NO314768B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av et belegg på et substrat - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår tilveiebringelse av beskyttende belegg på substrater. Slike belegg anvendes på komponenter som utsettes for høytemperaturmiljøer, spesielt dersom det er sannsynlig at korrosjon og/eller erosjon fore-kommer. Den hovedsakelige, men ikke nødvendigvis eneste, anvendelse av slike belegg er på deler for gassturbinmotorer, spesielt superlegeringskomponenter for disse, så som gasstur-binaksler, ringer, skiver, forbrenningboksgods, stator og rotorblader og styrefinner. Oppfinnelsen angår også slike deler og maskineri og kjøretøy eller faste anlegg som innbefatter slike deler.

Det har lenge vært erkjent at komponenter for gassturbiner, spesielt innvendige komponenter for disse i nærheten av og nedstrøms for brenneren, må oppvise høy styrke og kor-rosjonsmotstandsdyktighet ved høy temperatur.

Det er kjent å forsyne slike komponenter med en last-bærende konstruksjon av superlegeringsmateriale for å oppnå tilstrekkelig høy temperaturfasthet. Typiske anvendte superlegeringer (eksempler er de som er kjente under handelsbeteg-nelsene IN100, IN718, IN738, MAR-M247, CMSX-4, PWA1480 og PWA1484) er Ni-, Co- og Fe basissuperlegeringene, avhengig av de spesielle anvendelseskrav. Fe- og Co-baserte superlegeringer er ofte fast oppløsningsherdede. Ni-baserte legeringer har Ni som den hovedsakelige bestanddel og inneholder ofte mengder av Cr, Co, Fe, Mo, W eller Ta og er ofte fast oppløs-nings- eller utskillingsherdede. Utskillingsherdede Ni-baserte legeringer er utstrakt anvendt for gassturbinkomponenter og inneholder ofte Al, Ti eller Nb for å danne en utfelt annen fase i løpet av en egnet varmebehandling. Eksempler på Ni-baserte utski11ingsherdede superlegeringer anvendt for gassturbinkomponenter er de som er kjente under handelsbetegnel-sene INCO 713, B-1900, IN 100, MAR-M 200 og MAR-M 247. Eksempler på Co-baserte superlegeringer er MAR-M 509 pg Haynes 188, og eksempler på Fe-baserte superlegeringer er Incoloy 802 og Incoloy 903. Superlegeringsgassturbinkomponenter er av og til smidde eller støpte og kan, for mer ekstreme arbeidsbetingel-ser, være retningsstørknede eller foreligge i form av enkelt-krystal1strukturer.

Det er blitt vanlig praksis å belegge superlegeringskomponenter med korrosjonsmotstandsdyktig materiale fordi selve superlegeringen ikke normalt vil være i stand til å mot-stå den korrosive/oksidative atmosfære under bruk.

Én praksis er å aluminisere superlegeringen. Dette utføres vanligvis ved anvendelse av en såkalt kassealuminiseringsprosess eller ved hjelp av fysikalsk dampavsetning. Disse prosesser innbefatter diffusjon av Al inn i superlegeringen for å danne aluminider, så som NiAl i tilfellet av Ni-baserte superlegeringer. Under bruk dannes et overflatelag av Al203 som beskytter det underliggende materiale, og dette er tilbøyelig til å skalle av på grunn av varmeutvidelse og kontraksjon. Dette repareres gradvis av Al som diffunderer utad, og til slutt når det ikke lenger er tilstrekkelig med Al for å er-statte det avskallede materiale på et spesielt sted, vil superlegeringskomponenten være utsatt for hurtig lokal korrosjon. Krom og silisium sammen eller enkeltvis og alene eller i tillegg til aluminium kan likeledes diffunderes inn i super-legeringene for å danne et overflatelag som innbefatter kromider eller silisider. Selv om henvisning heretter hoved-sakelig vil bli gjort til aluminisering, vil det forstås at slike henvisninger bør fortolkes som alternativt henvisende mutatismutandis til forkromning og/eller silisiumisering.

En ytterligere praksis er å belegge superlegeringen med et oversjikt av for eksempel MCrAlY, MCrAlHf, MCrAlYHf, MCrAlYHfSi og MCr AlTaY hvor M er Co eller Ni eller Fe eller en blanding derav. Tilsetning av Y, Si eller Hf hjelper til med å hindre avskalling av Al203 fra overflaten og forlenger således komponentens levetid. Disse oversjiktsmaterialer kan påføres ved hjelp av plasmapåsprøyting eller ved hjelp av en samavset-ningsprosess, så som den prosess som vi beskriver i vårt patent GB-B-2 167 446. Det er vanlig å belegge en komponent med disse materialer for fremstilling av et lag med en tykkelse på 75 til 200 um eller mer. Belegningsprosessene er kost-bare, og belegning av komponenter inntil denne tykkelsesorden gir dem en levetid som er tilstrekkelig lang til å berettige prisen. Etter hvert som belastningene på gassturbinkomponenter fortsetter å øke, er det imidlertid blitt stadig mer uønsket å belegge komponenter for disse, så som rotorblader, med hva som effektivt sett er et ikke-konstruksjonsmateriale.

Et ytterligere problem med sjikt av denne tykkelsesorden er at de er tilbøyelige til å være utsatt, fordi betingelser innen bruk blir gradvis mer ekstreme i mer moderne gassturbiner, for termisk mekanisk utmattingssprekking, og dette er sterkt uønsket, spesielt dersom belegget er påført på en tynnvegget hul superlegeringskomponent, så som et turbin-blad, fordi sprekking av belegget kan forårsake bladsvikt.

US-A-4933239 beskriver plasmapåsprøyting av et 25,4 um oversjikt av CoCrAlYSiHf på Ni-basert superlegering. Etter plasmaavsetning blir belegget hamret med glassperler, aluminisert med en kassesementeringsblanding og til slutt ført gjennom diffusjons- og utskillingsvarmebehandlingstrinn. Patentet indikerer at den foretrukne påføringsmetode for CoCrAlYSiHf-belegget er ved plasmapåsprøyting, men i patentet fremsettes også en generell uttalelse om at oversjiktsbelegningen kan påføres ved f.eks. plasmapåsprøyting, elektronstrålefordamp-ning, elektroplettering, sputring eller oppslemmingsavsetning. Én grunn til hamringsoperasjonen i henhold til teknikkens stand formodes å være at MCrAlY i som avsatt tilstand ikke er spesielt glatt.

Oversjiktets morfologi blir dessuten betydelig endret av aluminiseringsprosessen som synes å være beregnet til å skulle diffundere aluminium fullstendig gjennom oversjiktet og inn i superlegeringssubstratet.

Et annet problem er at det er vanskelig å sikre at nøkkelelementene Y, Si og Hf som opprinnelig er til stede i oversjiktet, er fremskaffet i et relativt stort mengdeforhold bekvemt nær ferdigproduktets utvendige overflate.

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å oppheve problemene i henhold til teknikkens stand.

I overensstemmelse med et første aspekt ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av et belegg på et substrat, og fremgangsmåten er særpreget ved at den omfatter først aluminisering, forkromning eller silisiumisering av substratet, deretter avsetning på substratet, ved elektrolytisk eller elektrofri avsetning, av en metallgrunnmaase Mi fra et bad inneholdende partikler av CrAlM2 for å samavsette partiklene sammen med grunnmassen, hvori Mi er minst ett element valgt fra gruppen bestående av Ni, Co og Fe og M2 er minst ett element valgt fra gruppen bestående av Y, Si, Ti, Hf, Ta, Nb, Mn, Pt og sjeldne jordmetaller.

Én fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at den ikke innbefatter, som et vesentlig trekk for belegningsprosessen, et hamringstrinn. En annen fordel er at nøkkelelementene, så som Y, Si og Hf, kan være bekvemt nær sluttproduktets utvendige overflate. En ytterligere fordel er at Mi CrAlM2 ikke behøver å måtte utsettes for ytterligere aluminisering, og en sterkt overlegen morfologi for dette kan oppnås i sluttproduk-tet .

Substratet kan aluminiseres i overensstemmelse med hvilke som helst av flere forskjellige aluminiseringspro-sesser, så som prosesser som omfatter eller innbefatter kassealuminisering, fysikalsk dampfase- eller flammepåsprøytings-aluminisering, sputring eller elektroplettering. Substratet blir fortrinnsvis aluminisert ved hjelp av en kassealuminiseringsprosess, og på lignende måte kan forkromning eller silisiumisering oppnås ved hjelp av tilsvarende prosesser.

Ifølge en foretrukken utførelsesform blir substratet platinaluminisert. Dette kan omfatte avsetning av et lag av platina, så som ved elektroplettering, før eller etter aluminisering. Det avsatte platinalag kan ha en tykkelse på ca. 5 eller ca. 10 um. Palladium eller ruthenium vil kunne anvendes istedenfor eller så vel som platina.

Før samtidig avsetning av MiCrAlM2 kan en varmebehandling innføres i belegningsprosessen.

Ifølge en spesielt foretrukken utførelsesform, uav-hengig av hvorvidt en varmebehandling innføres før samtidig avsetning av MiCrAlM2, utføres en varmebehandling etter samtidig avsetning av M!CrAlM2 for å bevirke en ønsket grad av homogenisering av og diffusjon mellom aluminiserings- og MiCrAlM2-beleggene. Aluminiseringen utføres fortrinnsvis ved kassealuminisering ved ca. 900 °C i ca. 6 timer i en regulert atmosfære, så som argon eller helium. Deretter kan komponenten utsettes for en etterdiffusjonsbehandling ved ca. 1100 °C i ca. én time under vakuum og belegget deretter eldes ved ca. 870 °C i ca. 16 timer under vakuum. Alternativt eller i tillegg kan komponenten etter avsetning av M!CrAlM2-laget over det aluminiserte lag, utsettes for en varmebehandling ved ca. 1050 "C i ca. 2 timer under vakuum.

Vi har funnet at M]CrAlM2-laget gir et spesielt egnet bindingsbelegg for den påfølgende påføring av et sjikt av termisk sperremateriale, så som zirkoniumdioksid som kan være stabilisert (f.eks. kalk- eller yttriumoksidstabilisert). Var-mesperrematerialet kan avsettes i form av et søyleaktig materiale. Varmesperrelaget har fortrinnsvis en tykkelse på over 25 pm og kan ha en tykkelse mellom 100 og 250 um.

Varmesperren blir fortrinnsvis påført ved hjelp av elektronstråleavsetning, fysikalsk dampavsetning eller plasma-påsprøyting i luft.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse foretrekkes en strømtetthet under MiCrAlM2-avsetningen på mindre enn 5, mer foretrukket mindre enn 3, og enda mer foretrukket mindre enn 2,5 mA pr. kvadratcentimeter. En strømtetthet på ca. 2 mA pr. kvadratcentimeter er enda mer foretrukket i enkelte tilfeller, og en strømtetthet på ca. 1 mA pr. kvadratcentimeter er ett eksempel.

Ved de forholdsvis lav strømtettheter som kan anvendes ifølge den foreliggende oppfinnelse, kan en tilbøyelighet til at oppbygningen av partikler på belegget i som avsatt tilstand er forskjellig fra oppbygningen i badet ved at mindre partikler blir preferensielt avsatt (f.eks. under anvendelse av < 15 um pulver pletteres > 10 um partiklene ikke like preferensielt som < 10 um partiklene) noteres. Dette er spesielt overraskende fordi teoretisk, basert på Faradays lov og Stokes ligning {se Transactions of the Institute of Metal Finishing, artikkelen med tittelen: "The Production of Multi-Component Alloy Coatings by Particle CoDeposition, "av J. Foster og med-arbeidere, s. 115-119, vol, 63, nr. 3-4, 1985), idet det antas at egnede betingelser for strømtetthet og omrøring anvendes, må jo større partikkelstørrelsen er, desto mindre badbe-lastningen være for oppnå en spesiell pulverfraksjon innarbeidet i belegget i som avsatt tilstand. Det var derfor å for-vente at større partikler ville bli preferensielt plettert, men det har vist seg at ved relativt lave strømtettheter finner det motsatte sted.

Ifølge én utførelsesform omfatter Mi Co. Dette hjelper til med å befordre et spesielt glatt belegg. Dersom det er ønskelig at Ni skal være til stede i belegget, kan en stenk av Ni elektropletteres enten på toppen av det samtidig avsatte materiale eller direkte på aluminidbelegget før samavsetningstrinnet. Stenken av Ni kan ha en tykkelse på ca. 2 um.

Det foretrekkes at metallgrunnmassematerialet og partiklene som samtidig skal avsettes danner et lag med tykkelse på mindre enn 50 eller, mer foretrukket, mindre enn 25 um. I henhold til en spesielt foretrukken utførelsesform kan laget være ca. 15 um tykt. Laget kan imidlertid være mindre enn 15 um tykt idet ca. 12 eller 10 um eller mindre enn disse verdier er eksempler. For de fleste anvendelser er det foretrukket at laget er mer enn eller likt med 5 um tykt, og det er enda mer foretrukket at det er mer enn eller likt med 10 pm. Laget kan imidlertid, for enkelte anvendelser, være mer enn 15 pm tykt.

Det foretrekkes at den samtidige avsetning utføres ved et badinnhold på mindre enn 40 g/l av partiklene. Mer foretrukket anvendes et badinnhold på ca. 3 0 g/l eller mindre enn 30 g/l. Enda mer foretrukket anvendes et innhold på ca. 20 g/l eller mindre enn 20 g/l. Ifølge en spesielt foretrukken utførelsesform anvendes et badinnhold på ca. 10 g/l selv om lavere innhold, så som ca. 1 g/l, forutses. Disse relativt lave badinnhold sikrer at det avsatte belegg ikke bygges opp på porøs måte.

Partiklene kan være sfæriske og kan være dannet ved anvendelse av et forstøvningsapparat, så som et munnstykkefor-støvningsapparat.

Partiklene i badet omfatter fortrinnsvis < 15 pm,

< 12 pm eller < 10 pm pulver.

Ifølge en foretrukken utførelsesform består partik-kel f orde lingen i badet av 25 % mellom 15 og 12 pm, 45 % mellom 12 og 10 pm og 30 % mindre enn 10 pm. Det har overraskende og uventet vist seg at plettering ved relativt lave strømtett-heter resulterer i at små partikler blir preferensielt avsatt. Når pulver med denne fordeling i badet anvendes, kan resul-tatet være en fordeling i MiCrAlM2-belegget som avsatt (som vekt% av mengden av pulveret i avsetningen) på 45 % < 10 um, 55 % mellom 10 og 12 um og 0 % mellom 12 og 15 um.

Utmerkede belegg er oppnåelige med prosesser som innbefatter dette raffineringstrinn, og et raffineringstrinn er fortrinnsvis innbefattet i samavsetningstrinnet.

Ifølge en spesielt foretrukken utførelsesform blir et lag av beskyttende MiCrAlM2-materiale avsatt som omfatter bare et monolag eller dobbeltlag av partikler. Når for eksempel

< 15 um pulver suspenderes i badet, er det, på grunn av raf-fineringen, mulig å slå ned, etter ønske, ett i det vesentlige kontinuerlig 12 eller 10 um monolag av partikler (de største partikler som avsatt har en størrelse på henholdsvis 12 eller 10 um.)

Ifølge en annen foretrukken prosess kan 4 til 8 um pulver anvendes for å tilveiebringe et dobbeltlag eller trip-pellag som etter ønske er i det vesentlige 10, 12, 15 eller 20 um tykt.

Det trenges derfor bare en forholdsvis liten eller tynn mengde av MiCrAlM2 for å tilveiebringe anvendbare elementer, så som Y, Si eller Hf, som hjelper til med å hindre avskalling av Al203. Dette er sterkt ønskelig for komponenter for gassturbiner, så som rotorblader, fordi den samlede tykkelse, og derfor vekt, av belegningsmaterialer på et substrat (så som et rotorblad) kan reduseres uten å redusere korrosjonsbeskyt-telsesnivået. Rotorbladet blir dermed sterkere i forhold til dets vekt og er i stand til å tåle høyere rotasjons- eller aerodynamiske krefter, hvilket resulterer i øket gassturbin-ytelse.

Aluminidlaget kan til å begynne med ha en tykkelse på 30 til 60 um (50 um er typisk) , og MiCrAlM2-laget kan til å begynne med ha en tykkelse på 10 til 50 um etter varmebehandling, idet aluminidlaget vil ha en innvendig diffusjonssone med en mindre konsentrasjon av Al og en tykkelse på 10 til 20 um og en ytre sone med en høyere konsentrasjon av Al og en tykkelse på 20 til 40 pm. M1CrAlM2-lagets tykkelse er i det vesentlige upåvirket av varmebehandling. Forhold mellom alu-minidlagets tykkelse til tykkelsen for MiCrAlM2-laget er fortrinnsvis mellom 4:1 (for eksempel med en samlet tykkelse på 50 pm) og 1:1 {for eksempel med en samlet tykkelse på 110 pm). Tykkelsen som det er henvist til, vil bli øket dersom et var-mesperrelag er innbefattet, idet et slikt lag kan ha en tykkelse i området 100 til 250 pm.

Ifølge én utførelsesform omfatter substratet for hvilket aluminiseringsmaterialet påføres, en superlegering som kan omfatte en komponent for en gassturbin.

Substratet kan omfatte et hvilket som helst gassvas-ket substrat for en gassturbinkomponent, så som bæreplan-, rot- eller skjermpartiene til et blad.

Etter samavsetning kan det samavsatte materiale bestå av mer enn 40 % (volum) av partiklene, og i enkelte tilfeller kan 45 % bli overskredet.

Under samavsetningsprosessen kan gass, så som luft eller en inertgass, innføres i badet på et sted for frem-bringelse av sirkulasjon av oppløsningen generelt oppad i en sone og generelt nedad i en annen sone, idet substratet befin-ner seg i den annen sone under samavsetningen. Substratet {eller komponenten av hvilken det danner en del) kan roteres rundt en akse som er horisontal eller som har en horisontal komponent under samavsetningen. Elektroavsetningsapparatet som beskrevet i vårt patent GB-B-2182055 kan anvendes.

I enkelte tilfeller kan det være ønskelig, under samavsetningen, å rotere substratet rundt den første akse med en horisontal komponent og å rotere substratet rundt den annen akse som ikke er parallell med den første. Rotasjonssyklusen rundt den første akse kan innbefatte perioder med høyere vinkelhastighet og perioder med lavere vinkelhastighet. Den annen akse kan være perpendikulær på og/eller skjære den første akse. Rotasjonssyklusen rundt den første akse kan være avvekslende stans og kjør. Når substratet bare roteres rundt én akse med en horisontal komponent, kan rotasjonssyklusen innbefatte perioder med høyere vinkelhastighet og perioder med lavere vinkelhastighet, og rotasjonen kan også være avvekslende stans og kjør. Manipulering av substratet kan foretas i overensstemmelse med den prosess som er beskrevet i vårt patent GB-B-2221921.

I overensstemmelse med et annet aspekt ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling eller overhaling av en gassturbinkomponent, hvilken innbefatter belegning av et substrat for komponenten i overensstemmelse med det første aspekt ved oppfinnelsen.

I overensstemmelse med et tredje aspekt ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en gassturbinkomponent eller en gassturbin som innbefatter en komponent fremstilt eller overhalt i overensstemmelse med det annet aspekt ved oppfinnelsen.

I overensstemmelse med et fjerde aspekt ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et kjøretøy eller en fast installasjon som innbefatter en gassturbin i overensstemmelse med et tredje aspekt ved oppfinnelsen. Et kjøretøy i overensstemmelse med dette aspekt ved oppfinnelsen kan omfatte for eksempel luftfartøy eller et vann- eller landkjøretøy.

Oppfinnelsen kan utføres på forskjellige måter, men én belegningsmetode vil nå bli beskrevet som et eksempel under henvisning til de ledsagende skjematiske tegninger, på hvilke: Fig. 1 er et perspektivriss av et belegningsapparat,

Fig. 2 er et sideriss av apparatet,

Fig. 3 er et frontriss av apparatet, og

Fig. 4 er et perspektivriss av en jigg på hvilken artikkelen som skal pletteres er opphengt.

En serie med gassturbinblader 42 av superlegeringsmateriale skal belegges med beskyttende materiale ved en prosess som innbefatter avsetning på disse av to eller tre lag med materiale. Bladene blir først kassealuminisert og blir deretter belagt under anvendelse av samavsetningsapparatet vist på tegningene. Som et valgfritt tredje trinn blir et lag av varmesperremateriale senere avsatt.

Apparatet vist på tegningene omfatter et kar eller en beholder 1 med en parallellepipedisk utformet øvre del 2 og en nedad avsmalnende nedre del 3 i form av en omvendt pyramide som er skjev slik at én sideflate 4 danner en fortsettelse av en sideflate 5 av den øvre del.

Beholderen 1 inneholder en skilleinnretning 6 som ligger i et vertikalt plan parallelt med beholderens sideflate 4 og 5 og som ved sine sidekanter 7 og 8 står i kontakt med beholderens hosliggende vertikale og hellende flater. Skille-innretningen deler således beholderen i en større arbeidssone 9 og en mindre retursone 11. Ved dens bunn er skilleinnretnin-gen 6 avsluttet ved en horisontal kant 12 over beholderens bunn for å tilveiebringe en innbyrdes forbindelse 13 mellom arbeidssonen 9 og retursonen 11. Ved sin topp er skilleinnret-ningen 6 avsluttet ved en horisontal 14 kant under beholderens toppkanter.

Ved bunnen av retursonen 11 finnes et luftinnløp 15 som er forbundet med en luftpumpe (ikke vist). I arbeidssonen 9 er en jigg 21 montert til hvilken arbeidsstykkene som skal belegges er montert, idet jiggen 21 er anordnet for å bevege arbeidsstykkene i beholderen på en måte som vil bli mer detal-jert beskrevet nedenfor.

Når apparatet skal anvendes for elektrolytisk plettering, blir ledere anvendt for å påtrykke en spenning på arbeidsstykket montert på jiggen 21 i forhold til en anode som er opphengt i arbeidssonen.

For å anvende apparatet for samavsetning av et belegg på arbeidsstykkene blir arbeidsstykkene montert på jiggen 21 som plasseres i beholderen som vist. Før eller etter plasser-ingen av jiggen blir beholderen fylt til et nivå 17 over skilleinnretningens 6 toppkant 14 med en pletteringsoppløsning som inneholder partikler som skal samavsettes. Luft slippes inn i innløpet 15, og denne stiger opp til retursonen 11 og løfter oppløsningen og oppfangede partikler. Ved toppen av retursonen unnslipper luften, og oppløsningen og partikler strømmer over den brede overløpskant dannet av skilleinnretningens toppkant 14 og strømmer nedad forbi arbeidsstykkene på jiggen 21. Ved bunnen av arbeidssonen 10 er partiklene tilbøyelige til å bli sedimentert og gli nedad langs beholderens skrått forløpende sider henimot den innbyrdes forbindelse 13 hvor de igjen fan-ges opp i oppløsningen og føres rundt på ny.

Etterhvert som partiklene som beveger seg nedad i arbeidssonen 9 treffer på arbeidsstykket, er de tilbøyelige til å bli sedimentert på arbeidsstykket hvor de blir innleiret i metallet som samtidig pletteres ut.

Som vist på Figur 4 og som beskrevet i GB-B-2254338 er arbeidsstykkene som skal belegges montert på en jigg 21 som er opphengt i beholderen 1. Jiggen er vist i forenklet form på Figurene 2 og 3, men utelatt fra Figur 1 for klarhets skyld. Jiggen 21 omfatter et dekk 22 som passer over beholderens 1 topp, en nedadragende pilar 23 henimot én ende og et par ned-adhengende styringer 24 ved den annen ende. Styringene 24 har mot hverandre vendte styrebaner i hvilke et tverrhode 2 5 glir som bærer et vertikalt stativ 26 som passerer oppad gjennom et hull 27 i dekket 22 og passer til et drev 28 som er drevet av en reversibel elektromotor 29. Dekket 22 understøtter en annen elektromotor 31 som driver en vertikal aksel 32 som bærer et kjegledrev 33 som står i inngrep med et kronhjul 34 som er festet til én ende av en spindel 35 montert i pilaren 23. Den andre ende av spindelen 35 er ved hjelp av en universalkobling 36 sammenkoblet med én ende av en aksel 37 hvis andre ende er understøttet av et sfærisk lager 38 i tverrhodet 25.

Akselen 37 bærer flere sporer som er stivt festet til denne, og bare én spore 39 er vist på Figur 4. Sporen 3 9 strekker seg i et plan som inneholder akselens 37 akse, idet sporens langsgående akse danner en vinkel a med akselens 37 akse. På sporen 39 og i avstand langs denne er tre gassturbinblader 42 som skal belegges montert, idet bladenes langsgående akser strekker seg i det nevnte plan og perpendikulært på sporens 39 langsgående akse, slik at bladenes langsgående akser danner vinkler på (90-a)° med akselens 37 akse.

En elektromotorstyreinnretning 43 er montert på dekket 22 og er via ledninger 44 og 45 koblet til motorene 29 og 31. Styreinnretningen 43 er konstruert for å drive motoren 31 i bare én retning, men med et stopp for å rotere akselen 37 rundt en nominelt horisontal akse (x-aksen).

Styreinnretningen 43 er konstruert for å drive motoren 2 9 avvekslende i motsatte retninger for å resiprokere tverrhodet 25 og således på rotasjonen rundt x-aksen å påtrykke en oscillerende rotasjon rundt en rotasjonsakse i uni-versalkoblingen 36 (y-aksen).

Vinkelen a og parametrene for syklusene som motorene 2 9 og 31 utfører, er valgt slik at de skal passe til arbeidsstykket som belegges, for å sikre at alle overflater som skal belegges får tilstrekkelig tid til å være vendt generelt oppad for mottagelse av en tilstrekkelig last av nedadstrømmende partikler som skal innarbeides i det pletterte metall etterhvert som dette avsettes. Et spesielt eksempel på et belegg og fremstillingsmetoden for dette vil nå bli beskrevet i form av eksempel.

Eksempel

Belegget skal dannes på et gassturbinblad 42 med en bæreplanseksjon 43 med et rotparti 44 ved én ende og et skjermparti 45 ved den annen ende, idet plattformene for roten og skjermen begge strekker seg med vinkler på ca. 70 °C i forhold til bæreplanpartiets akse og idet rotpartiet og skjerm-partiet har endeflater som strekker seg med henholdsvis 3 0° og 40° i forhold til omkretsen til den ring som bladet danner en del av. For blader med denne geometri er vinkelen a 70°.

Det er ment på bladets bæreplan- og plattformpartier å produsere et aluminiserende belegg etterfulgt av et belegg inneholdende 18,32 vekt% Cr, 8,25 vekt% Al, 0,457 vekt% Y og resten kobolt. For fremstilling av det sistnevnte belegg blir badet fylt med en koboltpletteringsoppløsning som omfatter 400 gram CoS04-7H20 pr. liter, 15 gram NaCl pr. liter og 20 gram borsyre, H3B03, pr. liter. Badet holdes ved en pH på 4,5 og en temperatur på 45 °C. Badet fylles med pulver inntil en konsentrasjon på 10 gram pr. liter idet pulveret har en størrelses-fordeling på 5 til 15 um og utgjøres av 67,8 vekt% krom, 30,1 vekt% aluminium og 1,7 vekt% yttrium.

Først blir bladets bæreplan- og plattformpartier aluminisert ved hjelp av en kassealuminiseringsprosess ved 900 °C i 6 timer i argon. Aluminidlaget blir deretter etterdiffundert i 1 time ved 1100 °C i vakuum og eldet i 16 timer ved 870 °C i vakuum.

Før belegning med CoCrAlY-materialet blir de deler av rot- og skjermpartiene som ikke skal pletteres, forsynt med voksmaske, og de gjenværende overflater blir utsatt for de vanlige forberedeIsesbehandlinger som passer for koboltplet-tering.

Bladet festes til en jigg 50 med dets akse (se Figur 4) 20° i forhold til jiggens x-akse som er horisontal. Under plettering blir jiggens x-akse oscillert pluss og minus 25° rundt y-aksen som er perpendikulær på x-aksen, med en syklustid på 3 minutter. Samtidig blir jiggen rotert rundt x-aksen i en retning og over 360° i en syklustid på 10 minutter for en fullstendig omdreining.

Rotasjonen rundt x-aksen er imidlertid periodisk med stopperioder på 10 sekunder avbrutt av kjør-perioder på 3 sekunder.

Plettering utføres med en strømtetthet på 1,5 amp pr. kvadratcentimeter i en periode som er tilstrekkelig til å produsere en beleggtykkelse på i det vesentlige 12 p.

Et belegg med utmerket kvalitet produseres som dekker bæreplanpartiet og rot- og skjermplattformene og har en vekt-fraksjon av innarbeidet pulver på 0,27.

De mindre partikler blir preferensielt plettert, og i det vesentlige ingen av partiklene som avsatt har en størrelse

>12 um idet de større partikler holder seg i pletteringsopp-løsningen (dvs. de mellom 12 og 15 m). Etter fjerning av de belagte blader fra jiggen blir masken fjernet.

Bladet blir deretter varmebehandlet ved 1050 °C i 2 timer under vakuum.

Spesielt foretrukne M2-elementer er Y, Hf og Si.

Belegg produsert i overensstemmelse med oppfinnelsen har god oksidasjonsmotstandsdyktighet og termisk utmattings-motstandsdyktighet.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et belegg på et substrat, karakterisert ved at den omfatter først aluminisering, forkromning eller silisiumisering av substratet, deretter avsetning på substratet, ved elektrolytisk eller elektrofri avsetning, av en metallgrunnmasse Mi fra et bad inneholdende partikler av CrAlM2 for å samavsette partiklene sammen med grunnmassen, hvori M1 er minst ett element valgt fra gruppen bestående av Ni, Co og Fe og M2 er minst ett element valgt fra gruppen bestående av Y, Si, Ti, Hf, Ta, Nb, Mn, Pt og sjeldne jordmetaller.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den dessuten innbefatter en varmebehandling før eller etter samavsetningen av MiCrAlM2, idet dersom varmebehandlingen finner sted før den nevnte samavsetning, omfatter behandlingen at det aluminiserte, forkrommede eller silisiumiserte substrat utsettes for ca. 1100 °C i ca. én time under vakuum, og idet dersom varmebehandlingen finner sted etter den nevnte samavsetning, omfatter behandlingen at det samavsatte materiale utsettes for ca.

1050 °C i ca. to timer under vakuumbetingelser.

3. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at etter avsetningen av MxCrAlM2 innbefattes dessuten påføring av et lag av varmesperremateriale.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at samavsetningen av MiCrAlM2 finner sted ved en strømtetthet på mindre enn 5 mA pr. kvadratcentimenter.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at samavsetningen av metallgrunnmassematerialet og partiklene danner et lag som er mindre enn 50 um tykt.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at samavsetningen av metallgrunnmassemateriale og partikler utføres ved et badinnhold på mindre enn 40 g/l av partiklene.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at aluminiseringen, for-kromningen eller silisiumiseringen danner henholdsvis et aluminid-, kromid- eller silisidlag med en tykkelse på 30 til 60 um.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller et hvilket som helst foregående krav som er avhengig av krav 2,' karakterisert ved at aluminiseringen, for-kromningen eller silisiumiseringen danner et aluminid-, kromid- eller silisidlag som etter varmebehandlingen omfatter en innvendig diffusjonssone med en sammenligningsvis mindre konsentrasjon av Al, Cr eller Si og en tykkelse på 10 til 20 um og en ytre sone med en sammenligningsvis høyere konsentrasjon av Al, Cr eller Si og en tykkelse på 20 til 40 um.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at aluminiseringen, for-kromningen eller silisiumiseringen danner et første lag av et aluminid, kromid eller silisid og at samavsetningen danner et annet lag av MiCrAlM2, idet forholdet mellom tykkelsene til det første lag og det annet lag er mellom 4:1 og 1:1.

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at substratet velges fra gruppen bestående av en gassturbinaksel, -ring, -skive, -for-brenningsboksgods, -statorblad, -rotorblad, -styrefinne, gass-turbinbladbæreplanseksjon, gassturbinbladrotparti og gasstur-binbladskjermparti.