EP2695965A2 - Duplex phase CrAl coating for improved corrosion/oxidation protection - Google Patents

Duplex phase CrAl coating for improved corrosion/oxidation protection Download PDF

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EP2695965A2
EP2695965A2 EP13178306.0A EP13178306A EP2695965A2 EP 2695965 A2 EP2695965 A2 EP 2695965A2 EP 13178306 A EP13178306 A EP 13178306A EP 2695965 A2 EP2695965 A2 EP 2695965A2
Authority
EP
European Patent Office
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chromium
weight
coating
aluminum
equal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13178306.0A
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German (de)
French (fr)
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EP2695965A3 (en
Inventor
Horst Pillhöfer
Stefan Müller
Erwin Bayer
Thomas Dautl
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines AG
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Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines AG filed Critical MTU Aero Engines AG
Publication of EP2695965A2 publication Critical patent/EP2695965A2/en
Publication of EP2695965A3 publication Critical patent/EP2695965A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • C23C10/18—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • C23C10/20—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions only one element being diffused
    • 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
    • C23C10/60—After-treatment
    • 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.]
    • Y10T428/12639—Adjacent, identical composition, components

Definitions

  • the present invention relates to a coating for components which are exposed to high temperatures and aggressive media, such as components of gas turbines and in particular aircraft engines. Moreover, the present invention relates to a method for producing such coatings as well as correspondingly produced components.
  • corrosion and / or high-temperature oxidation protective layers which may also contain chromium and / or aluminum.
  • corresponding protective layers must also have mechanical properties which avoid damage or destruction of the protective layers under the given conditions of use, since mechanical damage to the layers can again lead to an increased corrosion attack or oxidation attack.
  • various coatings are known in the art, which have chromium and / or aluminum.
  • An example is in the WO 2006/026456 given in which chromium layers with 30% chromium portion are described, which additionally have aluminum.
  • Another example is in the DE 10 2008 039 969 A1 described that discloses chromium layers with more than 30 wt .-% chromium content.
  • aircraft are operated above the sea or near the sea, so that saline air and, correspondingly, salt particles can be introduced into the engines.
  • the fuel may contain other elements, such as sulfur, sodium, calcium and potassium, which can cause corrosion.
  • the engines also have high operating temperatures during operation, there are also severe high-temperature oxidation conditions. Consequently, corresponding components, such as turbine blades in the low-pressure turbine of an aircraft engine, must both withstand high temperatures and be protected against corrosion, such as sulfidation.
  • the previous coatings do not provide a satisfactory result here.
  • a method for the corresponding coating of components is to be specified, which is easy to carry out and allows a reliable coating that offers such high-stress components high-temperature oxidation protection and corrosion protection.
  • corresponding components such as turbine blades of aircraft engines and in particular low-pressure turbine blades.
  • the present invention is based on the idea that and an improved corrosion protection effect can be achieved with sufficient oxidation protection when a layer system with a very high chromium content and a simultaneously increased aluminum content is produced.
  • the coating can be produced by a two-stage process in which a chromium-rich layer is first produced by chromium plating in order subsequently to produce a significant aluminum content in the layer by alitizing.
  • the coating system or the method is used in components for gas turbines or aircraft engines, such components may preferably consist of nickel-based alloys, so that a portion of the layer system produced by constituents of the base material, ie in particular nickel as the main component with the largest proportion of the alloy, is formed.
  • nickel-base alloys iron or cobalt-base alloys are also suitable, so that the coating can also have corresponding proportions of iron and / or cobalt.
  • the coating comprises an outer and an inner zone.
  • the outer zone of the coating is biphasic.
  • the at least two-phase or bimodal microstructure comprises a chromium-rich ⁇ phase embedded in a matrix of the main component of the alloy of the coated component, chromium and aluminum, while the inner zone is a mixed crystal zone having the same constituents.
  • the coating may preferably have more than 30% by weight of chromium, in particular 35% by weight to 90% by weight of chromium, preferably 40% by weight to 60% by weight, of chromium over the entire coating.
  • the chromium content is higher and may range from 40% to 95% by weight.
  • chromium content in the ⁇ -chromium phases may be greater than or equal to 70 wt .-%, preferably greater than or equal to 80 wt .-%.
  • the aluminum content may be in the outer zone and / or over the entire coating in the range of 10 to 40 wt .-%, preferably 15 to 30 wt .-%, in particular 20 to 25 wt .-% aluminum.
  • the respective remainder is formed by constituents of the base material, in which the layer has at least partially grown in by diffusion, and / or which have diffused into the coating.
  • nickel-base alloys which can be used in gas turbine construction and in aircraft engines for temperature-stressed components
  • nickel-containing phase components such as, for example, aluminum-nickel-chromium phases
  • the matrix of the outer zone and / or the inner mixed crystal zone may comprise a mixture of mixed crystals formed from the main component of the alloy of the coated component and / or aluminum and / or chromium, as for example in a nickel-based alloy Al x Ni y , AlNi , Al 3 Ni 2, Al 3 Ni 2 Al or Cr.
  • the outer zone may account for more than or equal to 50% of the total coating coverage.
  • the ⁇ -chromium phases can be present as globulitic or ellipsoidal grains and have a volume fraction in the outer zone of 10 to 90% by volume.
  • the average grain diameter that is to say in the case of a non-circular shape, for example the mean value of minimum and maximum diameter, can be in the range of 2 ⁇ m and 40 ⁇ m.
  • the coating may have oxides in a proportion of 1 wt .-% to 15 wt .-%, which may have an average grain diameter of 2 microns to 20 microns.
  • the layer thickness of the coating can be in the range from 20 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the chromating step in the two-step process for producing high chromium-containing high aluminum content layers can be carried out by inch-chromizing processes such as powder packing or gas phase inchromination wherein the chromium chemical activity is greater than or equal to 0.4.
  • the chromation may be produced by a temperature treatment in the presence of chromium powder pack and halide-containing atmosphere, which powder pack may comprise activators and binders.
  • powder pack may comprise activators and binders.
  • binders are alcohols or other
  • chromium powder pack with chromium activities (chemical activity) of more than 0.4 or 40% when stored in a temperature range of 1050 ° C to 1180 ° C, especially 1090 ° C to 1100 ° C for times of 2 up to 20 hours, in particular 10 to 15 hours, a chromium-rich layer with a layer thickness of 10 .mu.m to 150 .mu.m and a chromium content of greater than or equal to 40 wt .-%, in particular 50 wt .-% to 95 wt .-% are formed.
  • the chromium-rich layer has an outer ⁇ -chromium sublayer and an inner mixed crystal layer comprising substantially chromium and the major component of the alloy of the coated component, e.g. Nickel on.
  • the base material thus treated for example a component of a gas turbine or an aircraft engine, subjected to an Alitiermaschine (also gas phase Alit réelle), in which the component, for example, in a powder package with high aluminum activity (chemical activity) in the range or greater equal to 0.3 or 30% and stored at temperatures in the range of 1050 ° C to 1150 ° C, preferably 1080 ° C to 1100 ° C for 3 to 20 hours, especially 9 to 15 hours, outsourced.
  • Suitable powder packings are mixtures of aluminum oxide powder, aluminum powder and a halide activator, so that aluminum in the order of 10% by weight to 30% by weight can diffuse into the layer.
  • a second alitization may be carried out with a lower chemical aluminum activity, the aluminum activity being selectable in the range of 0.05 to 0.3.
  • the aging temperature in this second Alitier Marin may be greater than or equal to 1050 ° C and the aging time 3 to 20 hours.
  • a diffusion annealing may be performed at a temperature greater than or equal to 1050 ° C. for a period of 2 to 8 hours.
  • Surface treatment may be performed by physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), painting, electrodeposition and / or direct application of a substance before, during or after chromating and / or alitizing.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • electrodeposition electrodeposition and / or direct application of a substance before, during or after chromating and / or alitizing.
  • one or more elements from the group, the platinum, palladium, hafnium, zirconium, yttrium and Silicon comprises be applied.
  • these elements can be introduced into the layer so as to additionally influence the layer properties positively.
  • the Fig. 1 Figure 11 is a ternary phase diagram illustrating the region of the composition in which to place the coating applied to a nickel base material according to the present invention.
  • the hatched box shows the range of composition that the coating according to the invention may have. It is here a high chromium content of more than 30 wt .-% chromium, in particular in the range of 30 to 90 wt .-% chromium and an average aluminum content of 10 to 35 wt .-% aluminum before.
  • the proportion of the base material or the main component thereof is less than 30 wt .-%, ie in the present case less than 30 wt .-% nickel.
  • FIG. 15 shows the formation of a chromium-rich layer after high-activity chromizing wherein an outer ⁇ -chromium-nickel sublayer and a chromium-containing mixed crystal sublayer are formed.
  • the mixed crystal sublayer is formed by mixed crystals of chromium and the main component of the base material, for example NiCr when applied to nickel-base alloys.
  • the chromium rich layer of the ⁇ - chromium - nickel partial layer and the Mixed crystal layer has a chromium content of greater than or equal to 40 wt .-%.
  • elements of the base material and / or selectively introduced platinum and palladium, silicon, hafnium, yttrium and / or zirconium may be present.
  • the component with a correspondingly formed intermediate layer is subjected to an Alitier Colour in a second step, wherein aluminum diffuses into the intermediate layer, so that an AlNiCr matrix is formed in the ⁇ - chromium phases are embedded in an outer zone, such as FIG. 3 is shown.
  • the ⁇ -chromium phases can have a Cr content of more than 40% by weight, the remainder being essentially nickel.
  • the outer zone with the bimodal microstructure accounts for more than 60% of the total layer thickness.
  • the inner zone comprises only one NiAlCr mixed crystal having a composition of more than 30% by weight of nickel, less than 40% by weight of Cr, and less than 30% by weight of Al.
  • the ⁇ -chromium phase has a volume fraction of 10-90% and in the precipitation form is globolitic and ellipsoidal with a diameter of 1 to 40 ⁇ m.
  • the AlCrNi phase has 90% by volume.
  • the AlNiCr matrix of the outer zone comprises in particular Al x Ni y , AlNi, Al 3 Ni 2 , Al 3 Ni and Cr 2 Al phases, while in the NiAlCr mixed crystal zone of the inner zone substantially NiAl mixed crystals with chromium components are present.
  • the ⁇ -chromium phase of the outer zone has chromium contents of greater than or equal to 70% by weight of chromium, with essentially additional nickel being dissolved in the ⁇ -chromium phases.
  • the total layer has a chemical composition of chromium 30 to 90% by weight, aluminum 10 to 35% by weight, nickel to 60% by weight, proportions of platinum, palladium up to 25% by weight, silicon up to 15% by weight, Hafnium, zirconium up to 15% by weight.
  • the total layer thickness can be from 20 to 150 ⁇ m.

Abstract

The coating comprises an outer zone that comprises alpha -chromium phases in a matrix of a mixture of mixed crystals comprising metallic main constituents of aluminum and chromium, and an inner zone that comprises a mixed crystal zone comprising metallic main constituents of aluminum and chromium, where proportion of chromium in a total coating is greater than 30-90 wt.% and the aluminum content in the total coating is 10-40 wt.%. The component is formed by an alloy having a metallic main constituents. The coating comprises an outer zone that comprises alpha -chromium phases in a matrix of a mixture of mixed crystals comprising metallic main constituent of aluminum and chromium, and an inner zone that comprises a mixed crystal zone comprising metallic main constituent of aluminum and chromium, where proportion of chromium in a total coating is greater than 30-90 wt.% and the aluminum content in the total coating is 10-40 wt.%. The component is formed by an alloy having the metallic main constituent. The amount of chromium present in the outer zone is 10-40 wt.% and in the inner zone is >= 70 wt.%. The proportion of the main constituent in the inner zone is >= 30 wt.%. The coating further comprises 1-15 wt.% of oxides, and a base material of the component to be coated. An independent claim is included for a process for producing a coating for protecting a component against high temperatures and aggressive media.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtung für Bauteile, die hohen Temperaturen und aggressiven Medien ausgesetzt sind, wie Bauteile von Gasturbinen und insbesondere Flugtriebwerken. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger Beschichtungen sowie entsprechend hergestellte Bauteile.The present invention relates to a coating for components which are exposed to high temperatures and aggressive media, such as components of gas turbines and in particular aircraft engines. Moreover, the present invention relates to a method for producing such coatings as well as correspondingly produced components.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Chrom und/oder Aluminium als Legierungsbestandteile zu Legierungen beizugeben, um bei den damit legierten Werkstoffen einen Korrosions-und/oder Oxidationsschutz im Hochtemperaturbereich zu bewirken. Durch die Beigabe von Chrom und/oder Aluminium werden unter entsprechenden korrosiven und oxidierenden Bedingungen häufig langsam wachsende Chromoxid- bzw. Aluminiumoxidschichten gebildet, die den Werkstoff vor weiterem Angriff schützen können. Abhängig von der Zusammensetzung des zu schützenden Werkstoffs und den konkreten Anwendungsbedingungen kommen entweder Chrom bzw. chromreiche Schichten oder Aluminium bzw. aluminiumreiche Schichten zur Anwendung.It is known from the prior art to add chromium and / or aluminum as alloy constituents to alloys in order to effect corrosion and / or oxidation protection in the high-temperature range in the materials alloyed therewith. By adding chromium and / or aluminum, slowly growing chromium oxide or aluminum oxide layers are formed under appropriate corrosive and oxidizing conditions, which can protect the material against further attack. Depending on the composition of the material to be protected and the specific conditions of use, either chromium or chromium-rich layers or aluminum or aluminum-rich layers are used.

Darüber hinaus ist es auch in vielen unterschiedlichen Anwendungsfällen bekannt Korrosions - und / oder Hochtemperaturoxidationschutzschichten auszubilden, die ebenfalls Chrom und/oder Aluminium enthalten können.Moreover, it is also known in many different applications to form corrosion and / or high-temperature oxidation protective layers, which may also contain chromium and / or aluminum.

Ferner gilt es, zu beachten, dass entsprechende Schutzschichten auch mechanische Eigenschaften aufweisen müssen, die bei den gegebenen Einsatzbedingungen eine Beschädigung oder Zerstörung der Schutzschichten vermeiden, da eine mechanische Beschädigung der Schichten wieder zu einem verstärkten Korrosionsangriff bzw. Oxidationsangriff führen kann. Entsprechend sind im Stand der Technik vielfältige Beschichtungen bekannt, die Chrom und/oder Aluminiumanteile aufweisen. Ein Beispiel ist in der WO 2006/026456 gegeben, in welchem Chromschichten mit 30% Chromanteil beschrieben sind, die zusätzlich Aluminium aufweisen. Ein weiteres Beispiel ist in der DE 10 2008 039 969 A1 beschrieben, die Chromschichten mit mehr als 30 Gew.-% Chromanteil offenbart.Furthermore, it should be noted that corresponding protective layers must also have mechanical properties which avoid damage or destruction of the protective layers under the given conditions of use, since mechanical damage to the layers can again lead to an increased corrosion attack or oxidation attack. Accordingly, various coatings are known in the art, which have chromium and / or aluminum. An example is in the WO 2006/026456 given in which chromium layers with 30% chromium portion are described, which additionally have aluminum. Another example is in the DE 10 2008 039 969 A1 described that discloses chromium layers with more than 30 wt .-% chromium content.

Bei Gasturbinen und insbesondere Flugtriebwerken sind Bauteile im Einsatz, die in Umgebungen betrieben werden, bei denen sowohl hohe Temperaturen als auch aggressive Medien auftreten. So werden Flugzeuge beispielsweise über dem Meer oder nahe des Meeres betrieben, sodass salzhaltige Luft und entsprechen auch Salzpartikel in die Triebwerke eingebracht werden können. Darüber hinaus können durch den Treibstoff weitere Elemente, wie Schwefel, Natrium, Calcium und Kalium vorhanden sein, die Korrosion bewirken können. Da die Triebwerke zudem bei Betrieb hohe Betriebstemperaturen aufweisen, sind auch harte Hochtemperaturoxidationsbedingungen gegeben. Folglich müssen entsprechende Komponenten, wie beispielsweise Turbinenschaufeln in der Niederdruckturbine eines Flugtriebwerks, sowohl hohen Temperaturen standhalten als auch gegenüber Korrosion, wie Sulfidation, geschützt sein. Die bisherigen Beschichtungen liefern hier jedoch noch kein zufriedenstellendes Ergebnis.Gas turbines, and aircraft engines in particular, use components that operate in environments where both high temperatures and aggressive media occur. For example, aircraft are operated above the sea or near the sea, so that saline air and, correspondingly, salt particles can be introduced into the engines. In addition, the fuel may contain other elements, such as sulfur, sodium, calcium and potassium, which can cause corrosion. Since the engines also have high operating temperatures during operation, there are also severe high-temperature oxidation conditions. Consequently, corresponding components, such as turbine blades in the low-pressure turbine of an aircraft engine, must both withstand high temperatures and be protected against corrosion, such as sulfidation. However, the previous coatings do not provide a satisfactory result here.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschichtung für hochtemperarturbelastete und korrosionsbelastete Bauteile, insbesondere Bauteile von Gasturbinen und Flugtriebwerken bereitzustellen, die gegenüber Hochtemperaturoxidation und Korrosion schützt. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur entsprechenden Beschichtung von Bauteilen angegeben werden, welches einfach durchführbar ist und eine zuverlässige Beschichtung ermöglicht, die derartig belasteten Bauteilen Hochtemperaturoxidationsschutz und Korrosionsschutz bietet. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, entsprechende Bauteile, wie Turbinenschaufeln von Flugtriebwerken und insbesondere Niederdruckturbinenschaufeln bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide a coating for high temperature-loaded and corrosion-stressed components, in particular components of gas turbines and aircraft engines, which protects against high-temperature oxidation and corrosion. In addition, a method for the corresponding coating of components is to be specified, which is easy to carry out and allows a reliable coating that offers such high-stress components high-temperature oxidation protection and corrosion protection. It is another object of the invention to provide corresponding components, such as turbine blades of aircraft engines and in particular low-pressure turbine blades.

TECHNISCHE LÖSUNGTECHNICAL SOLUTION

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Beschichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 21. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a coating with the features of claim 1, a method having the features of claim 11 and a component having the features of claim 21. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass und eine verbesserte Korrosionsschutzwirkung bei ausreichendem Oxidationsschutz erzielt werden kann, wenn ein Schichtsystem mit einem sehr hohen Chromgehalt und einem gleichzeitig erhöhten Aluminiumgehalt erzeugt wird. Die Beschichtung kann hierbei durch einen zweistufigen Prozess erzeugt werden, bei dem zuerst eine chromreiche Schicht durch Inchromierung erzeugt wird, um anschließend durch ein Alitieren einen deutlichen Aluminiumanteil in der Schicht zu erzeugen.The present invention is based on the idea that and an improved corrosion protection effect can be achieved with sufficient oxidation protection when a layer system with a very high chromium content and a simultaneously increased aluminum content is produced. In this case, the coating can be produced by a two-stage process in which a chromium-rich layer is first produced by chromium plating in order subsequently to produce a significant aluminum content in the layer by alitizing.

Vorzugsweise wird das Beschichtungssystem bzw. das Verfahren bei Bauteilen für Gasturbinen oder Flugtriebwerke eingesetzt, wobei derartige Bauteile vorzugsweise aus Nickelbasislegierungen bestehen können, sodass ein Anteil des erzeugten Schichtsystems durch Bestandteile des Grundwerkstoffs, also insbesondere Nickel als der Hauptkomponente mit dem größten Anteil an der Legierung, gebildet wird. Neben Nickelbasislegierungen kommen auch Eisen - oder Kobaltbasislegierung in Frage, so dass die Beschichtung auch entsprechende Anteile an Eisen und/oder Kobalt aufweisen kann.Preferably, the coating system or the method is used in components for gas turbines or aircraft engines, such components may preferably consist of nickel-based alloys, so that a portion of the layer system produced by constituents of the base material, ie in particular nickel as the main component with the largest proportion of the alloy, is formed. In addition to nickel-base alloys, iron or cobalt-base alloys are also suitable, so that the coating can also have corresponding proportions of iron and / or cobalt.

Durch einen hohen Cr - Anteil und einen ebenfalls hohen A1 - Anteil in der Beschichtung wird der Anteil an Nickel, Eisen und/oder Kobalt an der Bauteiloberfläche jedoch gering gehalten, so dass ein Korrosionsangriff, wie z.B. eine Sulfidation vermieden werden kann. Hierzu kann der Anteil von Nickel, Eisen und / oder Kobalt insbesondere in einer äußeren, an die Oberfläche angrenzenden Zone auf einen Anteil von kleiner oder gleich 60 Gew.-%, insbesondere kleiner oder gleich 30 Gew.-% verringert werden. Die Beschichtung umfasst eine äußere und eine innere Zone. Die äußere Zone der Beschichtung ist zweiphasig ausgebildet. Das mindestens zwei - phasige oder bimodale Gefüge umfasst eine chromreiche α - Phase, die in einer Matrix aus der Hauptkomponente der Legierung des beschichteten Bauteils, Chrom und Aluminium eingebettet ist, während die innere Zone eine Mischkristallzone mit denselben Bestandteilen ist.Due to a high Cr content and a likewise high A1 content in the coating, the proportion of nickel, iron and / or cobalt at the component surface is kept low, so that a corrosion attack, such as corrosion attack, occurs. Sulfidation can be avoided. For this purpose, the proportion of nickel, iron and / or cobalt, in particular in an outer zone adjacent to the surface, can be reduced to a fraction of less than or equal to 60% by weight, in particular less than or equal to 30% by weight. The coating comprises an outer and an inner zone. The outer zone of the coating is biphasic. The at least two-phase or bimodal microstructure comprises a chromium-rich α phase embedded in a matrix of the main component of the alloy of the coated component, chromium and aluminum, while the inner zone is a mixed crystal zone having the same constituents.

Die Beschichtung kann vorzugsweise über die gesamte Beschichtung mehr als 30 Gew.-% Chrom, insbesondere 35 Gew.-% bis 90 Gew.-% Chrom, vorzugsweise 40 Gew.-% bis 60 Gew.-% Chrom aufweisen . In einer äußeren Zone der Beschichtung, in der α - Chrom - Phasen in einer Matrix aus Mischkristallen mit im Wesentlichen der Hauptkomponente des beschichteten Bauteils, Aluminium und Chrom, ist der Chromgehalt höher und kann im Bereich von 40 Gew.-% bis 95 Gew.-% Chrom, vorzugsweise 50 Gew.-% bis 70 Gew.-% Chrom liegen, wobei der Chromgehalt in den α - Chrom - Phasen größer oder gleich 70 Gew.-%, vorzugsweise größer oder gleich 80 Gew.-% betragen kann.The coating may preferably have more than 30% by weight of chromium, in particular 35% by weight to 90% by weight of chromium, preferably 40% by weight to 60% by weight, of chromium over the entire coating. In an outer zone of the coating, in the α-chromium phases in a matrix of mixed crystals with essentially the major component of the coated component, aluminum and chromium, the chromium content is higher and may range from 40% to 95% by weight. -% chromium, preferably 50 wt .-% to 70 wt .-% chromium, wherein the chromium content in the α-chromium phases may be greater than or equal to 70 wt .-%, preferably greater than or equal to 80 wt .-%.

Der Aluminiumanteil kann in der äußeren Zone und/oder über die gesamte Beschichtung im Bereich von 10 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-% , insbesondere 20 bis 25 Gew.-% Aluminium liegen.The aluminum content may be in the outer zone and / or over the entire coating in the range of 10 to 40 wt .-%, preferably 15 to 30 wt .-%, in particular 20 to 25 wt .-% aluminum.

Der jeweilige Rest wird durch Bestandteile des Grundwerkstoffs gebildet, in welchen die Schicht durch Eindiffundieren zumindest teilweise hineingewachsen ist, und / oder welche in die Beschichtung eindiffundiert sind. Bei Nickelbasislegierungen, die im Gasturbinenbau und bei Flugtriebwerken für temperaturbelastete Bauteile eingesetzt werden können, finden sich im Schichtsystem vor allem nickelhaltige Phasenbestandteile, wie beispielsweise Aluminium - Nickel - Chrom - Phasen. Insbesondere kann die Matrix der äußeren Zone und/oder die innere Mischkristallzone ein Gemisch aus Mischkristallen umfassen, die aus der Hauptkomponente der Legierung des beschichteten Bauteils und/oder Aluminium und/oder Chrom gebildet sind, wie beispielsweise bei einer Nickelbasislegierung AlxNiy, AlNi, Al3Ni2, Al3Ni oder Cr2Al.The respective remainder is formed by constituents of the base material, in which the layer has at least partially grown in by diffusion, and / or which have diffused into the coating. In the case of nickel-base alloys, which can be used in gas turbine construction and in aircraft engines for temperature-stressed components, nickel-containing phase components, such as, for example, aluminum-nickel-chromium phases, are found in the layer system. In particular, the matrix of the outer zone and / or the inner mixed crystal zone may comprise a mixture of mixed crystals formed from the main component of the alloy of the coated component and / or aluminum and / or chromium, as for example in a nickel-based alloy Al x Ni y , AlNi , Al 3 Ni 2, Al 3 Ni 2 Al or Cr.

Die äußere Zone kann einen Anteil an der gesamten Beschichtung von größer oder gleich 50 % der Beschichtung ausmachen.The outer zone may account for more than or equal to 50% of the total coating coverage.

Die α - Chrom - Phasen können als globulitische oder ellipsoide Körner vorliegen und einen Volumenanteil in der äußeren Zone von 10 bis 90 Vol.-% aufweisen. Der gemittelte Komdurchmesser, also bei nicht kreisförmiger Form beispielsweise der Mittelwert aus minimalem und maximalem Durchmesser, kann im Bereich von 2 µm und 40 µm liegen.The α-chromium phases can be present as globulitic or ellipsoidal grains and have a volume fraction in the outer zone of 10 to 90% by volume. The average grain diameter, that is to say in the case of a non-circular shape, for example the mean value of minimum and maximum diameter, can be in the range of 2 μm and 40 μm.

Die Beschichtung kann Oxide mit einem Anteil von 1 Gew.-% bis 15 Gew.-% aufweisen, die einen gemittelten Korndurchmesser von 2 µm bis 20 µm besitzen können. Die Schichtdicke der Beschichtung kann im Bereich von 20 µm bis 150 µm liegen.The coating may have oxides in a proportion of 1 wt .-% to 15 wt .-%, which may have an average grain diameter of 2 microns to 20 microns. The layer thickness of the coating can be in the range from 20 μm to 150 μm.

Der Chromierungsschritt bei dem zweistufigen Verfahren zur Herstellung von hoch chromhaltigen Schichten mit hohem Aluminiumanteil kann durch Inchromierungsverfahren, wie Pulverpackverfahren oder Gasphaseninchromierung, durchgeführt werden, wobei die chemische Chrom - Aktivität größer oder gleich 0,4 ist.The chromating step in the two-step process for producing high chromium-containing high aluminum content layers can be carried out by inch-chromizing processes such as powder packing or gas phase inchromination wherein the chromium chemical activity is greater than or equal to 0.4.

Die Chromierung kann insbesondere durch eine Temperaturbehandlung in Anwesenheit von Chrom-Pulverpack und halogenidhaltigen Atmosphere erzeugt werden, wobei das Pulverpack Aktivatoren und Bindemittel umfassen kann. Als Bindemittel kommen Alkohole oder sonstigeIn particular, the chromation may be produced by a temperature treatment in the presence of chromium powder pack and halide-containing atmosphere, which powder pack may comprise activators and binders. As binders are alcohols or other

Lösungsmittel in Betracht, während als Aktivator Halogenide eingesetzt werden können. Bei Verwendung von Chrom-Pulverpack mit Chromaktivitäten (chemischer Aktivität) von mehr als 0,4 bzw. 40% kann bei einer Auslagerung in einem Temperaturbereich von 1050°C bis 1180°C, insbesondere 1090°C bis 1100 °C für Zeiten von 2 bis 20 Stunden, insbesondere 10 bis 15 Stunden, eine chromreiche Schicht mit einer Schichtdicke von 10 µm bis 150 µm und einem Chromgehalt von größer oder gleich 40 Gew.-%, insbesondere 50 Gew.-% bis 95 Gew.-% ausgebildet werden. Die Chrom-reiche Schicht weist eine äußere α - Chrom - Teilschicht und eine innere Mischkristallschicht mit im Wesentlichen Chrom und der Hauptkomponente der Legierung des beschichteten Bauteils, z.B. Nickel auf.Solvent into consideration, while as activator halides can be used. When chromium powder pack with chromium activities (chemical activity) of more than 0.4 or 40%, when stored in a temperature range of 1050 ° C to 1180 ° C, especially 1090 ° C to 1100 ° C for times of 2 up to 20 hours, in particular 10 to 15 hours, a chromium-rich layer with a layer thickness of 10 .mu.m to 150 .mu.m and a chromium content of greater than or equal to 40 wt .-%, in particular 50 wt .-% to 95 wt .-% are formed. The chromium-rich layer has an outer α-chromium sublayer and an inner mixed crystal layer comprising substantially chromium and the major component of the alloy of the coated component, e.g. Nickel on.

Nach der Herstellung der chromreichen Schicht wird der so behandelte Grundwerkstoff, beispielsweise ein Bauteil einer Gasturbine oder eines Flugtriebwerks, einem Alitierverfahren (auch Gasphasen-Alitierung) unterzogen, bei dem das Bauteil beispielsweise in eine Pulverpackung mit hoher Aluminiumaktivität (chemische Aktivität) im Bereich größer oder gleich 0,3 bzw. 30 % eingepackt und bei Temperaturen im Bereich von 1050°C bis 1150 °C, vorzugsweise 1080°C bis 1100°C für 3 bis 20 Stunden, insbesondere 9 bis 15 Stunden, ausgelagert wird. Als Pulverpackungen kommen Gemische aus Aluminiumoxidpulver, Aluminiumpulver und einem Halogenid als Aktivator, in Frage, sodass Aluminium in der Größenordnung von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% in die Schicht eindiffundieren kann.After the preparation of the chromium-rich layer, the base material thus treated, for example a component of a gas turbine or an aircraft engine, subjected to an Alitierverfahren (also gas phase Alitierung), in which the component, for example, in a powder package with high aluminum activity (chemical activity) in the range or greater equal to 0.3 or 30% and stored at temperatures in the range of 1050 ° C to 1150 ° C, preferably 1080 ° C to 1100 ° C for 3 to 20 hours, especially 9 to 15 hours, outsourced. Suitable powder packings are mixtures of aluminum oxide powder, aluminum powder and a halide activator, so that aluminum in the order of 10% by weight to 30% by weight can diffuse into the layer.

Nach dem Alitieren mit einer chemischen Aluminiumaktivität größer oder gleich 0,3 bzw. 30% kann eine zweite Alitierung mit einer niedrigeren chemischen Aluminium - Aktivität erfolgen, wobei die Aluminium - Aktivität im Bereich von 0,05 bis 0,3 gewählt werden kann. Die Auslagerungstemperatur bei diesem zweiten Alitierschritt kann größer oder gleich 1050° C und die Auslagerungszeit 3 bis 20 Stunden betragen.After alitization with an aluminum chemical activity greater than or equal to 0.3 and 30% respectively, a second alitization may be carried out with a lower chemical aluminum activity, the aluminum activity being selectable in the range of 0.05 to 0.3. The aging temperature in this second Alitierschritt may be greater than or equal to 1050 ° C and the aging time 3 to 20 hours.

Zusätzlich kann nach dem Chromieren und Alitieren eine Diffusionsglühung bei einer Temperatur größer oder gleich 1050°C für eine Zeit von 2 bis 8 Stunden durchgeführt werden.In addition, after chromizing and aliquoting, a diffusion annealing may be performed at a temperature greater than or equal to 1050 ° C. for a period of 2 to 8 hours.

Vor, während oder nach dem Chromieren und/oder Alitieren kann eine Oberflächenbehandlung durch physikalische Dampfphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition (PVD)) chemische Dampfphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition (CVD)), Lackieren, galvanisches Abscheiden und/oder direktes Aufbringen eines Stoffes durchgeführt werden, bei welchem eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe, die Platin, Palladium, Hafnium, Zirkon, Yttrium und Silizium umfasst, aufgebracht werden. Damit können in die Schicht eine oder mehrere dieser Elemente eingebracht werden, um so die Schichteigenschaften zusätzlich positiv zu beeinflussen.Surface treatment may be performed by physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), painting, electrodeposition and / or direct application of a substance before, during or after chromating and / or alitizing. in which one or more elements from the group, the platinum, palladium, hafnium, zirconium, yttrium and Silicon comprises, be applied. Thus, one or more of these elements can be introduced into the layer so as to additionally influence the layer properties positively.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Die beigefügten Darstellungen zeigen inThe attached illustrations show in

  • Fig. 1 eine Darstellung zur Verdeutlichung der Zusammensetzung der erzeugten Beschichtung am Beispiel einer Chrom - Aluminium - Beschichtung auf einer Nickelbasislegierung; Fig. 1 a representation to illustrate the composition of the coating produced using the example of a chromium-aluminum coating on a nickel-based alloy;
  • Fig. 2 eine Darstellung einer Beschichtung, wie sie nach dem Chromierungsschritt vorliegt; Fig. 2 a representation of a coating as it is after the chromating step;
  • Fig. 3 eine Darstellung einer Beschichtung, wie sie im fertigen Zustand vorliegt. Fig. 3 a representation of a coating as it is in the finished state.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELEEMBODIMENTS

Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.Further advantages, characteristics and features of the present invention will become apparent in the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying figures. However, the invention is not limited to these embodiments.

Die Fig. 1 zeigt ein ternäres Phasendiagramm, bei dem der Bereich der Zusammensetzung verdeutlicht wird, in dem die Beschichtung einzuordnen ist, welche gemäß der vorliegenden Erfindung auf einem Nickelbasiswerkstoff aufgebracht worden ist. Das schraffierte Feld zeigt den Bereich der Zusammensetzung, den die erfindungsgemäße Beschichtung aufweisen kann. Es liegt hier ein hoher Chromanteil von mehr als 30 Gew.-% Chrom, insbesondere im Bereich von 30 bis 90 Gew.-% Chrom und ein mittlerer Aluminiumanteil von 10 bis 35 Gew.-% Aluminium vor. Der Anteil des Basiswerkstoffs bzw. der Hauptkomponente desselben liegt unter 30 Gew.-%, also im vorliegenden Fall unter 30 Gew.-% Nickel.The Fig. 1 Figure 11 is a ternary phase diagram illustrating the region of the composition in which to place the coating applied to a nickel base material according to the present invention. The hatched box shows the range of composition that the coating according to the invention may have. It is here a high chromium content of more than 30 wt .-% chromium, in particular in the range of 30 to 90 wt .-% chromium and an average aluminum content of 10 to 35 wt .-% aluminum before. The proportion of the base material or the main component thereof is less than 30 wt .-%, ie in the present case less than 30 wt .-% nickel.

Die Fig. 2 zeigt die Ausbildung einer chromreichen Schicht nach dem Hochaktivitätschromieren, wobei eine äußere α - Chrom-Nickel - Teilschicht und eine chromhaltige Mischkristallteilschicht ausgebildet sind. Die Mischkristallteilschicht ist durch Mischkristalle aus Chrom und der Hauptkomponente des Basiswerkstoffs gebildet, also beispielsweise NiCr bei einer Aufbringung auf Nickelbasislegierungen. Die chromreiche Schicht aus der α - Chrom-Nickel- Teilschicht und der Mischkristallschicht weist einen Chromanteil von größer oder gleich 40 Gew.-% auf. Sowohl in der Außenschicht als auch in der Innenschicht können Nickel, Elemente des Grundwerkstoffes und/oder gezielt eingebrachtes Platin und Palladium, Silizium, Hafnium, Yttrium und/oder Zirkon vorhanden sein.The Fig. 2 FIG. 15 shows the formation of a chromium-rich layer after high-activity chromizing wherein an outer α-chromium-nickel sublayer and a chromium-containing mixed crystal sublayer are formed. FIG. The mixed crystal sublayer is formed by mixed crystals of chromium and the main component of the base material, for example NiCr when applied to nickel-base alloys. The chromium rich layer of the α - chromium - nickel partial layer and the Mixed crystal layer has a chromium content of greater than or equal to 40 wt .-%. Both in the outer layer and in the inner layer nickel, elements of the base material and / or selectively introduced platinum and palladium, silicon, hafnium, yttrium and / or zirconium may be present.

Das Bauteil mit einer entsprechend ausgebildeten Zwischenschicht wird in einem zweiten Schritt einem Alitierschritt unterzogen, wobei Aluminium in die Zwischenschicht eindiffundiert, sodass sich eine AlNiCr - Matrix ausbildet, in der α - Chrom - Phasen in einer äußeren Zone eingelagert sind, wie der Figur 3 gezeigt ist. Die α-Chrom-Phasen können einen Cr-Gehalt von mehr als 40-Gew% aufweisen, wobei der Rest im Wesentlichen Nickel ist. Die äußere Zone mit dem bimodalen Gefüge hat einen Anteil von mehr als 60% der Gesamtschichtdicke. Die innere Zone umfasst lediglich eine NiAlCr-Mischkristall mit einer Zusammensetzung von mehr als 30-Gew% Nickel, weniger als 40-Gew% Cr und weniger als 30-Gew% Al. Im bimodalen Gefüge hat die α-Chrom-Phase einen Volumenanteil 10-90% und ist in der Ausscheidungsform globolitisch und ellipsoid mit einem Durchmesser von 1 bis 40 µm. Im bimodalen Gefüge hat die AlCrNi-Phase entsprechend 90-Vol%.The component with a correspondingly formed intermediate layer is subjected to an Alitierschritt in a second step, wherein aluminum diffuses into the intermediate layer, so that an AlNiCr matrix is formed in the α - chromium phases are embedded in an outer zone, such as FIG. 3 is shown. The α-chromium phases can have a Cr content of more than 40% by weight, the remainder being essentially nickel. The outer zone with the bimodal microstructure accounts for more than 60% of the total layer thickness. The inner zone comprises only one NiAlCr mixed crystal having a composition of more than 30% by weight of nickel, less than 40% by weight of Cr, and less than 30% by weight of Al. In the bimodal microstructure, the α-chromium phase has a volume fraction of 10-90% and in the precipitation form is globolitic and ellipsoidal with a diameter of 1 to 40 μm. In the bimodal microstructure, the AlCrNi phase has 90% by volume.

Die AlNiCr - Matrix der äußeren Zone umfasst insbesondere AlxNiy, AlNi, Al3Ni2, Al3Ni und Cr2Al-Phasen während in der NiAlCr - Mischkristallzone der inneren Zone im Wesentlichen NiAl - Mischkristalle mit Chromanteilen vorliegen.The AlNiCr matrix of the outer zone comprises in particular Al x Ni y , AlNi, Al 3 Ni 2 , Al 3 Ni and Cr 2 Al phases, while in the NiAlCr mixed crystal zone of the inner zone substantially NiAl mixed crystals with chromium components are present.

Die α - Chrom - Phase der äußeren Zone weist Chromgehalte von größer oder gleich 70 Gew.-% Chrom auf, wobei im Wesentlichen zusätzlich Nickel in den α- Chrom - Phasen gelöst ist. Die Gesamtschicht hat eine chemische Zusammensetzung von Chrom 30 bis 90-Gew%, Aluminium 10 bis 35 Gew-%, Nickel bis 60-Gew%, Anteile von Platin, Palladium bis zu 25-Gew%, Silizium bis zu 15-Gew%, Hafnium, Zirkonium bis zu 15-Gew%. Die Gesamtschichtdicke kann von 20 bis 150 µm betragen.The α-chromium phase of the outer zone has chromium contents of greater than or equal to 70% by weight of chromium, with essentially additional nickel being dissolved in the α-chromium phases. The total layer has a chemical composition of chromium 30 to 90% by weight, aluminum 10 to 35% by weight, nickel to 60% by weight, proportions of platinum, palladium up to 25% by weight, silicon up to 15% by weight, Hafnium, zirconium up to 15% by weight. The total layer thickness can be from 20 to 150 μm.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen realisiert werden, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird.Although the present invention has been described in detail with reference to the accompanying embodiments, the invention is not limited to these embodiments, but rather variations in the manner that individual features omitted or other types of combinations of features are realized without the scope of the attached Claims is abandoned.

Claims (20)

Beschichtung zum Schutz eines metallischen Bauteils vor hohen Temperaturen und aggressiven Medien, wobei das Bauteil aus einer Legierung gebildet ist, die eine metallische Hauptkomponente aufweist, die den größten Anteil an der Legierung besitzt, und wobei die Beschichtung Chrom und Aluminium umfasst und eine äußere und eine innere Zone aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die äußere Zone α - Chrom - Phasen in einer Matrix aus einer Mischung aus Mischkristallen mit im Wesentlichen den Bestandteilen der metallischen Hauptkomponente des Bauteils, Aluminium und Chrom und die innere Zone eine Mischkristallzone mit im Wesentlichen den Bestandteilen der metallischen Hauptkomponente des Bauteils, Aluminium und Chrom aufweist, wobei der Chromanteil in der gesamten Beschichtung größer als 30 Gew.% ist und der Aluminium-Gehalt größer oder gleich 5 Gew.-% ist.A coating for protecting a metallic component from high temperatures and aggressive media, the component being formed from an alloy having a major metallic component having the largest amount of the alloy, and wherein the coating comprises chromium and aluminum, and an outer and a has inner zone,
characterized in that
the outer zone α - chromium phases in a matrix of a mixture of mixed crystals with essentially the components of the main metallic component of the component, aluminum and chromium and the inner zone a mixed crystal zone with essentially the components of the main metallic component of the component, aluminum and chromium wherein the chromium content in the entire coating is greater than 30% by weight and the aluminum content is greater than or equal to 5% by weight. Beschichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Chromanteil in der äußeren Zone 30 Gew.-% bis 95 Gew.-% Chrom, vorzugsweise 50 Gew.-% bis 70 Gew.-% Chrom ist und/oder in den α - Chrom - Phasen größer oder gleich 70 Gew.-%, vorzugsweise größer oder gleich 80 Gew.-% beträgt.Coating according to claim 1,
characterized in that
the chromium fraction in the outer zone is 30% by weight to 95% by weight of chromium, preferably 50% by weight to 70% by weight of chromium and / or in the α-chromium phases is greater than or equal to 70% by weight. %, preferably greater than or equal to 80 wt .-% is. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aluminiumanteil in der äußeren Zone 10 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-% , insbesondere 20 bis 25 Gew.-% Aluminium ist und/oder der Bestandteil der Hauptkomponente kleiner oder gleich 40 Gew.-%, insbesondere kleiner oder gleich 30 Gew.-% ist.Coating according to claim 1 or 2,
characterized in that
the aluminum content in the outer zone is 10 to 40% by weight, preferably 15 to 30% by weight, in particular 20 to 25% by weight of aluminum and / or the constituent of the main component is less than or equal to 40% by weight, in particular is less than or equal to 30% by weight. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der inneren Zone der Chromanteil kleiner oder gleich 30 Gew.-%, der Aluminiumanteil kleiner oder gleich 30 Gew.-% und der Bestandteil der Hauptkomponente größer oder gleich 30 Gew.-% ist.Coating according to one of the preceding claims,
characterized in that
in the inner zone, the chromium content is less than or equal to 30% by weight, the aluminum content is less than or equal to 30% by weight and the constituent of the main component is greater than or equal to 30% by weight. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Chromanteil über die gesamte Beschichtung im Bereich von 30 Gew.-% bis 90 Gew.-% Chrom, vorzugsweise 40 Gew.-% bis 60 Gew.-% Chrom ist und/oder der Aluminiumanteil über die gesamte Schicht im Bereich von 10 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-% , insbesondere 20 bis 25 Gew.-% Aluminium ist.Coating according to one of the preceding claims,
characterized in that
the proportion of chromium over the entire coating is in the range from 30% by weight to 90% by weight of chromium, preferably from 40% by weight to 60% by weight of chromium and / or the aluminum content over the entire layer in the range from 10 to 40 wt .-%, preferably 15 to 30 wt .-%, in particular 20 to 25 wt .-% aluminum. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die äußere Zone der Beschichtung größer oder gleich 50% der gesamten Beschichtung ist.Coating according to one of the preceding claims,
characterized in that
the outer zone of the coating is greater than or equal to 50% of the total coating. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die α - Chrom - Phasen als globulitische oder ellipsoide Körner, vorzugsweise mit einem gemittelten Durchmesser im Bereich von 2 µm bis 40 µm, insbesondere mit einem Volumenanteil von 10 % bis 90 % vorliegen. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung bis zu 10 Vol.-% Poren mit gemittelten Durchmessern im Bereich von 2 µm bis 20 µm aufweist.Coating according to one of the preceding claims,
characterized in that
the .alpha.-chromium phases are present as globulitic or ellipsoidal grains, preferably with an average diameter in the range from 2 .mu.m to 40 .mu.m, in particular with a volume fraction of from 10% to 90%. Coating according to one of the preceding claims,
characterized in that
the coating has up to 10% by volume of pores with averaged diameters in the range from 2 μm to 20 μm. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung 1 bis 15 Gew.-% Oxide, insbesondere mit gemittelten Korndurchmessern im Bereich von 2 µm bis 20 µm aufweist.Coating according to one of the preceding claims,
characterized in that
the coating has 1 to 15% by weight of oxides, in particular with average grain diameters in the range from 2 μm to 20 μm. Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung Bestandteile aus dem Grundwerkstoff des zu beschichtenden Bauteils umfasst und/oder die Hauptkomponente Nickel, Eisen und/oder Kobalt ist.Coating according to one of the preceding claims,
characterized in that
the coating comprises constituents of the base material of the component to be coated and / or the main component is nickel, iron and / or cobalt. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung zum Schutz eines Bauteils vor hohen Temperaturen und aggressiven Medien, insbesondere einer Beschichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das
einen Schritt zur Chromierung der zu beschichtenden Oberfläche und einen nachfolgenden Schritt der Alitierung der während der Chromierung erzeugten Chrom - reichen Schicht umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Chromierung mit einer chemischen Chrom - Aktivität größer oder gleich 0,4 durchgeführt wird.Process for producing a coating for protecting a component from high temperatures and aggressive media, in particular a coating according to one of the preceding claims, which
comprises a step for chromating the surface to be coated and a subsequent step of alitating the chromium-rich layer produced during the chromation,
characterized in that
the chromation is carried out with a chromium chemical activity greater than or equal to 0.4. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Chromierung mit einem Flüssigphasen enthaltenden, Cr - reichen Schlicker durchgeführt wird.Method according to claim 11,
characterized in that
the chromation is carried out with a liquid phase containing Cr rich slip. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schlicker durch Spritzgießen aufgebracht wird.Method according to claim 12,
characterized in that
the slurry is applied by injection molding. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Chromierung so durchgeführt wird, dass eine Chrom - reiche Schicht mit einer äußeren α - Chrom - Teilschicht und einer inneren Mischkristallschicht aus im Wesentlichen Chrom und einer Hauptkomponente, die den größten Anteil an der Legierung des beschichteten Bauteils besitzt, entsteht, wobei insbesondere der Chromgehalt der Chrom - reichen Schicht größer oder gleich 40 Gew.-% ist.Method according to one of claims 11 to 13,
characterized in that
the chromation is carried out in such a way that a chromium - rich layer with an outer α - chromium sublayer and an inner mixed crystal layer of essentially chromium and a main component which has the largest proportion of the alloy of the coated component is formed, in particular the chromium content the chromium - rich layer is greater than or equal to 40% by weight. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Chromierung bei einer Temperatur von 1020°C bis 1180°C, insbesondere 1080°C bis 1140 °C über einen Zeitraum von 2 bis 20 Stunden, insbesondere 10 bis 15 Stunden durchgeführt wird.Method according to one of claims 11 to 14,
characterized in that
the chromation is carried out at a temperature of 1020 ° C to 1180 ° C, in particular 1080 ° C to 1140 ° C over a period of 2 to 20 hours, in particular 10 to 15 hours. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Alitieren bei einer Temperatur von 1050°C bis 1150 °C, vorzugsweise 1080°C bis 1100°C über einen Zeitraum von 3 bis 20 Stunden, insbesondere 9 bis 15 Stunden durchgeführt wird.Method according to one of claims 11 to 15,
characterized in that
Alitating at a temperature of 1050 ° C to 1150 ° C, preferably 1080 ° C to 1100 ° C over a period of 3 to 20 hours, in particular 9 to 15 hours is performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
die chemische Aluminium - Aktivität beim Alitieren größer oder gleich 0,3 ist.Method according to one of claims 11 to 16,
characterized in that
the chemical aluminum activity when alitating is greater than or equal to 0.3. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach einem ersten Alitierschritt eine zweite Alitierung mit niedrigerer chemischer Aluminium - Aktivität erfolgt, insbesondere mit einer chemischen Aluminium - Aktivität von 0,05 bis 0,3 bei einer Temperatur größer oder gleich 1050° C für eine Zeit von 3 bis 20 Stunden.Method according to one of claims 11 to 17,
characterized in that
after a first Alitierschritt a second Alitierung with lower chemical aluminum activity takes place, in particular with a chemical aluminum activity of 0.05 to 0.3 at a temperature greater than or equal to 1050 ° C for a period of 3 to 20 hours. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
nach dem Chromieren und Alitieren ein Diffusionsglühen bei einer Temperatur größer oder gleich 1050° C für eine Zeit von 2 bis 8 Stunden durchgeführt wird.Method according to one of claims 11 to 18,
characterized in that
after chromium plating and alitizing, a diffusion annealing is carried out at a temperature greater than or equal to 1050 ° C for a time of 2 to 8 hours. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor, während oder nach dem Chromieren und/oder Alitieren eine Oberflächenbehandlung durch PVD, CVD, Lackieren, galvanisches Abscheiden und/oder direktes Aufbringen eines Stoffes durchgeführt wird, bei welchem eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe, die Platin, Palladium, Hafnium, Zirkon, Yttrium und Silizium umfasst, aufgebracht werden.Method according to one of claims 11 to 19,
characterized in that
before, during or after chromating and / or alitating a surface treatment is carried out by PVD, CVD, painting, electrodeposition and / or direct application of a substance in which one or more of the group consisting of platinum, palladium, hafnium and zirconium , Yttrium and silicon, are applied. Bauteil einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks mit einer Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, vorzugsweise hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20.Component of a gas turbine, in particular an aircraft engine with a coating according to one of claims 1 to 10, preferably produced by the method according to one of claims 11 to 20.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3438414A1 (en) * 2017-08-04 2019-02-06 MTU Aero Engines GmbH Blade for a flow machine with different diffusion protection layers and method for production

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3080323B1 (en) 2013-12-11 2019-05-15 United Technologies Corporation Electroformed nickel-chromium alloy
US9970094B2 (en) * 2014-01-14 2018-05-15 Praxair S.T. Technology, Inc. Modified slurry compositions for forming improved chromium diffusion coatings
JP6528926B2 (en) * 2014-05-21 2019-06-12 株式会社Ihi Rotating equipment of nuclear facilities
DE102014222024A1 (en) 2014-10-29 2016-06-16 MTU Aero Engines AG Slip and method of making an oxidation and corrosion resistant diffusion layer
US9909019B2 (en) 2015-06-24 2018-03-06 General Electric Company Diffusion coatings for metal-based substrate and methods of preparation thereof
DE102016103664A1 (en) 2016-03-01 2017-09-07 Lufthansa Technik Ag Flow element and method for coating a flow element
US10053779B2 (en) 2016-06-22 2018-08-21 General Electric Company Coating process for applying a bifurcated coating
US10077494B2 (en) 2016-09-13 2018-09-18 General Electric Company Process for forming diffusion coating on substrate
WO2020188321A1 (en) * 2019-03-20 2020-09-24 Arcelormittal A coated steel substrate, a method for the manufacture of a coated steel substrate, a method for manufacture of a steel product and a steel product
GB202112262D0 (en) * 2021-08-27 2021-10-13 Johnson Matthey Plc Process

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006026456A1 (en) 2004-08-26 2006-03-09 Honeywell International Inc. Chromium and active elements modified platinum aluminide coatings
DE102008039969A1 (en) 2008-08-27 2010-03-04 Mtu Aero Engines Gmbh Turbine blade of a gas turbine and method for coating a turbine blade of a gas turbine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1457451A (en) * 1972-11-06 1976-12-01 Onera (Off Nat Aerospatiale) Coating of metal parts for improving their resistance to high temperatures
DE3013076C2 (en) * 1980-04-03 1983-10-13 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Blade for an adjustable turbine inlet guide grille
GB9218858D0 (en) * 1992-09-05 1992-10-21 Rolls Royce Plc High temperature corrosion resistant composite coatings
DE4344061C1 (en) * 1993-12-23 1995-03-30 Mtu Muenchen Gmbh Component with protection arrangement against aluminisation or chromisation during gas diffusion coating, and process for the production thereof
US7101448B2 (en) * 1998-06-20 2006-09-05 Mtu Aero Engines Gmbh Process for producing a cladding for a metallic component
US6838190B2 (en) * 2001-12-20 2005-01-04 General Electric Company Article with intermediate layer and protective layer, and its fabrication
GB0409486D0 (en) * 2004-04-28 2004-06-02 Diffusion Alloys Ltd Coatings for turbine blades
US7531220B2 (en) * 2006-02-07 2009-05-12 Honeywell International Inc. Method for forming thick quasi-single phase and single phase platinum nickel aluminide coatings
US20070187005A1 (en) * 2006-02-13 2007-08-16 Taylor Thomas A Alloy powders and coating compositions containing same
US20100136240A1 (en) * 2007-05-07 2010-06-03 O'connell Matthew James Process for Forming an Outward Grown Aluminide Coating
US8916005B2 (en) * 2007-11-15 2014-12-23 General Electric Company Slurry diffusion aluminide coating composition and process
US9222163B2 (en) 2009-05-26 2015-12-29 Siemens Aktiengesellschaft Layered coating system with a MCrAlX layer and a chromium rich layer and a method to produce it

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006026456A1 (en) 2004-08-26 2006-03-09 Honeywell International Inc. Chromium and active elements modified platinum aluminide coatings
DE102008039969A1 (en) 2008-08-27 2010-03-04 Mtu Aero Engines Gmbh Turbine blade of a gas turbine and method for coating a turbine blade of a gas turbine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3438414A1 (en) * 2017-08-04 2019-02-06 MTU Aero Engines GmbH Blade for a flow machine with different diffusion protection layers and method for production
US10914181B2 (en) 2017-08-04 2021-02-09 MTU Aero Engines AG Blade or vane for turbomachine with different diffusion protective coatings and method for manufacture thereof

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