EP3608450A2 - Verfahren zum versehen einer metallischen oberfläche mit einer chrom-diffusionsschutzschicht - Google Patents
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- the present invention relates to a method for coating a metallic surface, for example a surface of a component of a turbomachine, with a diffusion protection layer made from a chromium-containing slip, and in particular to a method which shortens the holding time during the heat treatment of the coated component to produce a Chrome diffusion protection layer on the metallic surface enables.
- components such as Turbine blades made of, for example, nickel-based superalloys for protection against oxidation and corrosion at the high temperatures prevailing during operation of the gas turbines are usually provided with a diffusion protective layer.
- a chromium-containing slip for example, is usually applied to the component in several layers, whereupon the component coated in this way is heated to high temperatures (for example 800 ° C. to 1250 ° C.), so that the chromium diffuses in the slip effect in the surface of the component and thereby improve the oxidation and corrosion resistance of the surface.
- the production of the chrome diffusion protection layer can be followed by an alitation (e.g.
- a metallic surface coated according to the method according to the invention is also the subject of the present invention, as is a slip suitable for the method according to the invention.
- a metallic surface for example a surface of a component of a turbomachine
- a chromium diffusion protection layer one or more layers (for example at least two layers or layers) of a chromium-containing slip are applied to the surface to be coated, wherein before the application of a layer to an already applied layer, the already applied layer is preferably dried.
- the slip used also contains silicon powder. Surprisingly, it was found that this accelerates the diffusion of the chromium into the metallic surface and thus the required holding time of the component at the required high temperatures can be shortened.
- the weight ratio of chrome powder to silicon powder in the slip is in most cases at least 5: 1, e.g. at least 6: 1, at least 7: 1, at least 8: 1, at least 9: 1, at least 9.5: 1 or at least 10: 1, and is usually not higher than 100: 1, e.g. not higher than 75: 1, not higher than 50: 1, not higher than 40: 1, or not higher than 30: 1.
- Both the chrome powder and the silicon powder generally have a maximum grain size and / or an average grain size of less than or equal to 20 ⁇ m, in particular less than or equal to 10 ⁇ m, preferably less than or equal to 5 ⁇ m.
- the slip is applied at room temperature (20-25 ° C).
- the temperature of the surface to be coated can also be significantly higher, but preferably not higher than 200 ° C.
- the resulting layer is preferably dried before (optionally) a further layer is applied. Drying is preferably carried out at elevated temperature, for example in the range from 50 ° C. to 200 ° C., for example in the range from 80 ° C. to 150 ° C.
- the drying can take place in an air atmosphere or in a vacuum or in a protective gas atmosphere (eg argon atmosphere).
- Two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more layers of slip can be applied in succession.
- the thickness of a layer that has not yet dried is often in the range from 1 ⁇ m to 60 ⁇ m.
- the thickness of the layer is reduced by drying, the extent of the reduction depending inter alia on the solids content of the slip used.
- the thickness of the finished coating (after application and drying of all layers) is usually in the range from 40 ⁇ m to 10 mm, in particular in the range from 50 ⁇ m to 5 mm, for example in the range from 60 ⁇ m to 2 mm.
- a slip suitable for the method according to the invention contains at least three essential constituents, namely particulate chromium, particulate silicon and binder.
- the slip usually also contains water and / or one or more organic solvents.
- the slip can also contain one or more further constituents, for example metal halide (for example CrCl 3 ) and / or inert substance particles (for example Al 2 O 3 ).
- binders are suitable as binders, in particular organic polymers (resins).
- organic polymers include epoxy resins, silicones, alkyd resins, acrylic resins, polyurethanes, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, phenolic resins, polyesters, polyamides and polyolefins.
- suitable organic solvents are all those used in the paint industry.
- Nonlimiting specific examples include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and butanol; Glycols and glycol-containing compounds such as ethylene glycol and ethylene glycol alkyl ether; Ethers, esters, amines, amides, ketones, aldehydes, aromatic compounds such as toluene and xylene; and chlorinated hydrocarbons.
- the slip used according to the invention can comprise water and / or at least one liquid organic compound, in particular an oil, preferably screen printing oil.
- the slip can be applied to the metallic surface in any manner, for example using techniques known in the paint industry, such as spraying, brushing, dipping, pouring, roller coating and spin coating.
- the metallic surface to be coated can consist, for example, of a pure metal and / or an alloy.
- alloys include those which are used in the production of components of turbomachines, in particular so-called super alloys based on nickel and / or cobalt and / or iron, which contain one or more additional metals, such as, for example, Re, W. , Mo, Nb, Ta, and Ti.
- Non-limiting examples of metal substrates that can be coated with the method according to the invention include components of turbomachines (in particular gas turbines), for example, blades of guide blades and moving blades, blade cover bands, blade platforms and parts thereof.
- turbomachines in particular gas turbines
- blades of guide blades and moving blades for example, blades of guide blades and moving blades, blade cover bands, blade platforms and parts thereof.
- the coated substrate is heated in a vacuum and / or under a protective gas atmosphere (for example argon) to a temperature which enables the chromium in the layer or layers to diffuse the coated metallic surface into it.
- a protective gas atmosphere for example argon
- the temperature required for this depends on various factors, including the composition of the metallic surface, the desired depth of penetration into the surface, the composition of the slip, and the thickness of the slip layer (s). In most cases, this temperature is in the range from 800 ° C. to 1250 ° C., in particular in the range from 900 ° C. to 1200 ° C. and preferably in the range from 1000 ° C. to 1150 ° C.
- the required holding times at these temperatures are generally in the range from 1 h to 24 h, in particular from 2 h to 12 h, preferably from 3 h to 6 h. Due to the presence of silicon in the slip the required holding time is shortened (the diffusion of chromium into the metallic surface is accelerated), for example by at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20% or at least 25% of the required holding time in the absence of silicon.
- the heat treatment for producing a diffusion protection layer is also preferably carried out in an atmosphere which contains one or more chromium halides, in particular a chromium chloride, preferably CrCl 2 .
- An alitation preferably follows the production of the chromium diffusion protection layer.
- the alitation can be carried out, for example, as gas phase alitation, in which aluminum-containing donor material, such as aluminum powder, together with an activator or a starting material for an activator, such as a halogen compound, is exposed to a high temperature for a certain time in order to enrich aluminum to effect the surface of the component treated accordingly.
- a reducing atmosphere for example of a 3/8 mixture of a protective gas or inert gas, such as argon, and hydrogen can be provided in the corresponding reaction chamber.
- a component made of the PW 1484 alloy which contains approximately 5% by weight of chromium, approximately 2% by weight of molybdenum, approximately 6% of tungsten, approximately 3% by weight of rhenium, approximately 9% by weight of tantalum, approximately 5% by weight.
- the slip was applied to the component to be coated by spraying. After the application, the slip was dried at 50 ° C. in vacuo and then at 100 ° C. in air for up to half an hour. The thickness of the slip thus dried was 150 ⁇ m. Thereafter, the component was subjected to a heat treatment at a temperature of 1080 ° C in an argon atmosphere containing a small amount of CrCl 2 for 4 hours.
- FIG. 1 shows a section (after molybdic acid etching) of a coated surface produced in this way (magnification 1000: 1).
- the diffusion protection layer 2 produced on the component 1 was approximately 20 ⁇ m thick.
- An analysis of the surface of the component showed the concentrations of the elements present therein (in% by weight) as a function of the distance from the outer surface of the diffusion protection layer 2, as shown in the following table.
- both chromium and silicon had diffused into component 1 up to a distance of approximately 20 ⁇ m from the surface.
- the coated component was then subjected to a gas phase alitation, in which the aluminum-containing donor material was deposited on the component using the activator AIF 3 .
- the alitation was carried out at a temperature of approximately 1100 ° C. for 6 h in an argon-hydrogen atmosphere.
- FIG. 2 shows a section (after molybdic acid etching) of the alitated coated surface (magnification 500: 1). How from FIG. 2 can be seen, was by the alitation on the approximately 20 microns thick chrome diffusion protection layer 2, which in FIG. 1 is shown, an approx. 60 ⁇ m thick alitation layer 3 is formed, which mainly consisted of aluminum.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer metallischen Oberfläche, beispielsweise einer Oberfläche eines Bauteils einer Strömungsmaschine, mit einer aus einem Chrom-haltigen Schlicker hergestellten Diffusionsschutzschicht, und insbesondere ein Verfahren, das eine Verkürzung der Haltezeit bei der Wärmebehandlung des beschichteten Bauteils zur Herstellung einer Chrom-Diffusionsschutzschicht auf der metallischen Oberfläche ermöglicht.
- Im Bereich der Gasturbinen, wie stationären Gasturbinen oder Flugtriebwerken, werden Bauteile wie z.B. Turbinenschaufeln aus beispielsweise Nickelbasis-Superlegierungen zum Schutz gegen Oxidation und Korrosion bei den beim Betrieb der Gasturbinen herrschenden hohen Temperaturen üblicherweise mit einer Diffusionsschutzschicht versehen. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Chrom-haltiger Schlicker in der Regel in mehreren Schichten auf das Bauteil aufgetragen, worauf das so beschichtete Bauteil auf hohe Temperaturen (beispielsweise 800°C bis 1250°C) erhitzt wird, um so eine Diffusion des Chroms im Schlicker in die Oberfläche des Bauteils zu bewirken und dadurch die Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche zu verbessern. An die Herstellung der Chrom-Diffusionsschutzschicht kann sich eine Alitierung (z.B. Gasphasenalitierung) der Diffusionsschutzschicht anschliessen, um durch die Abscheidung von Aluminium und die dadurch bedingte Anreicherung von Aluminium in der Beschichtung die Aluminiumoxidbildung zu begünstigen und so einem Oxidationsangriff auf das Bauteil entgegen zu wirken. Nachteilig an diesen Verfahren sind die relative langen Haltezeiten des Bauteils bei hohen Temperaturen, die für die Herstellung der Diffusionsschutzschicht erforderlich sind.
- Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Beschichtung einer metallischen Oberfläche mit einem Chrom-haltigen Schlicker bereitzustellen, bei dem die Haltezeiten bei der Herstellung der Chrom-Diffusionsschutzschicht verkürzt werden können.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Eine gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren beschichtete metallische Oberfläche ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ebenso wie ein für das erfindungsmässe Verfahren geeigneter Schlicker.
- In dem erfindungsgemässen Verfahren zum Versehen eines metallischen Oberfläche (z.B. einer Oberfläche eines Bauteils einer Strömungsmaschine) mit einer Chrom-Diffusionsschutzschicht werden eine oder mehrere Schichten (beispielsweise mindestens zwei Schichten bzw. Lagen) eines Chrom-haltigen Schlickers auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht, wobei vor dem Aufbringen einer Schicht auf eine bereits aufgebrachte Schicht vorzugsweise eine Trocknung der bereits aufgebrachten Schicht erfolgt. Der eingesetzte Schlicker enthält neben dem zur Herstellung der Diffusionsschutzschicht erforderlichen Chrompulver auch Siliziumpulver. Überraschenderweise wurde gefunden, dass dadurch die Eindiffusion des Chroms in die metallische Oberfläche beschleunigt wird und somit die erforderliche Haltezeit des Bauteils bei den erforderlichen hohen Temperaturen verkürzt werden kann.
- Das Gewichtsverhältnis Chrompulver zu Siliziumpulver im Schlicker beträgt in den meisten Fällen mindestens 5:1, z.B. mindestens 6:1, mindestens 7:1, mindestens 8:1, mindestens 9:1, mindestens 9,5:1 oder mindestens 10:1, und ist in der Regel nicht höher als 100:1, z.B. nicht höher als 75:1, nicht höher als 50:1, nicht höher als 40:1, oder nicht höher als 30:1.
- Sowohl das Chrompulver als auch das Siliziumpulver weisen im Regelfall eine maximale Korngrösse und/oder eine mittlere Korngrösse von kleiner oder gleich 20 µm, insbesondere von kleiner oder gleich 10 µm, vorzugsweise von kleiner oder gleich 5 µm, auf.
- In der Regel wird der Schlicker bei Raumtemperatur (20-25°C) aufgebracht. Die Temperatur der zu beschichtenden Oberfläche kann aber auch deutlich höher sein, vorzugsweise aber nicht höher als 200°C. Nach dem Auftragen des Schlickers wird die resultierende Schicht vorzugsweise getrocknet, bevor (fakultativ) eine weitere Schicht aufgebracht wird. Die Trocknung erfolgt vorzugsweise bei erhöhter Temperatur, beispielsweise im Bereich von 50°C bis 200°C, z.B. im Bereich von 80°C bis 150°C. Die Trocknung kann dabei in Luftatmosphäre oder im Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre (z.B. Argonatmosphare) erfolgen.
- Es können zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr SchlickerSchichten nacheinander aufgebracht werden. Die Dicke einer noch nicht getrockneten Schicht liegt oft im Bereich von 1 µm bis 60 µm. Durch die Trocknung wird die Dicke der Schicht verringert, wobei das Ausmass der Verringerung unter anderem vom Feststoffgehalt des eingesetzten Schlickers abhängt. Die Dicke der fertigen Beschichtung (nach Aufbringen und Trocknung aller Schichten) liegt üblicherweise im Bereich von 40 µm bis 10 mm, insbesondere im Bereich von 50 µm bis 5 mm, beispielsweise im Bereich von 60 µm bis 2 mm.
- In der Regel enthält ein für das erfindungsgemässe Verfahren geeigneter Schlicker mindestens drei wesentliche Bestandteile, nämlich teilchenförmiges Chrom, teilchenförmiges Silizium und Bindemittel. Üblicherweise enthält der Schlicker auch Wasser und/oder ein oder mehrere organische Lösungsmittel. Zudem kann der Schlicker auch einen oder mehrere weitere Bestandteile enthalten, beispielsweise Metallhalogenid (z.B. CrCl3) und/oder Inertstoffteilchen (z.B. Al2O3).
- Als Bindemittel sind alle herkömmlichen Bindemittel geeignet, insbesondere organische Polymere (Harze). Nicht beschränkende Beispiele für derartige Polymere sind diejenigen, die auch in handelsüblichen Lacken und Beschichtungen eingesetzt werden. Konkrete Beispiele schliessen Epoxyharze, Silicone, Alkydharze, Acrylharze, Polyurethane, Polyvinylchlorid, Polyvinylalkohol, Phenolharze, Polyester, Polyamide und Polyolefine ein.
- Beispiele für geeignete organische Lösungsmittel sind all diejenigen, die in der Lackindustrie Verwendung finden. Nicht beschränkende konkrete Beispiele schliessen ein Alkohole wie Methanol, Ethanol, Isopropanol und Butanol; Glykole und glykolhaltige Verbindungen wie Ethylenglykol und Ethylenglykolalkylether; Ether, Ester, Amine, Amide, Ketone, Aldehyde, aromatische Verbindungen wie Toluol und Xylol; und chlorierte Kohlenwasserstoffe.
- Beispielsweise kann der erfindungsgemäss eingesetzte Schlicker Wasser und/oder mindestens eine flüssige organische Verbindung, insbesondere ein Öl, vorzugsweise Siebdrucköl, umfassen.
- Die Aufbringung des Schlickers auf die metallische Oberfläche kann auf beliebige Art und Weise erfolgen, beispielsweise mit Hilfe von Techniken, die in der Lackindustrie bekannt sind, wie Spritzen, Streichen, Tauchen, Giesen, Walzenbeschichtung und Schleuderbeschichtung.
- Die zu beschichtende metallische Oberfläche kann beispielsweise aus einem reinen Metall und/oder einer Legierung bestehen. Bevorzugte Beispiele für Legierungen schliessen diejenigen ein, die bei der Herstellung von Bauteilen von Strömungsmaschinen Verwendung finden, insbesondere sogenannte Superlegierungen auf der Basis von Nickel und/oder Kobalt und/oder Eisen, die ein oder mehrere zusätzliche Metalle enthalten, wie beispielsweise, Re, W, Mo, Nb, Ta, und Ti.
- Nicht-beschränkende Beispiele von mit dem erfindungsgemässen Verfahren beschichtbaren Metallsubstraten schliessen Bauteile von Strömungsmaschinen (insbesondere Gasturbinen) ein, z.B., Schaufelblätter von Leitschaufeln und Laufschaufeln, Schaufel-Deckbänder, Schaufel-Plattformen, und Teile derselben.
- Nachdem im Verfahren zur Herstellung einer Diffusionsschicht alle Schlickerschichten aufgebracht (und vorzugsweise getrocknet) wurden, wird das beschichtete Substrat im Vakuum und/oder unter Schutzgasatmosphäre (z.B. Argon) auf eine Temperatur erhitzt, die es dem Chrom in der bzw. den Schichten ermöglicht, in die beschichtete metallische Oberfläche hinein zu diffundieren. Die hierfür erforderliche Temperatur hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschliesslich der Zusammensetzung der metallischen Oberfläche, der gewünschten Eindringtiefe in die Oberfläche, der Zusammensetzung des Schlickers, und der Dicke der Schlickerschicht(en). In den meisten Fällen liegt diese Temperatur im Bereich von 800°C bis 1250°C, insbesondere im Bereich von 900°C bis 1200°C und vorzugsweise im Bereich von 1000°C bis 1150°C. Die erforderlichen Haltezeiten bei diesen Temperaturen liegen in der Regel im Bereich von 1 h bis 24 h, insbesondere von 2 h bis 12 h, vorzugsweise von 3 h bis 6 h. Durch die Anwesenheit von Silizium im Schlicker wird die erforderliche Haltezeit verkürzt (die Eindiffusion von Chrom in die metallische Oberfläche beschleunigt), beispielsweise um mindestens 5 %, mindestens 10 %, mindestens 15 %, mindestens 20 % oder mindestens 25 % der erforderlichen Haltezeit in Abwesenheit von Silizium.
- Die Wärmebehandlung zur Herstellung einer Diffusionsschutzschicht wird zudem vorzugsweise in einer Atmosphäre durchgeführt, die ein oder mehrere Chromhalogenide, insbesondere ein Chromchlorid, vorzugsweise CrCl2, enthält.
- An die Herstellung der Chrom-Diffusionsschutzschicht schliesst sich vorzugsweise eine Alitierung an. Die Alitierung kann beispielsweise als Gasphasenalitierung durchgeführt werden, bei welcher aluminiumhaltiges Spendermaterial, wie beispielsweise Aluminiumpulver, zusammen mit einem Aktivator oder einem Ausgangsstoff für einen Aktivator, wie beispielsweise einer Halogenverbindung, für eine bestimmte Zeit einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, um eine Anreicherung von Aluminium in der Oberfläche des entsprechend behandelten Bauteils zu bewirken. Gleichzeitig kann eine reduzierende Atmosphäre, beispielsweise aus einem 3/8 Gemisch aus einem Schutzgas bzw. Inertgas, wie Argon, und Wasserstoff in der entsprechenden Reaktionskammer vorgesehen werden.
- Die beigefügten Figuren zeigen in
- FIG. 1
- einen Schliff einer mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten metallischen Oberfläche mit Diffusionsschutzschicht;
- FIG. 2
- einen Schliff der in
FIG. 1 gezeigen metallischen Oberfläche nach anschliessender Alitierung. - Die folgenden Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung und schränken deren Umfang in keiner Weise ein. Die Erfindung ist ausschliesslich durch den Inhalt der anhängenden Ansprüche bestimmt.
- Ein Bauteil aus der Legierung PW 1484, welche etwa 5 Gew.-% Chrom, etwa 2 Gew.-% Molybdän, etwa 6% Wolfram, etwa 3 Gew.-% Rhenium, etwa 9 Gew.-% Tantal, etwa 5 Gew.-% Aluminium, etwa 10 Gew.-% Kobalt, unvermeidbare Verunreinigungen und geringfügige weitere Legierungsbestandteile sowie als Rest Nickel enthielt, wurde mit einem Schlicker beschichtet, der Chrompulver und Siliziumpulver im Verhältnis 9,5:1 enthielt. Ausserdem enthielt der Schlicker eine kleine Menge an CrCl3.
- Der Schlicker wurde durch Spritzen auf das zu beschichtende Bauteil aufgetragen. Nach der Auftragung wurde der Schlicker bei 50°C in Vakuum und anschließend bei 100°C an Luft bis zu einer halben Stunde getrocknet. Die Dicke des so getrockneten Schlickers betrug 150 µm. Danach wurde das Bauteil in einem Ofen für 4 h einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1080 °C in einer Argon-Atmosphäre, die eine kleine Menge an CrCl2 enthielt, unterzogen.
-
FIG. 1 zeigt einen Schliff (nach Molybdänsäure-Ätzung) einer so hergestellten beschichteten Oberfläche (Vergrösserung 1000:1). - Wie aus
FIG. 1 ersichtlich, war die hergestellte Diffusionsschutzschicht 2 auf dem Bauteil 1 etwa 20 µm dick. Eine Analyse der Oberfläche des Bauteils zeigte die in der folgenden Tabelle angegebenen Konzentrationen der darin vorhandenen Elemente (in Gew.-%) in Abhängigkeit vom Abstand zur äusseren Oberfläche der Diffusionsschutzschicht 2.Abstand von Oberfläche in µm Al Si Cr Fe Co Ni Mo Ta W Re 1 4,9 4,5 61,5 1,6 5,5 18,0 1,6 0,0 2,5 0,0 3 11,9 1,9 63,6 0,8 2,6 12,6 1,3 0,0 3,9 1,4 5 3,3 3,2 57,0 1,2 4,5 19,1 1,9 2,9 5,2 1,8 7 3,9 3,2 53,5 1,5 5,8 21,0 1,9 0,0 5,6 3,6 9 2,3 3,3 53,6 1,7 6,2 22,1 2,0 0,0 5,7 3,0 11 0,3 3,7 49,2 1,5 5,5 23,0 2,8 4,6 6,7 2,7 13 1,0 4,3 36,6 1,1 4,8 32,7 2,4 9,6 6,0 1,6 15 2,6 2,0 27,7 1,7 6,6 52,0 0,0 2,8 2,9 1,7 17 2,5 1,7 26,5 1,6 6,8 51,1 1,0 3,0 4,3 1,6 19 3,8 1,7 18,8 0,9 6,9 54,1 1,0 7,5 3,8 1,4 21 5,5 1,4 10,3 0,5 7,2 56,6 1,1 10,2 4,9 2,3 23 6,3 0,0 7,3 0,0 8,8 57,8 1,9 9,6 6,1 2,3 25 6,5 0,7 6,1 0,0 9,5 58,5 2,0 9,1 5,6 2,1 27 6,3 0,0 5,7 0,0 9,6 58,0 2,3 9,2 7,1 2,0 29 5,9 0,0 5,6 0,0 9,7 58,0 2,4 9,5 6,7 2,4 - Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich, waren sowohl Chrom als auch Silizium bis zu einem Abstand von etwa 20 µm von der Oberfläche in das Bauteil 1 eindiffundiert.
- Anschließend wurde das beschichtete Bauteil einer Gasphasenalitierung unterzogen, bei der das aluminiumhaltige Spendermaterial mittels des Aktivators AIF3 auf dem Bauteil abgeschieden wurde. Die Alitierung wurde bei einer Temperatur von ca. 1100 °C für 6 h in einer Argon-Wasserstoff-Atmosphäre durchgeführt.
-
FIG. 2 zeigt einen Schliff (nach Molybdänsäure-Ätzung) der alitierten beschichteten Oberfläche (Vergrösserung 500:1). Wie ausFIG. 2 ersichtlich, wurde durch die Alitierung auf der ca. 20 µm dicken Chrom-Diffusionsschutzschicht 2, die inFIG. 1 gezeigt ist, eine ca. 60 µm dicke Alitierungsschicht 3 gebildet, die vorwiegend aus Aluminium bestand. - Obwohl die vorliegenden Erfindung anhand der obigen Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen der Merkmale verwirklicht werden, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird.
-
- 1
- Bauteil
- 2
- Diffusionsschutzschicht
- 3
- Alitierungsschicht
Claims (15)
- Verfahren zum Versehen eines metallischen Substrats (1) mit einer Diffusionsschutzschicht (2), bei dem ein Schlicker, der Chrompulver enthält, in einer oder in mehreren Schichten auf das Substrat aufgebracht, getrocknet und dann einer Wärmebehandlung zur Herstellung der Diffusionsschutzschicht unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker zusätzlich Siliziumpulver enthält.
- Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Substrat (1) ein Bauteil einer Strömungsmaschine ist.
- Verfahren gemäss Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Substrat (1) eine Legierung auf Nickel- und/oder Kobaltbasis umfasst.
- Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis Chrompulver zu Siliziumpulver im Schlicker im Bereich von 5:1 bis 100:1, insbesondere im Bereich von 7:1 bis 50:1, vorzugsweise im Bereich von 8:1 bis 30:1, liegt.
- Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Chrompulver eine maximale Korngrösse und/oder eine mittlere Korngrösse von kleiner oder gleich 20 µm, insbesondere von kleiner oder gleich 10 µm, vorzugsweise von kleiner oder gleich 5 µm, aufweist.
- Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Siliciumpulver eine maximale Korngrösse und/oder eine mittlere Korngrösse von kleiner oder gleich 20 µm, insbesondere von kleiner oder gleich 10 µm, vorzugsweise von kleiner oder gleich 5 µm, aufweist.
- Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker Wasser und/oder mindestens eine flüssige organische Verbindung, insbesondere Öl, vorzugsweise Siebdrucköl, umfasst.
- Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker in einer Dicke von 40 µm bis 10 mm, insbesondere von 50 µm bis 5 mm, vorzugsweise von 60 µm bis 2 mm, aufgetragen wird.
- Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung zur Herstellung einer Diffusionsschicht (2) bei einer Temperatur im Bereich von 800 °C bis 1250 °C, insbesondere im Bereich von 900 °C bis 1200 °C, vorzugsweise im Bereich von 1000 °C bis 1150 °C, bei einer Haltezeit von 1 h bis 24 h, insbesondere von 2 h bis 12 h, vorzugsweise von 3 h bis 6 h, durchgeführt wird.
- Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung zur Herstellung einer Diffusionsschutzschicht (2) in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die ein oder mehrere Chromhalogenide, insbesondere ein Chromchlorid, vorzugsweise CrCl2, enthält.
- Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Herstellung der Diffusionsschutzschicht (2) eine Alitierung der Schicht anschliesst.
- Verfahren gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Alitierung der Schicht als Gasphasenalitierung durchgeführt wird.
- Schlicker zur Durchführung des Verfahrens nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker Chrompulver und Siliziumpulver in einem Gewichtsverhältnis von 5:1 bis 100:1, insbesondere im Bereich von 7:1 bis 50:1, vorzugsweise im Bereich von 8:1 bis 30:1, enthält.
- Schlicker nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker das Chrompulver und/oder das Siliziumpulver in einer maximalen Korngrösse und/oder einer mittleren Korngrösse von kleiner oder gleich 20 µm, insbesondere von kleiner oder gleich 10 µm, vorzugsweise von kleiner oder gleich 5 µm, aufweist
- Beschichtetes metallisches Substrat (1), insbesondere Bauteil einer Strömungsmaschine, erhältlich nach dem Verfahren gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12.
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