EP1680526A2 - Component anti-oxidation coating for such a component and corresponding production method - Google Patents

Component anti-oxidation coating for such a component and corresponding production method

Info

Publication number
EP1680526A2
EP1680526A2 EP04789911A EP04789911A EP1680526A2 EP 1680526 A2 EP1680526 A2 EP 1680526A2 EP 04789911 A EP04789911 A EP 04789911A EP 04789911 A EP04789911 A EP 04789911A EP 1680526 A2 EP1680526 A2 EP 1680526A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
substrate
platinum
substrate surface
region
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04789911A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Anja Kliewe
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
Publication of EP1680526A2 publication Critical patent/EP1680526A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • C23C10/18—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • 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
    • C23C10/18—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • C23C10/26—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions more than one element being diffused
    • 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
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/30—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes using a layer of powder or paste on the surface
    • 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
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/52—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation more than one element being diffused in one step
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12875—Platinum group metal-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12944—Ni-base component

Definitions

  • the invention relates to a component, in particular a component of a gas turbine.
  • the invention further relates to an antioxidant coating for such a component and a method for producing the same.
  • EP 0 784 104 B1 relates to a nickel-based superalloy with an optimized platinum-aluminum coating.
  • an article having a platinum-aluminum surface area, a substrate having a nickel-based substrate composition and a substrate surface, platinum and subsequently aluminum being diffused into the substrate surface first, and thereby providing a substrate area which an integrated aluminum content of 18 to 24 wt .-%, an integrated platinum content of 18 to 45 wt .-% and in the rest components of the substrate composition.
  • the substrate area thus formed forms a protective layer for the substrate.
  • the integrated values of aluminum and platinum are determined by an integration method, the platinum content and the aluminum content being integrated over the distance from the outer substrate surface.
  • a lower integration limit is around 2-3 ⁇ m below the substrate surface.
  • An upper integration limit is determined by the distance from the substrate surface at which the aluminum content, measured in% by weight, has dropped to an amount of 18% by weight, starting from larger values. This upper integration limit is used both for the determination of the integrated aluminum content and for the determination of the integrated platinum content.
  • the platinum-aluminum surface area is provided by two diffusion processes carried out in succession. Due to the separate alitation, the production of such a surface area acting as a protective layer is time-consuming and expensive.
  • the present invention is based on the problem of proposing a novel component with a substrate area, a novel oxidation protection coating and a method for producing such a component. This problem is solved in that the component mentioned at the outset is further developed by the features of the characterizing part of patent claim 1.
  • the component has a substrate composition based on nickel with an aluminum content of greater than 4.5% by weight. Only at least one platinum group metal is diffused into the substrate surface of the component to form the substrate surface area.
  • the present invention is based on the finding that a substrate surface area serving as protection against oxidation can be provided in a component whose substrate composition based on nickel or nickel alloy has an aluminum content of at least 4.5% by weight, in that only at least one metal the platinum group, preferably exclusively platinum, is diffused into the substrate surface of the component.
  • a substrate area on the surface of the component has good oxidation resistance, and it can be produced more cost-effectively than substrate areas known from the prior art, in which a separate alitizing process is required after the platinum has diffused in.
  • platinum is diffused into the substrate surface of the component to form the substrate region, the integrated proportion of platinum (Pt) in the substrate region being between 5 and 40% by weight, preferably between 5 and 30% by weight.
  • the proportion of aluminum (Al) in the substrate region is determined by the substrate composition of the component.
  • FIG. 1 shows a blade 10 of a gas turbine, namely an aircraft engine.
  • the blade 10 has an airfoil 11 and a blade root 12.
  • the entire blade 10, that is to say both the airfoil 11 and the blade root 12 is in the region of a surface 13 of the blade 10 in order to provide oxidation protection coated.
  • the blade 10 forms a substrate for the coating for forming the oxidation protection on the surface 13 of the blade 10.
  • the surface 13 of the substrate designed as blade 10 is accordingly also referred to as the substrate surface.
  • the blade 10 has a mass composition or substrate composition based on nickel.
  • the blade 10 has a nickel-based substrate composition with an aluminum content of greater than 4.5% by weight.
  • the nickel-based substrate composition has a maximum aluminum content of 10% by weight.
  • the platinum is diffused into the substrate surface 13 of the blade 10 in such a way that the integrated proportion of platinum in the platinum-aluminum substrate region which forms is between 5 and 40% by weight, preferably between 5 and 30% by weight. is particularly preferably between 5 and 17.99% by weight.
  • the proportion of aluminum and the other components is determined by the mass composition of the blade 10 or the substrate composition.
  • the platinum fractions in the substrate area given above are integrated fractions.
  • the integrated parts are determined using an integration method.
  • this integration method an integration is carried out over the distance d from the outer substrate surface, the platinum component being dependent on the distance or on the depth relative to the outer substrate surface.
  • the lower integration limit is either formed by the substrate surface itself or by a point immediately below the substrate surface.
  • x m j n 0 ⁇ m; in the case where the lower integration limit is formed by a point immediately below the substrate surface, Xmir is preferably 5 ⁇ m.
  • An upper integration limit x max is formed by the distance or by the depth with respect to the substrate surface, at which the proportion of platinum has dropped to 5% by weight and remains below this value.
  • the value of the integral is then divided by the difference between the upper integration limit x ma ⁇ and the lower integration limit x m i n , so that ⁇ p t -in t applies for the determination of the integrated platinum fraction:
  • the procedure is such that in a first step a corresponding component with a substrate surface and a substrate composition is provided, the substrate composition based on nickel having an aluminum content of at least 4.5% by weight. Only at least one platinum group metal is then diffused into a substrate surface of this component.
  • platinum and / or palladium is preferably diffused into the substrate surface, preference being given to the diffusion of exclusively platinum into the substrate surface. Platinum is diffused in using the slip technique. Accordingly, a corresponding platinum slip material is applied to the surface of the substrate and then cured.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

The invention relates to a component with a substrate region as anti-oxidation coating, in particular, a component for a gas turbine, with a substrate surface and a substrate composition for the component, with a substrate region in the region of the substrate surface of the component, produced by diffusion therein of at least one metal. According to the invention, the component has a substrate composition based on nickel, with an aluminium component of more than 4.5 wt. %, whereby at least one metal of the platinum group is exclusively diffused in the substrate surface of the component to form the substrate region.

Description

Bauteil, Oxidationsschutzbeschichtung für ein solches Bauteil und Herstellverfahren Component, anti-oxidation coating for such a component and manufacturing process
Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere ein Bauteil einer Gasturbine. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Oxidationsschutzbeschichtung für ein solches Bauteil und ein Verfahren zur Herstellung desselben.The invention relates to a component, in particular a component of a gas turbine. The invention further relates to an antioxidant coating for such a component and a method for producing the same.
Die EP 0 784 104 B1 betrifft eine Superlegierüng auf Nickelbasis mit optimierter Platin-Aluminium-Beschichtung. So ist in diesem Stand der Technik ein Gegenstand mit einem Platin-Aluminium-Oberflächenbereich offenbart, wobei ein Substrat eine Substratzusammensetzung auf Nickelbasis und eine Substratoberfläche aufweist, wobei in die Substratoberfläche zuerst Platin und darauffolgend Aluminium eindiffundiert wird und wobei hierdurch ein Substratbereich bereitgestellt wird, der einen integrierten Aluminiumgehalt von 18 bis 24 Gew.-%, einen integrierten Platingehalt von 18 bis 45 Gew.-% sowie im Rest Komponenten der Substrat- Massenzusammensetzung aufweist. Der so gebildete Substratbereich bildet eine Schutzschicht für das Substrat. Gemäß der EP 0 784 104 B1 werden die integrierten Werte von Aluminium und Platin durch eine Integrationsmethode ermittelt, wobei der Platingehalt sowie der Aluminiumgehalt über den Abstand von der äußeren Substratoberfläche integriert wird. Eine untere Integrationsgrenze liegt bei ca. 2-3 μm unterhalb der Substratoberfläche. Eine obere Integrationsgrenze wird durch den Abstand von der Substratoberfläche bestimmt, bei welchem der in Gew.-% gemessene Aluminiumgehalt ausgehend von größeren Werten auf einen Betrag von 18 Gew.-% gesunken ist. Diese obere Integrationsgrenze wird sowohl für die Ermittlung des integrierten Aluminiumanteils als auch für die Ermittlung des integrierten Platinanteils verwendet. Im Sinne dieses Standes der Technik erfolgt die Bereitstellung des Platin- Aluminium-Oberflächenbereichs durch zwei hintereinander durchgeführte Diffusionsprozesse. Durch das separate Alitieren ist die Herstellung eines solchen als Schutzschicht wirkenden Oberflächenbereichs zeitaufwändig und teuer.EP 0 784 104 B1 relates to a nickel-based superalloy with an optimized platinum-aluminum coating. Thus, in this prior art there is disclosed an article having a platinum-aluminum surface area, a substrate having a nickel-based substrate composition and a substrate surface, platinum and subsequently aluminum being diffused into the substrate surface first, and thereby providing a substrate area which an integrated aluminum content of 18 to 24 wt .-%, an integrated platinum content of 18 to 45 wt .-% and in the rest components of the substrate composition. The substrate area thus formed forms a protective layer for the substrate. According to EP 0 784 104 B1, the integrated values of aluminum and platinum are determined by an integration method, the platinum content and the aluminum content being integrated over the distance from the outer substrate surface. A lower integration limit is around 2-3 μm below the substrate surface. An upper integration limit is determined by the distance from the substrate surface at which the aluminum content, measured in% by weight, has dropped to an amount of 18% by weight, starting from larger values. This upper integration limit is used both for the determination of the integrated aluminum content and for the determination of the integrated platinum content. In terms of this prior art, the platinum-aluminum surface area is provided by two diffusion processes carried out in succession. Due to the separate alitation, the production of such a surface area acting as a protective layer is time-consuming and expensive.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Bauteil mit einem Substratbereich, eine neuartige Oxidationsschutzbeschichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils vorzuschlagen. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass das eingangs genannte Bauteil durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist.Proceeding from this, the present invention is based on the problem of proposing a novel component with a substrate area, a novel oxidation protection coating and a method for producing such a component. This problem is solved in that the component mentioned at the outset is further developed by the features of the characterizing part of patent claim 1.
Erfindungsgemäß weist das Bauteil eine Substratzusammensetzung auf Nickelbasis mit einem Aluminiumanteil von größer als 4,5 Gew.-% auf. In die Substratoberfläche des Bauteils ist zur Bildung des Substratoberflächenbereichs ausschließlich mindestens ein Metall der Platingruppe eindiffundiert.According to the invention, the component has a substrate composition based on nickel with an aluminum content of greater than 4.5% by weight. Only at least one platinum group metal is diffused into the substrate surface of the component to form the substrate surface area.
Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein als Oxidati- onsschutz dienender Substratoberflächenbereich bei einem Bauteil, dessen Substratzusammensetzung auf Nickelbasis oder Nickellegierungsbasis einen Aluminiumanteil von mindestens 4,5 Gew.-% aufweist, dadurch bereitgestellt werden kann, dass ausschließlich mindestens ein Metall der Platingruppe, vorzugsweise ausschließlich Platin, in die Substratoberfläche des Bauteils eindiffuπdiert wird. Ein derartiger Substratbereich an der Oberfläche des Bauteils verfügt über eine gute Oxidationsbe- ständigkeit, und derselbe ist kostengünstiger herstellbar als aus dem Stand der Technik bekannte Substratbereiche, bei denen ein separater Alitierprozess nach dem Eindiffundieren des Platins erforderlich ist.The present invention is based on the finding that a substrate surface area serving as protection against oxidation can be provided in a component whose substrate composition based on nickel or nickel alloy has an aluminum content of at least 4.5% by weight, in that only at least one metal the platinum group, preferably exclusively platinum, is diffused into the substrate surface of the component. Such a substrate area on the surface of the component has good oxidation resistance, and it can be produced more cost-effectively than substrate areas known from the prior art, in which a separate alitizing process is required after the platinum has diffused in.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in die Substratoberfläche des Bauteils zur Bildung des Substratbereichs ausschließlich Platin eindiffundiert, wobei der integrierte Anteil an Platin (Pt) in dem Substratbereich zwischen 5 und 40 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 5 und 30 Gew.-%, beträgt, und wobei der Anteil an Aluminium (AI) in dem Substratbereich durch die Substratzusammensetzung des Bauteils bestimmt ist.According to an advantageous development of the invention, only platinum is diffused into the substrate surface of the component to form the substrate region, the integrated proportion of platinum (Pt) in the substrate region being between 5 and 40% by weight, preferably between 5 and 30% by weight. , and, and the proportion of aluminum (Al) in the substrate region is determined by the substrate composition of the component.
Weitere selbstständig schutzfähige Gegenstände, wie eine er indungsgemäße Beschichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen sind in den unabhängigen Patentansprüchen 1 1 und 19 definiert.Other independently protectable objects, such as a coating according to the invention and a method for producing components, are defined in the independent claims 1 1 and 19.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:Preferred developments of the invention result from the dependent subclaims and the following description. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing, without being restricted to this. The drawing shows:
Fig. 1 : ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bauteil.1: a component designed according to the invention.
Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 in größerem Detail beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Schaufel 10 einer Gasturbine, nämlich eines Flugtriebwerks. Die Schaufel 10 verfügt über ein Schaufelblatt 1 1 sowie über einen Schaufelfuß 12. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die gesamte Schaufel 10, also sowohl das Schaufelblatt 1 1 als auch der Schaufelfuß 12, im Bereich einer 0- berfläche 13 der Schaufel 10 zur Bereitstellung eines Oxidationsschutzes beschichtet.The present invention is described in greater detail below with reference to FIG. 1. 1 shows a blade 10 of a gas turbine, namely an aircraft engine. The blade 10 has an airfoil 11 and a blade root 12. In the exemplary embodiment shown, the entire blade 10, that is to say both the airfoil 11 and the blade root 12, is in the region of a surface 13 of the blade 10 in order to provide oxidation protection coated.
Die Schaufel 10 bildet ein Substrat für die Beschichtung zur Bildung des Oxidationsschutzes an der Oberfläche 13 der Schaufel 10. Die Oberfläche 13 des als Schaufel 10 ausgebildeten Substrats wird demnach auch als Substratoberfläche bezeichnet. Die Schaufel 10 verfügt über eine Massezusammensetzung bzw. Substratzusammensetzung auf Nickelbasis.The blade 10 forms a substrate for the coating for forming the oxidation protection on the surface 13 of the blade 10. The surface 13 of the substrate designed as blade 10 is accordingly also referred to as the substrate surface. The blade 10 has a mass composition or substrate composition based on nickel.
Es liegt nun im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, auf ein Substrat mit einer Substratzusammensetzung auf Nickelbasis mit einem Aluminiumanteil von größer als 4,5 Gew.-% eine Oxidationsschutzbeschichtung dadurch aufzubringen, dass in die Substratoberfläche ausschließlich mindestens ein Metall der Platingruppe, vorzugsweise Platin und/oder Palladium, eindiffundiert wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ausschließlich Platin in die Substratoberfläche der Schaufel 10 eindiffundiert.It is now within the meaning of the present invention to apply an anti-oxidation coating to a substrate with a nickel-based substrate composition with an aluminum content of greater than 4.5% by the fact that only at least one platinum group metal, preferably platinum and / or palladium is diffused. In the preferred exemplary embodiment, only platinum is diffused into the substrate surface of the blade 10.
Wie bereits erwähnt, verfügt die Schaufel 10 über eine Substratzusammensetzung auf Nickelbasis mit einem Aluminiumanteil von größer als 4,5 Gew.-%. Die Substratzusammensetzung auf Nickelbasis weist einen Aluminiumanteil von maximal 10 Gew.-% auf. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Platin derart in die Substratoberfläche 13 der Schaufel 10 eindiffundiert, dass der integrierte Anteil an Platin in dem sich ausbildenden Platin-Aluminium-Substratbereich zwischen 5 und 40 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 5 und 30 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 5 und 17,99 Gew.- % beträgt. Der Anteil an Aluminium und der übrigen Komponenten wird durch die Massezusammensetzung der Schaufel 10 bzw. die Substratzusammensetzung bestimmt.As already mentioned, the blade 10 has a nickel-based substrate composition with an aluminum content of greater than 4.5% by weight. The nickel-based substrate composition has a maximum aluminum content of 10% by weight. In the preferred exemplary embodiment, the platinum is diffused into the substrate surface 13 of the blade 10 in such a way that the integrated proportion of platinum in the platinum-aluminum substrate region which forms is between 5 and 40% by weight, preferably between 5 and 30% by weight. is particularly preferably between 5 and 17.99% by weight. The proportion of aluminum and the other components is determined by the mass composition of the blade 10 or the substrate composition.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird demnach vorgeschlagen, eine Oxidationsschutzbeschichtung für ein Bauteil einer Gasturbine mit einer Substratzusam- mensetzung auf Nickelbasis dadurch herzustellen, dass ausschließlich Platin und/oder Palladium, vorzugsweise ausschließlich Platin, in die Substratoberfläche des Bauteils eindiffundiert wird. Auf den nach dem Stand der Technik erforderlichen Alitierprozess kann verzichtet werden. Es kann eine gute Oxidationsbeständigkeit bereitgestellt werden.In the sense of the present invention, it is therefore proposed to produce an anti-oxidation coating for a component of a gas turbine with a substrate composition based on nickel by diffusing only platinum and / or palladium, preferably exclusively platinum, into the substrate surface of the component. The alitation process required by the prior art can be dispensed with. Good oxidation resistance can be provided.
Bei den oben angegebenen Platinanteilen im Substratbereich handelt es sich um integrierte Anteile. Die integrierten Anteile werden durch eine Integrationsmethode ermittelt. Bei dieser Integrationsmethode wird eine Integration über den Abstand d von der äußeren Substratoberfläche vorgenommen, wobei der Platinanteil vom Abstand bzw. von der Tiefe relativ zu der äußeren Substratoberfläche abhängig ist. Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird die untere Integrationsgrenze entweder durch die Substratoberfläche selbst gebildet oder durch einen Punkt unmittelbar unterhalb der Substratoberfläche. In dem Fall, in dem die untere Integrationsgrenze durch die Substratoberfläche selbst gebildet wird, beträgt xmjn = 0 μm; in dem Fall, in dem die untere Integrationsgrenze durch einen Punkt unmittelbar unterhalb der Substratoberfläche gebildet wird, beträgt Xmir, vorzugsweise 5 μm. Eine obere Integrationsgrenze xmax wird durch den Abstand bzw. durch die Tiefe bezüglich der Substratoberfläche gebildet, bei welcher der Anteil an Platin auf 5 Gew.-% gesunken ist und unter diesem Wert verbleibt. Der Wert des Integrals wird dann noch durch die Differenz zwischen der oberen Integrationsgrenze xmaχ und der unteren Integrationsgrenze xmin dividiert, so dass dann für die Ermittlung des integrierten Platinanteils ϊpt-int gilt: The platinum fractions in the substrate area given above are integrated fractions. The integrated parts are determined using an integration method. In this integration method, an integration is carried out over the distance d from the outer substrate surface, the platinum component being dependent on the distance or on the depth relative to the outer substrate surface. In the sense of the present invention, the lower integration limit is either formed by the substrate surface itself or by a point immediately below the substrate surface. In the case where the lower integration limit is formed by the substrate surface itself, x m j n = 0 μm; in the case where the lower integration limit is formed by a point immediately below the substrate surface, Xmir is preferably 5 μm. An upper integration limit x max is formed by the distance or by the depth with respect to the substrate surface, at which the proportion of platinum has dropped to 5% by weight and remains below this value. The value of the integral is then divided by the difference between the upper integration limit x ma χ and the lower integration limit x m i n , so that ϊp t -in t applies for the determination of the integrated platinum fraction:
wobei:in which:
Ipt-jnt = integrierter Anteil an Platin lpt (x) = Anteil an Platin als Funktion von x x = Abstand bzw. Tiefe von der äußeren Substratoberfläche Vnm untere Integrationsgrenze xmax = obere IntegrationsgrenzeIpt-jn t = integrated portion of platinum lp t (x) = portion of platinum as a function of xx = distance or depth from the outer substrate surface Vnm lower integration limit x max = upper integration limit
Zur Herstellung eines Bauteils mit einer solchen Oxidationsschutzschicht wird so vorgegangen, dass in einem ersten Schritt ein entsprechendes Bauteil mit einer Substratoberfläche und einer Substratszusammensetzung bereitgestellt wird, wobei die Substratzusammensetzung auf Nickelbasis einen Aluminiumanteil von mindestens 4,5 Gew.-% aufweist. In eine Substratoberfläche dieses Bauteils wird dann ausschließlich mindestens ein Metall der Platingruppe eindiffundiert. Im Sinne der Erfindung wird vorzugsweise Platin und/oder Palladium in die Substratoberfläche eindiffundiert, wobei das Eindiffundieren von ausschließlich Platin in die Substratoberfläche bevorzugt ist. Das Eindiffundieren von Platin erfolgt in Schlickertechnik. Demnach wird ein entsprechender Platin-Schlickerwerkstoff auf die Oberfläche des Substrats aufgetragen und anschließend ausgehärtet. To produce a component with such an oxidation protection layer, the procedure is such that in a first step a corresponding component with a substrate surface and a substrate composition is provided, the substrate composition based on nickel having an aluminum content of at least 4.5% by weight. Only at least one platinum group metal is then diffused into a substrate surface of this component. For the purposes of the invention, platinum and / or palladium is preferably diffused into the substrate surface, preference being given to the diffusion of exclusively platinum into the substrate surface. Platinum is diffused in using the slip technique. Accordingly, a corresponding platinum slip material is applied to the surface of the substrate and then cured.

Claims

Patentansprüche claims
1. Bauteil mit einem Substratbereich als Oxidationsschutzschicht, insbesondere Bauteil einer Gasturbine, mit einer Substratoberfläche (13) und einer Substratzusammensetzung des Bauteils (10), und mit einem im Bereich der Substratoberfläche (13) des Bauteils durch Eindiffundieren mindestens eines Metalls ausgebildeten Substratbereich, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) eine Substratzusammensetzung auf Nickelbasis mit einem Aluminiumanteil von größer als 4,5 Gew.-% aufweist, und dass in die Substratoberfläche (13) des Bauteils (10) zur Bildung des Substratbereichs ausschließlich mindestens ein Metall der Platingruppe eindiffundiert ist.1. Component with a substrate region as an oxidation protection layer, in particular component of a gas turbine, with a substrate surface (13) and a substrate composition of the component (10), and with a substrate region formed in the region of the substrate surface (13) of the component by diffusing at least one metal, thereby characterized in that the component (10) has a substrate composition based on nickel with an aluminum content of greater than 4.5% by weight and that in the substrate surface (13) of the component (10) only at least one metal from the platinum group is used to form the substrate region is diffused.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Substratoberfläche (13) des Bauteils (10) zur Bildung des Substratbereichs Platin und/oder Palladium eindiffundiert ist.2. Component according to claim 1, characterized in that platinum and / or palladium is diffused into the substrate surface (13) of the component (10) to form the substrate region.
3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Substratoberfläche (13) des Bauteils (10) zur Bildung des Substratbereichs ausschließlich Platin eindiffundiert ist.3. Component according to claim 1 or 2, characterized in that only platinum is diffused into the substrate surface (13) of the component (10) to form the substrate region.
4. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Anteil an Platin (Pt) in dem Substratbereich zwischen 5 und 40 Gew.-% beträgt.4. Component according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the integrated proportion of platinum (Pt) in the substrate area is between 5 and 40 wt .-%.
5. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Anteil an Platin (Pt) in dem Substratbereich zwischen 5 und 30 Gew.-% beträgt.5. Component according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the integrated proportion of platinum (Pt) in the substrate area is between 5 and 30 wt .-%.
6. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Anteil an Platin in dem Substratbereich zwischen 5 und 17,99 Gew.-% beträgt. 6. Component according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the integrated proportion of platinum in the substrate area is between 5 and 17.99% by weight.
7. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Aluminium in dem Substratbereich durch die Substratzusammensetzung bestimmt ist.7. Component according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the proportion of aluminum in the substrate region is determined by the substrate composition.
8. Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) eine Substratzusammensetzung auf Nickelbasis mit einem Aluminiumanteil von maximal 10 Gew.- aufweist.8. Component according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the component (10) has a substrate composition based on nickel with an aluminum content of at most 10 wt.
9. Bauteil nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) als Gasturbinenbauteil, insbesondere als Bauteil eines Flugtriebwerks, ausgebildet ist.9. Component according to one or more of the preceding claims, characterized in that the component (10) is designed as a gas turbine component, in particular as a component of an aircraft engine.
10. Bauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) als Schaufel einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, ausgebildet ist.10. The component according to claim 9, characterized in that the component (10) is designed as a blade of a gas turbine, in particular an aircraft engine.
1 1. Oxidationsschutzbeschichtung für ein Bauteil, insbesondere ein Gasturbinenbauteil, wobei das Bauteil (10) eine Substratzusammensetzung aufweist, und wobei die Beschichtung durch Eindiffundieren mindestens eines Metalls in eine Substratoberfläche (13) des Bauteils (10) gebildet ist und hierdurch einen Substratbereich des Bauteils bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) eine Substratzusammensetzung auf Nickelbasis mit einem Aluminiumanteil von größer als 4,5 Gew.-% aufweist, und dass in die Substratoberfiäche (13) des Bauteils (10) zur Bildung des Substratbereichs ausschließlich mindestens ein Metall der Platingruppe eindiffundiert ist.1 1. Oxidation protection coating for a component, in particular a gas turbine component, wherein the component (10) has a substrate composition, and wherein the coating is formed by diffusing at least one metal into a substrate surface (13) of the component (10) and thereby a substrate area of the component , characterized in that the component (10) has a nickel-based substrate composition with an aluminum content of greater than 4.5% by weight, and that only at least one in the substrate surface (13) of the component (10) to form the substrate region Metal of the platinum group is diffused.
12. Beschichtung nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Substratoberfläche (13) des Bauteils (10) zur Bildung des Substratbereichs Platin und/oder Palladium eindiffundiert ist. 12. Coating according to claim 1 1, characterized in that platinum and / or palladium is diffused into the substrate surface (13) of the component (10) to form the substrate area.
13. Beschichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in die Substratoberffäche (13) des Bauteils ( W) zur Bildung des Substratbereichs ausschließlich Platin eindiffundiert ist.13. A coating according to claim 1 1 or 12, characterized in that only platinum is diffused into the substrate surface (13) of the component (W) to form the substrate region.
14. Beschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Anteil an Platin in dem Substratbereich zwischen 5 und 40 Gew.-% beträgt.14. Coating according to one or more of claims 1 1 to 13, characterized in that the integrated proportion of platinum in the substrate area is between 5 and 40 wt .-%.
15. Beschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Anteil an Platin in dem Substratbereich zwischen 5 und 30 Gew.-% beträgt.15. Coating according to one or more of claims 1 1 to 14, characterized in that the integrated proportion of platinum in the substrate area is between 5 and 30 wt .-%.
16. Beschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Anteil an Platin in dem Substratbereich zwischen 5 und 17,99 Gew.-% beträgt.16. Coating according to one or more of claims 1 1 to 15, characterized in that the integrated proportion of platinum in the substrate area is between 5 and 17.99% by weight.
17. Beschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Aluminium in dem Substratbereich durch die Substratzusammensetzung bestimmt ist.17. Coating according to one or more of claims 1 1 to 16, characterized in that the proportion of aluminum in the substrate region is determined by the substrate composition.
18. Beschichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) eine Substratzusammensetzung auf Nickelbasis mit einem Aluminiumanteil von maximal 10 Gew.-% aufweist.18. Coating according to one or more of claims 1 1 to 16, characterized in that the component (10) has a substrate composition based on nickel with an aluminum content of at most 10 wt .-%.
19. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einem Substratbereich als Oxi- dationsschutzschicht, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines Bauteils (10) mit einer Substratoberfläche (13) und einer Substratzusammensetzung, wobei das Bauteil (10) eine Substratzusammensetzung auf Nickelbasis mit einem Aluminiumanteil von größer als 4,5 Gew.-% aufweist, b) Eindiffundieren ausschließlich mindestens eines Metalls der Platingruppe in die Substratoberfläche (13) des Bauteils (10). 19. A method for producing a component with a substrate area as an oxidation protection layer, comprising the following steps: a) providing a component (10) with a substrate surface (13) and a substrate composition, the component (10) being a nickel-based substrate composition with an aluminum content of greater than 4.5% by weight, b) only at least one platinum group metal diffuses into the substrate surface (13) of the component (10).
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in die Substratoberfläche (13) des Bauteils (10) zur Bildung des Substratbereichs Platin und/oder Palladium eindiffundiert wird.20. The method according to claim 19, characterized in that platinum and / or palladium is diffused into the substrate surface (13) of the component (10) to form the substrate region.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass in die Substratoberfläche (13) des Bauteils (10) zur Bildung des Substratbereichs ausschließlich Platin eindiffundiert wird.21. The method according to claim 19 or 20, characterized in that only platinum is diffused into the substrate surface (13) of the component (10) to form the substrate region.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Eindiffundieren derart durchgeführt wird, dass der integrierte Anteil an Platin in dem Substratbereich zwischen 5 und 40 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 5 und 30 Gew.-%, beträgt.22. The method according to one or more of claims 19 to 21, characterized in that the diffusion is carried out in such a way that the integrated proportion of platinum in the substrate region is between 5 and 40% by weight, preferably between 5 and 30% by weight. , is.
23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil ein Gasturbinenbauteil, insbesondere eine Schaufel eines Flugtriebwerks, bereitgestellt wird.23. The method according to one or more of claims 19 to 22, characterized in that a gas turbine component, in particular a blade of an aircraft engine, is provided as the component.
24. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) eine Substratzusammensetzung auf Nickelbasis mit einem Aluminiumanteil von maximal 10 Gew.-% aufweist. 24. The method according to one or more of claims 19 to 23, characterized in that the component (10) has a substrate composition based on nickel with an aluminum content of at most 10% by weight.
EP04789911A 2003-10-31 2004-10-04 Component anti-oxidation coating for such a component and corresponding production method Withdrawn EP1680526A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10350882A DE10350882A1 (en) 2003-10-31 2003-10-31 Component, oxidation protection coating for such a component and manufacturing process
PCT/DE2004/002194 WO2005045089A2 (en) 2003-10-31 2004-10-04 Component anti-oxidation coating for such a component and corresponding production method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1680526A2 true EP1680526A2 (en) 2006-07-19

Family

ID=34529969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04789911A Withdrawn EP1680526A2 (en) 2003-10-31 2004-10-04 Component anti-oxidation coating for such a component and corresponding production method

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7662484B2 (en)
EP (1) EP1680526A2 (en)
DE (1) DE10350882A1 (en)
WO (1) WO2005045089A2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10361888B3 (en) * 2003-12-23 2005-09-22 Airbus Deutschland Gmbh Anodizing process for aluminum materials
DE102004021926A1 (en) * 2004-05-04 2005-12-01 Mtu Aero Engines Gmbh A method of making a coating and anode for use in such a method
PL416283A1 (en) 2016-02-26 2017-08-28 General Electric Company Product with improved system of coatings and methods to produce it

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0567755B1 (en) * 1992-04-29 1996-09-04 WALBAR INC. (a Delaware Corporation) Improved diffusion coating process and products
CA2165641C (en) 1994-12-24 2007-02-06 David Stafford Rickerby A method of applying a thermal barrier coating to a superalloy article and a thermal barrier coating
US6066405A (en) * 1995-12-22 2000-05-23 General Electric Company Nickel-base superalloy having an optimized platinum-aluminide coating
US6254756B1 (en) * 1999-08-11 2001-07-03 General Electric Company Preparation of components having a partial platinum coating thereon
EP1094131B1 (en) 1999-10-23 2004-05-06 ROLLS-ROYCE plc A corrosion protective coating for a metallic article and a method of applying a corrosion protective coating to a metallic article

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005045089A2 (en) 2005-05-19
US20070134095A1 (en) 2007-06-14
DE10350882A1 (en) 2005-06-02
WO2005045089A3 (en) 2005-10-20
US7662484B2 (en) 2010-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69612828T3 (en) Nickel-base superalloy article with optimized platinum-aluminide coating and method of making the same
DE19706447B4 (en) High temperature alloy article with a discrete additive protective coating
DE2520192C2 (en) Use of Nicocraly alloys as materials for coating superalloy articles
DE69919495T2 (en) An article with a hafnium-silicon-modified platinum-aluminum adhesive or outer layer
DE69934766T2 (en) Renewal of a heat-retardant coating system
DE60118246T2 (en) NICKEL BASED DIFFUSION SOLUTION AND PROCESS FOR REPAIRING SUPER ALLOYS
DE69401260T2 (en) Coating composition with good protection against corrosion and oxidation
DE2826909A1 (en) COATED METAL OBJECT
EP2245274A1 (en) Device and method for the partial coating of components
DE112008003460T5 (en) Coated Super Alloy Objects
DE102016202872A1 (en) A member of a molybdenum alloy and method for forming an oxidation protective layer therefor
EP2331723B1 (en) Process for coating a turbine blade or vane of a gas turbine
DE102012015586A1 (en) Duplex phase CrAl coating for improved corrosion / oxidation protection
EP1754801A2 (en) Coated component
EP1805344B1 (en) Method for producing a component covered with a wear-resistant coating
DE102005044991A1 (en) Process for producing a protective layer, protective layer and component with a protective layer
WO2017005460A1 (en) Contour-following protective coating for compressor components of gas turbines
DE69838341T2 (en) IMPROVING THE EQUALITY OF A COATING DURING ALUMINUM OXIDE DIPING
DE4229600C1 (en) Protective layer for titanium components and process for their manufacture
WO2010054633A2 (en) Wear-resistant layer for tial
WO2005045089A2 (en) Component anti-oxidation coating for such a component and corresponding production method
EP1097249B1 (en) Method for producing a plating for a metal component
DE69930804T2 (en) Production of low-sulfur platinum layers and platinum aluminide layers in thermal barrier layers
DE10355234A1 (en) Process for producing a corrosion-resistant and oxidation-resistant coating and component with such a coating
DE102007003735B4 (en) Process for producing a protective coating and protective coating

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20060303

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): DE ES FR GB IT SE

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE ES FR GB IT SE

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: DER ERFINDER HAT AUF SEINE NENNUNG VERZICHTET.

17Q First examination report despatched

Effective date: 20110902

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: MTU AERO ENGINES GMBH

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: MTU AERO ENGINES AG

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20200211