DE2826909C2 - Überzogener Metallgegenstand - Google Patents

Überzogener Metallgegenstand

Info

Publication number
DE2826909C2
DE2826909C2 DE2826909A DE2826909A DE2826909C2 DE 2826909 C2 DE2826909 C2 DE 2826909C2 DE 2826909 A DE2826909 A DE 2826909A DE 2826909 A DE2826909 A DE 2826909A DE 2826909 C2 DE2826909 C2 DE 2826909C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
substrate
elements
platinum
nickel
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
Application number
DE2826909A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2826909A1 (de
Inventor
David Rong-Hwan Fairfield Ohio Chang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE2826909A1 publication Critical patent/DE2826909A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2826909C2 publication Critical patent/DE2826909C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/007—Preventing corrosion
    • 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/021—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
    • 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
    • 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/028—Including graded layers in composition or in physical properties, e.g. density, porosity, grain size
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288—Protective coatings for blades
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12458—All metal or with adjacent metals having composition, density, or hardness gradient
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • Y10T428/12826—Group VIB metal-base component
    • Y10T428/12847—Cr-base component
    • Y10T428/12854—Next to Co-, Fe-, or Ni-base component
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12875—Platinum group metal-base component
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12931—Co-, Fe-, or Ni-base components, alternative to each other

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

2. Metallgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Oberzugsteü aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent besteht: 8—30 Al, 10—50 Cr, bis zu 10 Hf, bis zu 30 von EIem.iuten 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 1. dadurch gekennzeichnet daß der äußere Oberzugsteü 2—5 Gew.-% Hafnium und 5—40 Gew.-% Platin enthält
4. Metallgegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Oberzugsteü 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— i6 und Chrom in einer Menge von 20—30 Gew.-% vorhanden sind.
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 Turbinenschaufeln 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 denen die verschiedenen Arten und Wechselbeziehungen von Oberflächenoxiden erkannt worden sind. So ist in der US-PS 39 96 021 der Nutzen des Einbeziehens des Elementes Hafnium in einen Oberflächenüberzug beschrieben worden, aus dem sich HfO2 bildet, das für eine verbesserte Überzugslebensdauer sorgt In der US-PS 39 76 436 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 33 74 901 und 39 98 603 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 Cr1 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, 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 Oberzugsteil 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 Oberzug, wie er in den oben angegebenen US-PS beschrieben ist, umfaßt in Gewichtsprozent 8—30Al, 10—50Cr, bis zu 3 Y, und der Rest ist mindestens eines der Elemente Eisen, Kobalt und Nickel. Diese Oberzüge werden nach einer Vielfalt von Vei fahren auf ein Substrat aufgebracht, einschließlich physikalischer Bedampfung, 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 38 74 901 ist erkannt worden, daß das Aufbringen eines aus mehreren Teilen bestehenden Überzugssystems eine verbesserte Beständigkeit gegenüber der Umgebung durch Verwendung eines Deck-Überzuges 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.
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—50Gew.-% der Elemente 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 39 76 436 und 39 96 021 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 Überzugsv^il, 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. 3c
Der erfindun£:;gemäße Gegenstand ist teilweise abhängig von der Bildung eines dichten Λ-ΑΙ2Ο3, um dem Abbau zu widerstehen. Unter den Bedingungen heißer korrosiver Umgebungen gibt es zusätzlich zur Abspaltung von Λ-ΑΙ2Ο3 noch mindestens zwei weitere Faktoren, die einen rascheren Abbau des Überzuges verursachen. Der eine ist die flußmittelartiae Wirkung geschmolzenen Salzes auf AI2O3 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 AI2O3 aus dem inneren Überzugsteil durch Diffusion in den äußeren Überzugsteil gelangt durch Erhöhen der Al-Aktivität verstärkt. Die Zugabe von Hafnium und Platin verbessern die AbOs-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 Überzugsteile 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.-%.
Tabelle I
Diffundierte Überzugszusammensetzung in Gewichtsprozent
- JQ
Beispiel Abgestufter innerer Teil Abgestufter äußerer Teil
Rest Cr Al Y Al Pt Hf Rest
1 Co 20-30 9-16 0,02-0,05
2 Co 20-30 9-16 10-50 *)
3 Co 20-30 9-16 20-40 2-5 *)
*) Der Rest ist aus dem inneren Überzugsteil und dem Substrat eindiffundiert.
Tabelle II
Zyklischer dynamischer Hitzekorrosions-Lebensdauer-
test
bei 925° C mit einer 5 ppm Seesalz enthaltenden Lösung
Gesamtüberzugsdicke: 0,1 mm
Substratlegierung auf Nickelbasis: Rene' 80
Diffundierter, abgestufter Nominelle Lebensdauer
Oberzug nach Beispiel in Stunden
1 1200
2 2000
3 >3000
Tabelle III
Hitzekorrosions- und Oxidations-Ergebnisse
Überzugsangriff in 0,025 mm nach 1000 Stunden
Diffundierter, Hitzekorrosion Oxidation
abgestufter Überzug bei bei
nach Beispiel etwa 925° C etwa 1095° C
1 3 15
2 2 12
3 0,2 6
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 I), und ein CoCrAl-Überzug mit einem Aluminiumdecküberzug, wie er in der US-PS 38 74 901 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, 5 Ti, 0,015 B, 3 Al, 4 W, 4 Mo, 9,5 Co, 0,06 Zr, und der Rest sin;l 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 Secsalz enthaltende Lösung verwendet Bei diesem Test wurden die Probekörper bei etwa 9251 C dieser Seesalzlösung ausgesetzt, während man sie einmal in der Stunde rasch für etwa eine Minute auf etwa 2600C abkühite, 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 36 67 985 beschrieben ist, wobei die Bestandteile der Packung entsprechend variiert wurden, um die erwünschte Zusammensetzung zu erhalten. Es können jedoch auch andere Verfahren, von denen so 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 Bedampfen aufbrachte. Dann wurde der so überzogene Gegenstand in eine Pulverpackung der Art eingebracht, wie sie in der US-PS 39 96 021 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 4iaben als das abgestufte Uberzugssystem 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 d?r Tabelle III wurden hinsichtlich der Hitzekorrosion bei etwa 925°C unter Verwendung eines Düsentreibstoffes, der als JP5-Treibstoff bezeichnet ist, erhalten, wobei eiu? Injektion von 5 ppm Seesalz vorgenommen wurde.
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 1095°C ausgesetzt waren, wobei man die Probekörper sechsmal in der Stunde rasch für etwa eine
Minute auf etwa 37O0C abkühlte, bevor man sie wieder auf etwa 10950C erhitzte.

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Metallgegenstand mit einem Substrat aus einer Superlegierung auf Eisen-, Kobalt- oder Nickelbasis und einem abgestuften Oberzug, der durch Diffusion mit dem Substrat verbunden ist, um den Korrosionswiderstand des Substrates in der Wärme zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, daß der abgestufte Oberzug besteht aus:
(i) einem inneren Oberzugsteü 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 Oberzugsteil in den inneren Oberzugsteil diffundiert sind und
(ii) einem äußeren Oberzugsteü benachbart zu und durch Diffusion verbunden mit dem inneren Überzugsteil, wobei der äußere Oberzugsteil 5—50Gew.-% von Elementen ausgewählt aus Hafnium, Platin, Rhodium und Palladium enthält und die restlichen Elemente aus dem inneren Oberzugsteil in den äußeren Oberzugsteü diffundiert sind
DE2826909A 1977-09-22 1978-06-20 Überzogener Metallgegenstand Expired DE2826909C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/835,543 US4123595A (en) 1977-09-22 1977-09-22 Metallic coated article

Publications (2)

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

Family

ID=25269781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2826909A Expired DE2826909C2 (de) 1977-09-22 1978-06-20 Überzogener Metallgegenstand

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4123595A (de)
JP (1) JPS5447836A (de)
DE (1) DE2826909C2 (de)
FR (1) FR2404055A1 (de)
GB (1) GB1554847A (de)
IT (1) IT1096580B (de)
SG (1) SG3683G (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4412753A1 (de) * 1994-04-13 1995-10-19 Peri Gmbh Metallisches Hohlprofil von Schalelementen

Families Citing this family (49)

* 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
US5499905A (en) * 1988-02-05 1996-03-19 Siemens Aktiengesellschaft Metallic component of a gas turbine installation having protective coatings
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
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
EP1365044A1 (de) * 2002-05-24 2003-11-26 Siemens Aktiengesellschaft MCrAl-Schicht
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 (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4412753A1 (de) * 1994-04-13 1995-10-19 Peri Gmbh Metallisches Hohlprofil von Schalelementen

Also Published As

Publication number Publication date
DE2826909A1 (de) 1979-04-05
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
IT1096580B (it) 1985-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2826909C2 (de) Überzogener Metallgegenstand
DE2826910C2 (de) Überzogener Metallgegenstand
DE2560523C2 (de) Metallgegenstand mit einem Hafnium und Aluminium enthaltenden metallischen Überzug und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2530197C2 (de) Überzugslegierung
DE3229293C2 (de)
DE69810401T2 (de) Aluminid/MCrAlY Beschichtungssystem
DE69401260T2 (de) Beschichtungszusammensetzung mit gutem Korrosions- und Oxydationsschutz
DE2824737A1 (de) Mit einem cocral(y)-ueberzug versehene superlegierung auf nickelbasis hoher integritaet
DE69108693T2 (de) Verfahren zur Bildung eines an Platin und Silizium angereicherten Aluminid-Überzuges mittels Diffusion auf einem Substrat aus Superlegierung.
DE69919495T2 (de) Gegenstand mit einer Hafnium-Silizium-modifizierten Platin-Aluminium Haft- oder Aussenschicht
DE602005002334T2 (de) Werkstück auf Superlegierungsbasis mit einer Gamma-Strich-Nickelaluminid-Beschichtung
DE2520192C2 (de) Verwendung von Nicocraly-Legierungen als Werkstoffe zum Beschichten von Superlegierungsgegenständen
DE2605289C3 (de) Legierung hoher Oxydationsbeständigkeit gegenüber dem Angriff schwefelhaltiger Gase
DE69929578T3 (de) Beschichten einer örtlichen Oberfläche eines Objektes
DE68911363T2 (de) Mit Keramik beschichteter hitzebeständiger Legierungsbestandteil.
DE69304397T2 (de) Verbessertes Verfahren zur Diffusionsbeschichtung und Produkte
DE69301883T2 (de) Hochtemperatur-korrosionsbeständige zusammengesetzte Beschichtungen
DE3030961A1 (de) Bauteile aus superlegierungen mit einem oxidations- und/oder sulfidationsbestaendigigen ueberzug sowie zusammensetzung eines solchen ueberzuges.
CH620947A5 (de)
DE2601129A1 (de) Verfahren zur verbesserung der waerme- und korrosionswiderstandsfaehigkeit von formkoerpern aus waermeresistenten legierungen auf nickel-, kobalt- und nickel-kobalt-basis
DE69920153T2 (de) Verfahren zur Reparatur eines Turbinebauteiles aus einer Superlegierung
DE3104581C2 (de) Mit einer Deckschicht versehener Gegenstand aus einer Superlegierung und Verfahren zu seiner Herstellung
CH651070A5 (de) Als ueberzugsbeschichtung von stoffen auf nickelbasis verwendbare legierung.
DE60022300T2 (de) Gegenstände mit korrosionsbeständigen Beschichtungen
DE2827667A1 (de) Verfahren zum aufbringen einer oberflaechendoppelschicht durch fusionsschweissen

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8363 Opposition against the patent
8331 Complete revocation