EP1176225A1 - Process and apparatus for chromizing the inside surface of an article - Google Patents

Process and apparatus for chromizing the inside surface of an article Download PDF

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Publication number
EP1176225A1
EP1176225A1 EP01117513A EP01117513A EP1176225A1 EP 1176225 A1 EP1176225 A1 EP 1176225A1 EP 01117513 A EP01117513 A EP 01117513A EP 01117513 A EP01117513 A EP 01117513A EP 1176225 A1 EP1176225 A1 EP 1176225A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixture
component
activator
gas
outlet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01117513A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heinrich Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines GmbH filed Critical MTU Aero Engines GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/06—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using gases
    • C23C10/08—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using gases only one element being diffused
    • C23C10/10—Chromising
    • C23C10/12—Chromising of ferrous surfaces

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for chroming an inner Surface, in particular a cavity, of a metallic component.
  • Metallic components such as turbine blades from stationary gas turbines or aircraft engines, can be hollow to save weight or for cooling be and have a cavity with an inner surface. With turbine blades must pass through the inner surface due to the risk of corrosion or sulfidation Sulfur are chromated.
  • a so-called powder packing method for chromating the inner surface of the cavity of turbine blades in which a powder mixture of Al 2 O 3 , chromium and an activator, such as NH 4 Cl, is filled into the cavity.
  • chromium separates to form a chromium-containing diffusion layer.
  • a disadvantage of this method is the introduction and removal of the powder mixture from the cavity. When it is introduced, the complete covering of the inner surface of the cavity, which is required for the formation of a closed diffusion layer, is problematic, particularly in the case of complicated geometries or sharp edges. After the process, the so-called powder pack is difficult to remove from the cavities without residue. Powder residues often stick to the inner surface of the cavity.
  • the object of the present invention is a method of the beginning to create described genus in which the inner surface to be coated not be brought into contact with a powder forming the coating gas got to. Furthermore, a device for chroming an inner surface of a component can be created.
  • the advantage of the method is that the coating of the inner surface of the cavity takes place in the gas phase and so both at the beginning of the process the introduction of a powder mixture into the cavity as well as after implementation the coating eliminates the need to remove the powder pack. In addition, none can Residues of powder residues on the coated surface of the cavity fix. Essentially from granules, e.g. with a particle size of 5 - 20 mm, existing mixture can be processed faster and more economically than one Powder mixture of a dispenser powder and a filling powder to prevent the Sintering. The granules do not lead to clogging, which leads to the discharge of the coating gas could hinder. In addition, the granules are gradually broken down and does not have to be replaced after every coating process, such as a powder become.
  • the mixture can be provided with about 99% by weight of chromium granules and about 1% by weight of activator, for example powdery NH 4 Cl can be provided as the activator.
  • the mixture can be heated to a temperature of about 1200 ° C.
  • the inner surface of the component to be coated can automatically be subjected to gravity occur because the coating gas essentially comprising CrCI a higher density or weight than the surrounding gases, such as the inert gas, having. Coating gas is thus continuously generated by the heating, without further measures to generate or influence the flow are.
  • the process can be carried out in an inert environment, to do so e.g. Ar is used for rinsing.
  • a hollow turbine blade the cavity of which can be provided as a component to save weight or for cooling and its surface against Corrosion and / or sulfidation must be protected.
  • the latter occurs in particular hollow, uncooled gas turbine components.
  • the diffusion layer with a layer thickness in the range of 25 microns and a Chromium content in the range of 17% to 20% formed.
  • the solution is further characterized according to the invention by a device with a container for holding a mixture of chromium granules and an activator, such as powdered NH 4 Cl, in the bottom of which at least one outlet for a coating gas is provided; and a device for holding the component so that the outlet of the container is positioned in the region of the inner surface of the component, the device being in a heatable retort for heating the mixture in the container to a temperature such that a coating gas comprising essentially CrCl is present forms, can be arranged.
  • the Bottom of the container sloping towards the outlet or e.g. also funnel-shaped be trained.
  • the shape of the outlet can conform to the shape of the inner surface having the cavity of the component to be adapted to a complete and lossless To ensure that the coating gas is applied to the inner surface.
  • the retort can have a gas supply and a Gas discharge device for an inert gas, e.g. Ar, which is used to flush the Device is fed in and out.
  • an inert gas e.g. Ar
  • the container can have a feed line for a powdery or, in particular, gaseous activator, through which, for example, a mixture of HCl and Ar can be passed , whereby further coating gas essentially comprising CrCI is formed.
  • the retort can be arranged to allow the simultaneous coating of several components enable.
  • the device can also have several outlets on the floor exhibit.
  • the metallic component 1 schematically shows a device with which an inner surface 3 of a cavity 2 of a metallic component 1 can be chromed.
  • the metallic component 1 is designed as a turbine blade, which has a cavity 2 with an inner surface 3.
  • the mixture 4 of chromium granules and NH 4 Cl as the powdery activator, which later forms the coating gas, is introduced into a container 5 of the device and fills there about half the volume of the container 5, which is, for example, about 8-10 l, as can be seen on the dotted line representing the mixture 4.
  • An outlet 7 is provided on a bottom 6 of the container 5, through which an outlet gas indicated by arrows 8 is discharged from the container 5 during gas phase chroming.
  • Mixture 4 consists of approximately 99% by weight of chromium granules with a particle size between 5 - 20 mm and about 1% by weight from the powdery activator.
  • the device is inserted into a retort 14 and to create an inert one Environment rinsed with 1000 l / h Ar. There are cavities between the particles of the granulate available.
  • the turbine blade 1 is positioned in a holding device (not shown) in such a way that that the outlet 7 of the container 5 in the region of an opening 9 of the cavity 2 of the turbine blade 1 is arranged.
  • the shape of the Outlet 7 of the opening 9 to the cavity 2 adapted so that the outlet 7 in the Cavity 2 protrudes and so an optimal flow of the coating gas 8 through the cavity 2 or loading of the inner surface 3 of the turbine blade 1 is guaranteed with the coating gas.
  • the retort 14 has one (Not shown) heating with which the mixture 4 in the container 5 to a temperature is heated that the coating gas essentially comprising CrCI 8 forms.
  • Fig. 1 also shows a gas supply device 10, with which, as shown by the arrows is recognizable, an inert gas, such as Ar, is supplied with which the entire device is flushed into the retort 14 to create an inert environment.
  • the inert gas is continuously discharged via a device 11, as indicated by an arrow.
  • the mixture 4 of chromium granules and NH 4 Cl provided in the container 5 is heated as an activator with a heater to a temperature of approximately 1200 ° C., so that coating gas comprising essentially gaseous CrCl is formed.
  • the coating gas 8 has a greater density or weight than the surrounding Ar or H 2 and, due to the action of gravity, flows automatically and continuously through the outlet 7 at the bottom 6 of the container 5, is thus guided to the cavity 2 of the turbine blade 1 and acts on its surface 2 to form a chromium-containing diffusion layer, which is indicated in Fig. 1 with a dotted line.
  • the process described runs due to the continuously developing and coating gas 8 flowing downward through outlet 7 due to gravity automatically.
  • the coating temperature is dependent on a the desired layer thickness to be varied for a period of time. In the present The coating temperature is held for 10 hours.
  • a chromium-containing diffusion layer 12 with a layer thickness of 25 microns and a chromium content of 17%.
  • Liquid CrCl which has a thick, is shown with the line designated 13.
  • Fig. 2 shows schematically an alternative embodiment of the device, in which only a modified container 5 'is shown.
  • a mixture 4 of a chromium granulate and an activator, such as NH 4 Cl is introduced into the container 5 ', the mixture 4 consisting, for example, of about 99% by weight of chromium granules and about 1% by weight. % NH 4 Cl exists.
  • the modification of the container 5 ' consists in the funnel-shaped bottom 6', which drops to the outlet 7 provided in the center of the funnel.
  • the outlet 7 In the same way as in the embodiment shown in Fig. 1 flows through with the Arrow 8 indicated coating gas after heating the mixture 4 to the coating temperature of about 1100 ° C, the outlet 7 and is thus the application the inner surface of the metallic component in the cavity.
  • the gaseous CrCI and if necessary. liquid CrCI forming better discharged through the outlet 7 will flow or flow away, also in the cavity and at its inner surface and the formation of the chromium-containing diffusion layer support.
  • container 5 For the simultaneous coating of several components 1, those in FIGS. 1 and 2 shown container 5 each have a plurality of outlets 7 on the bottom 6. As well, several devices can be installed in a retort 14.

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Abstract

Process for chromizing an inner surface of a component comprises: re preparing a mixture (4) made from chromium granules and an activator; (b) heating the mixture to a temperature to form a coating gas comprising gaseous CrCl; (c) drawing off the gas; and (d) bombarding the inner surface (3) of the component with the gas forming a chromium-containing diffusion layer. An Independent claim is also included for a device for chromizing an inner surface of a component comprising a container (5) for receiving a mixture of chromium granules and an activator and having an outlet (7) for the coating gas, and an apparatus for holding the component. The mixture preferably contains approximately 99 wt.% chromium granules and approximately 1 wt.% activator. The activator is NH4Cl or HCl. The mixture is heated to approximately 1,200 degrees C.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Chromieren einer inneren Oberfläche, insbesondere eines Hohlraums, eines metallischen Bauteils.The invention relates to a method and a device for chroming an inner Surface, in particular a cavity, of a metallic component.

Metallische Bauteile, wie Turbinenschaufeln von stationären Gasturbinen oder Flugtriebwerken, können zur Einsparung von Gewicht oder zur Kühlung hohl ausgebildet sein und weisen einen Hohlraum mit innerer Oberfläche auf. Bei Turbinenschaufeln muß die innere Oberfläche wegen der Gefahr der Korrosion oder Sulfidation durch Schwefel chromiert werden.Metallic components, such as turbine blades from stationary gas turbines or aircraft engines, can be hollow to save weight or for cooling be and have a cavity with an inner surface. With turbine blades must pass through the inner surface due to the risk of corrosion or sulfidation Sulfur are chromated.

Es ist ein sog. Pulverpackverfahren zum Chromieren der inneren Oberfläche des Hohlraums von Turbinenschaufeln bekannt, bei dem eine Pulvermischung aus Al2O3, Chrom und einem Aktivator, wie NH4Cl, in den Hohlraum gefüllt wird. Beim Erwärmen der Pulvermischung unter Zufuhr von Wasserstoff scheidet sich Chrom unter Bildung einer chromhaltigen Diffusionsschicht ab. Als Nachteil erweist sich bei diesem Verfahren das Einbringen und Entfernen der Pulvermischung aus dem Hohlraum. Beim Einbringen ist die für die Bildung einer geschlossenen Diffusionsschicht erforderliche, vollständige Bedeckung der inneren Oberfläche des Hohlraums insbesondere bei komplizierten Geometrien oder scharfen Kanten problematisch. Nach dem Verfahren läßt sich die sog. Pulverpackung nur schwer rückstandsfrei aus den Hohlräumen entfernen. Häufig setzen sich Pulverreste an der inneren Oberfläche des Hohlraums fest.A so-called powder packing method for chromating the inner surface of the cavity of turbine blades is known, in which a powder mixture of Al 2 O 3 , chromium and an activator, such as NH 4 Cl, is filled into the cavity. When the powder mixture is heated with the addition of hydrogen, chromium separates to form a chromium-containing diffusion layer. A disadvantage of this method is the introduction and removal of the powder mixture from the cavity. When it is introduced, the complete covering of the inner surface of the cavity, which is required for the formation of a closed diffusion layer, is problematic, particularly in the case of complicated geometries or sharp edges. After the process, the so-called powder pack is difficult to remove from the cavities without residue. Powder residues often stick to the inner surface of the cavity.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, bei dem die zu beschichtende innere Oberfläche nicht mit einem das Beschichtungsgas bildenden Pulver in Kontakt gebracht werden muß. Des weiteren soll eine Vorrichtung zum Chromieren einer inneren Oberfläche eines Bauteils geschaffen werden.The object of the present invention is a method of the beginning to create described genus in which the inner surface to be coated not be brought into contact with a powder forming the coating gas got to. Furthermore, a device for chroming an inner surface of a component can be created.

Im Hinblick auf das Verfahren ist die Lösung erfindungsgemäß gekennzeichnet, durch die Schritte:

  • Bereitstellen eines Gemisches aus Chrom-Granulat und einem Aktivator,
  • Erwärmen des Gemisches auf eine Temperatur, dass sich ein im wesentlichen gasförmiges CrCI umfassendes Beschichtungsgas bildet,
  • Ableiten des Beschichtungsgases und
  • Beaufschlagen der inneren Oberfläche des Bauteils mit dem Beschichtungsgas unter Bildung einer chromhaltigen Diffusionsschicht.
    • With regard to the method, the solution is characterized according to the invention by the steps:
  • Providing a mixture of chrome granules and an activator,
  • Heating the mixture to a temperature such that a coating gas comprising essentially gaseous CrCl is formed,
  • Deriving the coating gas and
  • Applying the coating gas to the inner surface of the component to form a chromium-containing diffusion layer.

    • Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die Beschichtung der inneren Oberfläche des Hohlraums in der Gasphase erfolgt und so sowohl zu Beginn des Verfahrens das Einbringen einer Pulvermischung in den Hohlraum als auch nach Durchführung der Beschichtung das Entfernen der Pulverpackung entfällt. Zudem können sich keine Rückstände von Pulverresten an der beschichteten Oberfläche des Hohlraums festsetzen. Das im wesentlichen aus Granulat, z.B. mit einer Partikelgröße von 5 - 20 mm, bestehende Gemisch läßt sich schneller und wirtschaftlicher verarbeiten als ein Pulvergemisch aus einem Spenderpulver und einem Füllpulver zur Verhinderung des Sinterns. Das Granulat führt zu keinem Verstopfen, welches das Ableiten des Beschichtungsgases behindern könnte. Zudem wird das Granulat sukzessive abgebaut und muß nicht nach jedem Beschichtungsverfahren, wie ein Pulver, ausgetauscht werden.The advantage of the method is that the coating of the inner surface of the cavity takes place in the gas phase and so both at the beginning of the process the introduction of a powder mixture into the cavity as well as after implementation the coating eliminates the need to remove the powder pack. In addition, none can Residues of powder residues on the coated surface of the cavity fix. Essentially from granules, e.g. with a particle size of 5 - 20 mm, existing mixture can be processed faster and more economically than one Powder mixture of a dispenser powder and a filling powder to prevent the Sintering. The granules do not lead to clogging, which leads to the discharge of the coating gas could hinder. In addition, the granules are gradually broken down and does not have to be replaced after every coating process, such as a powder become.

    Das Gemisch kann mit etwa 99 Gew.-% Chrom-Granulat und etwa 1 Gew.-% Aktivator bereitgestellt werden, wobei als Aktivator z.B. pulvriges NH4Cl bereitgestellt werden kann.The mixture can be provided with about 99% by weight of chromium granules and about 1% by weight of activator, for example powdery NH 4 Cl can be provided as the activator.

    Zur Bildung des Beschichtungsgases kann das Gemisch auf eine Temperatur von etwa 1200 °C erwärmt werden.The mixture can be heated to a temperature of about 1200 ° C.

    Das Ableiten des Beschichtungsgases aus dem Behälter und das Beaufschlagen der zu beschichtenden inneren Oberfläche des Bauteils kann automatisch unter Schwerkraftwirkung erfolgen, weil das im wesentlichen CrCI umfassende Beschichtungsgas eine höhere Dichte bzw. Wichte als die Gase der Umgebung, wie das inerte Gas, aufweist. Durch das Erwärmen wird somit kontinuierlich Beschichtungsgas erzeugt, ohne dass weitere Maßnahmen zur Erzeugung oder Beeinflussung der Strömung erforderlich sind. Deriving the coating gas from the container and applying the The inner surface of the component to be coated can automatically be subjected to gravity occur because the coating gas essentially comprising CrCI a higher density or weight than the surrounding gases, such as the inert gas, having. Coating gas is thus continuously generated by the heating, without further measures to generate or influence the flow are.

    Das Verfahren kann in einer inerten Umgebung durchgeführt werden, wobei dazu z.B. Ar zur Spülung eingesetzt wird.The process can be carried out in an inert environment, to do so e.g. Ar is used for rinsing.

    Als Bauteil kann eine hohle Turbinenschaufel bereitgestellt werden, deren Hohlraum zur Einsparung von Gewicht oder zur Kühlung dient und dessen Oberfläche gegen Korrosion und/oder Sulfidation geschützt werden muss. Letzteres tritt insbesondere bei hohlen, ungekühlten Gasturbinenbauteilen auf.A hollow turbine blade, the cavity of which can be provided as a component to save weight or for cooling and its surface against Corrosion and / or sulfidation must be protected. The latter occurs in particular hollow, uncooled gas turbine components.

    Um einen sicheren Schutz gegen Korrosion und Sulfidation zu gewährleisten, wird die Diffusionsschicht mit einer Schichtdicke im Bereich von 25 µm und einem Chromgehalt im Bereich von 17 % bis 20 % gebildet.To ensure reliable protection against corrosion and sulfidation the diffusion layer with a layer thickness in the range of 25 microns and a Chromium content in the range of 17% to 20% formed.

    Die Lösung ist des weiteren erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Vorrichtung mit einem Behälter zur Aufnahme eines Gemisches aus Chrom-Granulat und einem Aktivator, wie pulvriges NH4Cl, in dessen Boden wenigstens ein Auslaß für ein Beschichtungsgas vorgesehen ist; und einer Einrichtung zum Halten des Bauteils so, dass der Auslaß des Behälters im Bereich der inneren Oberfläche des Bauteils positioniert ist, wobei die Vorrichtung in einer beheizbaren Retorte zum Erwärmen des im Behälter befindlichen Gemisches auf eine Temperatur, dass sich ein im wesentlichen CrCI umfassendes Beschichtungsgas bildet, anordbar ist.The solution is further characterized according to the invention by a device with a container for holding a mixture of chromium granules and an activator, such as powdered NH 4 Cl, in the bottom of which at least one outlet for a coating gas is provided; and a device for holding the component so that the outlet of the container is positioned in the region of the inner surface of the component, the device being in a heatable retort for heating the mixture in the container to a temperature such that a coating gas comprising essentially CrCl is present forms, can be arranged.

    Um ein vorteilhaftes Ableiten des Beschichtungsgases zu gewährleisten, kann der Boden des Behälters zum Auslass hin schräg abfallend verlaufen oder z.B. auch trichterförmig ausgebildet sein.To ensure an advantageous discharge of the coating gas, the Bottom of the container sloping towards the outlet or e.g. also funnel-shaped be trained.

    Des weiteren kann die Form des Auslasses an die Form eines die innere Oberfläche aufweisenden Hohlraums des Bauteils angepasst sein, um ein vollständiges und verlustfreies Beaufschlagen der inneren Oberfläche mit dem Beschichtungsgas zu gewährleisten.Furthermore, the shape of the outlet can conform to the shape of the inner surface having the cavity of the component to be adapted to a complete and lossless To ensure that the coating gas is applied to the inner surface.

    Zur Schaffung einer inerten Umgebung kann die Retorte eine Gaszufuhr- und eine Gasabfuhreinrichtung für ein inertes Gas, wie z.B. Ar, aufweisen, das zur Spülung der Vorrichtung zu- und wieder abgeleitet wird. To create an inert environment, the retort can have a gas supply and a Gas discharge device for an inert gas, e.g. Ar, which is used to flush the Device is fed in and out.

    Insbesondere für längere Beschichtungszeiten, bei denen der anfänglich im Gemisch vorhandene pulvrige Aktivator, wie NH4Cl, nicht ausreicht, kann der Behälter eine Zufuhrleitung für einen pulvrigen oder insbesondere auch gasförmigen Aktivator aufweisen, durch die z.B. eine Mischung aus HCI und Ar geleitet werden kann, wodurch sich weiteres im wesentlichen CrCI umfassendes Beschichtungsgas bildet.Especially for longer coating times, when the powdery activator initially present in the mixture, such as NH 4 Cl, is not sufficient, the container can have a feed line for a powdery or, in particular, gaseous activator, through which, for example, a mixture of HCl and Ar can be passed , whereby further coating gas essentially comprising CrCI is formed.

    Zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit können eine Vielzahl von Vorrichtungen in der Retorte anordbar sein, um das gleichzeitige Beschichten mehrerer Bauteile zu ermöglichen. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung auch mehrere Auslässe am Boden aufweisen.A variety of devices can be used to improve economy the retort can be arranged to allow the simultaneous coating of several components enable. For this purpose, the device can also have several outlets on the floor exhibit.

    Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further refinements of the invention are described in the subclaims.

    Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

    Fig. 1
    schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung, mit der sich ein Hohlraum eines Bauteils gasphasenchromieren lässt, und
    Fig. 2
    schematisch eine Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels des Behälters der Vorrichtung aus Fig. 1.
    The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to a drawing. It shows:
    Fig. 1
    schematically shows a side view of a device with which a cavity of a component can be gas phase chromated, and
    Fig. 2
    schematically shows a side view of an alternative exemplary embodiment of the container of the device from FIG. 1.

    Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung, mit der eine innere Oberfläche 3 eines Hohlraums 2 eines metallischen Bauteils 1 chromiert werden kann. Das metallische Bauteil 1 ist als Turbinenschaufel ausgebildet, die einen Hohlraum 2 mit einer inneren Oberfläche 3 aufweist. Das das spätere Beschichtungsgas bildende Gemisch 4 aus Chrom-Granulat und NH4Cl als pulverförmigem Aktivator ist in einem Behälter 5 der Vorrichtung eingebracht und füllt dort etwa die Hälfte des Volumens des Behälters 5, das z.B. etwa 8 - 10 l beträgt, aus, wie an der das Gemisch 4 darstellenden, punktierten Linie zu erkennen ist. An einem Boden 6 des Behälters 5 ist ein Auslass 7 vorgesehen, durch welchen während des Gasphasenchromierens ein mit Pfeilen 8 angedeutetes Beschichtungsgas aus dem Behälter 5 abgeleitet wird. 1 schematically shows a device with which an inner surface 3 of a cavity 2 of a metallic component 1 can be chromed. The metallic component 1 is designed as a turbine blade, which has a cavity 2 with an inner surface 3. The mixture 4 of chromium granules and NH 4 Cl as the powdery activator, which later forms the coating gas, is introduced into a container 5 of the device and fills there about half the volume of the container 5, which is, for example, about 8-10 l, as can be seen on the dotted line representing the mixture 4. An outlet 7 is provided on a bottom 6 of the container 5, through which an outlet gas indicated by arrows 8 is discharged from the container 5 during gas phase chroming.

    Das Gemisch 4 besteht zu etwa 99 Gew.-% aus Chrom-Granulat mit einer Partikelgröße zwischen 5 - 20 mm und zu etwa einem Gew.-% aus dem pulvrigen Aktivator. Die Vorrichtung wird in eine Retorte 14 eingesetzt und zur Schaffung einer inerten Umgebung mit 1000 l/h Ar gespült. Zwischen den Partikeln des Granulats sind Hohlräume vorhanden.Mixture 4 consists of approximately 99% by weight of chromium granules with a particle size between 5 - 20 mm and about 1% by weight from the powdery activator. The device is inserted into a retort 14 and to create an inert one Environment rinsed with 1000 l / h Ar. There are cavities between the particles of the granulate available.

    Die Turbinenschaufel 1 wird in einer (nicht dargestellten) Halteeinrichtung so positioniert, dass der Auslaß 7 des Behälters 5 im Bereich einer Öffnung 9 des Hohlraums 2 der Turbinenschaufel 1 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Form des Auslasses 7 der Öffnung 9 zum Hohlraum 2 so angepasst, dass der Auslaß 7 in den Hohlraum 2 hineinragt und so ein optimales Durchströmen des Beschichtungsgases 8 durch den Hohlraum 2 bzw. Beaufschlagen der inneren Oberfläche 3 der Turbinenschaufel 1 mit dem Beschichtungsgas gewährleistet ist. Die Retorte 14 weist eine (nicht dargestellte) Heizung auf, mit der das Gemisch 4 im Behälter 5 auf eine Temperatur erwärmt wird, dass sich das im wesentlichen CrCI umfassende Beschichtungsgas 8 bildet.The turbine blade 1 is positioned in a holding device (not shown) in such a way that that the outlet 7 of the container 5 in the region of an opening 9 of the cavity 2 of the turbine blade 1 is arranged. In the embodiment, the shape of the Outlet 7 of the opening 9 to the cavity 2 adapted so that the outlet 7 in the Cavity 2 protrudes and so an optimal flow of the coating gas 8 through the cavity 2 or loading of the inner surface 3 of the turbine blade 1 is guaranteed with the coating gas. The retort 14 has one (Not shown) heating with which the mixture 4 in the container 5 to a temperature is heated that the coating gas essentially comprising CrCI 8 forms.

    Fig. 1 zeigt ferner eine Gaszufuhreinrichtung 10, mit der, wie anhand der Pfeile zu erkennen ist, ein Inertgas, wie Ar, zugeführt wird, mit dem die gesamte Vorrichtung zur Schaffung einer inerten Umgebung in der Retorte 14 gespült wird. Das Inertgas wird über eine Einrichtung 11, wie mit einem Pfeil angedeutet, kontinuierlich abgeführt.Fig. 1 also shows a gas supply device 10, with which, as shown by the arrows is recognizable, an inert gas, such as Ar, is supplied with which the entire device is flushed into the retort 14 to create an inert environment. The inert gas is continuously discharged via a device 11, as indicated by an arrow.

    Bei dem Verfahren zum Gasphasenchromieren wird das im Behälter 5 vorgesehene Gemisch 4 aus Chrom-Granulat und NH4Cl als Aktivator mit einer Heizung auf eine Temperatur von etwa 1200 °C erwärmt, so dass sich im wesentlichen gasförmiges CrCI umfassendes Beschichtungsgas bildet. Das Beschichtungsgas 8 hat eine größere Dichte bzw. Wichte als das umgebende Ar oder H2 und durchströmt aufgrund der Schwerkraftwirkung automatisch und kontinuierlich den Auslaß 7 am Boden 6 des Behälters 5, wird so zum Hohlraum 2 der Turbinenschaufel 1 geleitet und beaufschlagt dort dessen Oberfläche 2 unter Bildung einer chromhaltigen Diffusionsschicht, die in Fig. 1 mit einer punktierten Linie angedeutet ist. In the process for gas phase chromating, the mixture 4 of chromium granules and NH 4 Cl provided in the container 5 is heated as an activator with a heater to a temperature of approximately 1200 ° C., so that coating gas comprising essentially gaseous CrCl is formed. The coating gas 8 has a greater density or weight than the surrounding Ar or H 2 and, due to the action of gravity, flows automatically and continuously through the outlet 7 at the bottom 6 of the container 5, is thus guided to the cavity 2 of the turbine blade 1 and acts on its surface 2 to form a chromium-containing diffusion layer, which is indicated in Fig. 1 with a dotted line.

    Das beschriebene Verfahren läuft aufgrund des sich kontinuierlich bildenden und infolge der Schwerkraft durch den Auslaß 7 abwärts strömenden Beschichtungsgas 8 automatisch ab. Die Beschichtungstemperatur wird über einen in Abhängigkeit von der gewünschten Schichtdicke zu variierenden Zeitraum gehalten. In der vorliegenden Ausgestaltung des Verfahrens wird die Beschichtungstemperatur 10 h gehalten. Dabei wird eine chromhaltige Diffusionsschicht 12 mit einer Schichtdicke von 25 µm und einem Chromgehalt von 17 % ausgebildet.The process described runs due to the continuously developing and coating gas 8 flowing downward through outlet 7 due to gravity automatically. The coating temperature is dependent on a the desired layer thickness to be varied for a period of time. In the present The coating temperature is held for 10 hours. Here, a chromium-containing diffusion layer 12 with a layer thickness of 25 microns and a chromium content of 17%.

    Am Boden 6 des Behälters 5 kann sich flüssiges CrCI absetzen, das mit einer dicken, mit 13 bezeichneten Linie dargestellt ist.Liquid CrCl, which has a thick, is shown with the line designated 13.

    Fig. 2 zeigt schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, bei der lediglich ein modifizierter Behälter 5' dargestellt ist. Auch hier ist in dem Behälter 5' ein Gemisch 4 aus einem Chrom-Granulat und einem Aktivator, wie z.B. NH4Cl, eingebracht, wobei das Gemisch 4 z.B. aus etwa 99 Gew.-% Chrom-Granulat und etwa 1-Gew.-% NH4Cl besteht.Fig. 2 shows schematically an alternative embodiment of the device, in which only a modified container 5 'is shown. Here too, a mixture 4 of a chromium granulate and an activator, such as NH 4 Cl, is introduced into the container 5 ', the mixture 4 consisting, for example, of about 99% by weight of chromium granules and about 1% by weight. % NH 4 Cl exists.

    Die Modifikation des Behälters 5' besteht im trichterförmig ausgebildeten Boden 6', der zum in der Mitte des Trichters vorgesehenen Auslaß 7 abfällt. In gleicher Weise wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel durchströmt das mit dem Pfeil 8 angedeutete Beschichtungsgas nach Erwärmen des Gemisches 4 auf die Beschichtungstemperatur von etwa 1100 °C den Auslaß 7 und wird so zur Beaufschlagung der inneren Oberfläche des metallischen Bauteils in dessen Hohlraum geleitet. Aufgrund der trichterförmigen Ausbildung des Bodens 6' kann das gasförmige CrCI sowie das sich gggf. bildende flüssige CrCI durch den Auslaß 7 besser abgeleitet werden oder abströmen bzw. abfließen, ebenfalls in den Hohlraum und an dessen innere Oberfläche gelangen und die Bildung der chromhaltigen Diffusionsschicht unterstützen.The modification of the container 5 'consists in the funnel-shaped bottom 6', which drops to the outlet 7 provided in the center of the funnel. In the same way as in the embodiment shown in Fig. 1 flows through with the Arrow 8 indicated coating gas after heating the mixture 4 to the coating temperature of about 1100 ° C, the outlet 7 and is thus the application the inner surface of the metallic component in the cavity. Due to the funnel-shaped formation of the bottom 6 ', the gaseous CrCI and if necessary. liquid CrCI forming better discharged through the outlet 7 will flow or flow away, also in the cavity and at its inner surface and the formation of the chromium-containing diffusion layer support.

    Zur gleichzeitigen Beschichtung mehrerer Bauteile 1 können die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Behälter 5 jeweils mehrere Auslässe 7 am Boden 6 aufweisen. Ebenso können zu diesem Zweck mehrere Vorrichtungen in einer Retorte 14 eingebaut sein.For the simultaneous coating of several components 1, those in FIGS. 1 and 2 shown container 5 each have a plurality of outlets 7 on the bottom 6. As well For this purpose, several devices can be installed in a retort 14.

    Claims (16)

    Verfahren zum Chromieren einer inneren Oberfläche eines Bauteils, gekennzeichnet durch die Schritte: Bereitstellen eines Gemisches (4) aus Chrom-Granulat und einem Aktivator, Erwärmen des Gemisches (4) auf eine Temperatur, dass sich ein im wesentlichen gasförmiges CrCI umfassendes Beschichtungsgas bildet, Ableiten des Beschichtungsgases und Beaufschlagen der inneren Oberfläche (3) des Bauteils (1) mit dem Beschichtungsgas unter Bildung einer chromhaltigen Diffusionsschicht. Method for chroming an inner surface of a component, characterized by the steps: Providing a mixture (4) of chrome granules and an activator, Heating the mixture (4) to a temperature such that a coating gas comprising essentially gaseous CrCl is formed, Deriving the coating gas and Applying the coating gas to the inner surface (3) of the component (1) to form a chromium-containing diffusion layer. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch (4) mit etwa 99 Gew.-% Chrom-Granulat und etwa 1 Gew.-% Aktivator bereitgestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that the mixture (4) with about 99 wt .-% chromium granules and about 1 wt .-% activator is provided. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktivator NH4Cl oder HCL bereitgestellt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that NH 4 Cl or HCL is provided as activator. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch (4) auf eine Temperatur von etwa 1200 °C erwärmt wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the mixture (4) is heated to a temperature of about 1200 ° C. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableiten des Beschichtungsgases und Beaufschlagung der inneren Oberfläche (3) des Bauteils (1) automatisch unter Schwerkraftwirkung erfolgt.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the removal of the coating gas and exposure to the inner surface (3) of the component (1) is carried out automatically under the action of gravity. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Durchführung in einer inerten Umgebung.Method according to one or more of the preceding claims, characterized by carrying out in an inert environment. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil (1) eine hohle Turbinenschaufel bereitgestellt wird. Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a hollow turbine blade is provided as the component (1). Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsschicht mit einer Schichtdicke im Bereich von 25 µm gebildet wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the diffusion layer is formed with a layer thickness in the range of 25 µm. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsschicht mit einem Chromgehalt im Bereich von 17 % bis 20 % gebildet wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the diffusion layer is formed with a chromium content in the range from 17% to 20%. Vorrichtung zum Chromieren einer inneren Oberfläche eines Bauteils, mit einem Behälter (5) zur Aufnahme eines Gemisches (4) aus Chrom-Granulat und einem Aktivator, an dessen Boden (6) wenigstens ein Auslaß (7) für ein Beschichtungsgas (8) vorgesehen ist; und einer Einrichtung zum Halten des Bauteils (1) so, dass der Auslaß des Behälters (5) im Bereich der inneren Oberfläche (3) des Bauteils (1) positioniert ist, wobei die Vorrichtung in einer beheizbaren Retorte (14) zum Erwärmen des im Behälter (5) befindlichen Gemisches (4) auf eine Temperatur, dass sich ein im wesentlichen CrCI umfassendes Beschichtungsgas bildet, anordbar ist.Device for chroming an inner surface of a component, with a Container (5) for holding a mixture (4) of chrome granules and one Activator, at the bottom (6) of which there is at least one outlet (7) for a coating gas (8) is provided; and a device for holding the component (1) in such a way that the outlet of the container (5) in the region of the inner surface (3) of the component (1) is positioned, the device in a heatable retort (14) for Heating the mixture (4) in the container (5) to a temperature, that a coating gas essentially comprising CrCI forms can be arranged is. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (6) zum Auslaß (7) hin schräg abfallend verläuft.Apparatus according to claim 10, characterized in that the bottom (6) slopes towards the outlet (7). Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (6) trichterförmig ausgebildet ist und zum Auslaß (7) hin abfällt.Apparatus according to claim 10 or 11, characterized in that the bottom (6) is funnel-shaped and drops towards the outlet (7). Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Auslasses (7) an die Form eines die innere Oberfläche (3) aufweisenden Hohlraums (2) des Bauteils (1) angepasst ist.Device according to one or more of claims 10 to 12, characterized in that the shape of the outlet (7) is adapted to the shape of a cavity (2) of the component (1) having the inner surface (3). Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in einer Retorte (14) mit einer Gaszufuhr- und eine Gasabfuhreinrichtung (10 bzw. 11) zur Schaffung einer inerten Umgebung anordbar ist. Device according to one or more of claims 10 to 13, characterized in that the device can be arranged in a retort (14) with a gas supply and a gas discharge device (10 or 11) to create an inert environment. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch eine Zufuhrleitung (10) in den Behälter (5) für einen pulverförmigen oder gasförmigen Aktivator.Device according to one or more of claims 10 to 14, characterized by a feed line (10) into the container (5) for a powdery or gaseous activator. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Vorrichtungen in der Retorte (14) anordbar sind.Device according to one or more of claims 10 to 15, characterized in that a plurality of devices can be arranged in the retort (14).
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