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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Aufbringen einer Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht (3) auf ein im Grundkörper (1) aus einer Superlegierung oder einem hochschmelzenden Metall bestehendes Bauteil, wobei besagte Schutzschicht (3) aus einem schutzoxydbildende Elemente enthaltenden Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) zunächst mit einer zusammenhängenden, als Diffusionssperre für die schutzoxydbildenden Elemente dienenden Zwischenschicht (2) aus einem Platinmetall oder Rhenium versehen wird, auf welche die eigentliche Schutzschicht (3) aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) aus Platin besteht und eine Dicke von 5 bis 50 pLm aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht aus Rhenium besteht und eine Dicke von 5 bis 100 Fm aufweist.
4. Bauteil, hergestellt nach Anspruch 1, aus einer im Grundkörper (I) aus einer Superlegierung oder einem hochschmelzenden Metall und in der Hülle aus einer Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht (3) bestehenden Stoffverbund, wobei die Korrosionsschutzschicht (3) aus einem schutzoxydbildende Elemente enthaltenden Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Grundkörper (1) und der Hülle eine Zwischenschicht (2) aus einem Platinmetall oder aus Rhenium in einer Dicke von 5 bis 100 llm als Diffusionssperre vorgesehen ist.
5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) aus einer Nickelbasis-Superlegierung der nachfolgenden Zusammensetzung besteht:
Ni = 69 Gew.-%
Cr = 15 Gew.-%
W = 4,0 Gew.-%
Mo = 2,0 Gew.-%
Al = 4,5 Gew.-%
Ti = 2,5 Gew.-%
Ta = 2,0 Gew.-%
C = 0,05 Gew.-%
B = 0,01 Gew.-%
Zr = 0,15 Gew.-% Y203 = 1,1 Gew.-%
6.
Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht (3) eine Dicke von 0,1 bis 2 mm aufweist und aus einer Eisenbasislegierung der nachfolgenden Zusammensetzung besteht:
Fe 74Gew.-%
Cr = 20 Gew.-%
Al = 4,5 Gew.-%
Ti = 0,5 Gew.-% Y203 = 0,5 Gew.-%
7. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht (3) eine Dicke von 0,1 bis 2 mm aufweist und aus einer Kobaltbasislegierung der nachfolgenden Zusammensetzung besteht:
Co =56,8 Gew.-%
Cr =25Gew.-%
Al = 3 Gew.-%
Ta = 5 Gew.-%
Ni = 10 Gew.-%
Y = 0,2 Gew.-%
8.
Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht (3) eine Dicke von 0,1 bis 2 mm aufweist und aus einer Nickelbasislegierung der nachfolgenden Zusammensetzung besteht:
Ni 66Gew.-%
Cr =25 Gew.-%
Al = 5 Gew.-%
Si = 2,5 Gew.-%
Ta = lGew.-%
Y = 0,5 Gew.%
9. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) aus Platin besteht und eine Dicke von 5 bis 50 Zm aufweist.
10. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) aus Rhenium besteht und eine Dicke von 5 bis 100 Am aufweist.
11. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) die Form einer Gasturbinenschaufel aufweist.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Aufbringen einer Hochtemperatur-K orrosi onsschutzschicht auf ein Bauteil nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und von einem Bauteil aus einem Verbundwerkstoff nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 4.
Hochtemperatur-Korrosionsschutzschichten auf aus Superlegierungen bestehenden Bauteilen (z.B. Gasturbinenschaufeln) sind seit längerer Zeit bekannt. Meistens handelt es sich dabei um mehr oder weniger zusammenhängende, aus einer oder mehreren Lagen bestehende und vom zu beschichtenden Grundmaterial unter Umständen in ihrer Zusammensetzung beträchtlich abweichende Deckschichten.
Derartige Schichten, insbesondere solche des Systems Fe/Cr/ Al/Y bzw. Co/Cr/AI/Y sind in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben worden. Vergleiche z.B.: A.M. Beltran and W.F. Schilling, The diffusion-bonding of corrosion-resistent sheet claddings to IN-738 , in Superalloys 1976, Seiten 425-434; A.M. Beltran and W.F. Schilling, The development and evaluation of diffusion-bonded clad gas turbine bukkets , in Superalloys 1980, Proceedings of the Fourth international symposium on superalloys, Seiten 413422; American Society for Metals, Metals Park, Ohio 44073; C. Ducret, A.
Davin, G. Marijnissen and R. Pichoir, Recent approaches to the developement of corrosion resistant coatings, in high temperature alloys for gas turbines 1982, Seiten 53-85, Proceedings of a Conference held in Liege, Belgium, 4-6 October 1982, D. Reidel Pulishing Company Dordrecht: Holland/ Boston: U.S.A. London: England.
Hochtemperatur-Korrosionsschutzschichten sollen einerseits auf dem Grundkörper aus Superlegierung fest haften, andererseits nicht zu dessen chemisch-metallurgischer Veränderung im Betrieb führen. Schutzschichten unter anderem des Systems Fe/Cr/A1/Y neigen jedoch in bestimmten, im Betrieb durchlaufenen oder dauernd zu haltenden Temperaturbereichen zur Interdiffusion mit dem Material des Grundkörpers. Dabei werden spröde Phasen (z.B. intermetallische Verbindungen) gebildet, welche im Verlaufe der Betriebszeit zu einem vorzeitigen Abblättern und Abplatzen der Schutzschichten führen.
Es besteht daher ein grosses Bedürfnis, Schutzschichten zu verbessern und ihre Verankerung mit dem Grundkörper stabiler zu gestalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen einer Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht auf ein Bauteil sowie ein Bauteil aus einem entsprechenden Stoffverbund anzugeben, wobei eine Interdiffusion und Bildung von spröden Phasen sowie ein vorzeitiges Abplatzen der Schutzschicht vermieden wird. Ferner soll das
Verfahren ein Erzeugnis liefern, welches eine erhöhte Schutzwirkung insbesondere gegen Oxydation des Grundkörpers aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und des Anspruchs 4 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben.
Dabei zeigt:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein mit einer Schutzschicht versehenes Bauteil,
Figur 2 einen Querschnitt durch ein mit einer Schutzschicht versehenes Bauteil.
In Figur 1 ist der Längsschnitt durch ein Bauteil (Gasturbinenschaufel) dargestellt, das mit einer Schutzschicht versehen ist. 1 stellt den aus einer Nickelbasis-Superlegierung bestehenden Grundkörper dar, welcher im vorliegenden Fall grobkörnige Stengelkristalle aufweist. 2 ist eine als Diffusionssperre wirkende Zwischenschicht aus einem Platinmetall oder aus Rhenium. 3 stellt die Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht dar, welche aus mehreren Lagen bestehen kann.
Im vorliegenden Fall kommt vorzugsweise eine dem System Me/Cr/AI/Y angehörende Legierung in Frage. Me = Fe, Co, Ni.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch ein mit einer Schutzschicht versehenes Bauteil. Die Bezugszeichen entsprechen genau denjenigen der Figur 1.
Ausführungsbeispiel 1: Siehe Figuren 1 und 2.
Aus einem pulvermetallurgisch gefertigten Schmiederohling, bestehend aus einer dispersionsgehärteten Nickelbasis Superlegierung der Markenbezeichnung MA 6000 (INCO), wurde zunächst ein Grundkörper 1 hergestellt, dessen Form annähernd derjenigen des Enderzeugnisses entsprach. Die Legierung hatte die nachfolgende Zusammensetzung:
Ni 69Gew.-%
Cr = 15 Gew.-%
W = 4,0 Gew.-%
Mo = 2,0 Gew.-%
Al = 4,5 Gew.-%
Ti = 2,5 Gew.-%
Ta = 2,0 Gew.-%
C = 0,05 Gew.-%
B = 0,01 Gew.-%
Zr = 0,15 Gew.-%
Y203 = l,1Gew.-%
Der Grundkörper 1 wies folgende Abmessungen auf:
Totale Länge = 125 mm
Breite = 70 mm
Maximale Dicke = 13 mm
Der Grundkörper 1 wurde nun mit einer galvanisch aufgebrachten Zwischenschicht 2 aus Platin überzogen.
Die Zwischenschicht 1 hatte eine durchschnittliche Dicke von 20 Wm.
Aus einem grobkörnigen Blech von 1,5 mm Dicke, bestehend aus einer dispersionsgehärteten Eisenbasislegierung, wurde ein den Grundkörper 1 allseitig umhüllender Mantel angefertigt. Die Legierung mit der Markenbezeichnung MA 956 (INCO) hatte die nachfolgende Zusammensetzung:
Fe ri74Gew-%
Cr = 20 Gew.-%
Al = 4,5 Gew.-%
Ti = 0,5 Gew.-%
Y203 = 0,5 Gew.-%
Das Ganze wurde hierauf in eine Schmiedepresse mit beheiztem Gesenk gegeben und einem isothermen Diffusions Press-Fügeprozess bei einer Temperatur von 1000 C unterworfen.
Dabei wurden die folgenden Verformungsbildungen eingehalten:
Verformungsgrad E=0,15 Verformungsgeschwindigkeit É =8 1 0- 1 5 -
EMI2.1
Ao = Querschnittsfläche des Werkstücks vor der Umformung, Af = Querschnittsfläche des Werkstücks nach der Umfor mung, In = natürlicher Logarithmus, t = Zeit in Sekunden.
Durch diesen Prozess wurde der Blechkörper zur vollständig fugen- und porenfreien Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht 3 verdichtet und fest mit dem Grundkörper 1 verbunden. Anschliessend wurde das Werkstück während 1 h einer Warmbehandlung bei einer Temperatur von 1265 "C unter Argon unterworfen. Dabei rekristalliserte der ursprünglich feinkörnige Grundkörper 1 zum in den Figuren angedeuteten Grobkorngefüge. Zum Schluss wurde das Werkstück noch einer weiteren Behandlung in Luft bei 1100 "C während 510 h unterworfen, um die Eignung der Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht 3 und der Zwischenschicht 2 zu prüfen.
Die Verbindung erwies sich als völlig einwandfrei. Es konnte kein Abblättern oder Abplatzen der Schutzschicht 3 festgestellt werden.
Zur Kontrolle der Festigkeit wurden nach obigem Verfahren prismenförmige Proben aus je 2 Stücken Superlegierung und einem zwischengeschalteten Plättchen der Antikorrosionslegierung mit und ohne Platin-Zwischenschichten hergestellt. Die Proben wurden bei 950 "C einer Zugbeanspruchung unterworfen. Dabei erwies sich die Zugfestigkeit der Proben mit Platin-Zwischenschichten mit 115 bis 130 MPa als ungefähr doppelt so hoch wie diejenige der Proben ohne Platin-Zwischenschichten (etwa 60 MPa). Damit ist auch die Überlegenheit des nach dem neuen Verfahren hergestellten Erzeugnisse in festigkeitstechnischer Hinsicht im Betrieb erwiesen.
Ausführungsbeispiel 2:
Nch dem unter Beispiel 1 angegebenen Verfahren wurde eine aus einem Grundkörper 1 aus Superlegierung und einer Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht 3 bestehende Turbinenschaufel hergestellt. Auf den aus MA 6000 bestehenden Grundkörper 1 wurde eine Zwischenschicht 2 aus Ruthenium als Diffusionssperre galvanisch aufgebracht. Die Zwischenschicht hatte eine Dicke von 30 um. Alle übrigen Zusammensetzungen der Werkstoffe und Verfahrensparameter entsprechen denjenigen von Beispiel 1. Die Grobkornglühung wurde jedoch während 2 h bei einer Temperatur von 1265 C durchgeführt.
Die gemäss Beispiel 1 durchgeführten Vergleichsversuche führten zu Festigkeitsergebnissen in der gleichen Grössenordnung.
Ausführungsbeispiel 3: Ähnlich Beispiel 1 wurde ein Grundkörper 1 aus einer Nickelbasis-Superlegierung (MA 6000) mit einer Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht 3 versehen. Als letztere wurde eine Kobaltbasislegierung der Markenbezeichnung S 57 folgender Zusammensetzung gewählt:
Co = 56,8 Gew.-%
Cr =25Gew.-%
Al = 3 Gew.-%
Ta = 5 Gew.-%
Ni = 10 Gew.-%
Y = 0,2 Gew.-%
Der Grundkörper 1 wurde zunächst elektrolytisch mit einer 50 um dicken Zwischenschicht 2 aus Rhenium versehen.
Daraufhin wurde eine Schutzschicht 3 von 0,5 mm Dicke durch Kathodenstrahlzerstäubung (Sputtern) auf das Werkstück aufgebracht und letzteres der üblichen Wärmebehandlung unterworfen.
Die Zugfestigkeit der analog Beispiel 1 angefertigten Proben betrug bei 950 "C Prüftemperatur 120 MPa für die Ausführung mit Rhenium-Zwischenschichten gegenüber 62 MPa für die Ausführung ohne Zwischenschichten.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Das Bauteil kann auch eine andere Form als diejenige einer Gasturbinenschaufel aufweisen. Das Verfahren lässt sich in vorteilhafter Weise auch auf Leitkanalteile und Teile von Brennern, Brennkammern und Wärmeaustauschern usw. anwenden. Als Grundkörper 1 wird prinzipiell irgendeine Hochtemperaturlegierung oder ein hochschmelzendes Metall verwendet. Auch ist die Hochtemperatur-Korrosionsschutzschicht 3 nicht auf die in den Beispielen angeführten Zusammensetzungen beschränkt. Prinzipiell können alle gängigen, schutzoxydbildende Elemente enthaltenden Werkstoffe verwendet werden, wobei das Verfahren des Aufbringens auf den zuvor mit einer Zwischenschicht 2 versehenen Grundkörper 1 beliebig sein kann. Die Schutzschicht 3 weist vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 2 mm auf.
Als Werkstoffe für die Zwischenschicht 2 eignen sich Platinmetalle und Rhenium in Dicken von 5 bis 100 Fm. Vorzugsweise wird Platin in einer Dicke von 5 bis 50 ttm bzw. Rhenium in einer solchen von 5 bis 100 ltm verwendet. Ausserdem kann auch Rhodium als Diffusionssperre Verwendung finden. Als Hochtempera tur-I(orrosionsschutzschicht 3 kann auch eine Nickelbasislegierung mit = Gew.-% Ni, 25 Gew.-% Cr, 5 Gew.-% Al, 2,5 Gew.-% Si, 1 Gew.-% Ta und 0,5 Gew.-% Y verwendet werden.
Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die im Betrieb gefürchtete Interdiffusion von Elementen zwischen Grundkörper 1 und Schutzschicht 3 weitgehend unterdrückt wird. Dadurch ist eine grösstmögliche Freiheit in der Materialwahl sowohl des ersteren wie des letzteren gewährleistet, ohne dass die Gefahr der Bildung unerwünschter Phasen oder der Verarmung von Elementen in der einen oder anderen Werkstückzone in Kauf genommen werden muss.
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PATENT CLAIMS
1. A method for applying a high-temperature corrosion protection layer (3) to a component in the base body (1) made of a superalloy or a high-melting metal, said protective layer (3) consisting of a material containing protective oxide-forming elements, characterized in that the base body ( 1) is first provided with a coherent intermediate layer (2) made of a platinum metal or rhenium, serving as a diffusion barrier for the protective oxide-forming elements, to which the actual protective layer (3) is applied.
2. The method according to claim 1, characterized in that the intermediate layer (2) consists of platinum and has a thickness of 5 to 50 pLm.
3. The method according to claim 1, characterized in that the intermediate layer consists of rhenium and has a thickness of 5 to 100 Fm.
4. Component, produced according to claim 1, of a composite material in the base body (I) made of a superalloy or a high-melting metal and in the shell of a high-temperature corrosion protection layer (3), the corrosion protection layer (3) consisting of a material containing protective oxide-forming elements exists, characterized in that between the base body (1) and the shell, an intermediate layer (2) made of a platinum metal or rhenium in a thickness of 5 to 100 llm is provided as a diffusion barrier.
5. Component according to claim 4, characterized in that the base body (1) consists of a nickel-based superalloy of the following composition:
Ni = 69% by weight
Cr = 15% by weight
W = 4.0% by weight
Mo = 2.0% by weight
Al = 4.5% by weight
Ti = 2.5% by weight
Ta = 2.0% by weight
C = 0.05% by weight
B = 0.01% by weight
Zr = 0.15% by weight Y203 = 1.1% by weight
6.
Component according to claim 4, characterized in that the high-temperature corrosion protection layer (3) has a thickness of 0.1 to 2 mm and consists of an iron-based alloy of the following composition:
Fe 74% by weight
Cr = 20% by weight
Al = 4.5% by weight
Ti = 0.5% by weight Y203 = 0.5% by weight
7. Component according to claim 4, characterized in that the high-temperature corrosion protection layer (3) has a thickness of 0.1 to 2 mm and consists of a cobalt-based alloy of the following composition:
Co = 56.8% by weight
Cr = 25% by weight
Al = 3% by weight
Ta = 5% by weight
Ni = 10% by weight
Y = 0.2% by weight
8th.
Component according to claim 4, characterized in that the high-temperature corrosion protection layer (3) has a thickness of 0.1 to 2 mm and consists of a nickel-based alloy of the following composition:
Ni 66% by weight
Cr = 25% by weight
Al = 5% by weight
Si = 2.5% by weight
Ta = 1% by weight
Y = 0.5% by weight
9. Component according to claim 4, characterized in that the intermediate layer (2) consists of platinum and has a thickness of 5 to 50 cm.
10. The component according to claim 4, characterized in that the intermediate layer (2) consists of rhenium and has a thickness of 5 to 100 Am.
11. The component according to claim 4, characterized in that the base body (1) has the shape of a gas turbine blade.
The invention is based on a method for applying a high-temperature corrosion protection layer to a component according to the preamble of claim 1 and a component made of a composite material according to the preamble of claim 4.
High-temperature corrosion protection layers on components made of superalloys (e.g. gas turbine blades) have been known for a long time. Most of the time, these are more or less coherent outer layers consisting of one or more layers and, under certain circumstances, differing considerably in their composition from the base material to be coated.
Such layers, in particular those of the Fe / Cr / Al / Y or Co / Cr / Al / Y system, have been described in numerous publications. Compare e.g. A.M. Beltran and W.F. Schilling, The diffusion-bonding of corrosion-resistant sheet claddings to IN-738, in Superalloys 1976, pages 425-434; AT THE. Beltran and W.F. Schilling, The development and evaluation of diffusion-bonded clad gas turbine bukkets, in Superalloys 1980, Proceedings of the Fourth international symposium on superalloys, pages 413422; American Society for Metals, Metals Park, Ohio 44073; C. Ducret, A.
Davin, G. Marijißen and R. Pichoir, Recent approaches to the developement of corrosion resistant coatings, in high temperature alloys for gas turbines 1982, pages 53-85, Proceedings of a Conference held in Liege, Belgium, 4-6 October 1982, D. Reidel Pulishing Company Dordrecht: Holland / Boston: USA London: England.
High-temperature corrosion protection layers should on the one hand adhere firmly to the base body made of superalloy, and on the other hand should not lead to its chemical-metallurgical change in operation. Protective layers of the Fe / Cr / A1 / Y system, however, tend to interdiffuse with the material of the base body in certain temperature ranges that are passed through during operation or that have to be kept permanently. Brittle phases (e.g. intermetallic compounds) are formed which lead to premature peeling and flaking of the protective layers in the course of the operating time.
There is therefore a great need to improve protective layers and to make their anchoring to the base body more stable.
The invention is based on the object of specifying a method for applying a high-temperature corrosion protection layer to a component and a component made of a corresponding composite, wherein an interdiffusion and formation of brittle phases and premature chipping of the protective layer is avoided. Furthermore, the
Process deliver a product that has an increased protective effect, in particular against oxidation of the base body.
This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1 and claim 4.
The invention is described on the basis of the following exemplary embodiments which are explained in more detail by means of figures.
It shows:
FIG. 1 shows a longitudinal section through a component provided with a protective layer,
Figure 2 shows a cross section through a component provided with a protective layer.
In Figure 1, the longitudinal section through a component (gas turbine blade) is shown, which is provided with a protective layer. 1 shows the base body consisting of a nickel-based superalloy, which in the present case has coarse-grained stem crystals. 2 is an intermediate layer acting as a diffusion barrier made of a platinum metal or of rhenium. 3 shows the high-temperature corrosion protection layer, which can consist of several layers.
In the present case, an alloy belonging to the Me / Cr / Al / Y system is preferred. Me = Fe, Co, Ni.
FIG. 2 shows a cross section through a component provided with a protective layer. The reference symbols correspond exactly to those in FIG. 1.
Embodiment 1: See Figures 1 and 2.
First, a base body 1 was produced from a powder-metallurgy forged blank, consisting of a dispersion-hardened nickel-base superalloy of the brand name MA 6000 (INCO), the shape of which roughly corresponded to that of the end product. The alloy had the following composition:
Ni 69% by weight
Cr = 15% by weight
W = 4.0% by weight
Mo = 2.0% by weight
Al = 4.5% by weight
Ti = 2.5% by weight
Ta = 2.0% by weight
C = 0.05% by weight
B = 0.01% by weight
Zr = 0.15% by weight
Y203 = 1.1% by weight
The basic body 1 had the following dimensions:
Total length = 125 mm
Width = 70 mm
Maximum thickness = 13 mm
The base body 1 was now coated with a galvanically applied intermediate layer 2 made of platinum.
The intermediate layer 1 had an average thickness of 20 μm.
A jacket covering the base body 1 on all sides was made from a coarse-grained sheet of 1.5 mm thick, consisting of a dispersion-hardened iron-based alloy. The alloy with the brand name MA 956 (INCO) had the following composition:
Fe ri74% by weight
Cr = 20% by weight
Al = 4.5% by weight
Ti = 0.5% by weight
Y203 = 0.5% by weight
The whole was then placed in a forging press with a heated die and subjected to an isothermal diffusion press joining process at a temperature of 1000 ° C.
The following deformations were observed:
Deformation rate E = 0.15 Deformation rate É = 8 1 0- 1 5 -
EMI2.1
Ao = cross-sectional area of the workpiece before forming, Af = cross-sectional area of the workpiece after forming, In = natural logarithm, t = time in seconds.
Through this process, the sheet metal body was compressed into a completely joint-free and pore-free high-temperature corrosion protection layer 3 and firmly connected to the base body 1. The workpiece was then subjected to a heat treatment under argon at 1265 ° C. for 1 h. The originally fine-grained base body 1 recrystallized to form the coarse-grain structure indicated in the figures. Finally, the workpiece was subjected to a further treatment in air at 1100 ° C. during Subjected to 510 h to test the suitability of the high-temperature corrosion protection layer 3 and the intermediate layer 2.
The connection turned out to be completely flawless. No peeling or flaking of the protective layer 3 was found.
To check the strength, prism-shaped samples were produced from 2 pieces of super alloy and an interposed plate of the anti-corrosion alloy with and without platinum intermediate layers using the above method. The samples were subjected to tensile stress at 950 "C. The tensile strength of the samples with platinum intermediate layers at 115 to 130 MPa was found to be approximately twice as high as that of the samples without platinum intermediate layers (approximately 60 MPa) The strength of the products manufactured according to the new process has been demonstrated in the company.
Example 2:
A turbine blade consisting of a base body 1 made of superalloy and a high-temperature corrosion protection layer 3 was produced using the method specified in Example 1. An intermediate layer 2 made of ruthenium was applied as a diffusion barrier to the base body 1 consisting of MA 6000. The intermediate layer was 30 µm thick. All other compositions of the materials and process parameters correspond to those of Example 1. However, the coarse grain annealing was carried out for 2 hours at a temperature of 1265 ° C.
The comparative tests carried out according to Example 1 led to strength results of the same order of magnitude.
Embodiment 3: Similar to Example 1, a base body 1 made of a nickel-based superalloy (MA 6000) was provided with a high-temperature corrosion protection layer 3. A cobalt-based alloy of the brand name S 57 with the following composition was selected as the latter:
Co = 56.8% by weight
Cr = 25% by weight
Al = 3% by weight
Ta = 5% by weight
Ni = 10% by weight
Y = 0.2% by weight
The base body 1 was first electrolytically provided with a 50 µm thick intermediate layer 2 made of rhenium.
A protective layer 3 of 0.5 mm thickness was then applied to the workpiece by sputtering and the latter was subjected to the usual heat treatment.
The tensile strength of the samples produced in the same way as in Example 1 was 120 MPa at 950 ° C. test temperature for the execution with rhenium intermediate layers compared to 62 MPa for the execution without intermediate layers.
The invention is not restricted to the exemplary embodiments. The component can also have a shape other than that of a gas turbine blade. The method can also be advantageously applied to guide duct parts and parts of burners, combustion chambers and heat exchangers, etc. In principle, any high-temperature alloy or a high-melting metal is used as the base body 1. The high-temperature corrosion protection layer 3 is also not restricted to the compositions mentioned in the examples. In principle, all common materials containing protective oxide-forming elements can be used, the method of application to the base body 1 previously provided with an intermediate layer 2 being arbitrary. The protective layer 3 preferably has a thickness of 0.1 to 2 mm.
Platinum metals and rhenium in thicknesses of 5 to 100 μm are suitable as materials for the intermediate layer 2. Platinum in a thickness of 5 to 50 μm or rhenium in a thickness of 5 to 100 μm is preferably used. Rhodium can also be used as a diffusion barrier. A nickel-base alloy with = wt.% Ni, 25 wt.% Cr, 5 wt.% Al, 2.5 wt.% Si, 1 wt.% Ta and 0.5% by weight of Y can be used.
The advantage of the method is that the feared interdiffusion of elements between base body 1 and protective layer 3 is largely suppressed during operation. This ensures the greatest possible freedom in the choice of materials for both the former and the latter, without having to accept the risk of undesired phases forming or the depletion of elements in one or the other workpiece zone.