DE1521493C3 - Verfahren zum Aluminisieren von Teilen aus einer feuerfesten Legierung - Google Patents
Verfahren zum Aluminisieren von Teilen aus einer feuerfesten LegierungInfo
- Publication number
- DE1521493C3 DE1521493C3 DE1521493A DES0101977A DE1521493C3 DE 1521493 C3 DE1521493 C3 DE 1521493C3 DE 1521493 A DE1521493 A DE 1521493A DE S0101977 A DES0101977 A DE S0101977A DE 1521493 C3 DE1521493 C3 DE 1521493C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- parts
- alloy
- temperature
- aluminum
- protected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/08—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metal halides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/06—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Description
Mit diesem bekannten Verfahren läßt sich keine Aluminisierung von Maschinenteilen und kein wirksamer
Schutz der Teile gegen Oxydation und Korrosion bei hoher Temperatur erzielen.
Bei einem anderen bekannten Verfahren (DT-PS
9 74 190) wird eine oberflächliche Chromlegierung auf Metallkörpern gebildet. Bei diesem bekannten Verfahren
wird ein Gemisch, das Chrom und gegebenenfalls Aluminium sowie ein mineralisches Fluorid enthält,
erhitzt, um Dämpfe, insbesondere von Chromfluorid zu erzeugen. Diese Dämpfe werden mit dem Metallkörper
bei einer über 600° C liegenden Temperatur in Gegenwart von Wasserstoff in Berührung gebracht.
Bei diesem bekannten Verfahren tritt eine chemische Austauschreaktion zwischen dem Chromfluorid und
dem Eisen des Gegenstandes ein. Bei dem bekannten Verfahren wird somit der Gegenstand angegriffen,
wobei ihm Eisen entzogen wird. Bei diesem bekannten Verfahren besteht daher die Gefahr einer Verformung
der mit einem Überzug zu versehenden Maschinenteile. Außerdem ist die Verwendung von Wasserstoff
erforderlich, der eine beachtliche Explosions- und Brandgefahr darstellt.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren (DT-AS
10 38 372) werden Aluminium-Überzüge auf metallischen Werkstücken dadurch hergestellt, daß die
Werkstücke bei hoher Temperatur in einer Atmosphäre aus Wasserstoff und verdampftem AlCl3 behandelt
werden.
Bei diesem bekannten Verfahren findet aufgrund der zwingenden Anwesenheit von Wasserstoff in der
Behandlungsatmosphäre ebenfalls eine chemische Austauschreaktion statt, so daß der zu überziehende
Gegenstand angegriffen wird und einer Verformungsgefahr ausgesetzt ist. Bei dem hier betrachteten
bekannten Verfahren findet eine Austauschreaktion zwischen dem Aluminiumhalogenid und dem Metall des
zu überziehenden Gegenstandes statt, wobei sich das freigesetzte Aluminium durch Diffusion mit dem zu
überziehenden Gegenstand legiert, und zwar unter Bildung von oberflächlichen festen Lösungen, deren
Gehalt an Aluminium ungenügend ist, um ,einen wirksamen Schutz von feuerfesten Superlegierungen
unter den sehr strengen Bedingungen zu gewährleisten, die beispielsweise in der Flugtechnik (Strahltriebwerke
und Turbinen) angetroffen werden.
Schließlich ist noch ein Verfahren bekannt (DL-PS 18 137), bei welchem ebenfalls Aluminium beispielsweise
auf Gegenstände aus Eisen, Stahl, Nickel oder Kupfer mittels einer Austauschrekation zwischen dem Metall
des zu überziehenden Gegenstandes und dem Aluminium eines gasförmigen Aluminiumhalogenids niedergeschlagen
wird. Dieses bekannte Verfahren bedingt ebenso wie die vorstehend beschriebenen Verfahren die
Verwendung von Wasserstoff.
Da auch bei diesem bekannten Verfahren eine Austauschrekation stattfindet, wird der zu überziehende
Gegenstand angegriffen und einer Verformungsgefahr ausgesetzt.
Es war daher die der Erfindung zugrundeliegende ' Aufgabe, ein Verfahren zum Aluminisieren von Teilen
aus einer feuerfesten Legierung auf der Basis von Eisen, Nickel und/oder Kobalt zu schaffen, bei welchem ein
wirksamer Schutzüberzug auf einem Maschinenteil erreicht wird, ohne daß das Maschinenteil während der
Behandlung angegriffen und einer Verformungsgefahr ausgesetzt wird.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Teile bei einer Temperatur behandelt werden, die
zwischen 950 und 12000C liegt und höher als die Temperaturen ist, die eine Austauschreaktion zwischen
dem Aluminium des Aluminiumhalogenids und wenigstens einem der die zu schützende feuerfeste Legierung
bildenden Metalle ergeben wurden, so daß ein Schutzüberzug erhalten wird, der aus einer Legierung
von Aluminium und einem Metall der zu schützenden Legierung besteht, ohne daß der zu schützenden
Legierung Metall entzogen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an der Oberfläche des Gegenstandes eine Schutzschicht
gebildet, die aus einer Legierung von Aluminium mit einem der Metalle der Legierung des Gegenstandes
besteht. Es wird angenommen, daß bei der Behandlung des Gegenstandes nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren eine Zersetzung des Aluminiumhalogenids auftritt, bei welcher das Aluminium frei wird, worauf
eine Reaktion des Aluminiums mit der Legierung des Gegenstandes erfolgt. Diese Annahme stimmt mit den
Ergebnissen der quantitativen chemischen Analyse gut überein, aus welcher hervorgeht, daß die in der
Schutzschicht vorhandene Aluminiummenge genau der Gewichtszunahme entspricht, die bei dem Behandlungs-Vorgang
beobachtet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren verleiht den feuerfesten Superlegierungen einen wirksamen Schutz
gegen Oxydation und Korrosion bei hoher Temperatur, ohne daß die mit einem Überzug zu versehenden
Gegenstände angegriffen oder einer Verformungsgefahr ausgesetzt werden.
Das Spendermaterial kann eine sehr große Anzahl von Malen wiederverwendet werden, indem nach
Bedarf der Gehalt an dem Halogenelement regeneriert bzw. erneuert wird.
Bezüglich der Wirksamkeit des Schutzes ist es vorzuziehen, als Auftragmetall Aluminium zu wählen,
weil es ausgezeichnete Schutzschichten auf der Oberfläche der feuerfesten Legierung liefert, indem es
sich mit dieser legiert. Aluminium ist in dieser Hinsicht anderen Metallen, wie z. B. Chrom, vorzuziehen, weil es
im Vergleich zu diesen den geschützten Teilen eine wesentlich höhere Lebensdauer verleiht.
Zum Zwecke eines Vergleichs kann beispielsweise gesagt werden, daß eine feuerfeste Legierung auf der
Grundlage von Kobalt, von der bekannt ist, daß sie eine ziemlich hohe Empfindlichkeit für Oxydation aufweist
und die ungefähr 60% Kobalt, 20% Chrom, 10% Wolfram, 0,5% Kohlenstoff und verschiedene Elemente
enthält und durch einen in halogenhaltiger Atmosphäre erhaltenen Chromniederschlag geschützt ist, einen
Gesamtgewichtsverlust von 50 bis 60 g/m2 am Ende eines Zyklus zeigt, der insgesamt vier aufeinanderfolgende
Perioden umfaßt, in welchen die Legierung 24 Stunden auf einer Temperatur von 1100° C in oxydierender
Atmosphäre gehalten wird und welche durch kurze Perioden getrennt sind, in denen die Legierung auf
Raumtemperatur zurückgeführt wird, was zu dem Zweck erfolgt, Wärmestoßeffekte zu erhalten.
Eine gleiche Legierung, die gemäß der Erfindung durch einen Aluminiumniederschlag geschützt ist, zeigt
am Ende des gleichen Tests eine Gewichtszunahme unter 10 g/m2.
Der gleichzeitige Zusatz von Aluminium und Chrom oder Aluminium, Chrom und Silizium und auch jeder
andere Zusatz von mehreren Elementen, von denen bekannt ist, daß sie Metalle und Legierungen gegen
Oxydation und Korrosion bei erhöhter Temperatur zu
schützen vermögen, liefert keine besseren Ergebnisse, als diejenigen, die durch den Zusatz von Aluminium
allein erhalten werden.
Es ist daher vorzuziehen, sich auf das Niederschlagen einer allein aus Aluminium bestehenden Schutzschicht
zu beschränken, einerseits aus Vereinfachungsgründen und andererseits wegen des Umstandes, daß bei den
vorgeschlagenen Verfahren, die das gleichzeitige Niederschlagen mehrerer Elemente vorsehen, das
Aluminium immer und bei weitem das Hauptelement ist, das in dem erzeugten Niederschlag effektiv vorhanden
ist. Die Wirksamkeit eines solchen Niederschlags könnte daher in begründeter Weise hauptsächlich der
Rolle des Aluminiums zugeschrieben werden. Diese Hypothese findet eine starke Stütze in dem ausgezeichneten
Verhalten gegenüber Oxydation, das gemäß der Erfindung durch die oberflächliche Anreicherung der
Teile mit Aluminium allein erzielt wird.
Das Verfahren gemäß der Erfindung gestattet, auf der Oberfläche von Teilen Schutzschichten zu erzeugen, die
mit dem Grundmetall zufolge der Bildung einer Legierung zwischen dem Grundmetall und dem
niederzuschlagenden Metall fest verbunden sind, ohne daß dabei die zu schützenden Teile den geringsten
chemischen Angriff und, was damit in Wechselbeziehung steht, die geringste Verformung erleiden.
Die erhaltenen Schutzschichten haben glatte Oberflächen,
die frei von örtlichen Auswüchsen sind, was sehr wichtig ist, weil festgestellt wurde, daß solche
Unregelmäßigkeiten, abgesehen davon, daß sie geometrische und aerodynamische Fehler nach sich ziehen,
plötzlichen Änderungen der örtlichen Konzentration des Auftragmetalls entsprechen. Diese oberflächlichen
Anreicherungsdifferenzen, die sich aus den Unebenheiten ergeben, führen zu ungleichen Widerständen gegen
Oxydation und Korrosion. Aus diesen Gründen ist das Verfahren gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft,
weil es die Erzielung eines glatten und im wesentlichen
gleichmäßigen Niederschlags ermöglicht, gleichgültig, welche Form der zu überziehende Gegenstand hat.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
F i g. 1 ist ein schematischer senkrechter Schnitt durch eine Einrichtung zur Durchführung einer
Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Fig.2 ist ein schematischer senkrechter Schnitt
durch eine Einrichtung zur Durchführung einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Bei der Einrichtung gemäß F i g. 1 ist ein Behälter 1, dessen Form von derjenigen eines zu verwendenden
Ofens 2 und derjenigen der zu überziehenden Teile abhängt, mit einem Deckel 3 versehen, der nicht dicht zu
schließen braucht. Die zu schützenden Teile 4 sind an einem Träger 5 derart aufgehängt, daß sie im Abstand
von einem Spendermaterial 6 liegen. Das Spendermaterial ist von dem die zu überziehenden Teile enthaltenden
Raum durch mit Löchern versehene Wände 7 getrennt. Auf diese Weise wird jede Feststoff-mit-Feststoff-Berührung
zwischen den Teilen 4 und dem Spendermaterial 6 verhindert. Der Abstand zwischen den zu
überziehenden Teilen und der Charge des Legierungsspendermaterials zwischen einem und mehreren Zentimetern
variieren, ohne daß die Dicke und die Qualität des erhaltenen Niederschlags beeinflußt werden. Der
Transport des schützenden Elementes der Charge des Legierungsspendermaterials 6 auf die Teile 4 erfolgt
ausschließlich durch ein Gas, nämlich dem während der Erhitzung gebildeten Halogenid des niederzuschlagenden
Metalls. ■
Das Spendermaterial; das. bei der Reaktionstemperatur
in festem Zustand verbleiben soll, ist eine Legierung, die als ersten hauptsächlichen Bestandteil eines oder
mehrere der Grundelemente der mit einer Schutzschicht zu bekleidenden Legierung, wie z.B. Kobalt,
Nickel, Chrom, Eisen usw. und als zweiten Bestandteil das niederzuschlagende Aluminium enthält. Die üblichen
und laufenden Verunreinigungen, wie sie in
ίο handelsüblichen Materialien enthalten sind, sind nicht
genannt In dem Fall, in welchem das niederzuschlagende Metall Aluminium allein ist, kann es in dem
Spendermaterial beispielsweise in einer Menge zwischen 6 und 50% und vorzugsweise zwischen 30 und
40% enthalten sein.
Das Legierungsspendermaterial kann in irgendeiner beliebigen Form vorliegen, die von sehr feinem Pulver
bis zu Stücken reichen kann.
Einer der besonderen Vorteile der Erfindung besteht darin, daß sie aufgrund der Verwendung eines Legierungsspendermaterials der oben beschriebenen Art den Zusatz einer inerten Verbindung, wie z. B. körniger Tonerde, zu dem Spendermaterial auf Aluminiumbasis zwecks Vermeidung seiner Agglomerierung überflüssig macht Eine Agglomerierung ist sehr nachteilig, weil sie den freien Umlauf der Gase und die aktive Mitwirkung der gesamten Masse des in dem Behälter angeordneten Spendermaterials verhindert.
Einer der besonderen Vorteile der Erfindung besteht darin, daß sie aufgrund der Verwendung eines Legierungsspendermaterials der oben beschriebenen Art den Zusatz einer inerten Verbindung, wie z. B. körniger Tonerde, zu dem Spendermaterial auf Aluminiumbasis zwecks Vermeidung seiner Agglomerierung überflüssig macht Eine Agglomerierung ist sehr nachteilig, weil sie den freien Umlauf der Gase und die aktive Mitwirkung der gesamten Masse des in dem Behälter angeordneten Spendermaterials verhindert.
Sobald die Beschickung in der oben beschriebenen Weise vorgenommen ist, wird ein Halogenelement,
vorzugsweise Fluor oder Chlor in gasförmigem Zustand, oder eine Verbindung eines Halogens, wie Fluor oder
Chlor, mit dem niederzuschlagenden Metall oder mit dem Ammonium-Ion eingeführt. Die Menge des
Halogenelements bzw. der Halogenverbindung in bezug auf die Gesamtmasse des Spendermaterials ist nicht
kritisch und kann beispielsweise zwischen 0,1 und 1 Gew.% variieren.
Der Behälter 1 wird, nachdem in ihm das Spendermaterial, das Halogenelement und die bekleidenden Teile
eingebracht sind, in dem Ofen 2 angeordnet, dessen Atmosphäre aus einem neutralen Gas, wie Argon, oder
einem reduzierenden Medium, wie Wasserstoff oder gekracktem Ammoniak, bestehen kann.
Die Erhitzungstemperatur wird derart geregelt, daß eine ausreichende Dampfspannung des durch eine in der
Wärme erfolgende Reaktion zwischen dem Halogen und dem Legierungsspendermaterial in dem Behälter 1
gebildeten Halogenids des niederzuschlagenden Metalls
so hervorgerufen und gleichzeitig in den Teilen eine ziemlich tiefgehende Diffusion des auf ihrer Oberfläche
abgelagerten Metalls durch Zersetzung des Metallhalogenids bewirkt wird.
Die Dauer der Erhitzung bei der gewählten Temperatur gestattet, die Dicke des Niederschlags
sowie den Gehalt der oberflächlich gebildeten Legierung an Auftragmetall in sehr genauer Weise zu regeln.
Beispielsweise kann die Temperatur im Fall von Aluminium zwischen 950 und 12000C variieren, und die
ω praktische Dauer der Aufrechterhaltung dieser Temperatur
liegt zwischen etwa 1 und 5 Stunden.
Die Bestimmung der Dicke des Niederschlags erfolgt gemäß einem Kompromiß zwischen einer möglichst
großen, späteren Schutzdauer in der Wärme und einem möglichst großen Widerstand gegen Abblättern unter
Wärmestoßeffekten. Im allgemeinen beträgt die Dicke des Niederschlags 0,025 bis 0,100 mm und vorzugsweise
0,04 bis 0,07 mm.
Es können zahlreiche aufeinanderfolgende Überziehvorgänge durchgeführt werden, wobei immer die
gleiche Charge verwendet wird. Die Erfahrung zeigt in der Tat, daß in jedem Fall die gleiche Niederschlagsdikke
erhalten wird, wenn im übrigen alle anderen Dinge gleichbleiben. Es ist nur nötig, das Halogenelement
teilweise zu regenerieren bzw. zu erneuern, weil es zufolge des nicht dicht schließenden Behälterdeckels
entweichen kann, und es ist daher wichtig, die Konzentration des Halogenelementes auf einer ausreichenden
Höhe zu halten. Diese Konzentration ist übrigens gering, wie dies aus den oben gemachten
Ausführungen ersichtlich ist, wobei es als gegeben gilt, daß die Halogenelemente nur für den Transport des
niederzuschlagenden Metalls dienen und im Verlauf der Reaktionen kontinuierlich regeneriert werden.
Bei der in F i g. 2 wiedergegebenen Einrichtung sind zwei getrennte Behälter Γ und 8 vorgesehen.
Der Behälter 8 der zur Aufnahme des Spendermaterials
6 dient, ist in einem Ofen 9 angeordnet und an seinen sich gegenüberliegenden Enden mit einem an
zwei Leitungen 11 und 12 angeschlossenen Gaseinlaß-10 bzw. einer Gasauslaßleitung 13 versehen. Die
Gasauslaßleitung 13 verbindet den Behälter 8 mit dem Behälter Γ und ist entweder von einer Wärmeisolation
oder von einer Heizvorrichtung 14 umgeben.
Der in einem Ofen 2' angeordnete Behälter Γ enthält
den Träger 5 für die mit einer Schutzschicht zu bekleidenden Teile 4 und weist eine Gasauslaßleitung 15
sowie eine Beschickungstür auf, die mit einer zweckentsprechenden, eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistenden
Dichtung 16 versehen ist und ein bequemes Beschicken und Entleeren ermöglicht.
Das Halogen (wie z. B. Flour oder Chlor) wird in Form eines Gasstromes über die Leitung 12 in den
Einlaß 10 des Behälters 8 eingeführt. Dieses Halogen kann mit einem neutralen oder reduzierenden Gas (wie
z. B. Argon, Wasserstoff od. dgl.), das als »Trägergas« bezeichnet wird, gemischt werden, um eine zweckentsprechende
Verdünnung zu bewirken und zugleich einen Antrieb der Gase zu gewährleisten. Die an
gasförmigem Halogen mehr oder weniger reichen Gase durchqueren das Spendermaterial 6, das in dem Behälter
8 angeordnet ist, welcher auf eine ausreichende Temperatur erhitzt wird, damit die Erzeugung eines
flüchtigen Halogenids stattfindet. Der Gasstrom tritt dann in den zweiten Behälter Γ ein, um mit den darin
angeordneten zu überziehenden Teilen 4 in Berührung zu treten, wobei dieser Behälter Γ auf eine Temperatur
erhitzt wird, die ausreicht, damit eine Zersetzung des mit den zu überziehenden Teilen in Berührung stehenden
Halogenids des niederzuschlagenden Metalls stattfindet und das einmal niedergeschlagene Metall in die Teile
von ihrer Oberfläche in ihr Inneres diffundiert.
Die Gasauslaßleitung 13 des Behälters 8 ist derart ausgebildet, daß die in ihrem Inneren herrschende
Temperatur ausreicht, um jede vorzeitige Reaktion oder Zersetzung innerhalb des durch die Leitung hindurchgehenden
Gasgemischs zu verhindern, wobei diese Temperatur in der Leitung 13 im allgemeinen
wenigstens gleich derjenigen des Behälters 8 ist.
Der Überschuß an Trägergas und Metallhalogenid tritt aus dem Behäter Γ durch die Leitung 15 aus und
geht durch zweckentsprechende Absorber hindurch, welche diesen Überschuß erforderlichenfalls gemäß
bekannten industriellen Arbeitsweisen, die hier nicht näher beschrieben zu werden brauchen, in das
Verfahren zurückzuführen gestatten. Die Temperatur der Behälter kann beispielsweise auf einem Wert
zwischen 950 und 1200° C gehalten werden, wobei die Temperatur des ersten Behälters 8 niedriger als
diejenige des zweiten Behälters Γ ist.
An der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können im Rahmen der Erfindung zahlreiche Änderungen
getroffen werden. Beispielsweise kann das Trägergas am Ausgang des Behälters 8 statt an dessen Eingang
eingeführt werden. Ferner ist die Anordnung der beiden Behälter nur als Beispiel gegeben, soweit es ihre relative
Lage und die senkrechte oder waagerechte Lage jedes Behälters betrifft.
Aus einer feuerfesten Legierung bestehende Teile, die gemäß dem Verfahren der Erfindung geschützt sind,
zeigen ein ausgezeichnetes Verhalten während mehrerer hundert Stunden bei Temperaturen in der
Größenordnung von 1100° C.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 709 583/5
Claims (7)
1. Verfahren zum Aluminisieren von aus einer feuerfesten Legierung auf der Basis von Eisen,
Nickel oder Kobalt bestehenden Teilen zu ihrem Schutz gegen Oxydation und Korrosion bei hoher
Temperatur, bei dem die zu schützenden Teile in einer auf erhöhter Temperatur befindlichen Atmosphäre
behandelt werden, die ein gasförmiges Aluminiumhalogenid und im allgemeinen ein Verdünnungsgas
enthält, wobei das Aluminiumhalogenid durch bei hoher Temperatur erfolgende Reaktion
eines Halogens mit einem Spendermaterial erzeugt wird, das von einer Legierung gebildet ist,
die aus Aluminium und wenigstens einem der die zu schützende feuerfeste Legierung bildenden Metalle
besteht und bei der Reaktionstemperatur in festem Zustand verbleibt, wobei das Spendermaterial in
keiner Feststoff-zu-Feststoff-Berührung mit den zu schützenden Teilen steht, dadurch gekennzeichnet,
daß die Teile bei einer Temperatur behandelt werden, die zwischen 950 und 12000C
liegt und höher als die Temperaturen ist, die eine Austauschreaktion zwischen dem Aluminium des
Aluminiumhalogenids und wenigstens einem der die zu schützende feuerfeste Legierung bildenden
Metalle ergeben würden, so daß ein Schutzüberzug erhalten wird, der aus einer Legierung von
Aluminium und einem Metall der zu schützenden Legierung besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aluminiumgehalt bei der das
Spendermaterial bildenden Legierung zwischen 6 und 50% vorgesehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aluminiumgehalt bei der das
Spendermaterial bildenden Legierung zwischen 30 und 40% vorgesehen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Behandlungsdauer bei einer
Temperatur zwischen 950 und 12000C 1 bis 5 Stunden angewendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Schutzschicht zu
versehenden Teile, das Spendermaterial, das Halogen und gegebenenfalls ein Verdünnungsgas in einen
einzigen Behälter eingebracht werden, in welchem die zu überziehenden Teile und das Spendermaterial
durch eine Wandung getrennt werden, die den Durchgang der Gase zuläßt, aber eine Feststoff-zuFeststoff-Berührung
zwischen dem Spendermaterial und den Teilen verhindert.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Behälter herrschende Atmosphäre
gegen die Außenatmosphäre abgesperrt und während des Verfahrens nicht ausgetauscht oder
regeneriert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überziehenden Teile und das
Spendermaterial in getrennten Behältern angeordnet werden, die miteinander durch eine Leitung
verbunden sind und von einer Atmosphäre durchströmt werden, welche fortlaufend durch einen
Gasumlauf erneuert wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aluminisieren von aus einer feuerfesten Legierung auf der Basis
von Eisen, Nickel oder Kobalt bestehenden Teilen zu ihrem Schutz gegen Oxydation und Korrosion bei hoher
r> Temperatur, bei dem die zu schützenden Teile in einer
auf erhöhter Temperatur befindlichen Atmosphäre behandelt werden, die ein gasförmiges Aluminiumhalogenid
und im allgemeinen ein Verdünnungsgas enthält, wobei das Aluminiumhalogenid durch bei hoher
ίο Temperatur erfolgende Reaktion eines Halogens mit
einem Spendermaterial erzeugt wird, das von einer Legierung gebildet ist, die aus Aluminium und
wenigstens einem der die zu schützende feuerfeste Legierung bildenden Metalle besteht und bei der
Reaktionstemperatur in festem Zustand verbleibt, wobei das Spendermaterial in keiner Feststoff-zu-Feststoff-Berührung
mit den zu schützenden Teilen steht.
Ein Schutz von Teilen aus einer feuerfesten Legierung gegen Oxydation und Korrosion ist besonders bei einer
großen Zahl von Wärmemaschinen erwünscht, deren Wirkungsgrad von der maximalen Eingangstemperatur
bestimmt wird, die durch die Temperaturbeständigkeit der Teile begrenzt wird, welche der Hitze und den
Beanspruchungen am stärksten ausgesetzt sind.
Die einer besonderen Beanspruchung ausgesetzten Teile sind beispielsweise gewisse Elemente oder Teile
von Turbomaschinen, wie die Brennkammern, die festen oder beweglichen Schaufeln der Turbine, die Wärmeschirme,
die Elemente von Düsen u. dgl. Diese Teile sind
JO meistens aus geschmiedeten oder gegossenen feuerfesten
Legierungen auf der Grundlage von Eisen, Nickel oder Kobalt mit allgemein hohen Anteilen von Chrom,
Molybdän, Wolfram usw., hergestellt. Solche Legierungen weisen eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität
bei hoher Temperatur auf, was bedeutet, daß sie unter dem Einfluß mechanischer und thermischer Beanspruchung
nur begrenzte Verformungen erleiden. Dagegen ist jedoch das Verhalten solcher Legierungen gegen
Oxydation und Korrosion durch heiße Gase sehr
■io unzureichend und gestattet keine zufriedenstellende
Ausnutzung des sehr guten Kriechwiderstandes solcher Legierungen bei hoher Temperatur, und daraus ergibt
sich die Notwendigkeit, diese feuerfesten Legierungen gegen Oxydation und Korrosion durch heiße Gase zu
schützen, indem die Oberfläche der Teile mit einem Metall oder einer Legierung überzogen wird, das bzw.
die imstande ist, eine Schutzschicht entstehen zu lassen, und zwar durch Bildung von bei der Arbeitstemperatur
der Teile stabilen Oxyden oder durch Erzeugung einer Diffusionsschranke für den Sauerstoff und die anderen
korrodierend wirkenden Elemente der heißen Gase. Diese Schutzschicht soll ferner an der Grundlegierung
gut haften und darf unter dem Einfluß von anfänglichen mechanischen oder thermischen Verformungen nicht
abblättern.
Zur Erzielung eines Schutzes gegen Oxydation und Korrosion sind verschiedene Verfahren bekanntgeworden,
bei welchen ein Metall auf den zu schützenden Teilen niedergeschlagen wird. Bei einem bekannten
ω Verfahren (DE-AS 10 79 418) zum Niederschlagen eines
Metalls auf einen glühenden Körper wird eine gasförmige Halogenverbindung des niederzuschlagenden
Metalls gebildet und auf dem glühenden Körper bei hoher Temperatur zersetzt. Bei diesem bekannten
<i5 Verfahren handelt es sich insbesondere um das
Niederschlagen von Wolfram, Molybdän, Tantal oder Zirkonium auf Körper, die aus Glas oder Quarz
bestehen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR5761A FR1433497A (fr) | 1965-02-16 | 1965-02-16 | Procédé de dépôt d'une couche protectrice sur une pièce métallique par une méthode en phase vapeur |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1521493A1 DE1521493A1 (de) | 1969-09-18 |
DE1521493B2 DE1521493B2 (de) | 1978-01-19 |
DE1521493C3 true DE1521493C3 (de) | 1978-09-21 |
Family
ID=8571081
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1521493A Expired DE1521493C3 (de) | 1965-02-16 | 1966-02-12 | Verfahren zum Aluminisieren von Teilen aus einer feuerfesten Legierung |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3486927A (de) |
DE (1) | DE1521493C3 (de) |
FR (1) | FR1433497A (de) |
GB (1) | GB1135015A (de) |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3647497A (en) * | 1968-11-29 | 1972-03-07 | Gen Electric | Masking method in metallic diffusion coating |
US4132816A (en) * | 1976-02-25 | 1979-01-02 | United Technologies Corporation | Gas phase deposition of aluminum using a complex aluminum halide of an alkali metal or an alkaline earth metal as an activator |
US4505946A (en) * | 1980-12-02 | 1985-03-19 | Aichi Steel Works, Limited | Method for coating metal with a dissimilar metal |
US4699082A (en) * | 1983-02-25 | 1987-10-13 | Liburdi Engineering Limited | Apparatus for chemical vapor deposition |
FR2559508B1 (fr) * | 1984-02-15 | 1992-12-24 | Snecma | Procede de protection des alliages resistant a chaud notamment a base de nickel |
FR2576916B1 (fr) * | 1985-02-01 | 1987-02-20 | Centre Nat Rech Scient | Procede de formation en phase gazeuse constamment renouvelee, sous pression reduite, de revetements protecteurs sur des pieces en alliages refractaires, et dispositif pour sa mise en oeuvre |
FR2615871B1 (fr) * | 1987-05-26 | 1989-06-30 | Snecma | Pieces de turbomachine en superalliage comportant un revetement protecteur metalloceramique |
US5225246A (en) * | 1990-05-14 | 1993-07-06 | United Technologies Corporation | Method for depositing a variable thickness aluminide coating on aircraft turbine blades |
US5071678A (en) * | 1990-10-09 | 1991-12-10 | United Technologies Corporation | Process for applying gas phase diffusion aluminide coatings |
DE4119967C1 (de) * | 1991-06-18 | 1992-09-17 | Mtu Muenchen Gmbh | |
US5221354A (en) * | 1991-11-04 | 1993-06-22 | General Electric Company | Apparatus and method for gas phase coating of hollow articles |
US5264245A (en) * | 1991-12-04 | 1993-11-23 | Howmet Corporation | CVD method for forming uniform coatings |
US5261963A (en) * | 1991-12-04 | 1993-11-16 | Howmet Corporation | CVD apparatus comprising exhaust gas condensation means |
US6689422B1 (en) * | 1994-02-16 | 2004-02-10 | Howmet Research Corporation | CVD codeposition of A1 and one or more reactive (gettering) elements to form protective aluminide coating |
US5658614A (en) * | 1994-10-28 | 1997-08-19 | Howmet Research Corporation | Platinum aluminide CVD coating method |
EP0731187A1 (de) * | 1995-03-07 | 1996-09-11 | Turbine Components Corporation | Verfahren zur Erzeugung einer Schutzdiffusionsschicht auf Legierungen auf Nickel-, Kobalt- und Eisenbasis |
US5989733A (en) * | 1996-07-23 | 1999-11-23 | Howmet Research Corporation | Active element modified platinum aluminide diffusion coating and CVD coating method |
DE19730007C1 (de) * | 1997-07-12 | 1999-03-25 | Mtu Muenchen Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Gasphasendiffusionsbeschichtung von Werkstücken aus warmfestem Material mit einem Beschichtungsmaterial |
US5928725A (en) * | 1997-07-18 | 1999-07-27 | Chromalloy Gas Turbine Corporation | Method and apparatus for gas phase coating complex internal surfaces of hollow articles |
US6146696A (en) * | 1999-05-26 | 2000-11-14 | General Electric Company | Process for simultaneously aluminizing nickel-base and cobalt-base superalloys |
US6332931B1 (en) * | 1999-12-29 | 2001-12-25 | General Electric Company | Method of forming a diffusion aluminide-hafnide coating |
US6326057B1 (en) | 1999-12-29 | 2001-12-04 | General Electric Company | Vapor phase diffusion aluminide process |
US6306458B1 (en) | 1999-12-29 | 2001-10-23 | General Electric Company | Process for recycling vapor phase aluminiding donor alloy |
FR2830873B1 (fr) * | 2001-10-16 | 2004-01-16 | Snecma Moteurs | Procede de protection par aluminisation de pieces metalliques constituees au moins en partie par une structure en nid d'abeilles |
AU2003219821A1 (en) * | 2002-02-22 | 2003-09-09 | Chevron U.S.A. Inc. | Process for reducing metal catalyzed coke formation in hydrocarbon processing |
US7026011B2 (en) † | 2003-02-04 | 2006-04-11 | General Electric Company | Aluminide coating of gas turbine engine blade |
US20040180232A1 (en) * | 2003-03-12 | 2004-09-16 | General Electric Company | Selective region vapor phase aluminided superalloy articles |
FR2853329B1 (fr) * | 2003-04-02 | 2006-07-14 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Procede pour former sur un metal un revetement protecteur contenant de l'aluminium et du zirconium |
US6896488B2 (en) | 2003-06-05 | 2005-05-24 | General Electric Company | Bond coat process for thermal barrier coating |
US7390535B2 (en) | 2003-07-03 | 2008-06-24 | Aeromet Technologies, Inc. | Simple chemical vapor deposition system and methods for depositing multiple-metal aluminide coatings |
US7163718B2 (en) * | 2003-10-15 | 2007-01-16 | General Electric Company | Method of selective region vapor phase aluminizing |
FR2878453B1 (fr) * | 2004-11-30 | 2007-03-16 | Centre Nat Rech Scient Cnrse | Dispositif de fourniture de vapeurs d'un precurseur solide a un appareil de traitement |
WO2010135144A1 (en) | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Sifco Industries, Inc. | Forming reactive element modified aluminide coatings with low reactive element content using vapor phase diffusion techniques |
FR2959244B1 (fr) | 2010-04-23 | 2012-06-29 | Commissariat Energie Atomique | Procede de preparation d'un revetement multicouche sur une surface d'un substrat par projection thermique. |
JP6126852B2 (ja) | 2012-02-21 | 2017-05-10 | ハウメット コーポレイションHowmet Corporation | ガスタービン部品のコーティング及びコーティング方法 |
FR3009842B1 (fr) * | 2013-08-20 | 2015-08-28 | Snecma | Procede d'assemblage de deux pales d'un distributeur de turbomachine |
US10822710B2 (en) | 2016-07-06 | 2020-11-03 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Aluminized metallic scaffold for high temperature applications and method of making an aluminized metallic scaffold |
KR102344996B1 (ko) * | 2017-08-18 | 2021-12-30 | 삼성전자주식회사 | 전구체 공급 유닛, 기판 처리 장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조방법 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1770177A (en) * | 1924-09-08 | 1930-07-08 | Edwin D Martin | Production of coated metallic objects |
US1814392A (en) * | 1929-01-07 | 1931-07-14 | Frank S Low | Chlorination of ferrochrome |
US2816048A (en) * | 1949-08-05 | 1957-12-10 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Process of forming superficial alloys of chromium on metal bodies |
US2856312A (en) * | 1953-07-03 | 1958-10-14 | Nowak Rudolf | Treating metal surfaces |
US3079276A (en) * | 1960-10-14 | 1963-02-26 | Union Carbide Corp | Vapor diffusion coating process |
-
1965
- 1965-02-16 FR FR5761A patent/FR1433497A/fr not_active Expired
-
1966
- 1966-02-10 GB GB5889/66A patent/GB1135015A/en not_active Expired
- 1966-02-12 DE DE1521493A patent/DE1521493C3/de not_active Expired
- 1966-02-15 US US527598A patent/US3486927A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1521493A1 (de) | 1969-09-18 |
US3486927A (en) | 1969-12-30 |
FR1433497A (fr) | 1966-04-01 |
GB1135015A (en) | 1968-11-27 |
DE1521493B2 (de) | 1978-01-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1521493C3 (de) | Verfahren zum Aluminisieren von Teilen aus einer feuerfesten Legierung | |
DE3329908C2 (de) | ||
DE3329907C2 (de) | Verfahren zur Bildung einer Schutzdiffusionsschicht auf Teilen aus einer Nickel-, Kobalt- und Eisenlegierung | |
DE69325558T2 (de) | Mehrschichtiger aluminid-silicid-überzug | |
DE3104581C2 (de) | Mit einer Deckschicht versehener Gegenstand aus einer Superlegierung und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DD155140A5 (de) | Verfahren zur hochtemperaturbehandlung von kohlenstoffhaltigen materialien | |
DE69117385T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Überzugs aus Nitrid oder Karbonitrid | |
DE69326938T2 (de) | Aluminiumsilicidüberzüge, oberflächenbeschichtungszusammensetzungen,verfahren zum beschichten und verbesserte beschichtete produkte | |
DE3442250C2 (de) | ||
CH635130A5 (de) | Verfahren zur herstellung einer carbidschicht auf der oberflaeche eines gegenstandes aus einer eisenlegierung. | |
DE1521570C3 (de) | Gegenüber Oxidation, Korrosion und Erosion beständiger Metallgegenstand und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2032418C3 (de) | Verfahren zur teilweisen Oberflachenbeschichtung von Werkstucken aus Superlegierungen durch Metalldiffusion | |
DE1956408A1 (de) | Maskenverfahren fuer metallische Diffusionsueberzuege | |
DE1621303B2 (de) | Verfahren zur gleichzeitigen eindiffusion von cr, al und gegebenenfalls si in die oberflaeche hitzebestaendiger metalle | |
DE2560537C1 (de) | Diffusionsueberzugsverfahren | |
DE2756825C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Diffusionsüberzügen | |
DE1939115C3 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Oxidteilchen einschließenden metallischen Überzuges | |
DE2531835A1 (de) | Verfahren zum schutz von hochwarmfesten metallgegenstaenden gegen korrosion | |
DE1289379B (de) | Verfahren zur Herstellung von chromhaltigen UEberzuegen | |
EP2352856B1 (de) | Hochtemperaturkorrosionsschutzschicht und verfahren zur herstellung | |
EP0423345A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines hochschmelzenden anorganischen überzuges auf der werkstückoberfläche | |
DE2350694B2 (de) | Verfahren zum beschichten eines werkstueckes aus einer superlegierung zum schutz gegen korrosion und reaktionsgemisch | |
DE2053063C3 (de) | Verfahren zur Abscheidung von Metallkarbidschichten | |
DE2363830A1 (de) | Oxydationsbestaendige materialien und strukturen | |
DE1286870B (de) | Intermetallische Schutzschicht auf Werkstuecke aus Niob oder Nioblegierungen und Verfahren zu deren Herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: GERNHARDT, C., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |