DE2826909A1 - Ueberzogener metallgegenstand - Google Patents

Ueberzogener metallgegenstand

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Description

Überzogener Metallgegenstand
Die Erfindung betrifft überzogene Metallgegenstände mit einer verbesserten Beständigkeit gegenüber der Umgebung und insbesondere mit verbesserter Beständigkeit gegenüber Korrosion bei hohen Temperaturen, wobei die Gegenstände einen komplexen abgestuften überzug aufweisen, der durch Interdiffusion mit dem Substrat verbunden ist.
Die Hochtemperaturbetriebsbedingungen einer Gasturbine bringen das Problem mit sich, daß die Oberfläche eines Bestandteiles als Ergebnis der Oxidation unter solchen Bedingungen beschädigt wird. Es sind daher eine Reihe von Überzugssystemen entwickelt worden, um die Oberflächen solcher bei hoher Temperatur arbeitenden Komponenten, wie Tür Unenschaufein und dergleichen zu schützen. Der Betrieb solcher Vorrichtungen in der Nähe von Salzwasser hat jedoch zu weiteren Problemen geführt, die mit der Hitzekorrosion zusammenhängen, deren Mechanismus sich von dem der Oxidation unterscheidet.
Es ist seit langen Jahren bekannt, daß man die Beständigkeit von Metallgegenständen gegenüber der Umgebung durch einen Aluminium- oder einen Aluminid-Überzug verbessern kann. Es ist auch über kürzliche Anstrengungen berichtet worden, in
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denen die verschiedenen Arten und Wechselbeziehungen von Oberflächenoxiden erkannt worden sind. So ist in der US-PS 3 996 021 der Nutzen des Einbeziehens des Elementes Hafnium in einen Oberflächenüberzug beschrieben worden, aus dem sich HfOp bildet, das für eine verbesserte Überzugslebensdauer sorgt. In der US-PS 3 976 436 sind die Vorteile des Einbeziehens der Elemente Platin, Rhodium und Palladium zusammen mit Aluminium und Hafnium für eine verbesserte Beständigkeit gegenüber der Umgebung beschrieben. Weiter ist der Nutzen einer darüber angebrachten Deckschicht aus Aluminium in den US-PS 3 874 901 und 3 998 603 offenbart.
Die vorliegende Erfindung schafft demgegenüber einen Metallgegenstand mit einem Substrat aus einer Superlegierung auf Eisen-, Kobalt- oder Nickelbasis, in den ein abgestufter Überzug diffundiert worden ist, um die Korrosionsbeständigkeit in der Hitze zu verbessern und um eine gute Oxidationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen zu erhalten. Dieser diffundierte abgestufte Überzug schließt einen inneren Überzugsteil benachbart und durch Diffusion mit dem Substrat verbunden ein, der hauptsächlich aus Aluminium, Chrom und mindestens einem Element der Gruppe Eisen, Kobalt und Nickel zusammen mit Elementen besteht , die aus dem Substrat und dem äußeren Überzugsteil in den inneren Überzugsteil diffundiert sind. Benachbart und durch Diffusion verbunden mit dem inneren Überzugsteil befindet sich ein äußerer Überzugsteil, der 5-50 Gew.% mindestens eines Elementes aus Hafnium, Platin, Rhodium und Palladium zusammen mit Elementen enthält, die aus dem Substrat und dem inneren Überzugsteil in den äußeren Überzugsteil diffundiert sind.
In einer Ausführungsform besteht der innere Überzugsteil im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent: 8 - 30 Al, 10 - 50 Cr, bis zu 10 Hf, bis zu 30 von Elementen aus Platin, Rhodium und Palladium, bis zu 3 Yttrium, und der Rest sind Elemente ausgewählt aus den Substratelementen,
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hauptsächlich Eisen, Kobalt und Nickel.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der äußere Überzugsteil im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent : 2 - 5 Hafnium und 5-40 Platin zusammen mit den Elementen, die aus dem inneren Überzugsteil in den äußeren Überzugsteil diffundiert sind. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der innere Überzugsteil im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent : 8-20 Al, 10 - 40 Cr, bis zu 5 Hf, bis zu 20 Pt, bis zu
2 Y, und der Rest ist mindestens eines der Elemente aus Eisen, Kobalt und Nickel.
Kürzlich sind MCrAlY-artige Überzüge zum Schutz von Superlegierungsgegenständen gegenüber der Umgebung beschrieben worden, in denen "M" mindestens eines der Übergangselemente Eisen, Kobalt und Nickel ist. Ein brauchbarer Bereich für einen solchen Überzug, wie er in den oben angegebenen US-PS beschrieben ist, umfaßt in Gewichtsprozent 8 - 30 Al, 10 - 50 Cr, bis zu
3 Y, und der Rest ist mindestens eines der Elemente Eisen, Kobalt und Nickel. Diese Überzüge werden nach einer Vielfalt von Verfahren auf ein Substrat aufgebracht, einschließlich physikalischer Bedampf ung, Flammen- oder Plasmaspritzen, Zerstäuben, Elektronenstrahlbedampfen usw.. Nach dem Aufbringen mittels eines solchen Verfahrens kann der Überzug mit dem Substrat durch Diffusion verbunden werden.
In der US-PS 3 874 901 ist erkannt worden, daß das Aufbringen eines aus mehreren Teilen bestehenden Überzugssystems eine verbesserte Beständigkeit gegenüber der Umgebung durch Verwendung eines Decküberzuges aus Aluminium mit sich bringt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine merkliche Verbesserung gegenüber diesen bekannten Systemen oder Überzügen durch Verwendung eines abgestuften Überzuges aus mehreren Teilen dar.
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Der innere Teil des Überzuges ergibt eine diffundierte MCrAl-Basislegierung, und der äußere Teil des Überzuges benachbart und durch Diffusion hauptsächlich mit dem inneren Überzugsteil verbunden, enthält 5-50 Gew.% der EIe mente Hafnium, Platin, Rhodium und Palladium, und dies ergibt eine beträchtliche Verbesserung gegenüber einem aus nur einem Teil bestehenden Überzug, wie er in den US-PS 3 976 436 und 3 996 021 beschrieben ist.
Mehr im besonderen ist in der vorliegenden Erfindung erkannt worden, daß durch die Verwendung einer Deckschicht bzw. eines äußeren Überzugsteiles mit 5-50 Gew,% der Elemente Hafnium und Platin eine deutliche Verbesserung hinsichtlich der Hitzekorrosionsbeständigkeit erzielt wird. Diese Verbesserung erhält man nach der Interdiffusion zwischen Substrat, innerem und äußerem Überzugsteil, wodurch eine sich regenerierende Außensperre aus in Wechselbeziehung stehenden Oxiden gebildet wird, die während des Hochtemperaturbetriebes des überzogenen Artikels fortbestehen und zusammen mit einer guten Oxidationsbeständigkeit eine merkliche Hitzekorrosionsbeständigkeit ergeben.
Der erfindungsgemäße Gegenstand ist teilweise abhängig von der Bildung eines dichten Oi-Al2O,, um dem Abbau zu widerstehen« Unter den Bedingungen heißer korrosiver Umgebungen gibt es zusätzlich zur Abspaltung von Oi -AIpO^ noch mindestens zwei weitere Faktoren, die einen rascheren Abbau des Überzuges verursachen. Der eine ist die flußmittelartige Wirkung ge schmolzenen Salzes auf Al2O^ und der andere die rasche Diffusion und Umsetzung des Schwefels durch Oberflächenoxid- und Überzugsmaterialien. Bei Verwendung einer Deckschicht mit Hafnium und/oder Platin wird die Verfügbarkeit des Aluminiums, das zur Neubildung von Al2O^ aus dem inneren Überzugsteil durch Diffusion in den äußeren Überzugsteil gelangt, durch Erhöhen der Al-Aktivität verstärkt. Die Zugabe von Hafnium
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verbessern
und Platin/die A^Q^-Schichthaftung ebenso wie ihre Beständigkeit gegenüber der flußmittelartigen Wirkung von Salz. Beide Konzepte sind durch Untersuchungsergebnisse als zutreffend demonstriert worden.
Der in der vorliegenden Erfindung benutzte überzug ist als ein "abgestufter" Überzug definiert, da die Konzentrationen der verschiedenen Elemente ausgehend vom Substrat durch den inneren Überzugsteil und den äußeren Überzugsteil als Funktion des Grades der Interdiffusion zwischen Substrat und diesen Überzugsteilen variieren. Nach der Diffusion ist der innere Überzugsteil hauptsächlich eine Legierung auf MCrAl-Basis und der äußere Überzugsteil enthält 5-50 Gew.% der Elemente Hafnium, Platin, Rhodium und Palladium zusammen mit einer Menge anderer Elemente, die von ihrer Diffusion zwischen dem Substrat und dem inneren und äußeren Überzugsteil abhängt.
Während der Auswertung der Erfindung wurde eine Vielfalt von Überzugskombinationen untersucht. In der folgenden Tabelle I sind bevorzugte Zusammensetzungsbereiche für die Überzugs teile nach der Interdiffusion zusammengestellt. Der abgestufte innere Überzugsteil wurde ausgewählt aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent: 8 - 30 Al, 10 - 50 Cr, bis zu 10 Hf, bis zu 30 mindestens eines Elementes aus Platin, Rhodium und Palladium, bis zu 3 Y, und der Rest ist hauptsächlich mindestens eines der Elemente Eisen, Kobalt und Nickel. Der abgestufte äußere Teil war bei einem Beispiel nicht vorhanden, enthielt jedoch in einem anderen Beispiel hauptsächlich Aluminium und enthielt in einem weiteren Beispiel nach der vorliegenden Erfindung Platin im Bereich von 20 - 40 Gew.% und Hafnium im Bereich von 2-5 Gew.96.
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TABELLE I
DIFFUNDIERTE ÜBERZUGSZUSAMMENSETZUNG in Gewichtsprozent
Rest Abgestufter
innerer Teil		 Al Y Al Abgestufter
äußerer Teil		 Hf Rest
Beispiel Co Cr 9-16 . O2-.05 Pt
1 Co 20-30 9-16 10-50
2 Co 20-30 9-16 2-5 *
3 20-30 20-40
* Der Rest ist aus dem inneren Überzugsteil und dem Substrat eindiffundiert.
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TABELLE
ZYKLISCHER DYNAMISCHER HITZEKORROSIONS-LEBENSDAUERTEST
bei 925°C mit einer 5 ppm Seesalz enthaltendaiLösung Gesamtüberzugsdicke : 0,1 mm Substratlegierung auf Nickelbasis: Rene1 80
Diffundierter, abgestufter Überzug nach Beispiel
1 2 3
Nominelle Lebensdauer in Stunden
1200
2000
> 3000
TABELLE III
HITZEKORROSIONS- und OXIDATIONS-ERGEBNISSE Überzugsangriff in 0,025 mm nach 1000 Stunden
Diffundierter, abgestufter Hitzekorrosion Überzug nach Beispiel bei etwa 925°C
1 2 3
0.2
Oxidation
bei etwa 1095 C
15
12
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Die Ergebnisse der obigen Tabellen II und III zeigen die verbesserte Beständigkeit des erfindungsgemäßen Gegenstandes gegenüber der Umgebung aufgrund eines Vergleiches seiner Hitzekorrosionslebensdauer und seiner Oxidationsbeständigkeit gegenüber bekannten überzogenen Gegenständen.
Der erfindungsgemäße Gegenstand ist hinsichtlich der Zusammensetzung der des Beispiels 3 aus Tabelle I. Die bekannten Überzüge sind ein Einteilüberzug aus CoCrAlY (Beispiel 1), und ein CoCrAl-Überzug mit einem Aluminiumdecküberzug, wie er in der US-PS 3 874 901 beschrieben ist (Beispiel 2).
Die bekannten Überzüge und die gemäß der vorliegenden Erfindung wurden auf Testkörper auf Nickelbasislegierung aufgebracht, die auch als Rene· 80 bezeichnet wird und nominell aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent besteht : 0,15 C, 14 Cr, 5Ti, 0,015 B, 3 Al, 4 W, 4 Mo, 9,5 Co, 0,06 Zr, und der Rest sind Nickel und zufällige Verunreinigungen.
Um die Betriebsbedingungen einer Gasturbine in der Nähe von Salzwasser zu simulieren, wurde für den zyklischen dynamischen Lebensdauertest eine 5 ppm Seesalz enthaltende Lösung verwendet, Bei diesem Test wurden die Probekörper bei etwa 925°C dieser Seesalzlösung ausgesetzt, während man sie einmal in der Stunde rasch für etwa eine Minute auf etwa 260°C abkühlte, bevor man sie wieder auf etwa 925°C erhitzte.
Der innere Überzugsteil wurde auf die Testkörper in jedem Beispiel durch physikalisches Bedampfen aufgebracht.
Im Beispiel 2 wurde das Aluminium des äußeren Teiles mittels eines Packungsüberzugsverfahrens aufgebracht, wie es in der US-PS 3 667 985 beschrieben ist, wobei die Bestandteile der Packung entsprechend variiert wurden, um die erwünschte Zusammensetzung zu erhalten. Es können jedoch auch andere
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Verfahren, von denen einige oben erwähnt sind, zum Aufbringen der verschiedenen Überzugsteile angewendet werden.
Das Überzugssystem des Beispiels 3 der Tabelle I wurde aufgebracht, indem man zuerst CoCrAl mittels physikalischem Be dampfen aufbrachte. Dann wurde der so überzogene Gegenstand in eine Pulverpackung der Art eingebracht, wie sie in der US-PS 3 996 021 beschrieben ist, in der das Element Hafnium vorhanden war. Dann brachte man Platin durch Zerstäuben auf.
Aus der Tabelle II ergibt sich, daß die Überzüge der Beispiele 1 und 2, die bekannte Überzugssysteme repräsentieren, eine merklich geringere Hitzekorrosions-Lebensdauer haben als das abgestufte Überzugssystem nach der vorliegenden Erfindung, das durch Beispiel 3 repräsentiert ist.
Die überraschenden und ungewöhnlichen Ergebnisse hinsichtlich der Beständigkeit gegenüber der Umgebung, die durch die vorliegende Erfindung ermöglicht werden, werden weiter durch die Ergebnisse der Tabelle III sowohl hinsichtlich der Hitzekorrosion als auch der Oxidation demonstriert.
In dieser Tabelle ist ein Vergleich vorgenommen zwischen bekannten Überzugssystemen nach den Beispielen 1 und 2 mit Gegenständen, die gemäß der vorliegenden Erfindung überzogen sind, repräsentiert durch das Beispiel 3.
Die bemerkenswerte Verbesserung hinsichtlich der Hitzekorrosionsbeständigkeit sowie die Verbesserung hinsichtlich der Oxidationsbeständigkeit ist leicht erkennbar. Die Daten der Tabelle III wurden hinsichtlich der Hitzekorrosion bei etwa 925°C unter Verwendung eines Düsentreibstoffes, der als JP5-Treibstoff bezeichnet ist, erhalten, wobei eine Injektion von 5 ppiß Seesalz vorgenommen wurde.
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Die Probekörper wurden erhitzt und wie im Zusammenhang mit der obigen Tabelle II beschrieben abgekühlt.
Die Oxidationsergebnisse erhielt man bei einer Naturgasverbrennung, bei der die Probekörper Temperaturen von etwa 1O95°C ausgesetzt waren, wobei man die Probekörper sechsmal in der Stunde rasch für etwa eine Minute auf etwa 3700C abkühlte, bevor man sie wieder auf etwa 1095°C erhitzte.
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Claims (6)

Patentansprüche
1./ Metallgegenstand mit einem Substrat aus einer Superle- -^ gierung auf Eisen-, Kobalt- oder Nickelbasis und einem abgestuften Überzug, der durch Diffusion mit dem Substrat verbunden ist, um den Korrosionswiderstand des Substrates in der Wärme zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet,
daß der abgestufte Überzug besteht aus :
(i) einem inneren Überzugsteil benachbart und durch Diffusion mit dem Substrat verbunden, der hauptsächlich Aluminium, Chrom und mindestens eines der Elemente aus Eisen, Kobalt und Nickel enthält, wobei die restlichen Elemente aus dem Substrat und dem äußeren Überzugsteil in den inneren Überzugsteil diffundiert sind und
(ii) einem äußeren Überzugsteil benachbart zu und durch Diffusion verbunden mit dem inneren Überzugsteil, wobei der äußere Überzugsteil 5-50 Gew.% von Elementen
QRIGINAL INSPECTED
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ausgewählt aus Hafnium, Platin, Rhodium und Palladium enthält und die restlichen Elemente aus dem inneren Überzugsteil in den äußeren Überzugsteil diffundiert sind.
2. Metallgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Überzugsteil aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent besteht : 8 - 30 Al, 10 - 50 Cr, bis zu 10 Hf, bis zu 30 von Elementen aus Platin, Rhodium und Palladium, bis zu 3 Yttrium, und der Rest mindestens eines der Elemente aus Eisen, Kobalt und Nickel ist.
3. Metallgegenstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Überzugsteil 2-5 Gew.% Hafnium und 5-40 Gew.% Platin enthält.
4. Metallgegenstand nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Überzugsteil 20 - 40 Gew.% Platin enthält.
5. Metallgegenstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Überzugsteil aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent besteht : 8 - 20 Al, 10 - 40 Cr, bis zu 5 Hf, bis zu 20 aus mindestens einem Element aus Platin, Rhodium und Palladium, bis zu 2 Yttrium und der Rest mindestens ein Element aus Eisen, Kobalt und Nickel ist.
6. Metallgegenstand nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß Aluminium in einer Menge von 9 - 16 und Chrom in einer Menge von 20 - 30 Gew.% vorhanden sind.
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DE2826909A 1977-09-22 1978-06-20 Überzogener Metallgegenstand Expired DE2826909C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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US05/835,543 US4123595A (en) 1977-09-22 1977-09-22 Metallic coated article

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Publication Number Publication Date
DE2826909A1 true DE2826909A1 (de) 1979-04-05
DE2826909C2 DE2826909C2 (de) 1986-10-30

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GB (1) GB1554847A (de)
IT (1) IT1096580B (de)
SG (1) SG3683G (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5499905A (en) * 1988-02-05 1996-03-19 Siemens Aktiengesellschaft Metallic component of a gas turbine installation having protective coatings
EP2251457B1 (de) * 2002-05-24 2016-12-14 Siemens Aktiengesellschaft NiCoCrAl- oder CoCrAl-Schicht mit Re

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4318672A (en) * 1978-11-06 1982-03-09 Nordisk Ventilator Co. A/S Particle erosion resistant covering for fan blade leading edge
US4346137A (en) * 1979-12-19 1982-08-24 United Technologies Corporation High temperature fatigue oxidation resistant coating on superalloy substrate
US4439470A (en) * 1980-11-17 1984-03-27 George Kelly Sievers Method for forming ternary alloys using precious metals and interdispersed phase
US4585481A (en) * 1981-08-05 1986-04-29 United Technologies Corporation Overlays coating for superalloys
US4419416A (en) * 1981-08-05 1983-12-06 United Technologies Corporation Overlay coatings for superalloys
USRE32121E (en) * 1981-08-05 1986-04-22 United Technologies Corporation Overlay coatings for superalloys
WO1983004293A1 (en) * 1982-05-24 1983-12-08 Clark Eugene V Improvements in mechanical seal structures
US5209987A (en) * 1983-07-08 1993-05-11 Raychem Limited Wire and cable
US4668583A (en) * 1984-04-13 1987-05-26 Hi-Shear Corporation Refractory coating
US4929322A (en) * 1985-09-30 1990-05-29 Union Carbide Corporation Apparatus and process for arc vapor depositing a coating in an evacuated chamber
US4839245A (en) * 1985-09-30 1989-06-13 Union Carbide Corporation Zirconium nitride coated article and method for making same
US4897315A (en) * 1985-10-15 1990-01-30 United Technologies Corporation Yttrium enriched aluminide coating for superalloys
JPS6312207A (ja) * 1986-07-03 1988-01-19 嘉村　甚次 稲の湛水土壌中直播法
US4910092A (en) * 1986-09-03 1990-03-20 United Technologies Corporation Yttrium enriched aluminide coating for superalloys
US5000782A (en) * 1986-11-03 1991-03-19 United Technologies Corporation Powder mixture for making yttrium enriched aluminide coatings
US4835011A (en) * 1986-11-03 1989-05-30 United Technologies Corporation Yttrium enriched aluminide coatings
FR2612106B1 (fr) * 1987-03-09 1989-05-19 Alsthom Procede de pose d'un revetement protecteur sur une aube en alliage de titane et aube ainsi revetue
JP2593319B2 (ja) * 1987-10-09 1997-03-26 株式会社アサヒ電子研究所 ファイル等被検索物の個別検索装置
US4851300A (en) * 1988-05-09 1989-07-25 United Technologies Corporation Precoat for improving platinum thin film adhesion
US4980244A (en) * 1988-07-01 1990-12-25 General Electric Company Protective alloy coatings comprising Cr-Al-Ru containing one or more of Y, Fe, Ni and Co
US4933239A (en) * 1989-03-06 1990-06-12 United Technologies Corporation Aluminide coating for superalloys
US5759380A (en) * 1989-04-04 1998-06-02 General Electric Company Method of preparing oxidation resistant coatings
GB2244943B (en) * 1990-06-12 1994-03-30 Turbine Blading Ltd Method of repair of turbines
US5236745A (en) * 1991-09-13 1993-08-17 General Electric Company Method for increasing the cyclic spallation life of a thermal barrier coating
GB9120161D0 (en) * 1991-09-20 1991-11-06 Johnson Matthey Plc New pinning wire products
GB9204791D0 (en) * 1992-03-05 1992-04-22 Rolls Royce Plc A coated article
US5427866A (en) * 1994-03-28 1995-06-27 General Electric Company Platinum, rhodium, or palladium protective coatings in thermal barrier coating systems
DE4412753A1 (de) * 1994-04-13 1995-10-19 Peri Gmbh Metallisches Hohlprofil von Schalelementen
US5484263A (en) * 1994-10-17 1996-01-16 General Electric Company Non-degrading reflective coating system for high temperature heat shields and a method therefor
EP0713957A1 (de) * 1994-11-25 1996-05-29 FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO Methode zum Reparieren von Schutzschichten auf Gasturbinenschaufeln
GB9426257D0 (en) * 1994-12-24 1995-03-01 Rolls Royce Plc Thermal barrier coating for a superalloy article and method of application
EP0718420B1 (de) * 1994-12-24 1999-04-21 Rolls Royce Plc Wärmedämmschicht sowie Methode zu deren Auftragung auf einen Superlegierungskörper
US5897966A (en) * 1996-02-26 1999-04-27 General Electric Company High temperature alloy article with a discrete protective coating and method for making
FR2757181B1 (fr) * 1996-12-12 1999-02-12 Snecma Procede de realisation d'un revetement protecteur a haute efficacite contre la corrosion a haute temperature pour superalliages, revetement protecteur obtenu par ce procede et pieces protegees par ce revetement
US5817371A (en) * 1996-12-23 1998-10-06 General Electric Company Thermal barrier coating system having an air plasma sprayed bond coat incorporating a metal diffusion, and method therefor
US6458473B1 (en) 1997-01-21 2002-10-01 General Electric Company Diffusion aluminide bond coat for a thermal barrier coating system and method therefor
US6203847B1 (en) † 1998-12-22 2001-03-20 General Electric Company Coating of a discrete selective surface of an article
US6503575B1 (en) * 2000-05-22 2003-01-07 Praxair S.T. Technology, Inc. Process for producing graded coated articles
US6635362B2 (en) 2001-02-16 2003-10-21 Xiaoci Maggie Zheng High temperature coatings for gas turbines
US6634860B2 (en) * 2001-12-20 2003-10-21 General Electric Company Foil formed structure for turbine airfoil tip
US7273662B2 (en) * 2003-05-16 2007-09-25 Iowa State University Research Foundation, Inc. High-temperature coatings with Pt metal modified γ-Ni+γ′-Ni3Al alloy compositions
ATE433502T1 (de) * 2004-08-18 2009-06-15 Univ Iowa State Res Found Inc Hochtemperaturbeschichtungen und massivlegierungen aus -ni+ '-ni3al-legierungen, die mit einer aus der pt gruppe modifiziert sind, und die einer hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit aufweisen
JP4607530B2 (ja) * 2004-09-28 2011-01-05 株式会社日立製作所 遮熱被覆を有する耐熱部材およびガスタービン
US7531217B2 (en) * 2004-12-15 2009-05-12 Iowa State University Research Foundation, Inc. Methods for making high-temperature coatings having Pt metal modified γ-Ni +γ′-Ni3Al alloy compositions and a reactive element
US7879459B2 (en) * 2007-06-27 2011-02-01 United Technologies Corporation Metallic alloy composition and protective coating
US8821654B2 (en) * 2008-07-15 2014-09-02 Iowa State University Research Foundation, Inc. Pt metal modified γ-Ni+γ′-Ni3Al alloy compositions for high temperature degradation resistant structural alloys
US20100028712A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-04 Iowa State University Research Foundation, Inc. y'-Ni3Al MATRIX PHASE Ni-BASED ALLOY AND COATING COMPOSITIONS MODIFIED BY REACTIVE ELEMENT CO-ADDITIONS AND Si
JP5281995B2 (ja) * 2009-09-24 2013-09-04 株式会社日立製作所 遮熱被覆を有する耐熱部材およびガスタービン

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3869779A (en) * 1972-10-16 1975-03-11 Nasa Duplex aluminized coatings
US3873347A (en) * 1973-04-02 1975-03-25 Gen Electric Coating system for superalloys
US3998603A (en) * 1973-08-29 1976-12-21 General Electric Company Protective coatings for superalloys
US3918139A (en) * 1974-07-10 1975-11-11 United Technologies Corp MCrAlY type coating alloy
US3996021A (en) * 1974-11-07 1976-12-07 General Electric Company Metallic coated article with improved resistance to high temperature environmental conditions
US3976436A (en) * 1975-02-13 1976-08-24 General Electric Company Metal of improved environmental resistance
US4005989A (en) * 1976-01-13 1977-02-01 United Technologies Corporation Coated superalloy article

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NICHTS-ERMITTELT *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5499905A (en) * 1988-02-05 1996-03-19 Siemens Aktiengesellschaft Metallic component of a gas turbine installation having protective coatings
EP2251457B1 (de) * 2002-05-24 2016-12-14 Siemens Aktiengesellschaft NiCoCrAl- oder CoCrAl-Schicht mit Re

Also Published As

Publication number Publication date
FR2404055B1 (de) 1983-03-11
SG3683G (en) 1984-07-20
JPS5447836A (en) 1979-04-14
IT7824778A0 (it) 1978-06-21
US4123595A (en) 1978-10-31
FR2404055A1 (fr) 1979-04-20
GB1554847A (en) 1979-10-31
JPS6117905B2 (de) 1986-05-09
DE2826909C2 (de) 1986-10-30
IT1096580B (it) 1985-08-26

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