WO2008080633A2 - Method for increasing the oxidation stability of ni-base alloys by means of treatment with halogens - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for improving the oxidation resistance of Ni-base alloys, which form the material for a component or a component protective layer, wherein these are used in particular in a temperature range between 700 0 C and 1300 0 C.
  • the Ni-based alloy has a weight fraction of 1 to 10 wt .-% aluminum, and that a halogen in elemental or molecular form or a halogen compound in such an amount is applied to the surface of the component or the component protective layer or provided to the surface via the gas phase, so that a concentration of the halogen on the surface formed by the Ni-based alloy is present in excess of 2 x 10 "4 mol / cm 2 or the concentration of the halogen in the Ni-base alloy in the near-surface region is greater than 0.1 at .-%.
  • the concentration of the halogen on the material surface is preferably not more than 1 mol / cm 2 or the concentration of the halogen in the Ni-based alloy in the near-surface region is not more than 70 at.%.
  • FIGS. 1 and 2 The effect of the invention on a component consisting of a Ni base alloy is illustrated in greater detail in FIGS. 1 and 2, the illustrations in FIG. 1 being sketches showing the photographic images of sections through the components in the Fig. 2 show schematically.
  • FIGS. 1 a and 2 a show the component which has been implanted with fluorine according to the method according to the invention, while FIGS. 1 b and 2 b each show an untreated component.
  • Preoxidation in an oxidizing atmosphere is recommended to form the closed protective aluminum oxide layer.
  • Setting the halogen effect on Ni-base alloys requires a concentration of the halogen in the material volume (based on the near-surface region) of more than 0.1 at.% Or a concentration of the halogen on the material surface of more than 2 ⁇ 10 -3 mol / mol. cm 2. Corresponding amounts of halogens or halogen compounds must therefore be provided.

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Abstract

The incorporation of halogens (fluorine, chlorine, bromine, iodine) on the surface, or the regions close to the surface, of Ni-base materials can significantly increase the oxidation stability of Ni-base alloys in the temperature range from 700°C to 1300°C compared to untreated Ni-base alloys. The halogens, or halogen compounds, can be applied to the surface by means of different methods, such as by means of ion implantation, immersion, painting, spraying, or gas phase transport, or can be incorporated in the region of the components that is close to the surface.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit von Ni- Basislegierungen durch die Behandlung mit HalogenenProcess for increasing the oxidation resistance of Ni base alloys by treatment with halogens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit von Ni-Basislegierungen, die den Werkstoff für ein Bauteil oder eine Bauteilschutzschicht bilden, wobei diese insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 7000C und 13000C zum Einsatz kommen.The invention relates to a method for improving the oxidation resistance of Ni-base alloys, which form the material for a component or a component protective layer, wherein these are used in particular in a temperature range between 700 0 C and 1300 0 C.
Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik werden diese Werkstoffe gegen Oxidation durch eine metallische Schutzschicht mit einem Al-Gehalt > 10 Gew.-% gegen Oxidation geschützt. Bei ungeschützten Ni-Basislegierungen bilden sich bereits nach kurzen Oxidationszeiten und bei Temperaturen < HOO0C zunächst metastabile Oxidphasen wie z. B. 0-Al2O3, sowie NiO, Cr2O5, TiO2 und Ta2O5. Auch werden Mischoxide/Spinellphasen wie z. B. NiAl2O4 oder NiCr2O4 beobachtet, da nicht ausreichend Aluminium in der Ni-Basislegierung vorhanden ist, um eine dichte schützende Schicht aus α-Al2O3 zu bilden. Vielmehr tritt häufig eine innere Oxidation von Al auf . Die dabei gebildete diskontinuierliche Al2O3-Schicht bietet jedoch keinen ausreichenden Oxidationsschütz .According to the current state of the art, these materials are protected against oxidation by a metallic protective layer with an Al content> 10 wt .-% against oxidation. In the case of unprotected Ni-base alloys, metastable oxide phases, such as, for example, are formed after short oxidation times and at temperatures <HOO 0 C. B. 0-Al 2 O 3 , and NiO, Cr 2 O 5 , TiO 2 and Ta 2 O 5 . Also, mixed oxides / spinel phases such. For example, NiAl 2 O 4 or NiCr 2 O 4 is observed because there is insufficient aluminum in the Ni base alloy to form a dense protective layer of α-Al 2 O 3 . Rather, an internal oxidation of Al often occurs. However, the discontinuous Al 2 O 3 layer formed does not provide sufficient oxidation protection.
Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, die Oxidationsbeständigkeit von Ni-Basislegierungen, die den Werkstoff für ein Bauteil oder eine Bauteilschutzschicht bilden, bei einem Einsatz der Bauteile bei Temperaturen über ca. 7000C zu verbessern.The invention is based on the object to improve the oxidation resistance of Ni-base alloys, which form the material for a component or a component protective layer, when using the components at temperatures above about 700 0 C.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung vor,To solve the problem, the invention proposes
dass die Ni-Basislegierung einen Gewichtsanteil von 1 bis 10 Gew.-% Aluminium aufweist und dass ein Halogen in elementarer oder molekularer Form oder eine Halogenverbindung in einer solchen Menge auf die Oberfläche des Bauteils oder der Bauteilschutzschicht aufgebracht oder der Oberfläche über die Gasphase zur Verfügung gestellt wird, so dass eine Konzentration des Halogens auf der von der Ni-Basislegierung gebildeten Oberfläche von mehr als 2 x 10"4 mol/cm2 vorliegt oder die Konzentration des Halogens in der Ni-Basislegierung im oberflächennahen Bereich mehr als 0,1 at.-% beträgt.that the Ni-based alloy has a weight fraction of 1 to 10 wt .-% aluminum, and that a halogen in elemental or molecular form or a halogen compound in such an amount is applied to the surface of the component or the component protective layer or provided to the surface via the gas phase, so that a concentration of the halogen on the surface formed by the Ni-based alloy is present in excess of 2 x 10 "4 mol / cm 2 or the concentration of the halogen in the Ni-base alloy in the near-surface region is greater than 0.1 at .-%.
Das Einbringen von Halogenen (Fluor, Chlor, Brom, Jod) auf die Oberfläche, wobei diese eine Verbindung mit der Oberfläche eingehen, bzw. in den oberflächennahen Bereich von Ni-Basiswerkstoffen kann die Oxidationsbeständigkeit von Ni-Basislegierungen im Temperaturbereich von 7000C bis 13000C gegenüber unbehandelten Ni-Basislegierungen deutlich erhöhen.The introduction of halogens (fluorine, chlorine, bromine, iodine) on the surface, which form a compound with the surface, or in the near-surface region of Ni-base materials, the oxidation resistance of Ni-base alloys in the temperature range of 700 0 C to 1300 0 C compared to untreated Ni-base alloys increase significantly.
Das Verfahren kann vorzugsweise bei Turbinenschaufeln eingesetzt werden, die beim Betrieb der Turbine Temperaturen von mehr als 8000C annehmen.The method can preferably be used with turbine blades which assume temperatures of more than 800 ° C. during operation of the turbine.
Vorzugsweise beträgt die Konzentration des Halogens auf der Werkstoffoberfläche nicht mehr als 1 mol/cm2 bzw. die Konzentration des Halogens in der Ni-Basislegierung im oberflächennahen Bereich nicht mehr als 70 at.-%.The concentration of the halogen on the material surface is preferably not more than 1 mol / cm 2 or the concentration of the halogen in the Ni-based alloy in the near-surface region is not more than 70 at.%.
Um ein Einbringen der Halogenen (Fluor, Chlor, Brom, Jod) auf die Oberfläche bzw. in den oberflächennahen Bereich zu bewirken, wird das Bauteil nach oder schon bei der Aufbringung oder zur Verfügungstellung des Halogens oder der Halogenverbindung einer Temperatur von mehr als 7000C bzw. 8000C ausgesetzt. Vorzugsweise enthält die Ni-Basislegierung die Elemente Kobalt oder Chrom oder Eisen oder Wolfram oder Molybdän oder Kohlenstoff oder Silizium oder Titan oder Tantal oder Mangan oder eine Kombination mehrerer der zuvor genannten Elemente als weitere Legierungszusätze.In order to bring about the introduction of the halogens (fluorine, chlorine, bromine, iodine) on the surface or in the near-surface region, the component after or already in the application or providing the halogen or the halogen compound at a temperature of more than 700 0th C or 800 0 C exposed. Preferably, the Ni-based alloy contains the elements cobalt or chromium or iron or tungsten or molybdenum or carbon or silicon or titanium or tantalum or manganese or a combination of several of the aforementioned elements as further alloying additions.
Das Aufbringen des Halogens oder der Halogenverbindung erfolgt in fester oder flüssiger Form durch ein Tauchverfahren, durch Verstreichen mit einem Pinsel, durch ein Sprühverfahren, durch ein anderes bekanntes Applikationsverfahren oder durch eine Kombination mehrerer Applikationsverfahren.The application of the halogen or the halogen compound is carried out in solid or liquid form by a dipping method, by spreading with a brush, by a spraying method, by another known application method or by a combination of several application methods.
Eine andere Möglichkeit zur Bereitstellung des Halogens oder der Halogenverbindung besteht darin, dass das Halogen oder die Halogenverbindung als Gas durch ein Gastransportverfahren der Oberfläche zur Verfügung gestellt wird.Another way of providing the halogen or halogen compound is to provide the halogen or halogen compound as a gas to the surface by a gas transport process.
Eine weitere Möglichkeit zur Bereitstellung des Halogens oder der Halogenverbindung besteht darin, dass das Halogen oder die Halogenverbindung durch Ionenimplantation oder durch ein Sputterverfahren oder durch eine Kombination von beiden in den oberflächennahen Bereich eingebracht wird.Another way of providing the halogen or halogen compound is to introduce the halogen or halogen compound into the near-surface region by ion implantation or by a sputtering process or by a combination of both.
Vorzugsweise wird die Oberfläche der Ni-Basislegierung vor der Anwendung des Halogens oder der Halogenverbindung oxidiert, so dass sich eine geschlossene Aluminiumoxidschicht bildet.Preferably, the surface of the Ni-based alloy is oxidized prior to the application of the halogen or the halogen compound to form a closed alumina layer.
Mit den beschriebenen Verfahren der Halogenbehandlung wird die theoretisch notwendige minimale Al-Konzentration zum Entstehen einer durchgängigen Aluminiumoxidschicht, künstlich herabgesetzt, indem Aluminium aus dem Werkstoff beschleunigt zur Oberfläche transportiert wird. Grundlage dafür ist der Halogeneffekt, der bereits bei Bauteilen aus TiAl-Legierungen erfolgreich angewendet [1-7] und in den Schutzrechten [8 - 12] für TiAl-Legierungen beschrieben wird. Die Anwendung des Halogeneffektes auf Ni-Basis- legierungen wird in der vorliegenden Anmeldung erstmalig betrachtet.With the described methods of halogen treatment, the theoretically necessary minimum Al concentration for forming a continuous aluminum oxide layer is artificially reduced by accelerating aluminum from the material to the surface. basis this is the halogen effect that has already been successfully applied to components made of TiAl alloys [1-7] and in the industrial property rights [8 - 12] for TiAl alloys. The application of the halogen effect to Ni-base alloys is considered for the first time in the present application.
Die Wirkung der Erfindung auf ein aus einer Ni-Basisle- gierung bestehendes Bauteil wird in den Fig. 1 und 2 näher dargestellt, wobei es sich bei den Darstellungen in der Fig. 1 um Skizzen handelt, die die fotografischen Abbildungen von Schnitten durch die Bauteile in der Fig. 2 schematisch wiedergeben.The effect of the invention on a component consisting of a Ni base alloy is illustrated in greater detail in FIGS. 1 and 2, the illustrations in FIG. 1 being sketches showing the photographic images of sections through the components in the Fig. 2 show schematically.
Die Figuren zeigen jeweils den Oxidaufbau eines Bauteils aus dem Ni-Basiswerkstoff IN738 nach Oxidation an Luft. Die Aussetzung der Bauteiloberfläche an Luft erfolgt jeweils bei Temperaturen von 10500C und dauert 60 h.The figures each show the oxide structure of a component made of the Ni-based material IN738 after oxidation in air. The exposure of the component surface to air takes place at temperatures of 1050 0 C and lasts 60 h.
Die Fig. Ia und 2a zeigen das Bauteil, das mit Fluor nach dem erfindungsgemäßen Verfahren implantiert wurde, während die Fig. Ib und 2b jeweils ein unbehandeltes Bauteil zeigen.FIGS. 1 a and 2 a show the component which has been implanted with fluorine according to the method according to the invention, while FIGS. 1 b and 2 b each show an untreated component.
Durch Einbringen eines Halogens in geeigneter Konzentration in die oberflächennahe Zone wird die Bildung einer dünnen geschlossenen Schicht aus Aluminiumoxid im oberflächennahen Bereich stimuliert (vgl. Fig. Ia bzw. 2a). Die Halogene bzw. Halogenverbindungen werden dazu zunächst durch verschiedene Verfahren, z. B. durch Ionenimplantation, Sputterverfahren, Eintauchen, Streichen, Besprühen oder Gasphasentransport, auf die Oberfläche der Bauteile aufgebracht bzw. der Oberfläche zur Verfügung gestellt. Durch Erhöhung der Temperatur auf über 7000C geht das Halogen oder die Halogenverbindung eine Verbindung mit der Oberfläche ein bzw. wird in den Oberflächen- nahen Bereich der Bauteile eingebracht. Die Erhöhung der Temperatur kann nach dem oder schon beim Bereitstellen der Halogene oder der Halogenverbindungen erfolgen. Sie kann auch beim erstmaligen Betrieb einer mit dem Bauteil ausgestatteten Maschine erfolgen, bei der Temperaturen über 7000C auftreten.By introducing a halogen in a suitable concentration in the near-surface zone, the formation of a thin closed layer of aluminum oxide in the near-surface region is stimulated (see Fig. Ia and 2a). The halogens or halogen compounds are first by various methods, eg. As by ion implantation, sputtering, dipping, brushing, spraying or gas phase transport, applied to the surface of the components or made available to the surface. By increasing the temperature to above 700 ° C., the halogen or the halogen compound forms a compound with the surface or is absorbed into the surface introduced near the area of the components. The increase of the temperature can be carried out after or even during the provision of the halogens or the halogen compounds. It can also take place during the first operation of a machine equipped with the component, in which temperatures above 700 ° C. occur.
Es bildet sich, wie in den Figuren Ia und 2a zu erkennen ist, eine geschlossene Al2O3-Schicht.It forms, as can be seen in Figures Ia and 2a, a closed Al 2 O 3 layer.
Eine Voroxidation in oxidierender Atmosphäre wird empfohlen, um die geschlossene schützende Aluminiumoxidschicht zu bilden. Das Einstellen des Halogeneffektes an Ni-Ba- sislegierungen erfordert eine Konzentration des Halogens im Werkstoffvolumen (bezogen auf den oberflächennahen Bereich) von mehr als 0.1 at.-% bzw. eine Konzentration des Halogens auf der Werkstoffoberfläche von mehr als 2 x lθ" mol/cm2. Entsprechende Mengen an Halogenen oder Halogenverbindungen müssen daher bereitgestellt werden.Preoxidation in an oxidizing atmosphere is recommended to form the closed protective aluminum oxide layer. Setting the halogen effect on Ni-base alloys requires a concentration of the halogen in the material volume (based on the near-surface region) of more than 0.1 at.% Or a concentration of the halogen on the material surface of more than 2 × 10 -3 mol / mol. cm 2. Corresponding amounts of halogens or halogen compounds must therefore be provided.
Jedes der oben genannten Verfahren zur Einbringung des Halogens muss daher eine Ausgangskonzentration im oberflächennahen Werkstoffvolumen bzw. eine Ausgangsbeaufschlagung auf der Werkstoffoberfläche realisieren, die zu den genannten Werten führt .Each of the above methods for introducing the halogen must therefore realize an initial concentration in the material volume close to the surface or an initial application on the surface of the material which leads to the stated values.
Die Fig. Ib und 2b zeigen zum Vergleich ein nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandeltes Bauteil, bei der die Al203-Schicht unterbrochen ist, also diskontinuierlich ausgebildet ist .Figs. Ib and 2b show compared to a non-treated by the inventive process component, wherein the Al 2 0 3 layer is interrupted, thus formed is discontinuous.
Literatur:Literature:
[1] M. Kumagai, K. Sibue, M. -S. Kim, M. Yonemitsu: Inter- metallics 4 (1996), 557 [2] M. Hara, Y. Kitagawa: Oxidation of Metals 52 (1999), 77[1] M. Kumagai, K. Sibue, M. -S. Kim, M. Yonemitsu: Intermetallics 4 (1996), 557 [2] M. Hara, Y. Kitagawa: Oxidation of Metals 52 (1999), 77
[3] G. Schumacher, F. Dettenwanger, M. Schütze, U. Hor- nauer, E. Richter, E. Wieser, W. Möller: Intermetallics 7 (1999)[3] G. Schumacher, F. Dettenwanger, M. Schütze, U. Hornung, E. Richter, E. Wieser, W. Moeller: Intermetallics 7 (1999)
[4] A. Donchev, B. Gleeson, M. Schütze: Intermetallics 11 (2003), 387-398[4] A. Donchev, B. Gleeson, M. Sagittarius: Intermetallics 11 (2003), 387-398
[5] H. -E. Zschau, V. Gauthier, G. Schumacher, F. Dettenwanger, M. Schütze, H. Baumann, K. Bethge: Oxidation of Metals, 59 (2003) , 183[5] H. -E. Zschau, V. Gauthier, G. Schumacher, F. Dettenwanger, M. Schütze, H. Baumann, K. Bethge: Oxidation of Metals, 59 (2003), 183
[6] H. -E. Zschau, V. Gauthier, M. Schütze, H. Baumann, K. Bethge: Proc . Internat. Symposium Turbomat, Bonn, 17. - 19.6.2002, 210-214[6] H. -E. Zschau, V. Gauthier, M. Sagittarius, H. Baumann, K. Bethge: Proc. Internat. Symposium Turbomat, Bonn, 17. - 19.6.2002, 210-214
[7] H. -E. Zschau, M. Schütze, H. Baumann, K. Bethge: Materials Science Forum 461-464 (2004) , 505[7] H. -E. Zschau, M. Schütze, H. Baumann, K. Bethge: Materials Science Forum 461-464 (2004), 505
[8] M. Kumagai , K. Shibue, M. -S. Kim, T. Furuyama: EP 0 580 081 Al[8] M. Kumagai, K. Shibue, M. -S. Kim, T. Furuyama: EP 0 580 081 A1
[9] M. Schütze, M. HaId: EP 0 770 702 Al[9] M. Schütze, M. Haid: EP 0 770 702 A1
[10] M. Schütze, M. HaId: DE 196 27 605 Cl[10] M. Schütze, M. Haid: DE 196 27 605 Cl
[11] M. Schütze, G. Schumacher: DE 100 17 187 Al[11] M. Sagittarius, G. Schumacher: DE 100 17 187 A1
[12] A. Donchev, M. Schütze: EP 1 462 537 A2 [12] A. Donchev, M. Sagittarius: EP 1 462 537 A2

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Verbesserung der Oxidationsbeständig- keit von Ni-Basislegierungen, die den Werkstoff für ein Bauteil oder eine Bauteilschutzschicht bilden, wobei diese insbesondere in einem Temperaturbereich zwischen 7000C und 13000C zum Einsatz kommen, dadurch gekennzeichnet,1. A method for improving the oxidation resistance of Ni-base alloys, which form the material for a component or a component protective layer, wherein these are used in particular in a temperature range between 700 0 C and 1300 0 C, characterized
dass die Ni-Basislegierung einen Gewichtsanteil von 1 bis 10 Gew.-% Aluminium aufweist undthat the Ni-based alloy has a weight fraction of 1 to 10 wt .-% aluminum, and
dass ein Halogen in elementarer oder molekularer Form oder eine Halogenverbindung in einer solchen Menge auf die Oberfläche des Bauteils oder der Bauteilschutzschicht aufgebracht oder der Oberfläche über die Gasphase zur Verfügung gestellt wird, so dass eine Konzentration des Halogens auf der von der Ni-Basislegierung gebildeten Oberfläche von mehr als 2 x 10"4 mol/cm2 vorliegt oder die Konzentration des Halogens in der Ni-Basislegierung im oberflächennahen Bereich mehr als 0,1 at.-% beträgt.that a halogen in elemental or molecular form or a halogen compound in such an amount is applied to the surface of the component or the component protective layer or provided to the surface via the gas phase, so that a concentration of the halogen on the surface formed by the Ni-based alloy is present in excess of 2 x 10 "4 mol / cm 2 or the concentration of the halogen in the Ni-base alloy in the near-surface region is greater than 0.1 at .-%.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Halogens auf der Werkstoffoberfläche nicht mehr als 1 mol/cm2 bzw. die Konzentration des Halogens in der Ni-Basislegierung im oberflächennahen Bereich nicht mehr als 70 at.-% beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the concentration of the halogen on the material surface is not more than 1 mol / cm 2 or the concentration of the halogen in the Ni-based alloy in the near-surface region is not more than 70 at .-%.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil nach Anwendung des Halogens oder der Halogenverbindung einer Temperatur von mehr als 8000C ausgesetzt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the component after application of the halogen or the halogen compound is exposed to a temperature of more than 800 0 C.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Legierungszusätze zur Ni-Basislegierung die Elemente Kobalt oder Chrom oder Eisen oder Wolfram oder Molybdän oder Kohlenstoff oder Silizium oder Titan oder Tantal oder Mangan oder eine Kombination mehrerer der zuvor genannten Elemente sind.4. The method according to claim 1, characterized in that further alloying additions to the Ni-based alloy, the elements cobalt or chromium or iron or tungsten or Molybdenum or carbon or silicon or titanium or tantalum or manganese or a combination of several of the aforementioned elements.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogen oder die Halogenverbindung in fester oder flüssiger Form durch ein Tauchverfahren, durch Verstreichen mit einem Pinsel, durch ein Sprühverfahren, durch ein anderes bekanntes Applikationsverfahren oder durch eine Kombination mehrerer Applikationsverfahren aufgebracht wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the halogen or the halogen compound is applied in solid or liquid form by a dipping method, by spreading with a brush, by a spray method, by another known application method or by a combination of several application methods.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogen oder die Halogenverbindung als Gas durch ein Gastransportverfahren der Oberfläche zur Verfügung gestellt wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the halogen or the halogen compound is provided as a gas by a gas transport process of the surface available.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halogen oder die Halogenverbindung durch Ionenimplantation oder durch ein Sputterverfahren oder durch eine Kombination von beiden in den oberflächennahen Bereich eingebracht wird.7. The method according to claim 1, characterized in that the halogen or the halogen compound is introduced by ion implantation or by a sputtering process or by a combination of both in the near-surface region.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Ni-Basis- legierung vor der Anwendung des Halogens oder der Halogenverbindung oxidiert wird, so dass sich eine geschlossene Aluminiumoxidschicht bildet. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface of the Ni-base alloy is oxidized prior to the application of the halogen or the halogen compound, so that forms a closed aluminum oxide layer.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012002285A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-08 Audi Ag Method for producing a turbine rotor
DE102012002284A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-08 Audi Ag Method for producing a turbine rotor of an exhaust gas turbocharger and use of a turbine rotor
DE102015212330A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-19 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Process for coating an impeller, in particular a turbine wheel and / or compressor wheel, of an exhaust gas turbocharger

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006071507A1 (en) * 2004-12-29 2006-07-06 Honeywell International Inc. Low cost inovative diffused mcraly coatings
EP1693473A1 (en) * 2005-02-18 2006-08-23 Siemens Aktiengesellschaft MCrAlX-alloy, protective coating made thereof and method for its production

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006071507A1 (en) * 2004-12-29 2006-07-06 Honeywell International Inc. Low cost inovative diffused mcraly coatings
EP1693473A1 (en) * 2005-02-18 2006-08-23 Siemens Aktiengesellschaft MCrAlX-alloy, protective coating made thereof and method for its production

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012002285A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-08 Audi Ag Method for producing a turbine rotor
DE102012002284A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-08 Audi Ag Method for producing a turbine rotor of an exhaust gas turbocharger and use of a turbine rotor
CN104114814A (en) * 2012-02-06 2014-10-22 奥迪股份公司 Method for producing a turbine rotor of an exhaust gas turbocharger and use of a turbine rotor
US9186758B2 (en) 2012-02-06 2015-11-17 Audi Ag Method for producing a turbine rotor of an exhaust gas turbocharger, and use of a turbine rotor
DE102012002285B4 (en) * 2012-02-06 2020-06-04 Audi Ag Method of manufacturing a turbine rotor
DE102015212330A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-19 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Process for coating an impeller, in particular a turbine wheel and / or compressor wheel, of an exhaust gas turbocharger

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