebenen Verschleißdaten zeigen, daß eine Verbundbeschichtung aus Wolfram gefolgt von Wolfram/Wolframcarbid verwendet werden kann, um die Verschleißgeschwindigkeit wesentlich zu und man damit die Lebensdauer von Materialien aus rostfreiem Stahl in trockener, feuchter und geschmierter Umgebung verlängern kann. Die in den Beispielen 1 bis 4 vorgelegten Daten zeigen, daß die Verbundbeschichtung sehr wirksam zur Verringerung der Erosionsgeschwindigkeit von eisenhaltigen und nicht- eisenhaltigen Legierungen ist. Zusätzlich zeigen die Beispiele 1 bis 4, daß eine Zwischenschicht aus Wolfram erforderlich ist, um das Verhalten der Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung zu verbessern. Das ist eine unerwartete Erkenntnis.
Die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Dicke der Wolframzwischenschicht zur Dicke der Wolfram-Kohlenstoff-Legierung (Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung) wird in Fig. 14 genauer veranschaulicht. Sie zeigt, daß bei einer oberen Schicht aus W+W&sub3;C die als s/25,4 um (sec/mil) gemessene Erosionsfestigkeit mit dem Dickeverhältnis zunimmt. Ein Dickeverhältnis von mehr als 0,3 ist erforderlich, um die Erosionsfestigkeit des W+W&sub3;C-Beschichtungssystems wirksam zu verbessern. Darüber hinaus ist ein Dickeverhältnis von etwa 0,6 erforderlich, um eine optimale Erosionsfestigkeit des W+W&sub3;C-Beschichtungssystems zu erreichen. Fig. 14 zeigt auch, daß ein Dickeverhältnis von über 0,3 erforderlich ist, um die Erosionsfestigkeit der Beschichtung aus W+W&sub2;C+W&sub3;C signifikant zu verbessern. Sie zeigt auch, daß ein Dickeverhältnis von etwa 0,35 sowohl bei den W+W&sub2;C+W&sub3;C- als auch den W+W&sub2;C-Beschichtungen für optimales Erosionsverhalten sorgt. Dieses Dickeverhältnis, bei dem ein optimales Erosionsverhalten erreicht wird, ist bei den Beschichtungen aus W+W&sub2;C+W&sub3;C und W+W&sub2;C erheblich niedriger als bei der W+W&sub3;C-Beschichtung.
Die Beziehung zwischen der Dicke der Wolfram-Kohlenstoff-Legierung und dem Verhältnis der Dicke der Wolframzwischenschicht zur Dicke der Wolfram-Kohlenstoff-Legierung (Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung) ist in Fig. 15 dargestellt. Sie zeigt einen sehr engen Bereich, in dem man eine rißfreie W+W&sub3;C-Beschichtung erhalten kann. Eine dünne W+W&sub3;C-Schicht ist erforderlich, um eine rißfreie Beschichtung zu erhalten. Im Vergleich zur W+W&sub3;C-Beschichtung, stellen die Beschichtungen aus W+W&sub2;C+W&sub3;C und W+W&sub2;C einen breiteren rißfreien Bereich zur Verfügung.
Es ist bemerkenswert, daß man bei einer oberen Schicht aus W+W&sub2;C eine dickere rißfreie Wolfram/Wolframcarbidbeschichtung erhalten kann als bei W+W&sub2;C+W&sub3;C oder W+W&sub3;C-Schicht. Außerdem ist die Dicke der Wolframzwischenschicht, die erforderlich ist, um eine rißfreie Beschichtung zu erhalten, bei W+W&sub2; wesentlich geringer als bei W+W&sub2;C+W&sub3;C oder W+W&sub3;C. Durch Verringern der Dicke der Wolframzwischenschicht kann man die Gesamtdicke der Verbundbeschichtung, die für spezifische Erosions- oder Verschleißfestigkeiten erforderlich sind, minimieren, indem man progressiv von der W+W&sub3;C über die W+W&sub2;C+W&sub3;C zur W+W&sub2;C-Verbundbeschichtung übergeht.
Eine besonders wichtige Verwendung der erfindungsgemäßen Verbundbeschichtung ist es, Kompressorschaufeln für Gasturbinen und Düsentriebwerke aus eisenhaltigen, nicht-eisenhaltigen und Titan-Legierungen mit einer hocherosions- und hochverschleißfesten Verbundbeschichtung zu versehen.

Claims

1. Verbundbeschichtung, die einem damit beschichteten Substrat hocherosions- und hochverschleißfeste Eigenschaften verleiht und

- eine Zwischenschicht aus Wolfram mit einer Dicke von mindestens 2 um und

- eine äußere Schicht aus einer Mischung aus Wolfram und Wolframcarbid umfaßt, wobei das Wolframcarbid W&sub2;C, W&sub3;C oder eine Mischung von beiden enthält, in der das Verhältnis der Dicke der Wolframzwischenschicht zur Dicke der äußeren Schicht mindestens mehr als 0,30 beträgt.

2. Verbundbeschichtung nach Anspruch 1, in der bei einer Mischung von Wolfram plus W&sub2;C in der äußeren Schicht das Verhältnis der Dicke der Wolframzwischenschicht zur Dicke der äußeren Schicht mindestens 0,35 beträgt.

3. Verbundbeschichtung nach Anspruch 1, in der bei einer Mischung von Wolfram plus W&sub3;C in der äußeren Schicht das Verhältnis der Dicke der Wolframzwischenschicht zur Dicke der äußeren Schicht mindestens 0,60 beträgt.

4. Verbundbeschichtung nach Anspruch 1, in der bei Mischungen von Wolfram mit W&sub2;C und W&sub3;C in der äußeren Schicht das Verhältnis der Dicke der Wolframzwischenschicht zur Dicke der äußeren Schicht mindestens 0,35 beträgt.

5. Verbundbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Zwischenschicht eine säulenförmige Kornstruktur aufweist.

6. Verbundbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die äußere Schicht eine feinkörnige, nicht-säulenförmige und lamellare Struktur aufweist.

7. Verbundbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die äußere Schicht frei von Rissen ist.

8. Verbundbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die außerdem auf der der äußeren Schicht abgewandten Seite der Wolframzwischenschicht eine Primärschicht aufweist, die aus einem aus der aus Cobalt, Rhodium, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold sowie deren Legierungen und Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählten inerten Metall besteht.

9. Verbundbeschichtung nach Anspruch 8, bei der die Primärschicht aus Nickel besteht.

10. Verfahren zur Herstellung einer hocherosions- und hochverschleißfesten Verbundbeschichtung auf einem Substrat, bei dem

- durch chemische Dampfabscheidung eine Zwischenschicht aus Wolfram mit einer Dicke von mindestens 2 um auf das Substrat aufbringt und

- auf diese Zwischenschicht durch chemische Dampfabscheidung eine äußere Schicht aus einer Mischung von Wolfram und Wolframcarbid aufbringt, wobei das Wolframcarbid W&sub2;C, W&sub3;C oder eine Mischung von beiden umfaßt und das Verhältnis der Dicke der Wolframzwischenschicht zur Dicke der äußeren Schicht mindestens mehr als 0,30 beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem bei einer Mischung von Wolfram plus W&sub2;C in der äußeren Schicht das Verhältnis der Dicke der Wolframzwischenschicht zur Dicke der äußeren Schicht mindestens 0,35 beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem bei einer Mischung von Wolfram plus W&sub3;C in der äußeren Schicht das Verhältnis der Dicke der Wolframzwischenschicht zur Dicke der äußeren Schicht mindestens 0,60 beträgt.

13. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem bei Mischungen von Wolfram mit W&sub2;C und W&sub3;C in der äußeren Schicht das Verhältnis der Dicke der Wolframzwischenschicht zur Dicke der äußeren Schicht mindestens 0,35 beträgt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem vor der Abscheidung der Zwischenschicht eine Primärschicht auf das Substrat aufgebracht wird, die aus einem aus der aus Cobalt, Rhodium, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold sowie deren Legierungen und Mischungen bestehenden Gruppe ausgewählten inerten Metall besteht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Primärschicht aus Nickel besteht.

16. Hocherosions- und hochverschleißfeste Verbundbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die auf ein Substrat zur Verwendung als Kompressorschaufeln für Gasturbinen und Düsentriebwerke aufgebracht wird.