NO139970B - COMPOSITE OBJECT OF A SUPER-ALLOY SUPPORT AND A COATING ALLOY BOUND TO THE SUPER-ALLOY SUPPLY - Google Patents

COMPOSITE OBJECT OF A SUPER-ALLOY SUPPORT AND A COATING ALLOY BOUND TO THE SUPER-ALLOY SUPPLY Download PDF

Info

Publication number
NO139970B
NO139970B NO752126A NO752126A NO139970B NO 139970 B NO139970 B NO 139970B NO 752126 A NO752126 A NO 752126A NO 752126 A NO752126 A NO 752126A NO 139970 B NO139970 B NO 139970B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
alloy
coating
substrate
super
bound
Prior art date
Application number
NO752126A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO139970C (en
NO752126L (en
Inventor
Adrian Maurice Beltran
Norman Roger Lindblad
Gerald Edward Wasielewski
Original Assignee
Gen Electric
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 Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of NO752126L publication Critical patent/NO752126L/no
Publication of NO139970B publication Critical patent/NO139970B/en
Publication of NO139970C publication Critical patent/NO139970C/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/32Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3033Ni as the principal constituent
    • B23K35/304Ni as the principal constituent with Cr as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/051Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
    • C22C19/052Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 40%
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C27/00Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/06Alloys based on chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/922Static electricity metal bleed-off metallic stock
    • Y10S428/923Physical dimension
    • Y10S428/924Composite
    • Y10S428/926Thickness of individual layer specified
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/12028Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
    • Y10T428/12063Nonparticulate metal component
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771Transition metal-base component
    • Y10T428/12806Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • Y10T428/12826Group VIB metal-base component
    • Y10T428/12847Cr-base component
    • Y10T428/12854Next to Co-, Fe-, or Ni-base component
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771Transition metal-base component
    • Y10T428/12861Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12944Ni-base component

Description

Oppfinnelsen angår en sammensatt gjenstand av et superlegeringsunderlag belagt med en overfor oxydasjon og varmkorrosjon motstandsdyktig belegningslegering bestående av nikkel, krom og silicium og som herefter vil bli betegnet som AMB-2. The invention relates to a composite object of a superalloy substrate coated with a coating alloy resistant to oxidation and hot corrosion consisting of nickel, chromium and silicon and which will hereafter be referred to as AMB-2.

Motstandsdyktighet overfor varmkorrosjon er nødvendig for an-vendelser i turbiner hvor naturgass eller uforurensede lette destil-later forbrennes, eller i forurensede omgivelser omfattende for-brent dieselolje, tunge destillatoljer eller restoljer. Resistance to hot corrosion is necessary for applications in turbines where natural gas or uncontaminated light distillates are burned, or in polluted environments including burnt diesel oil, heavy distillate oils or residual oils.

En rekke beskyttende legeringsbelegg for superlegeringsunderlag er beskrevet i teknikkens stand. Disse belegg omfatter de vanlige aluminidbelegg som teknisk er begrenset ved at beleggtykkelsen er begrenset og fører til en for tidlig nedbrytning av beleggene og som dessuten ikke har den meget gode motstandsdyktighet overfor varmkorrosjon som det på den belagte legeringsgjenstand ifølge oppfinnelsen påførte legeringsbelegg, spesielt når det anvendes under varmkorroderende betingelser. Den belegningslegering som anvendes ifølge oppfinnelsen, er også rimeligere å fremstille enn de kjente legeringer. En reparering' i felten av komponenter som er tatt ut av tjeneste, kan utføres enkelt og mer økonomisk da valgte områder på A number of protective alloy coatings for superalloy substrates are described in the prior art. These coatings include the usual aluminide coatings which are technically limited in that the coating thickness is limited and lead to a premature breakdown of the coatings and which also do not have the very good resistance to hot corrosion as the alloy coating applied to the coated alloy article according to the invention, especially when used under hot corrosive conditions. The coating alloy used according to the invention is also less expensive to produce than the known alloys. A 'repair' in the field of components taken out of service can be carried out easily and more economically in selected areas

ny kan belegges uten at det er nødvendig å maskere eller beskytte områder som det ikke er nødvendig å påføre et ytterligere belegg, new can be coated without the need to mask or protect areas that do not need to be coated again,

som tilfellet er ved påføring av aluminidpakningsbelegg eller be- as is the case when applying an aluminide gasket coating or be-

legg avsatt fra dampfase ved hjelp av en elektronstråle. layer deposited from the vapor phase using an electron beam.

Ved vurderingen av belegningslegeringer for superlegeringsunderlag ble det oppdaget at legeringen må ha de følgende egenskaper : 1) Den må være motstandsdyktig overfor oxydasjon og varmkorrosjon innen temperaturområdet 760-1093°C. When assessing coating alloys for superalloy substrates, it was discovered that the alloy must have the following properties: 1) It must be resistant to oxidation and hot corrosion within the temperature range 760-1093°C.

2) Den må smelte, fuktes og flyte jevn ved en temperatur 2) It must melt, wet and flow smoothly at a temperature

under det begynnende smeltepunkt for superlegeringsunderlaget. below the initial melting point of the superalloy substrate.

Ideelt bør vakuumslagloddingstiden/temperatursyklusen som anvendes for å påføre belegningslegeringen på underlaget, være forenlig med den normale varmebehandlingsyklus for underlaget. 3) Den må være metallurgisk stabil og forenlig med under-lagslegeringen. Ideally, the vacuum brazing time/temperature cycle used to apply the coating alloy to the substrate should be compatible with the normal heat treatment cycle for the substrate. 3) It must be metallurgically stable and compatible with the base alloy.

Oppfinnelsen angår en sammensatt gjenstand som er motstandsdyktig overfor oxydasjon og varmkorrosjon og utgjøres av et superlegeringsunderlag og en til dette bundet belegningslegering, og den sammensatte gjenstand er særpreget ved at belegningslegeringen består av 40-65 vekt% krom, 5-12 vekt% silicium og resten nikkel og har en mikrostruktur som inneholder en blanding av en ^<*->Ni-grunnmasse, utfelte <3^-Cr-partikler og et Ni:Si-eutektikum. The invention relates to a composite object which is resistant to oxidation and hot corrosion and consists of a superalloy substrate and a coating alloy bound to this, and the composite object is characterized by the fact that the coating alloy consists of 40-65% by weight chromium, 5-12% by weight silicon and the rest nickel and has a microstructure containing a mixture of a ^<*->Ni matrix, precipitated <3^-Cr particles and a Ni:Si eutectic.

En foretrukken belegningslegering består av ca. 45 vekt% krom, ca. 10 vékt% silicium og resten nikkel. A preferred coating alloy consists of approx. 45% by weight chrome, approx. 10 wt% silicon and the rest nickel.

Det er kjent at store mengde Cr er meget effektive for å hindre varmkorrosjon forårsaket av Na- og S-holdige atmosfærer innen temperaturområdet 760-982°C. Ved disse temperaturer er det nødvendig med over ca. 36% Cr for å danne <£-Cr-utfeining. Det bør imidlertid bemerkes at krominnholdet ikke bø;r være for høyt da belegget derved kan bli sprøtt innen det nevnte temperaturområde. Denne sprøhet forårsakes av dannelsen av for store mengder hard, romsentrert, kubisk «(,-Cr-utfeining. It is known that large amounts of Cr are very effective in preventing hot corrosion caused by Na- and S-containing atmospheres within the temperature range 760-982°C. At these temperatures, more than approx. 36% Cr to form <£-Cr sweep. However, it should be noted that the chromium content should not be too high as the coating may thereby become brittle within the aforementioned temperature range. This embrittlement is caused by the formation of excessive amounts of hard, space-centered, cubic «(,-Cr refinement.

På lignende måte er silicium gunstig for oppnåelse av motstandsdyktighet overfor oxydasjon og varmkorrosjon på grunn av at det fører til dannelse av SiO,,. Silicium anvendes for å regulere beleggets smelte- og størkningstemperatur da den eutektiske temperatur for det rene binære Ni-Cr-system er 1343°C som er for høy for de fleste på nikkel baserte superlegeringsunderlag. Similarly, silicon is beneficial for achieving resistance to oxidation and hot corrosion because it leads to the formation of SiO 2 . Silicon is used to regulate the coating's melting and solidification temperature, as the eutectic temperature for the pure binary Ni-Cr system is 1343°C, which is too high for most nickel-based superalloy substrates.

Belegget kan påføres på underlaget ved hjelp av forskjellige metoder, omfattende vakummslaglodding som er en veletablert industriell metode. Andre vanlige metoder for påføring av belegningslegeringen på superlegeringsunderlaget kan imidlertid anvendes, som påsprøyting av en oppslemning, en aerosol eller et plasma med varmebehandling og ved hjelp av overføringsklebebånd-metoder. Enkelte metoder bør imidlertid unngås, som avsetning fra dampfase som fører til et belegg med en mikrostruktur som er orientert vertikalt på underlagets overflate og derved representerer potensielle kortslutningsdiffusjonsbaner, f.eks. korngrenser, og vekstdefekter for innføring av korroderende materialer, som svovel og oxygen, i underlaget. Den ved hjelp av vakuumslaglodding på-førte legeringsstruktur er efter fornyet størkning uorientert slik at den nevnte potensielle svikt unngås. Da belegningslegeringen påføres i flytende tilstand og ikke fra dampfase, vil en større ut-skillelse av belegn-ingselementene forekomme. Ved anvendelse av den beskrevne belegningslegering trekkes det nytte av denne kjens-gjerning da et høyt krominnhold fører til utfelte fl^-Cr-partikler dispergert i en fast o<p>pløsning av en "V\-nikkelgrunnmasse inneholdende en stor krommengde. Den eutektiske fase Ni:Si med lavere smeltepunkt er likeledes godt dispergert i belegget når dette størkner. The coating can be applied to the substrate using different methods, including vacuum wrap soldering which is a well-established industrial method. However, other common methods of applying the coating alloy to the superalloy substrate can be used, such as spraying a slurry, an aerosol or a plasma with heat treatment and using transfer tape methods. However, certain methods should be avoided, such as vapor phase deposition which leads to a coating with a microstructure that is oriented vertically on the surface of the substrate and thereby represents potential short-circuit diffusion paths, e.g. grain boundaries, and growth defects for the introduction of corrosive materials, such as sulfur and oxygen, into the substrate. The alloy structure applied by means of vacuum brazing is unoriented after renewed solidification so that the mentioned potential failure is avoided. As the coating alloy is applied in a liquid state and not from a vapor phase, a greater separation of the coating elements will occur. When using the described coating alloy, this fact is taken advantage of, as a high chromium content leads to precipitated fl^-Cr particles dispersed in a solid solution of a "V\-nickel base material containing a large amount of chromium. The eutectic phase Ni:Si with a lower melting point is likewise well dispersed in the coating when it solidifies.

Eksempler Examples

En belegningslegering ble fremstilt ved anvendelse av en legering omfattende 45% krom, 10% silicium og resten nikkel. Andre blandinger kan anvendes innen det ovennevnte område. Underlaget ble behandlet ved hjelp av mekanisk avslipning eller kjemisk ren-sing fulgt av elektropåføring av et 0,051-0,0254 mm tykt nikkellag. Den anvendte legering hadde form av et pulver og ble overført til et slagloddingsoverføringsbånd. Båndet besto av et pulver med partikler fra -200 til +325 mesh som ble holdt sammen med ca. 5% av et organisk bindemiddel på et plastbæreark. En bit med den ønskede form slik at den passet til underlaget, ble skåret av fra over-føringsbåndet. Plastbærearket ble fjernet og båndet påført på underlaget. A plating alloy was prepared using an alloy comprising 45% chromium, 10% silicon and the balance nickel. Other mixtures may be used within the above range. The substrate was treated by means of mechanical grinding or chemical cleaning followed by electro-application of a 0.051-0.0254 mm thick nickel layer. The alloy used was in the form of a powder and was transferred to a brazing transfer belt. The tape consisted of a powder with particles from -200 to +325 mesh held together with approx. 5% of an organic binder on a plastic carrier sheet. A piece of the desired shape to fit the substrate was cut from the transfer tape. The plastic carrier sheet was removed and the tape applied to the substrate.

Ytterligere flytende slagloddingssement kan være nødvendig for at båndet skal klebe fast til stedet. Den belagte del under-kastes derefter en vakuumslagloddingssyklus. Denne reguleres slik at bindemidlet avgis i form av en gass ved en temperatur på 371-538°C for å nedsette forurensningen av belegget og underlaget til et minimum. Den optimale vakuumslagloddingssyklus består i at legeringen oppvarmes til en temperatur på ca. 1135°C i ca. 5 minutter, fulgt av en avkjøling med argongass. Det er vanligvis ikke nødvendig med en avsluttende bearbeiding da den således belagte overflate har en overflatefinish innen området 889-1524 nm (rot-middel-kvadrat). Delen kan utsettes for en sluttvarmebe-handling for utvikling av underlagets mekaniske egenskaper. Dette trinn bør utføres ved en temperatur godt under legeringspåførings-temperaturen for å hindre en fornyet smelting av belegget eller en for sterk diffundering av kritiske elementer over grenseflaten mellom belegget og underlaget. Belegningssyklusen må derfor om-fattes av den egnede varmebehandlingssekvens for den spesielt anvendte underlagslegering. Additional liquid brazing cement may be required for the tape to adhere to the site. The coated part is then subjected to a vacuum brazing cycle. This is regulated so that the binder is emitted in the form of a gas at a temperature of 371-538°C to reduce the contamination of the coating and the substrate to a minimum. The optimal vacuum brazing cycle consists of the alloy being heated to a temperature of approx. 1135°C for approx. 5 minutes, followed by a cooling with argon gas. A finishing treatment is not usually necessary as the thus coated surface has a surface finish within the range 889-1524 nm (root-mean-square). The part can be subjected to a final heat treatment to develop the mechanical properties of the substrate. This step should be carried out at a temperature well below the alloy application temperature to prevent a renewed melting of the coating or an excessive diffusion of critical elements across the interface between the coating and the substrate. The coating cycle must therefore be covered by the suitable heat treatment sequence for the particular substrate alloy used.

I størknet tilstand inneholder mikrostrukturen for legeringen en blanding av -Ni-grunnmasse, utfelte fif -Cr-partikler og et Ni:Si-eutektikum. Den nøyaktige sammensetning og morfologi for disse faser er avhengige både av legeringspulveret og underlags-legeringens utgangssammensetning og dessuten av de påfølgende be-leggpåførings- og varmebehandlingssykluser. Legeringens korrosjons-motstandsdyktighet skyldes det høye Cr-innhold(dvs. 45% ) i belegget, og nærmere bestemt ( L -Cr-partiklene og ^-Ni-grunnmassen med høyt Cr-innhold som utgjør en meget betydelig andel av den belagte gjenstand. Da belegget påføres i flytende form og bringes til å In the solidified state, the microstructure of the alloy contains a mixture of -Ni matrix, precipitated fif -Cr particles and a Ni:Si eutectic. The exact composition and morphology of these phases are dependent both on the alloy powder and the substrate alloy's starting composition and also on the subsequent coating application and heat treatment cycles. The alloy's corrosion resistance is due to the high Cr content (i.e. 45%) in the coating, and more specifically (the L -Cr particles and the ^-Ni base mass with a high Cr content which make up a very significant proportion of the coated object. When the coating is applied in liquid form and brought to

størkne på ny, vil elementer fra underlaget lett innarbeides i belegget. Påføringssyklusen (tid og temperatur) kan derfor utnyttes for i en viss grad å regulere beleggets morfologi og sammensetning. Nikkelbaserte superlegeringer er blitt belagt innen temperaturområdet 1126-1166°C med en tid innen dette temperaturområde på 2-20 minutter. Lavere påføringstemperaturer foretrekkes ikke på grunn av smelteegenskapene for AMB-2. Høyere påføringstemperaturer kan anvendes avhengig av oppvarmings- og avkjølingshastighetene, det anvendte utstyr og andre avveininger. Spesielle superlegeringsunderlag kan også kreve høyere temperaturer. De optimale parametere for de beskrevne legeringer er imidlertid 5 minutter ved 1135°C. solidify again, elements from the substrate will easily be incorporated into the coating. The application cycle (time and temperature) can therefore be used to regulate the coating's morphology and composition to a certain extent. Nickel-based superalloys have been coated within the temperature range 1126-1166°C with a time within this temperature range of 2-20 minutes. Lower application temperatures are not preferred due to the melting characteristics of AMB-2. Higher application temperatures may be used depending on the heating and cooling rates, the equipment used and other considerations. Special superalloy substrates may also require higher temperatures. However, the optimal parameters for the described alloys are 5 minutes at 1135°C.

Jo høyere temperaturen er, desto kortere vil vanligvis tiden være The higher the temperature, the shorter the time will usually be

for å hindre en for sterk flytning, reaksjon og diffundering inn i underlaget. Høye temperaturer og/eller lengre påføringstider befordrer dannelsen av store Qf -Cr-partikler og en mindre mengde Ni:Si-eutektikum. 0q en sterkere diffundering mellom belegget to prevent excessive movement, reaction and diffusion into the substrate. High temperatures and/or longer application times promote the formation of large Qf -Cr particles and a smaller amount of Ni:Si eutectic. 0q a stronger diffusion between the coatings

og underlaget. Lavere temperaturer og tider fører til dannelse av mindre, bedre dispergerte {£-Cr-partikler og en mindre mengde Ni:Si-eutektikum og en nedsatt diffundering mellom belegget og underlaget. Et særtrekk ved det beskrevne påførte legeringsbelegg i den tilstand det foreligger som påført, er at det ikke har en kompleks "diffusjonssone" mellom belegget og underlaget. I mot-setning hertil er vanlige aluminidbelegg særpreget ved en finger-lignende diffusjonssone som inneholder sprøe intermetalliske for-bindelser, som ( f og carbider. and the substrate. Lower temperatures and times lead to the formation of smaller, better dispersed {£-Cr particles and a smaller amount of Ni:Si eutectic and a reduced diffusion between the coating and the substrate. A distinctive feature of the described applied alloy coating in the state in which it exists as applied is that it does not have a complex "diffusion zone" between the coating and the substrate. In contrast to this, ordinary aluminide coatings are characterized by a finger-like diffusion zone containing brittle intermetallic compounds, such as (f and carbides.

Sammensetningene for superlegeringsunderlagene hvorpå belegget påføres, er gjengitt i den nedenstående tabell A. The compositions for the superalloy substrates on which the coating is applied are given in Table A below.

Den beskrevne legerings uorienterte struktur skyldes arten The non-oriented structure of the described alloy is due to the species

av smelteprosessen og den fornyede størkningsprosess. En ut-skillelse av elementene og derav følgende utfellinger er avhengig av sammensetningen, den tilførte varmemengde under påføringen og av avkjølingsbetingelsene. Fra dampfase avsatte siktlinjebelegg, som MCrAlY-beleggene avsatt ved hjelp av fordampning med en elektronstråle, vokser vanligvis loddrett i forhold til underlagets overflate. Kornveksten forekommer derfor loddrett i forhold til underlaget, og dette fører til at vekstdefekter også er orientert. Vekstdefekter er, når de forekommer i den beskrevne legering, uorienterte størkningsdefekter. of the melting process and the renewed solidification process. A separation of the elements and the resulting precipitations depend on the composition, the added amount of heat during the application and the cooling conditions. Vapor-phase deposited line-of-sight coatings, such as the MCrAlY coatings deposited by electron beam evaporation, typically grow perpendicular to the substrate surface. Grain growth therefore occurs vertically in relation to the substrate, and this leads to growth defects also being oriented. Growth defects, when they occur in the described alloy, are unoriented solidification defects.

Som nevnt ovenfor har det beskrevne legeringsbelegg for et superlegeringsunderlag en overlegen motstandsdyktighet overfor varmkorrosjon sammenlignet med kjente belagte superlegeringer. Undersøkelser av motstandsdyktigheten overfor oxydasjon og varmkorrosjon er blitt utført under simulerte gassturbinbetingelser i en liten brenneranordning for forbrenning. En regulert atsmosfære ble fremstilt ved å forbrenne dopet dieselolje inneholdende 1% S hvortil kunstig fremstilt sjøsalt ble blandet for å gi 8 deler Na pr. million deler (ppm) i forbrenningsproduktene. As mentioned above, the described alloy coating for a superalloy substrate has a superior resistance to hot corrosion compared to known coated superalloys. Investigations of the resistance to oxidation and hot corrosion have been carried out under simulated gas turbine conditions in a small combustor. A regulated atmosphere was produced by burning doped diesel oil containing 1% S to which artificially produced sea salt was mixed to give 8 parts Na per parts per million (ppm) in the combustion products.

Anordningen ble holdt ved 871°C, forholdet luft:brensel var The device was maintained at 871°C, the air:fuel ratio was

60:1, og gasshastigheten var 21 m/s. Prøvestykkene ble fjernet og hver 50 time blåst med luft inntil de var blitt avkjølt til værelsetemperatur, for å simulere nedkjøring av en gassturbin og for å befordre avskalling av oxyd og/eller belegg under kraftige termiske sykliseringsbetingelser.Dette er den . kraftigste prøvebetingelse som anvendes for å efterligne i drift forekommende varmkorrosjons-betingelser. 60:1, and the gas velocity was 21 m/s. The test pieces were removed and blown with air every 50 hours until they had cooled to room temperature, to simulate the run-down of a gas turbine and to promote scaling of oxide and/or coating under severe thermal cycling conditions. This is the . most powerful test condition used to simulate hot corrosion conditions occurring in operation.

Ved et første forsøk ble AMB-2 påført på IN-738 under anvendelse av de ovenfor beskrevne metoder og sammenlignet med handels-tilgjengelige aluminidbelegg påført på IN-738. Resultatene ble er-holdt ved å oppdele prøvestykkene i seksjoner og ved metallografisk ved en forstørrelse på 100 ganger å fastslå den maksimale dybde av korrosjonsinntrengning gjennom belegget og underlaget, det gjennom-snittlige beleggoverflatetap og en tilnærmet beregning av det pro-sentuelle beleggareal som var tilbake. Resultatene som er gjengitt i tabell I, viser tydelig at AMB-2 er overlegent i forhold til vanlige aluminidbelegg. In a first attempt, AMB-2 was applied to IN-738 using the methods described above and compared to commercially available aluminide coatings applied to IN-738. The results were obtained by dividing the test pieces into sections and by metallographically at a magnification of 100 times determining the maximum depth of corrosion penetration through the coating and substrate, the average coating surface loss and an approximate calculation of the percentage coating area that remained . The results presented in Table I clearly show that AMB-2 is superior to conventional aluminide coatings.

Det er av betydning å merke seg at den tekniske prosess som anvendes for påføring av vanlige aluminidbelegg og som er kjent som pakningskonsentrasjon, er beheftet med tekniske og økonomiske be-grensninger som begrenser aluminidtykkelsen til ca. 76 / Usm og litt tynnere på Co-baserte superlegeringer. Da pakningssementering i sine grunntrekk er en prosess for avsetning fra dampfase, er den påførte tykkelse tidsavhengig. AMB-2 kan imidlertid påføres med tykkelse opp til ca. 254 yu^m uten forandring av tids/temperatur-vakuumpåføringssyklusen. Disse resultater i tabell 1 viser at de undersøkte aluminidbelegg var i det vesentlige fullstendig gjennom-trengt efter bare 600-1000 timer og at det praktisk talt ikke var noe belegg tilbake. I flere tilfeller ble IN-738-underlaget ut- It is important to note that the technical process used for applying ordinary aluminide coatings and which is known as packing concentration, is subject to technical and economic limitations which limit the aluminide thickness to approx. 76 / Usm and slightly thinner on Co-based superalloys. As gasket cementation is basically a process for deposition from the vapor phase, the applied thickness is time-dependent. However, AMB-2 can be applied with a thickness of up to approx. 254 yu^m without changing the time/temperature vacuum application cycle. These results in Table 1 show that the investigated aluminide coatings were essentially completely penetrated after only 600-1000 hours and that practically no coating remained. In several cases, the IN-738 substrate was out-

satt for en betydelig korrosjon på grunn av ødeleggelsen av belegget. set for a significant corrosion due to the destruction of the coating.

Resultatene i tabell I viser dessuten at en vesentlig andel The results in table I also show that a significant proportion

av AMB-2 var tilbake efter 2000 timers prøving. Dette skyldes delvis at AMB-2 kan påføres med en tykkelse på opp til 254 /■«-rn, som nevnt ovenfor, idet ingen forandring er nødvendig av den anvendte metode eller av tids/temperaturparameterne som anvendes for på-føringen av denne legering. AMB-2 gir derfor både en mer korrosjons-motstandsdyktig legeringssammensetning og en øket beleggtykkelse som begge fører til en lengre levealder. of AMB-2 was back after 2000 hours of testing. This is partly due to the fact that AMB-2 can be applied with a thickness of up to 254 µm, as mentioned above, as no change is necessary to the method used or to the time/temperature parameters used for the application of this alloy. AMB-2 therefore provides both a more corrosion-resistant alloy composition and an increased coating thickness, both of which lead to a longer service life.

En annen rekke med forsøk utført i en brenneranordning ble foretatt for legeringen Rene-77 med et påført belegg av AMB-2 (se tabell II) og sammenlignet med vanlige aluminidbelegg. En del av forsøkene ble utført i en udopet naturgassatmosfære som gir en normal oxyderende omgivelse. Aluminidbelegg gir vanligvis en ut-merket motstandsdyktighet i dette tilfelle, men de er utsatt for kraftige angrep i nærvær av atmosfærer som er forurenset med S og Na. Dette resultat som er gjengitt i tabell II, bekrefter den ovenstående anførsel om at AMB-2 er minst like beskyttende som aluminidbelegg i udopede omgivelser og overlegen i forurensede omgivelser . Another series of tests carried out in a burner device was carried out for the alloy Rene-77 with an applied coating of AMB-2 (see Table II) and compared with conventional aluminide coatings. Part of the experiments were carried out in an undoped natural gas atmosphere, which provides a normal oxidizing environment. Aluminide coatings usually provide excellent resistance in this case, but they are subject to severe attack in the presence of atmospheres contaminated with S and Na. This result, which is reproduced in Table II, confirms the above statement that AMB-2 is at least as protective as aluminide coatings in undoped environments and superior in polluted environments.

Et annet mål for beleggets egenskaper er dets innvirkning Another measure of the coating's properties is its impact

på underlagets mekaniske egenskaper (se tabell III). To forskjellige innvirkninger er mulige: (1) belegningslegeringen reagerer metallurgisk med underlaget under dannelse av uønskede faser som gjør strukturen sprø, eller (2) varmebehandlingen som er nødvendig for å påføre og stabilisere belegget, er uforenelig med varmebehandlingen av underlaget og nedsetter derved dets mekaniske egenskaper. on the mechanical properties of the substrate (see table III). Two different effects are possible: (1) the coating alloy metallurgically reacts with the substrate to form undesirable phases that embrittle the structure, or (2) the heat treatment required to apply and stabilize the coating is incompatible with the heat treatment of the substrate and thereby degrades its mechanical properties.

Ifølge tabell III ble standard 6,4 mm diameter støpte prøvestenger av Rene-77 og IN-738 slagloddingsbelagt med AMB-2, og strekkfastheten og bruddfastheten ble undersøkt. Resultatene er i tabell III sammenlignet med resultatene for stenger av disse to legeringer belagt med aluminid. Hver kombinasjon av belegg/legering ble underkastet den fullstendige varmebehandling som tidligere ble funnet å være optimal for dette system. Resultatene viser at strekkfasthetsegenskapene ved værelsetemperatur for både IN-738 og Rene-77 ble minst påvirket av AMB-2. De konvensjonelle flyte-grenser er 10-15% høyere enn for aluminidbeleggene, og duktiliteten var bare litt mindre. Det sistnevnte skyldes delvis den større tykkelse for AMB-2. According to Table III, standard 6.4 mm diameter cast test bars of Rene-77 and IN-738 were brazed with AMB-2, and the tensile strength and fracture strength were examined. The results are in Table III compared with the results for rods of these two alloys coated with aluminide. Each coating/alloy combination was subjected to the full heat treatment previously found to be optimal for this system. The results show that the tensile strength properties at room temperature for both IN-738 and Rene-77 were least affected by AMB-2. The conventional yield strength is 10-15% higher than for the aluminide coatings, and the ductility was only slightly less. The latter is partly due to the greater thickness of AMB-2.

Claims (3)

1. Sammensatt gjenstand som er motstandsdyktig overfor oxydasjon og varmkorrosjon og utgjøres av et superlegeringsunderlag og en til dette bundet belegningslegering, karakterisert ved at belegningslegeringen består av 40-65 vekt% krom, 5-12 vekt% silicium og resten nikkel og har en mikrostruktur som inneholder en blanding av en ^"-Ni-grunnmasse, utfelte a-Cr-partikler og et Ni:Si-eutektikum .1. Composite object that is resistant to oxidation and hot corrosion and consists of a superalloy substrate and a coating alloy bound to this, characterized in that the coating alloy consists of 40-65% by weight chromium, 5-12% by weight silicon and the rest nickel and has a microstructure which contains a mixture of a ^"-Ni matrix, precipitated a-Cr particles and a Ni:Si eutectic. 2. Gjenstand ifølge krav 1,karakterisert ved at belegningslegeringen består av ca. 45 vekt% krom, ca. 10 vekt% silicium og resten nikkel.2. Item according to claim 1, characterized in that the coating alloy consists of approx. 45% by weight chrome, approx. 10% by weight silicon and the rest nickel. 3. Gjenstand ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det påførte legeringsbeleggs tykkelse er opp til 254 ^im.3. Item according to claim 1 or 2, characterized in that the thickness of the applied alloy coating is up to 254 µm.
NO752126A 1974-06-17 1975-06-16 COMPOSITE OBJECT OF A SUPER-ALLOY SUPPORT AND A COATING ALLOY BOUND TO THE SUPER-ALLOY SUPPLY NO139970C (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US479853A US3904382A (en) 1974-06-17 1974-06-17 Corrosion-resistant coating for superalloys

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO752126L NO752126L (en) 1975-12-18
NO139970B true NO139970B (en) 1979-03-05
NO139970C NO139970C (en) 1979-06-13

Family

ID=23905709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO752126A NO139970C (en) 1974-06-17 1975-06-16 COMPOSITE OBJECT OF A SUPER-ALLOY SUPPORT AND A COATING ALLOY BOUND TO THE SUPER-ALLOY SUPPLY

Country Status (9)

Country Link
US (1) US3904382A (en)
JP (1) JPS5524497B2 (en)
CA (1) CA1038114A (en)
DE (1) DE2526779A1 (en)
FR (1) FR2274701A1 (en)
GB (1) GB1507564A (en)
IT (1) IT1038831B (en)
NL (1) NL7507214A (en)
NO (1) NO139970C (en)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6416596B1 (en) 1974-07-17 2002-07-09 The General Electric Company Cast nickel-base alloy
NL7807798A (en) * 1978-07-21 1980-01-23 Elbar Bv METHOD FOR APPLYING A PROTECTIVE SILICONE COATING ON ARTICLES MADE FROM SUPER ALLOYS
US4743514A (en) * 1983-06-29 1988-05-10 Allied-Signal Inc. Oxidation resistant protective coating system for gas turbine components, and process for preparation of coated components
GB8605878D0 (en) * 1986-03-10 1986-04-16 Johnson Matthey Plc Casting transition metal alloy
JPS6331535A (en) * 1986-07-23 1988-02-10 Jgc Corp Apparatus for treating carbon-containing compound having carbon precipitation suppressing property
US4774149A (en) * 1987-03-17 1988-09-27 General Electric Company Oxidation-and hot corrosion-resistant nickel-base alloy coatings and claddings for industrial and marine gas turbine hot section components and resulting composite articles
DE3903544A1 (en) * 1989-02-07 1990-08-09 Repenning Detlev TOOL FOR ELASTOMER PROCESSING
US5156321A (en) * 1990-08-28 1992-10-20 Liburdi Engineering Limited Powder metallurgy repair technique
US5577655A (en) * 1994-11-30 1996-11-26 The Morgan Crucible Company Plc Flexible metal-containing tapes or films and associated adhesives
EP0833710B1 (en) * 1996-04-10 2005-02-02 GE Accessory Services, Inc. Coating methods, coating products and coated articles
US6210812B1 (en) * 1999-05-03 2001-04-03 General Electric Company Thermal barrier coating system
EP1076108B1 (en) * 1999-08-09 2005-04-06 ALSTOM Technology Ltd Process for treating the surface of a component, made from a Ni based superalloy, to be coated
US6998151B2 (en) * 2002-05-10 2006-02-14 General Electric Company Method for applying a NiAl based coating by an electroplating technique
DE112004000275T5 (en) * 2003-02-11 2006-03-16 The Nanosteel Co., Maitland Highly active liquid melts for the formation of coatings
US8262812B2 (en) * 2007-04-04 2012-09-11 General Electric Company Process for forming a chromium diffusion portion and articles made therefrom
DE102015226317B4 (en) * 2015-12-21 2017-10-12 Tesa Se Transfer tape with security features for the side edge of an adhesive tape
CN114540766B (en) * 2022-03-15 2023-07-25 陕西理工大学 Nanometer-sized metal W film/NiTi composite board and preparation method thereof
CN114752932B (en) * 2022-05-12 2023-07-18 山东科技大学 Directional solidification high-bearing coating and preparation method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE808687C (en) * 1948-10-02 1951-07-19 Artur Beyerlein Wall patterning device
US3015880A (en) * 1957-11-12 1962-01-09 Power Jets Res & Dev Ltd Corrosion resistant treatment of metal articles
US3155491A (en) * 1961-12-26 1964-11-03 Gen Electric Brazing alloy
US3649225A (en) * 1969-11-17 1972-03-14 United Aircraft Corp Composite coating for the superalloys
US3754968A (en) * 1971-09-10 1973-08-28 Wiant Corp De Process for producing errosion and wear resistant metal composites
US3810754A (en) * 1973-03-16 1974-05-14 Olin Corp Oxidation resistant nickel base alloys

Also Published As

Publication number Publication date
GB1507564A (en) 1978-04-19
US3904382A (en) 1975-09-09
DE2526779A1 (en) 1976-01-02
NL7507214A (en) 1975-12-19
JPS5524497B2 (en) 1980-06-30
FR2274701B1 (en) 1977-07-22
CA1038114A (en) 1978-09-12
JPS5113335A (en) 1976-02-02
FR2274701A1 (en) 1976-01-09
IT1038831B (en) 1979-11-30
NO139970C (en) 1979-06-13
NO752126L (en) 1975-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO139970B (en) COMPOSITE OBJECT OF A SUPER-ALLOY SUPPORT AND A COATING ALLOY BOUND TO THE SUPER-ALLOY SUPPLY
CA1045421A (en) High temperature nicocraly coatings
US3873347A (en) Coating system for superalloys
KR890001033B1 (en) Improved coating compositions and its improved method for the protection of superalloys at elevated temperatures
CA1090168A (en) Oxidation resistant cobalt base alloy
US4714624A (en) High temperature oxidation/corrosion resistant coatings
US6428637B1 (en) Method for producing large tear-free and crack-free nickel base superalloy gas turbine buckets
JPS6136061B2 (en)
NO149927B (en) COATED REMOVAL OF A SUPER alloy of nickel base
US4451431A (en) Molybdenum-containing high temperature coatings for nickel- and cobalt-based superalloys
EP2252714A1 (en) Nickel base gamma prime strengthened superalloy
JP3875973B2 (en) Protective coating
US4022587A (en) Protective nickel base alloy coatings
JP5052838B2 (en) Products containing high temperature corrosion protection means, reciprocating piston combustion engines, turbines or combustion units with such products, and use of alloys as high temperature corrosion protection means
Strang et al. Effect of coatings on the mechanical properties of superalloys
EP0061322A2 (en) Alloy coated metal structure having excellent resistance to high-temperature corrosion and thermal shock
Esmaeili et al. Interaction between oxidation and thermo-mechanical fatigue in IN738LC superalloy--I
Viswanathan High temperature corrosion of some gas turbine alloys
JP2012007236A (en) Oxidation resistant component and related method
JPS5914531B2 (en) Nickel-based superalloy casting products
US4088479A (en) Hot corrosion resistant fabricable alloy
JPH0266181A (en) Corrosion-resistant coating for oxide dispersed reinforced alloy
JPS6140022B2 (en)
Moskal et al. Oxidation behavior of Co-Al-Mo-Nb and Co-Ni-Al-Mo-Nb new tungsten-free γ-γ′ cobalt-based superalloys
JPS58141355A (en) Alloy having coating layer