NL8303606A - Werkwijzen voor het vormen van een beschermende diffusielaag op legeringen op nikkel-, kobalt- en ijzerbasis. - Google Patents

Description

N.0. 32000 *

Werkwijzen voor het vormen van een beschermende diffusielaag op legeringen op nikkel-, kobalt- en ijzerbasis._

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op werkwijzen voor het vormen van een beschermende diffusielaag op legeringen op nikkel-, kobalt- en ijzerbasis en in het bijzonder op een werkwijze voor het vormen van een diffusielaag van gecombineerd platina en aluminium op le-5 geringen op nikkel-, kobalt- en ijzerbasis.

Het is reeds lang békend om een diffusielaag van aluminium op delen van legeringen op nikkel-, kobalt- en ijzerbasis op te brengen door werkwijzen met kist cementeren, welke omvatten het verpakken van dergelijke delen in een bed in poedertoestand gebracht mengsel bestaande uit 10 een bron aluminium en een inert vulmateriaal en het verwarmen tot een verhoogde temperatuur (b.v. ongeveer 760-1100°C) gedurende verscheidene uren om aluminium in de oppervlakken van de gelegeerde delen die behandeld worden, te diffunderen.

Eveneens is voorgesteld om de weerstand tegen oxydatie en corrosie 15 van dergelijke prodükten te verbeteren door het gelegeerde deel eerst met een metaal uit de platinagroep te bekleden door het middels elektroden neerslaan of andere middelen en het dan aluminiseren van het met platina beklede deel door kistcementeren. Een dergelijke werkwijze is omschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.677.789.

20 Eveneens is in het Amerikaanse octrooischrift 4.148.275 voorge steld om middels diffusie holle buizen of dergelijke te aluminiseren door het verbinden van de holle delen met een verdeelstuk en een dra-gergas over een verwarmd bed van een mengsel van een aluminiumbron en een inert vulmateriaal te drijven en in de holle delen te drijven om 25 een deel van het verdampte aluminium in de doorgangen te brengen.

Dergelijke beschermende diffusielagen zijn van bijzonder voordeel voor onderdelen van gasturbinemotoren en dergelijke welke onderhevig zijn aan aanzienlijke temperaturen en oxyderende en warm corroderende milieus.

30 Vele van dergelijke delen hebben een verhoudingsgewijs gecompli ceerd ontwerp met inwendige doorgangen en dergelijke welke niet in aanraking zijn met de aluminiumbron en het inerte materiaal gebruikt bij het kistcementeren en welke niet alleen niet bedekt worden maar verstopt of geblokkeerd raken met het mengsel in poedervorm tijdens de 35 handeling van het kistcementeren en gereinigd moeten worden. Dergelijke delen kunnen eveneens gebieden hebben welke aan minder corrosieve milieus onderhevig zijn en daardoor een minder beschermende bedekking dan 8303606 VS <4 2 4 andere plaatsen vereisen.

De onderhavige uitvinding heeft enerzijds betrekking op het oplossen van de problemen van het behandelen van dergelijke goederen welke niet bevredigend of economisch behandeld kunnen worden door werkwijzen 5 volgens de stand der techniek en om het bekleden van slechts die delen die bekleding vereisen mogelijk te maken.

De onderhavige uitvinding voorziet in een werkwijze en produkt waarin een metalen bekleding uit de platinagroep op die oppervlakken die onderhevig zijn aan de meest buitensporige omstandigheden met be-10 trekking tot de warmte en oxydatie en warme corrosie, opgebracht wordt en daarna wordt het deel door zich in de gasfase bevindende bestanddelen gealuminiseerd buiten aanraking met een mengsel van aluminium of aluminiumlegering, een activeringsmiddel en een inert vulmateriaal bij verhoogde temperatuur. Bij voorkeur is het metaal uit de platinagroep 15 platina. Het beklede deel kan bij verhoogde temperaturen in een vacuum of inerte atmosfeer tussen ongeveer 815 en 1100°C gedurende 10 uur warmtebehandeld worden voordat dit deel aan de door zich in gasfase bevindende bestanddelen gealuminiseerd wordt. Een dergelijke warmtebehandeling ligt bij voorkeur in het bereik tussen 1 en 5 uur, hoewel deze 20 met enig verlies aan rendement weggelaten kan worden. Het met zich in gasfase bevindende bestanddelen aluminiseren wordt bij voorkeur uitgevoerd bij een temperatuur in het bereik tussen ongeveer 650°C en ongeveer 1150°C gedurende een tijdsduur van 1 tot 20 uur afhankelijk van de diepte van de gewenste diffusielaag. Bij voorkeur vindt het met platina 25 bekleden van het deel door galvanisch bekleden plaats waarbij de dikte van de platinabekleding tussen ongeveer 2,54 ym en 17,5 ym ligt. Bij voorkeur wordt het met zich in gasfase bevindende bestanddelen aluminiseren uitgevoerd boven een mengsel van 1% tot 35% van een aluminium-bron, tot 40% activeringsmiddel (normaliter een halogenide) en de rest 30 inert vulmateriaal. Bij voorkeur is de totale gecombineerde diffusielaag van platina en aluminium ongeveer 12,5 tot ongeveer 100 ym dik.

In de voorgaande algemene beschrijving van deze uitvinding zijn bepaalde doeleinden, voorstellen en voordelen beschreven. Andere doeleinden, voorstellen en voordelen van deze uitvinding zullen duidelijk 35 blijken uit een beschouwing van de onderstaande beschrijving en de tekeningen waarin:

Fig. 1 een stroomdiagram van de stappen volgens deze uitvinding is waar de voorkeur aan gegeven wordt;

Fig. 2 een microfoto is van een diffusiebekleding van platina en 40 aluminium voortgebracht volgens het gebruik afgebeeld in fig. 1; en 8303606 r r 3 V ,5 4

Fig. 3 een diffusiebekleding is waarin de diffusie uitgevoerd werd door kistcementeren.

Het stroomdiagram uit fig. 1 toont de behandelingsstappen volgens * deze uitvinding waar de voorkeur aan gegeven wordt, namelijk inspectie, 5 voorbereiding (ontvetten, blazen, spoelen), het maskeren van de gebie-den die bekleed moeten worden, het bekleden met platina, het eventueel warmte behandelen om het platina te diffunderen, het maskeren van de gebieden die niet bedekt moeten worden, en het in door zich in gasfase bevindende bestanddelen aluminiseren.

10 De toepassing zal beter begrepen worden door verwijzing naar het volgende voorbeeld. Een turbineblad met koeldoorgangen werd geïnspecteerd, ontvet, door blazen gereinigd en galvanisch bekleed op de kritische oppervlakken met platina tot een dikte van 7,5 ym. Het bedekte turbineblad werd warmtebehandeld bij ongeveer 1038°C gedurende 3 uur in 15 een argonatmosfeer om het platina in de oppervlakken te diffunderen.

Het blad werd dan opgehangen boven en buiten aanraking met een bron van zich in gasfase bevindende aluminiumdeeltjes, verwarmd tot ongeveer 1093°C gedurende 5 uur met circulerend argongas als drager rond het blad en door de doorgangen bewegend en daarin gasvormige aluminiserende 20 deeltjes dragend hetgeen het neerslaan en diffunderen van aluminium in de oppervlakken van het blad tot gevolg had. De doorsnede van het uiteindelijke oppervlak is in fig. 2 afgebeeld.

De delen behandeld volgens deze uitvinding bieden aanzienlijk meer weerstand aan oxydatie en warme corrosie dan overeenkomstige delen ge-25 aluminiseerd door kistcementeren zoals in het Amerikaanse octrooi- schrift 3.677.789 beschreven. De gecompliceerde inwendige doorgangen in de bladen behandeld volgens deze uitvinding hebben een beschermende aluminiumbekleding terwijl delen behandeld door kistcementeren doorgangen hebben die niet gealuminiseerd zijn. Deze uitvinding kan op dezelf-30 de bevredigende wijze toegepast worden op nieuw vervaardigde delen of opnieuw vervaardigde of herstelde delen.

De in de voorgaande beschrijving vermelde toepassingen en uitvoeringen van deze uitvinding zijn slechts als voorbeeld genoemd, en deze kunnen zoals voor een persoon bekwaam in de stand der techniek gewij-35 zigd worden zonder buiten het bereik van de onderhavige aanvrage te geraken.

8303605

Claims (8)

1. Werkwijze voor het vormen van een beschermende diffusielaag op delen van legeringen op nikkel-, kobalt- en ijzerbasis, met het kenmerk, dat deze omvat de stappen van het neerslaan van een bekleding uit 5 de groep van platinametalen op het oppervlak van het deel dat beschermd moet worden en het vormen van een diffusielaag van platina en aluminium op de oppervlakken door het met zich in gasfase bevindende bestanddelen aluminiseren van de oppervlakken buiten aanraking met een bron van alu-miniserende zich in gasfase bevindende deeltjes bij verhoogde tempera- 10 tuur.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het metaal uit de plati-nagroep platina is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de bedekking van het metaal uit de platinagroep opgebracht wordt hetzij 15 langs galvanische weg, hetzij door dompelen, sproeien, neerslaan van damp, verstuiven of mechanisch platteren.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat het met zich in gasfase bevindende bestanddelen aluminiseren uitgevoerd wordt door het houden van het deel op verhoogde temperatuur boven en op 20 afstand van een mengsel bestaande uit een bron aluminium, een activeer-middel en een inert vulmateriaal.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het deel bedekt met een metaal uit de platinagroep verwarmd wordt om het platina in de oppervlakken van het deel te diffunderen voor het met 25 zich in gasfase bevindende bestanddelen aluminiseren.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het deel verwarmd wordt tot een temperatuur tussen ongeveer 815°C en ongeveer 1100°C in een vacuum of inerte atmosfeer gedurende 1 tot 5 uren.

7. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het 30 met zich in gasfase bevindende bestanddelen aluminiseren uitgevoerd wordt bij een temperatuur tussen ongeveer 650°C en ongeveer 1150°C in hetzij vacuum, hetzij een inerte atmosfeer hetzij een reducerende atmosfeer gedurende 1 tot 20 uur.

8. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het mengsel 35 in hoofdzaak bestaat uit 1 tot 35% van een of meer uit de groep bestaande uit aluminium en aluminiuml eg er ing en, tot 40% activeringsmiddel en de rest aluminiumoxidevulmateriaal· -I-H-H-H-+ 8303606