PL207364B1

PL207364B1 - Sposób wytwarzania warstwy międzymetalicznej na części metalowej, a zwłaszcza wytwarzania warstwy międzymetalicznej na powierzchni aerodynamicznej części silnika odrzutowego

Info

Publication number: PL207364B1
Application number: PL368719A
Authority: PL
Inventors: David C. Fairbourn
Original assignee: Aeromet Technologies
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2010-12-31
Also published as: BR0209781A; MXPA03010577A; ATE411406T1; US20020179191A1; EP1392880A2; RU2268322C2; CA2446178A1; CZ303538B6; DE60229380D1; US6605161B2; TWI293340B; WO2002099153A2; CA2446178C; HUP0400019A2; PL368719A1; RU2003137826A; AU2002322029A1; CZ20033279A3; EP1392880B1; HK1062927A1

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania warstwy międzymetalicznej na części metalowej, a zwłaszcza wytwarzania warstwy międzymetalicznej na powierzchni aerodynamicznej części silnika odrzutowego.

Powierzchnia części metalowych często wymaga obrobienia, aby utworzyć na niej warstwę międzymetaliczną, która chroni usytuowaną pod nią część i przez to przedłuża jej czas eksploatacji. Przykładowo w przemyśle lotniczym wiele części w silniku odrzutowym lub w innym zespole samolotu ma warstwę aluminiowaną, by chronić powierzchnie aerodynamiczne przed korozją. Z czasem warstwa aluminiowana zużywa się i trzeba ją naprawiać. W takich przypadkach warstwa tlenkowa i resztki warstwy aluminiowanej lub innej warstwy międzymetalicznej na takiej części są usuwane, np. przez usuwanie w kwasie i/lub piaskowanie, aby odsłonić spodnią powierzchnię metalowej części. Część metalowa, taka jak element silnika odrzutowego z superstopu na bazie niklu lub kobaltu, umieszczana jest następnie np. w prostym piecu do naparowywania chemicznego, np. w wysokiej próżni i w wysokiej temperaturze, z odpowiednimi aktywatorami i materiałami donorowymi, z których tworzona jest warstwa międzymetaliczna. Jeżeli warstwą międzymetaliczną ma być warstwa aluminiowana, materiałem donorowym może być glin np. w postaci bryłek chrom-glin lub kobalt-glin. W środowisku osadzania glin uwalnia się z tych bryłek i tworzy warstwę niklowo-aluminiową na elemencie wykonanym z superstopu na bazie niklu (warstwa ta może być nazywana w skrócie po prostu warstwą aluminiowaną). Warstwa aluminiowana zawiera dodatkową warstwę rosnącą na zewnątrz pierwotnej powierzchni metalu części i posiadającą duże stężenie glinu. Warstwa aluminiowana może również zawierać warstwę dyfuzyjną przechodzącą częściowo w element do wewnątrz od poziomu pierwotnej powierzchni i posiadającą duże stężenie metalu składowego, takiego jak nikiel. Taki sam proces można stosować wobec nowych części po usunięciu naturalnej warstwy tlenkowej, która mogła powstać na części podczas jej wytwarzania.

Warstwa międzymetaliczna ma być utworzona lub ma ulegać narastaniu do żądanej całkowitej grubości przez wystawienie części, a zwłaszcza jej powierzchni, na działanie dyfuzyjnego środowiska przez określony czas wystarczający do utworzenia takiej warstwy. Czas potrzebny na pełny cykl prostego pieca do naparowywania chemicznego z konieczności ogranicza liczbę części, które można obrabiać w piecu w danym czasie, takim jak zmiana robocza. Skrócenie czasu trwania cyklu byłoby korzystne, ponieważ przez jedną zmianę roboczą można by obrobić więcej części, na przykład zmniejszając przez to koszty w przeliczeniu na jedną część. Niestety, chociaż parametry procesu można regulować sposobami, które mogą nieco zmieniać czas potrzebny do utworzenia żądanej grubości warstwy międzymetalicznej, wysiłki czynione w celu uzyskania znacznego skrócenia czasu zwykle wymagają niepożądanych zmian parametrów procesu. Te zmiany parametrów procesu mogą okazać się niepożądane z punktu widzenia kosztów lub bezpieczeństwa i/lub z punktu widzenia produktu. Nadal zatem potrzebne jest skrócenie czasu cyklu, ale bez niepożądanych zmian parametrów procesu przeprowadzanego w środowisku dyfuzyjnym.

Oprócz powyższego istnieją pewne sytuacje, gdzie pożądane jest tworzenie wieloskładnikowej warstwy międzymetalicznej, to znaczy takiej warstwy międzymetalicznej, która zawiera materiał funkcjonalny inny niż pochodzący od donora (np. glin) lub elementu (np. nikiel). W przemyśle lotniczym przykładowo od dawna jest pożądana zawartość krzemu, chromu lub platyny w warstwie aluminiowanej tak, aby polepszyć właściwości warstwy powłoki międzymetalicznej. Aktualne wysiłki, mające na celu wprowadzenie krzemu, są zasadniczo nie do przyjęcia. Chociaż uzyskano dodatek chromu lub platyny, proces związany z dodaniem tych materiałów jest skomplikowany i drogi. Przykładowo platynę można dodać najpierw nakładając galwanicznie platynę na powierzchnię czystego metalu przed wystawieniem części na działanie środowiska dyfuzyjnego w celu utworzenia warstwy aluminiowanej. Sądzi się, że podczas osadzania warstwy aluminiowanej, atomy platyny uwolnione z nałożonej galwanicznie warstwy migrują w warstwę aluminiowaną tworząc pożądaną wytrzymałą i trwałą osadzoną warstwę platyno-aluminium. Chociaż dodatek platyny zapewnia metalowy element ulepszony korzystnie w sensie jego trwałości i czasu eksploatacji, powlekanie galwaniczne wyrobu platyną jest kosztowną i trudną procedurą. Nadal zatem potrzebne jest łatwe i tanie dodawanie dodatkowego materiału funkcjonalnego do warstwy międzymetalicznej w celu tworzenia warstwy wieloskładnikowej.

Przedmiotowy wynalazek proponuje ulepszony proces osadzania, warstwy międzymetalicznej na metalowym elemencie, który przezwycięża pewne wymienione wyżej wady. W tym celu i zgodnie z zasadami przedmiotowego wynalazku najpierw na powierzchnię metalowego elementu, na której ma

PL 207 364 B1 być utworzona warstwa międzymetaliczna, nakłada się modyfikator. Modyfikator ten może być nakładany na całą powierzchnię, albo może być nakładany selektywnie na jedną lub wiele części powierzchni elementu metalowego. Modyfikator ten korzystnie nakłada się w stanie ciekłym, a następnie suszy się, by utworzyć powłokę wstępną z modyfikatora. Element z powłoką wstępną umieszcza się następnie w środowisku osadzania, gdzie tworzy się warstwę międzymetaliczną. Stwierdzono, że warstwa międzymetaliczna rośnie lub tworzy się szybciej przy powierzchni powleczonej wstępnie niż było by to bez takiej powłoki wstępnej z modyfikatora. Grubsza warstwa międzymetaliczna powstaje zatem w obszarze elementu powleczonego wstępnie modyfikatorem w porównaniu z obszarem, który nie został powleczony wstępnie. W rezultacie żądaną grubość warstwy międzymetalicznej można utworzyć w skróconym czasie w porównaniu z konwencjonalnym procesem osadzania. Wynik ten można wykorzystać do korzystnego skrócenia czasu cyklu w prostym piecu do naparowywania chemicznego, co zapewnia pożądane korzyści w odniesieniu do oszczędności kosztów itp. Alternatywnie grubszą warstwę międzymetaliczną można korzystnie tworzyć w czasie zasadniczo nieskróconym z elementem powleczonym wstępnie w porównaniu z elementem bez takiej powłoki wstępnej. Należy zatem zauważyć, że użyte tu określenie modyfikator oznacza materiał, który po nałożeniu na powierzchnię metalową, która jest następnie wystawiana na działanie środowiska osadzania, powoduje powstawanie warstwy międzymetalicznej na tej powierzchni szybciej lub o większej grubości niż byłoby bez modyfikatora. Korzystnie modyfikatorem może być przykładowo materiał silanowy lub kwas Lewisa typu halogenek metalu.

Oprócz powyższego możliwe jest tworzenie na tej samej części dwóch różnych grubości warstw międzymetalicznych uzależni od tego, która część jest wstępnie powleczona modyfikatorem. Przez selektywne powlekanie części można tworzyć warstwę międzymetaliczną o żądanej grubości na tych obszarach części, które wymagają maksymalnej ochrony, a tworzyć cieńszą warstwę na obszarach mniej narażonych na uszkodzenie, takie jak korozja. W szczególnym zastosowaniu modyfikator można nakładać na powierzchnie przepływu powietrza elementu silnika odrzutowego (takiego jak łopatka), aby następnie tworzyć żądanej grubości powłokę aluminiowaną na tych obszarach. Inne części łopatki, takie jak części, które mogą opierać się o inne elementy silnika, nie są wstępnie powlekane i w wyniku mają cieńszą warstwę międzymetaliczną w tych obszarach.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania warstwy międzymetalicznej na części metalowej, a zwłaszcza wytwarzania warstwy międzymetalicznej na powierzchni aerodynamicznej części silnika odrzutowego, według którego pokrywany element metalowy umieszcza się w piecu, przy czym metalowy element umieszcza się w dyfuzyjnym środowisku, a gdy metalowy element jest w dyfuzyjnym środowisku wystawia się przynajmniej część jego powierzchni na działanie donorowego materiału przez czas (T), aby utworzyć międzymetaliczną warstwę na wymienionej części powierzchni, zawierającą metal z donorowego materiału, charakteryzujący się tym, że najpierw na część powierzchni metalowego elementu nakłada się modyfikator, wybrany z grupy obejmującej kwas Lewisa typu halogenku metalu i/lub materiał silanowy i/lub koloidalną krzemionkę, a następnie część powierzchni wystawia się na działanie donorowego materiału zawierającego glin, korzystnie stop chrom-glin, kobalt-glin lub wanad-glin, w dyfuzyjnym środowisku.

Korzystnie, gdy jako modyfikator wybiera się ciekły silan, przy czym nakładanie modyfikatora polega na umieszczaniu ciekłego silanu na części powierzchni i suszeniu ciekłego silanu do twardej wstępnej powłoki.

Korzystnie, gdy jako modyfikator wybiera się kwas Lewisa typu halogenku metalu, przy czym nakładanie modyfikatora polega na umieszczeniu kwasu Lewisa na części powierzchni.

Korzystnie, gdy wybiera się kwas Lewisa w postaci ciekłej, nakłada się ciekłą postać kwasu Lewisa na część powierzchni i suszy się ten ciekły kwas Lewisa do twardej wstępnej powłoki.

Korzystnie, gdy z kwasem Lewisa stosuje się metaliczny proszek.

Korzystnie, gdy kwas Lewisa wybiera się tak, aby zawierał jon metalu, który ma być dołączony do międzymetalicznej warstwy tworzonej na metalowym elemencie.

Korzystnie, gdy wybiera się kwas Lewisa zawierający jony platyny.

Korzystnie, gdy wybiera się kwas Lewisa zawierający jony chromu.

Korzystnie, gdy wybiera się kwas Lewisa zawierający jony cyrkonu.

Korzystnie, gdy wybiera się koloidalną krzemionkę, przy czym nakładanie modyfikatora polega na umieszczaniu koloidalnej krzemionki na części powierzchni.

Korzystnie, gdy metalowy element ma całą powierzchnię zawierającą część powierzchni, a nakładanie modyfikatora polega na nakładaniu modyfikatora na całą powierzchnię.

PL 207 364 B1

Korzystnie, gdy metalowy element ma całą powierzchnię zawierającą część powierzchni, a nakładanie modyfikatora polega na nakładaniu modyfikatora wybraną część całej powierzchni.

Korzystnie, gdy modyfikator nakłada się w wielu warstwach.

Korzystnie, gdy proces wytwarzania obejmuje metalowy element, który jest elementem składowych części silnika odrzutowego.

Korzystnie, gdy metalowy element jest wykonany z superstopu na bazie niklu.

Korzystnie, gdy metalowy element jest wykonany z superstopu na bazie kobaltu.

Według niniejszego wynalazku nakładanie ciekłego modyfikatora można łatwo przeprowadzić przez zanurzenie części lub natryskiwanie, albo nakładanie pędzlem ciekłego modyfikatora na tę część albo w całości, albo selektywnie, co pozwala na nakładanie powłoki nie tylko na odsłonięte, łatwo widoczne powierzchnie, ale również na powierzchnie wewnętrzne, takie jak wydrążone wnętrze chłodzącego otworu lub kanału w łopatce silnika odrzutowego. W konsekwencji modyfikator można stosować na wewnętrznych powierzchniach, które nie nadają się do łatwego powlekania galwanicznego, aby przyspieszyć przez to wzrost warstwy międzymetalicznej na nich, by przez to chronić te powierzchnie i przedłużyć żywotność elementu metalowego.

Według jeszcze innego aspektu przedmiotowego wynalazku modyfikator może być stosowany do łatwego i niedrogiego dodawania dodatkowego materiału funkcjonalnego do warstwy międzymetalicznej, aby przez to uzyskać żądaną warstwę wieloskładnikową. Kiedy modyfikatorem jest materiał silanowy, krzem korzystnie dyfunduje w warstwę międzymetaliczną podczas jej tworzenia w środowisku osadzania. Podobnie, kiedy modyfikatorem jest kwas Lewisa typu halogenku metalu, jon metalu z kwasu Lewisa może być wybrany ze względu na jego korzystne właściwości w połączeniu z warstwą międzymetaliczną. Przykładowo kwasem Lewisa może być CrCl3, PtCl4, ZrCl4 lub ZrF4, aby zawierał jony metalu: chromu, platyny i/lub cyrkonu, jako dodatkowy materiał funkcjonalny w warstwie międzymetalicznej. Kiedy część z takim modyfikatorem z kwasu Lewisa na niej jest wystawiona na działanie środowiska osadzania, uważa się, że halogen (to znaczy chlor lub fluor) staje się częścią gazowego substratu reakcji, a jony przykładowo chromu, platyny i/lub cyrkonu będą uwalniane z modyfikatora i bę d ą migrował y w warstwę mię dzymetaliczną , taką jak warstwa aluminiowana, tworzona na elemencie metalowym, aby przez to wytworzyć żądaną warstwę chromo-aluminium, platyno-aluminium i/lub cyrkono-aluminium o korzystnych właściwościach. Jednakże modyfikator będący kwasem Lewisa jest nakładany łatwiej, a zatem taniej niż w przypadku galwanicznego nakładania platyny lub chromu i jest również materiałem znacznie tańszym niż platyna lub chrom stosowane do powlekania galwanicznego.

Jeżeli modyfikatorem jest kwas Lewisa typu halogenku metalu, mogą istnieć pewne części metalowe, przy których wystąpią pewne problemy na granicach ziaren przy powierzchni w środowisku osadzania. Według dalszego aspektu przedmiotowego wynalazku zalety modyfikatora będącego kwasem Lewisa można wykorzystać bez takich problemów na granicach ziaren przy doprowadzeniu drobnoziarnistego proszku z żądanego metalu donorowego do kwasu Lewisa na tej części, gdy kwas jest jeszcze w stanie ciekłym. Przykładowo proszek aluminiowy można rozpylać na ciekły kwas Lewisa na powierzchni. Kiedy część z modyfikatorem będącym kwasem Lewisa i z dodanym metalem donorowym jest w środowisku osadzania, problemy występujące na granicach ziaren są zmniejszone do minimum.

Według jeszcze dalszego aspektu przedmiotowego wynalazku modyfikator można selektywnie nakładać na części lotnicze i astronautyczne, a zwłaszcza na części silników odrzutowych, takie jak łopatki, bandaże, by wymienić tylko kilka. Części takich elementów są odsłonięte na drodze przepływu powietrza pod wysokim ciśnieniem w silniku, gdzie pożądana jest możliwie wieloskładnikowa warstwa międzymetaliczna. Równocześnie inne części tych elementów lotniczych i astronautycznych nie są usytuowane na drodze przepływu powietrza, a więc nie wymagają takiego samego stopnia ochrony w eksploatacji. W pewnych sytuacjach utworzenie więcej niż cienkiej warstwy międzymetalicznej może być szkodliwe, zwłaszcza w odniesieniu do tych części elementu, które kontaktują się z innymi elementami silnika i muszą być do nich dopasowane ze ścisłą tolerancją. W takich sytuacjach modyfikator można selektywnie nakładać na te części elementu, które są przeznaczone do odsłonięcia na przepływ powietrza pod wysokim ciśnieniem tak, aby umożliwić utworzenie pożądanej grubej i/lub wieloskładnikowej warstwy międzymetalicznej na tych częściach. Pozostałe części elementu mogą albo być osłonięte konwencjonalnie, albo można na nich utworzyć warstwę międzymetaliczną, która będzie jednak cieńsza niż warstwa międzymetaliczna utworzona w powleczonych wstępnie obszarach, a to na skutek braku na nich nałożonego wstępnie modyfikatora.

PL 207 364 B1

Zgodnie z powyższym opracowano zatem ulepszony proces osadzania w celu tworzenia warstwy międzymetalicznej na elementach metalowych. Te i inne cele i zalety przedmiotowego wynalazku staną się zrozumiałe na podstawie załączonych rysunków i ich opisu.

Załączone rysunki, które stanowią część niniejszego opisu, przedstawiają przykłady realizacji wynalazku i wraz z ogólnym opisem wynalazku, podanym powyżej oraz szczegółowym opisem przykładów realizacji, zamieszczonym poniżej, służą do wyjaśnienia zasad przedmiotowego wynalazku.

Fig. 1 jest częściowym schematycznym przekrojem reprezentatywnego elementu metalowego; fig. 1B przedstawia element z fig. 1A z warstwą międzymetaliczną utworzoną na nim po czasie T1 przebywania w środowisku dyfuzyjnym zgodnie z procesem według stanu techniki; fig. 2A przedstawia element z fig. 1A z modyfikatorem nałożonym na jego powierzchnię zgodnie z zasadami przedmiotowego wynalazku;

fig. 2B i 2C przedstawiają element z fig. 2A z utworzonymi na nim odpowiednimi warstwami międzymetalicznymi po czasie przebywania w środowisku dyfuzyjnym, odpowiednio T1 i T2, zgodnie z procesem według przedmiotowego wynalazku;

fig. 2D jest znacznie powiększonym widokiem części elementu z fig. 1A z nałożeniem metalowego proszku na modyfikator w celu zmniejszenia problemów na granicach ziaren;

fig. 3A przedstawia element z fig. 1A z modyfikatorem selektywnie nałożonym na jego powierzchnię;

fig. 3B przedstawia element z fig. 3A ze zmiennej grubości warstwą międzymetaliczną utworzoną p pewnym czasie przebywania w środowisku osadzania zgodnie z procesem według przedmiotowego wynalazku;

fig. 4 jest schematycznym widokiem pokazującym elementy, takie jak element z fig. 1A, fig. 2A i/lub fig. 3A w środowisku osadzania prostego pieca o naparowywania chemicznego w celu wyjaśnienia zasad przedmiotowego wynalazku; fig. 5 jest widokiem perspektywicznym łopatki silnika odrzutowego, pokazującym ciekły modyfikator selektywnie nakładany na tę łopatkę zgodnie z zasadami przedmiotowego wynalazku;

fig. 6 jest widokiem z boku łopatki z fig. 5 w częściowym przekroju wzdłuż Iinii 66 z fig. 5 po wystawieniu na działanie środowiska dyfuzyjnego;

fig. 7 jest perspektywicznym widokiem (z wyrwaniem) łopatki silnika odrzutowego pokazującym selektywnie nałożoną powłokę wstępną zgodnie z zasadami przedmiotowego wynalazku; a fig. 8 jest widokiem perspektywicznym (z wyrwaniem) bandaża silnika odrzutowego, pokazującym selektywnie nałożone pokrycie wstępne zgodnie z zasadami przedmiotowego wynalazku.

Na fig. 1A przedstawiony jest przekrój poprzeczny metalowego elementu 10. Element 10 jest wykonany z metalu lub stopów metalu, co jest konwencjonalne, i ma powierzchnię 12 chronioną np. przed korozją i/lub utlenianiem przy wysokiej temperaturze. Powierzchnia 12 może być widoczna gołym okiem lub też może być schowana pod innymi strukturami lub częściami tego elementu. Należy zatem zauważyć, że element 10 z fig. 1A jest jedynie przykładem dowolnego elementu metalowego posiadającego jedną lub więcej powierzchni 12 do ochrony.

Konwencjonalna ochrona powierzchni 12 była następująca. Po pierwsze jeden lub więcej elementów 10 czyści się w celu usunięcia tlenku lub innego niepożądanego materiału (nie pokazany) z powierzchni 12 każdego elementu, tak aby odsłonić goły metal na poziomie 14 powierzchni 12 (poziom 14 może stanowić płaszczyznę, jeżeli powierzchnia 12 jest płaska). Elementy 10 umieszcza się następnie w komorze 20 prostego pieca 22 do osadzania chemicznego z fazy gazowej, jak pokazano schematycznie na fig. 4. Taki piec 22 do osadzania z fazy gazowej wytwarza cząstkowe ciśnienia i wysoką temperaturę wewnątrz komory 20. Ponadto w komorze 20 może być zawarty aktywator 21, taki jak kwaśny fluorek amonu i metal donorowy 24 jak również nadciśnienie argonu (nie pokazano). Jeżeli element 10 jest wykonany z superstopu na bazie niklu, donorowym metalem 24 może być glin, który może być stosowany w postaci bryłek lub proszku np. ze stopu chrom-glin, kobalt-glin lub wanad-glin. Wynikowe ciśnienia cząstkowe i wysoka temperatura tworzą środowisko 26 osadzania, które uwalnia glin z bryłek 24, aby tworzyć parę zawierającą glin (jak zaznaczono strzałkami 28), by odsłaniać powierzchnię 12 dla glinowego metalu donorowego. Takie odsłonięcie powoduje, że międzymetaliczna warstwa 30 aluminiowana tworzy się na powierzchni 12 elementu 10, która to warstwa 30 służy następnie do ochrony powierzchni 12 (fig. 1B).

Zależnie od czasu (T1), w którym element 10 jest narażony na środowisko osadzania, międzymetaliczna warstwa 30 będzie zwykle tworzyć się do określonej głębokości W1 mierzonej pomiędzy jej wierzchem albo zewnętrzną stroną 32 a jej spodem lub wewnętrzną stroną 34. Warstwa 30 będzie zwy6

PL 207 364 B1 kle zawierała co najmniej dodatkową część 36 przebiegającą na zewnątrz od lub powyżej poziomu 14 pierwotnej powierzchni 12 do zewnętrznej strony 32. Międzymetaliczna warstwa 30 może również zawierać dyfuzyjną warstwę 38 odchodzącą do wewnątrz od poziomu 14 i w element 10 do najbardziej wewnętrznej strony 34, która jest zwykle poniżej poziomu 14, ale może przebiegać równo z nim, jeżeli nie powstaje żadna warstwa dyfuzyjna 38. Zatem większość warstwy 30, jeżeli nie cała, jest w dodatkowej warstwie 36, ale nie jest to pożądane albo istotne, a dynamika materiału i stosowane warunki procesu będą dyktowały wielkość odpowiednich części warstwy 30. Dodatkowa warstwa 36 będzie zwykle zawierała duże stężenie donorowego metalu 24, takiego jak glin, i może zawierać nieco metalu z elementu 10, takiego jak nikiel, jeżeli element 10 jest wykonany z superstopu na bazie niklu, np. na skutek dyfuzji na zewnątrz metalu z elementu 10. Natomiast dyfuzyjna warstwa 38 będzie miała mniejsze stężenie donorowego metalu 24 i duże stężenie metalu elementu 10.

Pożądane jest, by wytwarzana warstwa międzymetaliczna albo była znacznie grubsza niż W1 przy takim samym czasie (T1) wystawienia na działanie dyfuzyjnego środowiska 26, albo miała zasadniczo taką samą grubość W1, ale przy znacznie krótszym czasie (T2 < T1) wystawienia na działanie osadzającego środowiska 26, a wszystko to bez znacznej zmiany innych parametrów procesu dotyczących osadzającego środowiska 26. W tym celu i zgodnie z zasadami przedmiotowego wynalazku wyniki takie są możliwe przy nałożeniu najpierw wstępnej powłoki modyfikatora 50 na powierzchnię 12 (fig. 2A) przed umieszczeniem elementu 10 w dyfuzyjnym środowisku 26. Modyfikator 50 jest korzystnie stosowany w postaci łatwo dostępnej cieczy i następnie suszony, by wytworzyć powłokę wstępną. Następnie element 10 pokryty powłoką wstępną z modyfikatora 50 umieszcza się w dyfuzyjnym środowisku 26 (fig. 4).

Jak pokazano na fig. 2B, po umieszczeniu elementu 10 w dyfuzyjnym środowisku 26 na uprzednio określony czas T1 i przy zasadniczo takich samych parametrach w procesu na powierzchni 12 powstanie międzymetaliczna warstwa 60, ale do grubości W2, która jest 20-80%, zwykle około 40% większa niż grubość W1. Warstwa 60 zawiera dodatkową warstwę 66, która przebiega do zewnętrznej powierzchni 62, usytuowanej dalej od poziomu 14 niż zewnętrzna powierzchnia 32 dodatkowej części 36 (fig. 1B). Dyfuzyjna warstwa 68 może przebiegać również w element 10 bardziej, mniej, wcale lub w takim samym stopniu jak warstwa 38 zależnie przykładowo od modyfikatora 50. Wynik jest jednak taki, że grubsza międzymetaliczna warstwa 60 (W2 > W1) powstaje przy wystawieniu na działanie dyfuzyjnego środowiska 26 przez zasadniczo taki sam czas T1, dzięki nałożeniu wstępnej powłoki 50 modyfikatora, niż to było możliwe bez takiej powłoki wstępnej.

Alternatywnie, tam gdzie trzeba spowodować wzrost międzymetalicznej warstwy 70 (fig. 2C), która ma grubość W3 zasadniczo równą grubości W1 warstwy 30, zgodnie z zasadami niniejszego wynalazku czas cyklu prostego pieca 22 do chemicznego osadzania z fazy gazowej może być znacznie zmniejszony do czasu T2, który jest znacznie mniejszy niż czas T1 potrzebny do utworzenia warstwy 30, jak opisano powyżej (co najmniej około 20%) bez znacznego zmieniania parametrów stosowanego procesu. W tym celu element 10 z modyfikatorem 50 wstępnie nałożonym na niego umieszcza się w dyfuzyjnym środowisku 26 (fig. 4) i wystawia się na działanie osadzającego środowiska na czas T2 (<T1). Po wyjęciu z pieca 22 do chemicznego osadzania z fazy gazowej zostanie stwierdzone, że międzymetaliczna warstwa 70 utworzona na powierzchni 12 jest zasadniczo podobna, jeśli chodzi o grubość (W3 « W1) do warstwy 30. Jednakże dodatkowa część 76 warstwy 70 może w rzeczywistości być grubsza niż dodatkowa warstwa 36 warstwy 30, natomiast dyfuzyjna warstwa 78 warstwy 70 może być cieńsza niż dyfuzyjna warstwa 38 warstwy 30 ze względu na dynamikę procesu osadzania i czas, przez który element 10 był w dyfuzyjnym środowisku 26.

Według dalszego aspektu niniejszego wynalazku i jak pokazano na fig. 3A można zobaczyć, że element 10 może być selektywnie zaopatrzony w modyfikator 50, np. przez nakładanie wstępne modyfikatora tylko na wybraną część 12a powierzchni 12 z pozostawianiem części 12b bez powłoki wstępnej. Po wyschnięciu modyfikatora 50 na części 12a element 10 z modyfikatorem na części 12a może być umieszczony w dyfuzyjnym środowisku 26, jak opisano powyżej (fig. 4), aby utworzyć międzymetaliczną powłokę 100. Jednakże, jak pokazano na fig. 3B, międzymetaliczna powłoka 100 może mieć dwie powłoki 110 i 120 o różnej grubości.

Powłoka 110 przykrywająca części 12b powierzchni 12 pozbawione powłoki wstępnej będzie mieć pierwszą niewielką grubość Wa, a powłoka 120 przykrywająca część 12a powierzchni 12 (która została wstępnie powleczona modyfikatorem 50) będzie mieć znacznie większą lub głębszą grubość

Wb (to znaczy Wb > Wa), głównie w dodatkowej części 126 powłoki 120 w porównaniu z dodatkową częścią 116 powłoki 110. Odpowiednie dyfuzyjne części 124 i 114 mogą mieć zasadniczo jednakową

PL 207 364 B1 grubość, chociaż w obszarach wstępnie powleczonej powierzchni 12a dyfuzyjna warstwa 124 może być cieńsza lub może nie istnieć w zależności od natury powłoki wstępnej 50. W konsekwencji możliwe jest nałożenie grubszych warstw międzymetalicznych na wybrane części elementu z równoczesnym pozostawianiem reszty obszarów powierzchni do narośnięcia stosunkowo cieńszych warstw międzymetalicznych (lub bez takich warstw, jeżeli obszar taki jest ekranowany, nie pokazano).

Według jeszcze dalszego aspektu przedmiotowego wynalazku modyfikator 50 może być nakładany w postaci cieczy, a następnie suszony, by wytworzyć powłokę 50. Jedną postacią cieczy z modyfikatorem może być materiał silanowy. Silanem odpowiednim do stosowania według przedmiotowego wynalazku może być jedno-, dwu- lub trójfunkcjonalny trialkoksysilan. Silan może posiadać dwufunkcjo-nalne grupy trialkoksysililowe, korzystnie grupy trimetoksysililowe lub trietoksysililowe. Można również stosować aminosilany, chociaż tiosilany mogą być niepożądane ze względu na swą zawartość siarki. Dwufunkcjonalne związki silanowe są ogólnie znane, a dwa z nich, korzystne do stosowania według przedmiotowego wynalazku, to bis(trietoksysililo)etan i bis(trimetoksysililo)metan. W obu tych związkach grupą mostkującą pomiędzy dwoma fragmentami silanowymi jest grupa alkilowa.

Dodatkowe dostępne w handlu silany obejmują:

1.2- bis(tetrametylodisoloksanylo)etan,

1,9-bis(trietoksysililo)nonan, bis(trietoksysililo)oktan, bis(trimetoksysililo)etan,

1.3- bis(trimetylosiloksy)-1,3-dimetylodisiloksan, bis(trimetylosiloksy)etylosilan, bis(trimetylosiloksy)metylosilan,

AL-501 z firmy AG Chemetall, Frankfurt, RFN.

Silan może być nakładany bez domieszek, jak roztwór wodny, albo jako rozpuszczalnikowy roztwór wodno-alkoholowy. Roztwór rozpuszczalnikowy będzie zawierać od około 1-2% obj. do około 30% obj. zdejonizowanej wody, przy czym resztę będzie stanowić niższy alkohol, taki jak metanol, etanol, propanol itp. Korzystne są etanol i metanol. Rozpuszczalnik jest łączony z silanem i zwykle z kwasami octowymi, by ustalić wartość pH około 4-6. Stężenie związku silanowego nie jest ważne dopóki silan pozostaje w roztworze podczas nakładania. Zwykle roztwór będzie mieć 1-20% silanu (co można mierzyć albo objętościowo, albo wagowo w tym zakresie).

Jeden roztwór silanowy 50 może być silanem organofunkcjonalnym, takim jak BTSE 1,2bis-(trietoksysililo)etan lub BTSM 1,2 bis(trimetoksysililo)metan. Silan może być rozpuszczony w mieszaninie złożonej z wody i kwasu octowego przy wartości współczynnika pH wynoszącej 4, a następnie w skażonym alkoholu, by utworzyć silanowy roztwór 50. Roztwór ten zawiera w przybliżeniu 10 ml destylowanej, zdejonizowanej, oczyszczonej przez odwrotną osmozę wody, 190 ml skażonego alkoholu (mieszanina etanolu i izopropanolu, NOS) oraz lodowaty kwas octowy z około 10 ml BTSE, otrzymany z firmy Aldridge Chemical. Stężenie silanu wynosi 1-10% obj., korzystnie około 5% obj. Roztwór taki łatwo tworzy bardziej lub mniej twardą powłokę wstępną 50 przy łatwo osiąganej temperaturze.

Silanowy roztwór 50 nakłada się swobodnie, a ewentualny nadmiar ścieka podczas nakładania, albo też nakłada się go pędzlem B (fig. 5) jak przy malowaniu. Element 10 z modyfikatorem 50 w postaci silanowego roztworu pozostawia się do wyschnięcia, a następnie ogrzewa się, np. za pomocą strumienia gorącego powietrza (nie pokazano), albo nawet w konwencjonalnym piecu (nie pokazano) do temperatury około (121°C) przez 15-25 minut, by wytworzyć twardą wstępną powłokę 50. Przed ogrzaniem roztwór można najpierw pozostawić do wyschnięcia, np. pod lampą (nie pokazano). Ogrzewanie roztworu w celu utworzenia wstępnej powłoki 50 można przeprowadzać przez grzanie elementu 10 z nałożonym na niego roztworem silanowym. Zwykle utworzona powłoka 50 będzie miała powierzchnię 0,01-2,0 g/cm². Można nakładać wiele takich powłok 50, przy czym każda z nich jest suszona i grzana przed nałożeniem następnej powłoki. Według jednego przykładu trzykrotnie nałożono 10% BTSE przez ręczne malowanie piaskowanej części powierzchni 12a jednego lub wielu elementów 10, przy czym po każdym nałożeniu stosowano pośrednie cykle grzania w temperaturze 2662P (121°C) przez 15 minut. Selektywnie powleczone wstępnie elementy 10 (z trzema nałożeniami silanowego modyfikatora) umieszcza się w dyfuzyjnym środowisku 26 na cykl złożony z 4,5 h namaczania przy temperaturze (1071°C) stosując kwaśny fluorek amonu jako aktywator (nie pokazano) i bryłki 24 Cr-AI, by wytworzyć międzymetaliczne warstwy 100 (warstwa 110 i warstwa 120). Następnie element 10 wyjmuje się z dyfuzyjnego środowiska i płucze się gorącą wodą z mydłem Dial, aby usunąć wszelkie rozpuszczalne

PL 207 364 B1 osady fluorkowe. W rezultacie międzymetaliczne warstwy 120 (fig. 3B) otrzymane w obszarze 12A, są w wielu przypadkach znacznie głębsze lub grubsze niż międzymetaliczna warstwa 110 w obszarach 12b każdego elementu 10. W przykładzie tym jedną stroną jest powierzchnia 12a, a przeciwną stroną jest powierzchnia 12b.

Alternatywnie powłoką wstępną 50 może być koloidalna krzemionka, taka jak LUDOX®-AS z firmy E.l. du Pont de Nemours, która jest dostępna jako 30%-owy wagowo roztwór krzemionki w wodzie z firmy Aldrich Chemical jako roztwór nr 42,083-2. Roztwór nalewa się na powierzchnię 12 elementu 10 i suszy się strumieniem gorącego powietrza z nagrzewnicy (nie pokazano), a następnie umieszcza się w dyfuzyjnym środowisku 26, by wytwarzać międzymetaliczną warstwę 60, 70 lub 100.

Roztwór silanowy lub roztwór krzemionki koloidalnej nakłada się bezpośrednio na czystą powierzchnię elementu 10, a następnie ogrzewa się, by wytworzyć twardą powłokę 50. Przykładowo powleczony element 10 wystawia się następnie na działanie dyfuzyjnego środowiska 26, by utworzyć żądaną międzymetaliczną warstwę 60, 70 lub 100. Zaletą modyfikatora silanowego lub modyfikatora z krzemionki koloidalnej jest to, że materiał krzemowy będzie dążyć do migrowania lub rozpraszania się w międzymetalicznej warstwie 60, 70 lub 120 (i ewentualnie w obszarach warstwy 110 przy warstwie 120, gdzie część została selektywnie wstępnie powleczona, by utworzyć przez to wieloskładnikową warstwę posiadającą nie tylko metal donorowy 24 i metale z elementu 10, ale również materiał funkcjonalny, taki jak materiał 130 na fig. 2B, 2C i 3B, którym w tym przypadku byłby krzem. Jeżeli element 10 jest superstopem na bazie niklu, a donorowy metal 24 jest glinem, warstwą międzymetaliczną może być krzemo-niklo-aluminium, przez co uzyskuje się żądaną dodatkową zaletę związaną z zawartością krzemu w warstwie ochronnej. Korzystnie w dodatkowej warstwie 36, 66, 120 pożądany jest poziom krzemu wynoszący co najmniej 2,0% wag.

Modyfikator może alternatywnie być złożony z kwasu Lewisa typu halogenku metalu, który ma postać proszku lub cieczy i może być nakładany bez dodatków, bez mieszania, jeśli jest to ciecz, gdy jest nakładany, a następnie jest suszony i ogrzewany w sposób podobny do modyfikatora silanowego. Takie kwasy Lewisa charakteryzują się tym, że zawierają jon metalu, który jest korzystny w międzymetalicznej warstwie 60, 70 lub 120 oraz halogen, których przykłady obejmują CrCl₃, FeCl₃, PtCl₄, ZrCl₄, ZrF₄, RhCl₃, IrCl₃, RuCl₃, CoCl₄ i TiCl₄. Jeżeli kwas Lewisa jest wybrany tak, by był kwasem Lewisa zawierającym chrom lub platynę (np. CrCI3 lub PtCl4), wówczas jonem metalu byłby albo jon chromu, albo jon platyny. W takich przypadkach, gdy modyfikatorem jest kwas Lewisa, który jest wstępnie nałożony na całą lub na część powierzchni 12, po wysuszeniu kwasu Lewisa element 10 ze wstępną powłoką 50 z kwasu Lewisa na nim umieszcza się w dyfuzyjnym środowisku 26 (fig. 4). Uważa się, że halogen z kwasu Lewisa staje się częścią reagującego gazu w osadzającym środowisku 26, a jony metali kwasu Lewisa będą migrować lub rozpraszać się i wchodzić w skład międzymetalicznej warstwy 60, 70, 100 lub 120 (i ewentualnie obramowywać części warstwy przy warstwie 120), znów jak przy materiale 130. W wyniku otrzymuje się przykładowo platyno-niklo-aluminium lub chromo-niklo-aluminium, zależnie od wybranego kwasu Lewisa. Podobnie, jeżeli kwas Lewisa jest na bazie żelaza lub cyrkonu, wówczas materiał 130 będzie odpowiednio żelazem lub cyrkonem, co spowoduje wytworzenie żelazo-niklo-aluminium lub cyrkono-niklo-aluminium.

Aby uniknąć problemów na granicach ziaren przy powierzchni 100 na skutek stosowania kwasu Lewisa jako modyfikatora 50, z kwasem Lewisa 50 może być zawarty metaliczny proszek 135 (fig. 2D). Korzystnie kwas Lewisa 50 nakłada się najpierw w postaci cieczy na powierzchnię 12, a następnie metaliczny proszek 135 nakłada się na niego w postaci cienkiej powłoki przed suszeniem modyfikatora 50. Metaliczny proszek 135 jest korzystnie czystą postacią donorowego metalu 24. Jeżeli donorowym metalem jest glin, proszek 135 może być proszkiem przechodzącym przez sito o numerze 325, który jest rozpylany na modyfikator 50 np. z niemowlęcego aspiratora nosowego (nie pokazano) itp. Uważa się, że obecność metalicznego proszku 135 pozwala na uniknięcie problemów na granicach ziaren na powierzchni 12 podczas wystawiania na działanie dyfuzyjnego środowiska 26.

Różne elementy odrzutowych silników samolotowych mogą być wstępnie powlekane modyfikatorem 50 (łącznie z metalicznym proszkiem 135, jeśli to potrzebne), by utworzyć pożądane międzymetaliczne warstwy 60, 70 lub 100 zgodnie z zasadami przedmiotowego wynalazku, jak to zostanie teraz opisane w odniesieniu do fig. 5-8. Przykładowo łopatka 10a silnika odrzutowego (fig. 5 i 6) zawiera płatową powłokę 140 przeznaczoną do umieszczenia na drodze przepływu gorącego powietrza pod dużym ciśnieniem (jak zaznaczono strzałkami 142). Płatowa powłoka 140 ma aerodynamiczne powierzchnie 144, 146 górną i dolną, przebiegające od końcowej krawędzi 148 i łączące się przy krzywoliniowej płatowej krawędzi 150 (która zawiera łukowe części 144a i 146a powierzchni 144 i 146).

PL 207 364 B1

Płatowa powłoka 140 i jego powierzchnie 144, 146 są integralnie wsparte na rdzeniu 152 przeznaczonym do mocowania łopatki 10a do tarczy turbiny (nie pokazano) silnika odrzutowego (nie pokazano). Chłodzące otwory 154 na powierzchniach 144 i 146 są połączone wewnątrz powłoki 140 chłodzącymi kanałami 156 (fig. 6) z krawędziowymi otworami chłodzącymi 158 wykonanymi wzdłuż krawędzi 148 tak, aby chłodzące powietrze mogło przechodzić przez wnętrze powłoki 140 podczas eksploatacji łopatki 10a.

Zgodnie z zasadami przedmiotowego wynalazku pożądane jest chronienie co najmniej aerodynamicznych powierzchni 144, 146, a być może górnej powierzchni 160 rdzenia 152 przy czym wszystkie te elementy mogą być narażone na przepływ gorącego powietrza pod wysokim ciśnieniem, jak przy 142 (fig. 5). Modyfikator 50 można nakładać na powierzchnie 144, 146 i 160 przykładowo przez ręczne nakładanie pędzlem malarskim B (fig. 5), przy czym modyfikator 50 nakłada się w postaci cieczy, a następnie suszy się, jak opisano powyżej.

Alternatywnie łopatkę 10a można odwrócić i zanurzyć w kąpieli (nie pokazano) modyfikatora 50 w stanie ciekłym, albo można natryskiwać modyfikatorem 50 w stanie ciekłym przed suszeniem i grzaniem.

Jeżeli modyfikator 50 jest kwasem Lewisa typu halogenku metalu, wówczas proszek 135 może być rozpylany na niego również przed suszeniem i grzaniem. Następnie wstępnie powleczoną łopatkę 10a (która może korzystnie być najpierw wysuszona i ogrzana) można umieścić w dyfuzyjnym środowisku 26 (fig. 4), po czym międzymetaliczna warstwa 60, 70 lub 100 będzie wytwarzana na powierzchniach 144, 146 i 160 do żądanej grubości (gruba warstwa 120 warstwy 100 jest pokazana na fig. 6). Pozostałe części rdzenia 152, które są spasowane z innymi elementami tarczy turbiny (nie pokazano), są korzystnie albo osłonięte tak, że żadna warstwa międzymetaliczna nie powstaje na nich, albo są dopuszczone do tworzenia cieńszej warstwy międzymetalicznej (np. warstwa 110), która może być usuwana konwencjonalnymi środkami przed wprowadzeniem łopatki 10a w tarczę turbiny (nie pokazano) w celu zmontowania silnika (nie pokazano).

Dodatkowo i korzystnie wewnętrzne kanały 156 (fig. 6) łopatkowego elementu 10a mogą być chronione. Chociaż dotychczasowe wysiłki w celu wykonania warstwy międzymetalicznej na wewnętrznym kanale 156 miały niewielkie powodzenie, częściowo ze względu na ograniczony wpływ środowiska osadzania, możliwe jest nałożenie powłoki 50 modyfikatora na wewnętrzne powierzchnie kanału 156 np. przez zanurzenie płatowej powłoki 140 w kąpieli (nie pokazano) ciekłego modyfikatora 50. Ciekły modyfikator migruje wtedy poprzez chłodzące otwory 154 i 158 w kanały 156, aby uzyskać przez to powłokę wstępną na powierzchniach kanału 156 i na powierzchniach tworzących otwory 154 i 158. Następnie łopatka 10a może być suszona, np. w piecu o wymaganej temperaturze, na skutek czego cały ciekły modyfikator utworzy wstępną powłokę 50 na powierzchniach 144, 146, powierzchniach tworzących chłodzące otwory 154, 158 i na powierzchniach 156 kanałów. Następnie umieszczenie wstępnie powleczonej łopatki 10a w środowisku 26 osadzania spowoduje utworzenie warstw międzymetalicznych nie tylko na powierzchniach 144 i 146, ale może również wspomagać tworzenie pewnej warstwy międzymetalicznej na powierzchniach kanałów 156 i/lub chłodzących otworów 154, 158, aby przez to zapewnić ochronę również tych obszarów.

Na fig. 7 przedstawiony jest łopatkowy element 10b turbiny silnika turboodrzutowego. Łopatkowy element 10b zawiera wewnętrzne i zewnętrzne łukowe pasmo 200, 202, które mogą być powłokami pierścienia lub mogą być ciągłe (pierwsze z nich pokazano na fig. 7). Pomiędzy pasmami 200 i 202 zamontowano wiele usytuowanych w odstępach łopatek 204, przy czym trzy takie łopatki 204 przedstawiono w przykładowym łopatkowym elemencie 10b pokazanym na fig. 7. Każda łopatka 204 ma odpowiedni kształt płatowy utworzony pomiędzy przednią krawędzią 206 a tylną krawędzią 208. Każda łopatka 204 tworzy zatem pomiędzy przednią a tylną krawędzią 206, 208 łopatkowe powierzchnie 210, 212, które są chronione w eksploatacji. W tym celu modyfikator 50 (i proszek 135, jeśli trzeba) można nałożyć na powierzchnie 210 i 212, jak również na odsłonięte, skierowane do wewnątrz płaskie powierzchnie 214 i 218 zewnętrznych pasm 200 i 202, na czym ma być utworzona międzymetaliczna warstwa 60, 70 lub 100 w środowisku 26 osadzania. Ponadto łopatki 204 mogą również zawierać wydrążone wnętrza 220 połączone przez chłodzące otwory 222 przy przedniej i tylnej krawędzi 206 i 208 (pokazano tylko chłodzące otwory 222 przy przedniej krawędzi 206). Wydrążone wewnątrz segmenty 220 mogą mieć swe powierzchnie powleczone modyfikatorem 50 przez zanurzenie łopatkowego elementu 10b w ciekłym modyfikatorze i następnie wysuszenie w piecu przed wystawieniem elementu 10b na działanie środowiska 26 osadzania (fig. 4). W środowisku osadzania na wstępnie powleczonych powierzchniach powstaną międzymetaliczne warstwy 60, 70 i/lub 120.

PL 207 364 B1

Wreszcie na fig. 8 pokazano element 10c bandaża silnika odrzutowego, który ma górną powierzchnię 300 połączoną przez wydrążone wnętrze 302 i chłodzące otwory 304 w powierzchni 300 oraz otwory 306 w przedniej krawędzi 308. Powierzchnia 300 ma być chroniona np. przez nałożenie modyfikatora 50 (i proszku 135, jeśli trzeba) w celu wytworzenia warstwy międzymetalicznej na powierzchni 300 w środowisku 26 osadzania według zasad przedmiotowego wynalazku. Ponadto element 10c bandaża można zanurzyć w ciekłym modyfikatorze w celu utworzenia wstępnej powłoki 50 na powierzchniach wydrążonego wnętrza 302, aby ułatwić również wytwarzanie ochronnej międzymetalicznej warstwy 60, 70 lub 100 na nich.

Modyfikator 50 nakłada się jako powłokę wstępną na powierzchnię 12 lub na część 12a powierzchni metalowego elementu 10. Jeżeli jako metalowy element 10 wybierze się element samolotowego silnika odrzutowego, taki jak łopatka 10a, łopatkowy segment 10b lub bandaż 10c, modyfikator 50 tworzy się na jednej lub wielu powierzchniach płatowych i/lub powierzchniach wydrążonego wnętrza. W razie potrzeby metalowy proszek 135 może być zawarty w modyfikatorze 50 lub nałożony na niego. Wstępnie powleczony element 10 umieszcza się następnie w środowisku 26 osadzania na potrzebny czas i międzymetaliczna warstwa 60, 70 lub 120 jest tworzona na wstępnie powleczonej powierzchni oraz w mniejszym stopniu międzymetaliczna warstwa 110 na wszystkich nieosłoniętych i niepowleczonych wstępnie częściach 12b metalowego elementu 10. Jeżeli modyfikator 50 jest albo silanem, albo koloidalną krzemionką, w skład międzymetalicznej warstwy 60, 70 lub 120 może wchodzić krzem jako materiał 130. Podobnie, jeśli modyfikator 50 jest kwasem Lewisa typu halogenku metalu, jego jonem metalicznym może być przykładowo platyna, chrom lub cyrkon, na skutek czego platyna, chrom lub cyrkon jako materiał 130 wejdzie w skład międzymetalicznej warstwy 60, 70 lub 120.

Zgodnie z powyższym opracowano zatem ulepszony proces osadzania w celu utworzenia międzymetalicznej warstwy na elementach metalowych.

Chociaż przedmiotowy wynalazek przedstawiono przez opisanie jego przykładów realizacji i chociaż te przykłady realizacji opisano dość szczegółowo, w żaden sposób nie ogranicza to zakresu załączonych zastrzeżeń patentowych do takich szczegółów. Fachowcowi łatwo nasuną się dodatkowe zalety i modyfikacje. Przykładowo do środowiska 26 osadzania można dodać bryłki itru (nie pokazano), aby uzyskać błyszczącą część, zwłaszcza jeżeli modyfikatorem 50 jest koloidalna krzemionka. Ponadto, chociaż w przedstawianiu procesu według przedmiotowego wynalazku pokazano pewne elementy silnika odrzutowego, wynalazek ten można korzystnie stosować wobec innych aerodynamicznych, a faktycznie wszystkich innych elementów metalowych. Ponadto, chociaż przedmiotowy wynalazek objaśniono w nawiązaniu do środowiska 26 osadzania w zwykłym piecu do naparowywania chemicznego, należy zauważyć, że wynalazek nadaje się również do środowiska osadzania w każdym piecu do naparowywania chemicznego, łącznie z dynamicznymi procesami naparowywania chemicznego, w których powierzchnia jest wystawiona na działanie donorowego metalu w postaci gazu wprowadzanego w środowisko osadzania albo w próżni, albo pod zmniejszonym ciśnieniem i/lub również w procesach powlekania powyżej pakietu lub w pakiecie. Określenie środowisko osadzania należy zatem rozumieć jako odnoszące się do dowolnego z powyższych, a nie tylko do środowiska utworzonego w prostym piecu do naparowywania chemicznego. Wynalazek w swych szerszych aspektach nie jest zatem ograniczony do specyficznych szczegółów, reprezentatywnych urządzeń i sposobów oraz przedstawionego i opisanego przykładu ilustracyjnego. Możliwe są zatem odejścia od takich szczegółów bez odchodzenia od ducha lub zakresu ogólnego pomysłu wynalazczego.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania warstwy międzymetalicznej na części metalowej, a zwłaszcza wytwarzania warstwy międzymetalicznej na powierzchni aerodynamicznej części silnika odrzutowego, według którego pokrywany element metalowy umieszcza się w piecu, przy czym metalowy element (10) umieszcza się w dyfuzyjnym środowisku (26), a gdy metalowy element (10) jest w dyfuzyjnym środowisku (26) wystawia się przynajmniej część (12a) jego powierzchni na działanie donorowego materiału (24) przez czas (T), aby utworzyć międzymetaliczną warstwę (60, 70, 120) na wymienionej części (12a) powierzchni, zawierającą metal z donorowego materiału (24), znamienny tym, że najpierw na część (12a) powierzchni metalowego elementu (10) nakłada się modyfikator (50), wybrany z grupy obejmującej kwas Lewisa typu halogenku metalu i/lub materiał silanowy i/lub koloidalną krzemionkę, a następnie

PL 207 364 B1 część (12a) powierzchni wystawia się na działanie donorowego materiału (24) zawierającego glin, korzystnie stop chrom-glin, kobalt-glin lub wanad-glin, w dyfuzyjnym środowisku (26).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako modyfikator (50) wybiera się ciekły silan, przy czym nakładanie modyfikatora (50) polega na umieszczaniu ciekłego silanu na części (12a) powierzchni i suszeniu ciekłego silanu do twardej wstępnej powłoki (50).
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako modyfikator (50) wybiera się kwas Lewisa typu halogenku metalu, przy czym nakładanie modyfikatora (50) polega na umieszczeniu kwasu Lewisa na części (12a) powierzchni.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że wybiera się kwas Lewisa w postaci ciekłej, nakłada się ciekłą postać kwasu Lewisa na część (12a) powierzchni i suszy się ten ciekły kwas Lewisa do twardej wstępnej powłoki (50).
5. Sposób według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że z kwasem Lewisa (50) stosuje się metaliczny proszek (135).
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że kwas Lewisa wybiera się tak, aby zawierał jon (130) metalu, który ma być dołączony do międzymetalicznej warstwy (60, 70, 120) tworzonej na metalowym elemencie (10).
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że wybiera się kwas Lewisa zawierający jony platyny.
8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że wybiera się kwas Lewisa zawierający jony chromu.
9. Sposób według zastrz. 6 znamienny tym, że wybiera się kwas Lewisa zawierający jony cyrkonu.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wybiera się koloidalną krzemionkę, przy czym nakładanie modyfikatora (50) polega na umieszczaniu koloidalnej krzemionki na części (12a) powierzchni.
11. Sposób według zastrz. 1 albo 5 albo 7 albo 8 albo 9 albo 10, znamienny tym, że metalowy element (10) ma całą powierzchnię (12) zawierającą część (12a) powierzchni, a nakładanie modyfikatora (50) polega na nakładaniu modyfikatora (50) na całą powierzchnię (12).
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że metalowy element (10) ma całą powierzchnię (12) zawierającą część (12a) powierzchni, a nakładanie modyfikatora (50) polega na nakładaniu modyfikatora (50) wybraną część (12a) całej powierzchni.
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że modyfikator (50) nakłada się w wielu warstwach.
14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że proces wytwarzania obejmuje metalowy element (10), który jest elementem składowych części (10a, 10b, 10c) silnika odrzutowego.
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że metalowy element (10) jest wykonany z superstopu na bazie niklu.
16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że metalowy element (10) jest wykonany z superstopu na bazie kobaltu.