DE2003480B2

DE2003480B2 - Process for obtaining an oxidation-resistant coating on nickel- or cobalt-based superalloys and its use

Info

Publication number: DE2003480B2
Application number: DE2003480A
Authority: DE
Inventors: Donald Herbert Boone; George William Goward
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1969-02-05
Filing date: 1970-01-27
Publication date: 1975-09-18
Also published as: ZA70543B; ES376165A1; GB1274821A; BE745536A; FR2030314A1; IL33767A; IL33767A0; SE361685B; CH538550A; AU1073470A; NL7001617A; FR2030314B1; DE2003480A1

Description

Oxyd, welches keinen Aktivator enthält, verwendet, und durch Glühen der in das Pulver eingepackten Teüe bei 1100⁰C während 4 oder 5 Standen wird auf den Werkstücken eine annähernd 10 nun dicke Aliöerungsschicht erhalten, in der etwa 5°/« metallisches Aluu und darin gleichmäßig verteilte Aliuniniumoxydpartikeln eingelagert sind. Die so behandelten Werkstücke haben jedoch nur eine Korlüsions- und Oxydationsbeständigkeit bis 1000⁰C, so daß dieses Gemisch bzw. der Überzug für Superlegierungen, die für höhere Gebrauchstemperaturen über 1000° C bestimmt sind, nicht geeignet istOxide which contains no activator is used, and by annealing the packed into the powder Teüe at 1100 ⁰ C for 4 or 5 Standen an approximately 10 now thick Aliöerungsschicht is obtained on the workpieces, in the about 5 ° / "metallic Aluu and therein evenly distributed aluminum oxide particles are embedded. The treated work pieces, however, have only a Korlüsions- and oxidation resistance, so that this mixture or the coating for superalloys which are intended for higher use temperatures above 1000 ° C, is not suitable to 1000 ⁰ C.

In der FR-PS 1433 672 (vgL insbesondere S. 11, linke Spalte) ist ein Beschichtungsverfahren für Superlegierungen auf Co- oder Ni-Basis beschrieben, bei welchem Pulvennischungen aus 3 bis 20^fl/oAl, 22% eines metallischen Kontrollelementes, 60 bis 70«/oA1.0, und 1 »/β NH₄F bzw. aus 8°/oAl, ?.2«/e eines Kontrollelementes, 69 */o Al₂O₃ und 1⁰A₁NH₄F benutzt werden. Die Kontrollelemente sind nach Resümee unter Punkt A. 2 unter anderem Cr und Si. In dieser FR-PS werden entweder Gemische aus 3 bis 2O°/oAl und 22 «/o Silicium oder 8¹VoAl und 22% Silicium verwendet, so daß in allen Fällen der Gewichtsprozentgehalt an mechanisch zugemischtem Silicium immer höher als der Aluminiumgehalt liegt. Bei der vorliegenden Erfindung ist in der eingesetzten Aluminium-Silicium-Legierung dagegen der SiIiciumgehalt immer wesentlich niedriger als der AIuminiumgehalt. In FR-PS 1433 672 (see especially p. 11, left column) a coating process for superalloys based on Co or Ni is described in which powder mixtures of 3 to 20 ^fl / oAl, 22% of a metallic control element, 60 to 70 "/oA1.0, and 1" / β NH ₄ F or 8% / oAl,? .2 "/ e of a control element, 69% Al ₂ O ₃ and 1 ⁰ A ₁ NH ₄ F can be used . According to the summary under point A. 2, the control elements include Cr and Si. In this French patent either mixtures of 3 to 2O ° / OAL and 22 '/ o silicon, or 8 ¹ voal and 22% of silicon are used, so that is always higher than the aluminum content in all cases, the weight percentage of mechanically admixed silicon. In the present invention, however, the silicon content in the aluminum-silicon alloy used is always significantly lower than the aluminum content.

Im allgemeinen wird die Schichtdicke, Zusammensetzung und Struktur eines Packungszementationsüberzuges durch die folgenden einstellbaren Variablen bestimmt:In general, the layer thickness, composition and structure of a packing cementation coating are used determined by the following adjustable variables:

(a) Zusammensetzung der Packungsmischung,(a) Composition of the pack mix,

(b) Behandlungstemperaturen,(b) treatment temperatures,

(c) Haltezeit der Temperatur und(c) holding time of temperature and

(d) jegliche nachfolgende Wärmebehandlung des überzogenen Teils.(d) any subsequent heat treatment of the coated part.

Bisher wurden die Packungszementationsverfahren in großen Retorten ausgeführt unter langzeitigen Wärmebehandlungen, um thermisches Gleichgewicht zu erhalten. Weiterhin wurde, um große Differenzen in der Überzugsschichtdicke zu vermeiden als ein Ergebnis von verschiedener thermischer Behandlung in solch großen Behältern, im allgemeinen ein Pakkungsgemisch mit niedriger Zeitempfindlichkeit verwendet, wodurch ein solches Gemisch durch eine niedrige Aluminiumaktivität charakterisiert ist.So far, the pack cementation processes have been carried out in large retorts under long term Heat treatments to maintain thermal equilibrium. Furthermore, it became to big differences in the coating thickness to be avoided as a result of various thermal treatments in such large containers, generally a package mix with low time sensitivity is used, whereby such a mixture is characterized by a low aluminum activity.

Die Verwendung von niedrig zeitempfindlichen Packungsgemischen kann jedoch gewisse unerwünschte Überzugsstrukturen hervorrufen, die folgenue charakteristische Eigenschaften besitzen:However, the use of low time-sensitive packaging mixtures can be certain undesirable Produce coating structures that follow have characteristic properties:

(a; Eine große Zone von Carbiden oder anderen spröden Phasen mit niedriger Oxydationswiderstandsfähigkeit ist unter dem Oxydationswiderstands-Überzug angeordnet. Eine solche Schicht ist unerwünscht vom Standpunkt der mechani-(a; A large zone of carbides or other brittle phases with low resistance to oxidation is located under the antioxidant coating. Such a layer is undesirable from the point of view of mechanical

-,·.■ sehen Eigenschaften des Überzugs-Trägersystems und führt auch zu einer übermäßigen pxydationsunterwanderung des Überzuges, sobald die äußeren Schichten durchdrungen sind, chanischen Eigenschaften des Überzugsträgersystems sind,-, ·. ■ see properties of the coating carrier system and also leads to excessive hydration infiltration of the coating once the outer layers are penetrated, mechanical properties of the coating carrier system are,

(e) die unwirksame Verwendung von gewissen Trägerlegierungselementen, wie Chrom, die wün-(e) the ineffective use of certain carrier alloy elements, like chrome,

sehenswert sind, um die Hitzewiderstandsfähigkeit des Überzuges zu verbessern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Pakkungszementationsverfahren, welches Überzüge auf Nickel- oder Kobalt-Basis-Superlegierungen durchare worth seeing in order to improve the heat resistance of the coating.
The object of the present invention is a package cementation process which produces coatings on nickel- or cobalt-based superalloys

ίο Aluminiumdiffusion bildet, um so die gewünschten Trägerlegierungselemente in den Überzug einzuarbeiten und unerwünschte Phasenbildung herabzusetzen. Eine besondere Ausbildung der Erfindung schließt die Verwendung einer Packungsmischung mit hoherίο aluminum diffusion forms so as to make the desired Incorporate carrier alloy elements into the coating and reduce undesirable phase formation. A particular embodiment of the invention includes the use of a packing mixture with high

is Aluminiumaktivität und die Bildung des Überzuges bei relativ niedrigen Temperaturen ein.is aluminum activity and the formation of the coating at relatively low temperatures.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzielung eines oxydationswiderstandsfähigen Überzuges auf Nickel- oder Kobaltbasis-SuperlegierungenThe invention relates to a method for producing an oxidation-resistant coating on nickel or cobalt based superalloys

ao durch Einpacken der Superlegierungen in eine PuI-vennischung, die das Überzugsmaterial, Ammoniumhalogenid und Aluminiumoxyd, enthält und Erhitzung der Packung auf Reaktionstemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pulvermischimg aus S bisao by packing the superalloys in a powder mixture, containing the coating material, ammonium halide and aluminum oxide, and heating the pack to reaction temperature, characterized in that a powder mixture of S bis

*5 20 Gewichtsprozent Aluminium-Silicium-Legierungspulver mit der Zusammensetzung 10 bis 30 Gewichtsprozent Silicium und 90 bis 70 Gewichtsprozent Aluminium, 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Ammoniumchlorid und dem Rest Alurainiumoxydpulver eingesetzt wird und der Überzug so lange auf Temperaturen von 649 bis 871'- C erhitzt wird, bis sich ein Überzug der gewünschten Schichtdicke gebildet hat und nach Entfernen der überzogenen Superlegierung aus der Packung die Superlegierung im Temperaturbereich von 1038 bis 1204° C so lange erhitzt wird, bis der vorhandene Ni₂-Al_s-Aluminidüberzug in einen solchen Aluminidschutzüberzug überführt worden ist, der ein Aluminiumgehalt aufweist, der nicht denjenigen des äquimolaren NiAl-Aluminids* 5 20 weight percent aluminum-silicon alloy powder with the composition 10 to 30 weight percent silicon and 90 to 70 weight percent aluminum, 0.5 to 3 weight percent ammonium chloride and the remainder alurainium oxide powder is used and the coating is kept at temperatures of 649 to 871'- C is heated until a coating of the desired layer thickness has formed and after removing the coated superalloy from the pack, the superalloy is heated in the temperature range from 1038 to 1204 ° C until the existing Ni ₂ _{-Al s} -Aluminide coating in such a Protective aluminide coating has been transferred which has an aluminum content which is not that of the equimolar NiAl aluminide

übersteigt.exceeds.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die zu überziehenden Gegenstände in eine gut durchmischte Mischung aus Aluminium-Silicium-Legierungspulver, inertem Füller und einem Aktivator inIn a preferred embodiment, the objects to be coated are mixed well into one Mixture of aluminum-silicon alloy powder, inert filler and an activator in

einen geschlossenen, aber nicht notwendigerweise abgedichteten Behälter getaucht. Der Überzug wird bei relativ niedrigen Temperaturen (649 bis 871⁰C) in relativ kurzen Zeiten gebildet; nach der Entfernung aus dem Packungsgemisch werden die überzogenen Gegenstände einer duktilisierenden Hitzebehandlung unterzogen, die vorzugsweise so ausgeführt wird wie die üblichen vorgeschriebenen Hitzebehandlungen zur Verfestigung für die besonderen Superlegierungsträger. submerged a closed, but not necessarily sealed, container. The coating is formed at relatively low temperatures (649-871 ⁰ C) in relatively short times; after removal from the packing mixture, the coated articles are subjected to a ductilizing heat treatment, which is preferably carried out in the same way as the usual prescribed heat treatments for strengthening the particular superalloy carrier.

In einem besonders bevorzugten Verfahren wird das Packungsgemisch mit folgender Formulierung eingesetzt;In a particularly preferred method, the package mixture is provided with the following formulation used;

5 bis 20 Gewichtsprozent Aluminium-Silicium-5 to 20 percent by weight aluminum-silicon

Legierungspulver (10 bis 30 GewichtsprozentAlloy powder (10 to 30 percent by weight

Silicium) (0,044 mm);Silicon) (0.044 mm);

0,5 bis 3 Gewichtsprozent Ammoniumchlorid (körnig);0.5 to 3 percent by weight ammonium chloride (grainy);

Rest Aluminiumoxyd (0,125 mm).Remainder aluminum oxide (0.125 mm).

(b) eine vergrößerte Region von unausgeglichener 65 Wenn die Aluminiumaktivität des Packungschemischer Substratzusartimensetzung unter dem gemisches so eingestellt ist, daß die Gleichgewichts-ÜberzUg führt zu der Bildung von Sigma- oder Überzugsphase aus NiAl oder Phasen mit niedrigem anderen Phasen, die entgegengesetzt zu den me- Aluminiumgehalt besteht, bildet sich der Überzug(b) an enlarged region of unbalanced 65 when the aluminum activity of the packing mixer Substrate addiction under the mixture is adjusted so that the equilibrium coating leads to the formation of sigma or plating phases of NiAl or phases with low other phases, which are opposite to the me- aluminum content, the coating is formed

nur dureJi die Diffusion von Nickel aus dem Träger, Superlegierungsträger, wie dies sonst geschieht beionly dureJi the diffusion of nickel from the support, superalloy support, as this otherwise happens with

um diese Phasen am Rande der Trägeriegierung zu den bisherigen Verfahrensablaufen unter Verwen-in order to use these phases at the edge of the carrier solution to the previous process sequences

bikfen. Tatsächlich wird keine Atanimuinbewegung dung von hohen Te^ratoren zwischen 982 bisbikfen. In fact, no atanimuin movement is produced by high te ^ rators between 982 and 982

vollzogen bei der Bildung des AJuminidübetzuges. 1149° C bei langen Zeiten (10 bis 20 Stunden), diecompleted with the formation of the AJuminidübetzuges. 1149 ° C for long times (10 to 20 hours) that

Ba der Überzug durch die Emfcraung von Nickel 5 sich durch Packungsgemische ergeben, die durchBa the coating by the containment of nickel 5 result from packing mixtures, which by

aus der Trägedegieiwng gebildet wird, wird die Trä- niedrige Aliunimumaktivitätswerte gekennzeichnetis formed from the inertia, the inertia low minimum activity value is characterized

gedegierung an den zurückgebliebenen Legierungs- sind. Es ist häufig ein Charaktensökum dieser fru-adegation to the remaining alloying elements. It is often a characteristic of this fru

elemeaten angereichert. Efes bewirkt die bildung hercn Verfahren, daß besondere Inhibitoren verwen-elements enriched. Efes causes the formation of hercn procedures that use special inhibitors

von Feuerfestigkeit unter der NjAl-Sehicht. Nickel- det werden, um spezifisch den Aktivitatswerl herab-of fire resistance under the NjAl layer. Nickel- det, in order to specifically reduce the activity value.

Verarmung, welche sich sogar unter dieser Schicht «> zusetzen.Impoverishment, which is even under this layer «> to add.

eistreckt, verursacht ebenfalls die Bildung anderer Da das Aufbringen des Überzuges bei medngenice stretches, also causes the formation of other problems

unerwünschter Phasen wie Sigma enter der Carbid- Temperaturen und in relativ kurzen Zeitabschnittenundesirable phases such as sigma enter the carbide temperatures and in relatively short periods of time

schient. Weiterhin offenbaren Analysen der äußeren erfolgt und da das Packuagsgemisch durch hoheshines. Furthermore reveal analyzes of the external takes place and since the Packuags mix by high

NiAl-Schicht sehr geringe Chromanreicherung, wel- AlumMumaktmtät charakterisiert ist, kann die Pak-NiAl layer very low chromium enrichment, which is characterized by AlumMumactivity, the Pak-

<äie zur verbesserten Sulfidationswiderstandsfähigkeit 15 kungszementalionsstufe an Luft ausgeführt werden,which are carried out in air for improved resistance to sulphidation,

wünschenswert sein kann. Dies ist häufig der in Diese Tatsache bringt einen besonderen wirtschaft-may be desirable. This is often the in this fact brings a special economic-

Frage kommende Mechanismus bei den zum Starad liehen Vorteil gegenüber solchen Verfahren, .die eineQuestion coming mechanism in the Starad lent advantage over such procedures, .the one

der Technik gehörenden Packungszementationsver- inerte Schutzgasabdeckeng und abgedichtete Behäl-Packing cementation-inert protective gas covers and sealed containers belonging to the technology

fahren. ter erfordern. Es wird daher bei dem Verfahren die-travel. ter require. It is therefore in the procedure the-

Andererseits, wenn die Aluminiumaktivität des *o ser Erfindung bevorzugt, Aktivatorgehalte, die ge-Packungsgemisches so eingestellt ist, daß die Gleich- nügend hoch sind, um eine hohe Aktivität bei der gewichts-Überzugs-Phase aus Ni₄Al, oder anderen Überzugstemperatur sicherzustellen, zu verwenden, Phasen mit höherem Aluminiumgehalt besteht wie und zwar 1 Gewichtsprozent oder mehr,
bei dem vorliegenden Verfahren, dann wird sich der Die duktilisierende Hitzebehandlung, die nach der Überzug nur durch Eindiffusion des Aluminiums bil- »5 Entfernung des überzogenen Gegenstandes aus dem den, und tatsächlich findet keine Nickelwanderung Packungsgemisch vorgenommen wird, kann so eindabei statt. Wegen dieses Mechanismus werden alle geteilt werden, um mit den üblichen verfestigenden Trägerlegierungselemente in den Überzug einge- Wärmebehandlungen übereinzustimmen, die bei arbeitet, und daher findet kein entsprechender Wech- Superlegierungen angewendet werden.
sei in der chemischen Zusammensetzung des Trägers 30 Falls der überzogene Gegenstand an allen Oberunter dem Überzug statt, und es bildet sich sogar flächen vor den duktilisierenden Hitzebehandlungen keine unterscheidbare Carbidschicht während der überzogen wurde oder wenn die unüberzogenen Ab-Bildung des Überzuges. schnitte geeignet geschützt sind, können die duk-On the other hand, if the aluminum activity of the above invention is preferred, activator contents, the packing mixture is adjusted so that the equations are high enough to ensure a high activity in the weight-coating phase of Ni ₄ Al, or other coating temperature , to use, there are phases with a higher aluminum content such as 1 percent by weight or more,
In the case of the present process, the ductilizing heat treatment, which is formed after the coating only by diffusion of the aluminum, can take place in this way. Because of this mechanism, all of them will be split to match the usual strengthening carrier alloy elements incorporated into the coating - heat treatments that work at, and therefore no corresponding interchangeable superalloys will be used.
be in the chemical composition of the carrier 30 If the coated object takes place on all top under the coating, and there is no distinguishable carbide layer formed even before the ductilizing heat treatments during the coating or if the uncoated image of the coating. cuts are suitably protected, the

Die N^Alj-Schicht ist jedoch kein wünschenswer- tilisierenden Hitzebehandlungen ebenfalls am Luft ter Überzug aus Gründen der mechanischen Eigen- 35 ausgeführt werden. Weiterhin sind in Fällen, bei deschaften, da Ni₂Al, für den praktischen Gebrauch nen Innendurchgänge ebenfalls zu überziehen sind, zu spröde ist. Jedoch nach Entfernung aus dem Pak- die niedrigen Temperaturen des vorliegenden Verkungsgemisch führt das Überzugs-Träger-System bei fahrens während der Unterbringung in dem Pakeiner Wärmebehandlung im Bereich von etwa 1038 kungsgemisch ausreichend niedrig, um ein Sintern bis 1204° C, in Abhängigkeit vom System, zu einer 40 des Packungsgemisches auszuschließen, und daher weiteren Diffusion, wobei sich die duktilere NiAl- ist es möglich, das Gemisch aus den Durchgängen I hase bildet. Da die Treibkraft, die auf der Gegen- leicht und vollständig zu entfernen,
wart einer hohen Aluminiumaktivitätspackung be- In einem Beispiel wurde ein Aluminidüberzug auf ruht, nicht mehr anwesend ist, kann Nickeldiffusion eine schmiedbare Hochtemperaturlegierung, die zur vom Trägermetall nun in Kombination mit Alumi- 45 Herstellung von Turbinenschaufeln, Wellen und niumdiffusion von der NigAla-Oberflächenschicht ab- Laufern für Gasturbinen geeignet ist, mit der Zulaufen, um eine NiAl-Schicht unter dem Original- sammensetzung 3,75 bis 4,75% Al, 2,75 bis 3,75% überzug zu bilden. Als Folge der Diffusionsbehand- Ti, 4,5 bis 5,5% Mo, 13 bis 17% Cr, 14 bis 20% lung ist eine Carbidschicht unter der NiAl-Phase Co, 0,001 bis 0,05% B, Rest Ni (Nickel-Ber. 1960, nachweisbar, aber sie ist dünner, und dadurdi ist sie 50 S. 229 und Nickel-Ber. 1962, S. 186) als Träger aufweniger wirksam in bezug auf die überzogene Korn- gebracht. Das verwendete Packungsgemisch setzte ponente als jene, die in solchen Packungszemen- sich aus 15 Gewichtsprozent Aluminium-Siliciumtationsverfahren gebildet werden, die durch Nickel- Legierungspulver (0,044 mm), 3 Gewichtsprozent diffusion in der Überzugsstufe charakterisiert sind. Ammoniumchlorid (körnig) und Rest Aluminium-Weiterhin kann sich etwas von dieser unerwünschten 55 oxyd (0,125 mm) zusammen. Der Gegenstand wurde Phase bilden, wenn die Diffusion in dem Tempers- in das Gemisch in einem Behälter aus einer Legieturbereich ausgeführt ist, in dem die Sigma-Phase rung, die durch große Hitze- und Korrosionsbestänstabil ist, aber bei dem Verfahren dieser Erfindung digkeit ausgezeichnet ist aus 78,5% Ni, 14% Cr, erfolgt dies in kleineren Mengen als bei den her- 5,5VoFe, 0,2% Cu, 0,23% Mn und 0,25% Si kömmlichen Verfahren. 60 (Manke, E., Werkstoff und Korrosion, 1951, S. 68The N ^ Alj layer, however, is not a desirable heat treatment, which should also be carried out on the air for reasons of mechanical properties. Furthermore, in cases where Ni ₂ Al is too brittle to be plated for practical use, internal passages are also too brittle. However, after removing the low temperatures of the present cement mixture from the package, the coating-carrier system during driving while being housed in the package undergoes a heat treatment in the range of about 1038 mixture mixture sufficiently low to sinter up to 1204 ° C, depending on the system To exclude a 40 of the packing mixture, and therefore further diffusion, with the more ductile NiAl- it is possible to form the mixture from the passages I hase. Since the driving force acting on the counter- light can be easily and completely removed,
In one example, if an aluminide coating is no longer present, nickel diffusion can be a malleable high-temperature alloy that is used to produce turbine blades, shafts and nium diffusion from the NigAla surface layer - Laufern is suitable for gas turbines, with the inflow to form a NiAl layer under the original composition 3.75 to 4.75% Al, 2.75 to 3.75% coating. As a result of the diffusion treatment Ti, 4.5 to 5.5% Mo, 13 to 17% Cr, 14 to 20% development, a carbide layer under the NiAl phase is Co, 0.001 to 0.05% B, the remainder Ni (nickel -Ber. 1960, detectable, but it is thinner, and dadurdi is 50 p. 229 and Nickel-Ber. 1962, p. 186) as a carrier less effective in relation to the coated grain. The packing mixture used set components as those which are formed in such packing cements from 15 percent by weight aluminum siliconation processes, which are characterized by nickel alloy powder (0.044 mm), 3 percent by weight diffusion in the coating stage. Ammonium chloride (granular) and the remainder of aluminum-Furthermore, some of this undesirable 55 oxyd (0.125 mm) can be put together. The article would phase when the diffusion in the tempers into the mixture is carried out in a container of an alloy range in which the sigma phase, stable by high heat and corrosion resistance, but excellent in the process of this invention is made of 78.5% Ni, 14% Cr, this is done in smaller quantities than with the conventional processes. 60 (Manke, E., Material and Corrosion, 1951, p. 68

Einer der besonderen Vorteile des vorliegenden bis 71), hineingesteckt und in einen Ofen mit einer Verfahrens besteht darin, daß die Überzüge bei re- Ofentemperatür bei 760° C gesetzt und mit Argon lativ niedrigen Temperaturen bei 649 bis 871⁰C und durchspült. Wie schon früher ausgeführt, ist der in relativ kurzen Zeiten, nämlich in 1 bis 4 Stunden, Überzug auch in nicht abgedichteten Behältern aufgebildet werden. Dies ist die Folge der Verwendung £5 gebracht worden, bei denen kein Schutzgas anweeines Packungsgemisches mit hoher Aluminiumakti- send gewesen ist. Nach einer Stunde Verweilzeit vität. Solche Temperaturen verursachen keinen wurde der Behälter aus dem Ofen genommen und Wechsel der mechanischen Eigenschaften in dem abgekühlt. Der Gegenstand wurde dann aus demOne of the particular advantages of the present to 71), inserted and in a furnace with a process is that the coatings for re- furnace temperature door at 760 ° C is set and purged with argon tively low temperature at 649-871 ⁰ C and. As stated earlier, the coating can be formed in relatively short times, namely in 1 to 4 hours, even in unsealed containers. This is the result of use £ 5 in which no protective gas was present in a packaging mixture with a high level of aluminum activity. Vity after an hour's dwell time. Such temperatures do not cause the container to be removed from the furnace and change the mechanical properties in which it is cooled. The item was then made from the

- Packungsgemisch herausgenommen, von lose anhaf- > ; tendem Pulver im fließenden Wasser befreit und an Ί Luft getrocknet. Anschließend wurde der überzogene V Gegenstand wie folgt behandelt:
: "V4 Stunden bei 1080⁰C, 24 Stunden bei 843⁰C und 16 Stunden bei 760° C. Die Lösungsglühbehand- -..lutig erfolgte während 4Stunden bei 1171⁰C und ' kann vor oder nach dem Überziehen je nach den gewünschten endgültigen Überzugseigenschaften durchgeführt werden. Dem Fachmann ist bekannt, daß es sich bei der vorstehenden Glühbehandlung um die Standard Glühbehandlung für die verwendete Legierung handelt.- Packing mixture taken out, from loosely attached->; tending powder in running water and Ί air-dried. The coated V article was then treated as follows:
.. lutig was carried out for 4 hours at 1171 ⁰ C and 'may prior to or after coating, depending on the desired final - "V4 hours at 1080 ⁰ C, 24 hours at 843 ⁰ C and 16 hours at 760 ° C. The Lösungsglühbehand-: It is known to those skilled in the art that the above annealing treatment is the standard annealing treatment for the alloy used.

Ausfuhrliche Oxydations-Erosions- und Sulfidations-Prüfungen haben gezeigt, daß in bezug auf die Überzugsgüte, die vorliegenden Überzüge im wesentlichen äquivalent sind bei einer äquivalenten Schichtdicke zu den herkömmlichen benutzten Verfahren, wie bei dem Schlämmungsverfahren gemäß US-PS 3102044 und dem Packungszementationsverfahren gemäß US-PS 32 57 230.Extensive oxidation, erosion and sulphidation tests have shown that with respect to coating quality, the present coatings are essentially are equivalent with an equivalent layer thickness to the conventionally used processes, as in the slurry process of US Pat. No. 3,102,044 and the pack cementation process according to US-PS 32 57 230.

Falls es erwünscht ist, erhöhte Mengen von Chrom einzubauen oberhalb des Wertes, der von der Trägerlegierung erhältlich ist, kann ein herkömmliches Vorverchromungsverfahren angewendet werden. Bei der Anwendung des vorliegenden VerIf it is desired to incorporate increased amounts of chromium above that of of the carrier alloy is available, a conventional one may be used Pre-chrome plating processes are used. When applying this ver

fahrens ist es vollständig sicher, daß dieses Chrom in den Endüberzug eingebaut wird, denn, wie beschrieben, wird der Überzug durch die Eindiffusion des Aluminiums gebildet. Außerdem ist gefunden S worden, daß Überzüge, die aus Packungsgemischen gebildet wurden, die Alurninium-Silicium-Legierungen mit 10 bis 30 Gewichtsprozent Silicium enthalten, verbesserte Oxydations-Erosions- und Hitzekorrosionswiderstandsfähigkeit besitzen.driving it is completely certain that this chrome is built into the final coating because, as described, the coating is formed by the diffusion of aluminum. It is also found It has been suggested that coatings formed from mixed packaging are the aluminum-silicon alloys contain 10 to 30 percent by weight silicon, have improved resistance to oxidation, erosion and heat corrosion.

ίο Aus der vorstehenden Beschreibung wird der Fachmann nicht nur die Verwendbarkeit des Verfahrens zum Überziehen von verschiedenen Komponenten entnehmen, sondern auch die entsprechenden Mischungen, die als Überzugsmaterialkomponenten, Aktivatoren, inerte Dispergiermittel u.dgl. in dem Packungsgemisch verwendet werden mit der allgemeinen Anforderung, daß das Gemisch so zusammengesetzt sein muß, daß es durch hohe Aluminiumaktivität bei Überzugstemperaturen, besonders imίο From the description above, the Those skilled in the art not only appreciate the usefulness of the method for coating various components but also the corresponding mixtures, which are used as coating material components, Activators, inert dispersants and the like can be used in the package mix with the general Requirement that the mixture must be composed in such a way that it is characterized by high aluminum activity at coating temperatures, especially im

ao Bereich von 649 bis 871° C charakterisiert ist. Die üblichen Gasturbinen-Maschinenteile werden normalerweise mit einer Schichtdicke von 50,8 bis 127μΐη versehen, jedoch können größere oder kleinere Schichtdicken leicht durch Einstellung der Zeitao range from 649 to 871 ° C is characterized. the usual gas turbine machine parts are normally with a layer thickness of 50.8 to 127μΐη provided, but larger or smaller Layer thicknesses easily by setting the time

und Temperatur beim Überzugsverfahren erhalten werden.and temperature in the coating process.

309538/1)309538/1)

Claims

Niinium coatings for the protection of bison and

Patent claims: non-ferrous metals against high temperature oxidation

been used. Two essential procedures are

1, a method for achieving an oxidative coating has been used for applying such coatings to gas turbine resistance to nickel or cone machine metal parts, in particular such parts by packing the oils that are different from nickel or co-super alloys into a powder mix that derive the bali-based superalloys. In the first © bemtgsinaterial, ammonium halide and aluminum process, the surface of the miniumoxide to be protected is contained, and the packing is heated to reaction temperature with a slurry of aluminum, thus coated in a liquid medium, after which it is drawn that a powder mixture of 5 until dries and burned in at an elevated temperature 20 percent by weight aluminum-silicon alloy. In the second method, the object is converted into a solution powder with the composition 10 to dry aluminum powder, an inert filler such as 30 percent by weight silicon and 90 to 70 percent powdered aluminum oxide, and a Activator, like percent aluminum, 0.5 to 3 percent by weight like ammonium chloride, embedded. The package center and the rest aluminum Ammoniumehlorkl some time is heated to elevated temperatures, is used and the coating do niumoxydpulver a coating in the desired layer thickness ίο long to temperatures of 649-871 ⁰ C to form. This latter process is called pack heating until a coating of the desired aluminum coating or pack cementation aluminum layer thickness has formed and is called after removal. Various other elements of the coated superalloy can be added to the packing mixture either as Ge packing, the superalloy in the temperature range speed controlled or heated by from 1038 to 1204 ° C until the coating has some additional properties to spoil the existing Ni ₄ Al ,, - Borrow aluminum cover in one. Such coatings, which have been obtained by such a protective aluminide coating, such as nickel aluminides or which has an aluminum content which does not exceed the cobalt aluminides derived from the aluminum in the equimolar NiAl aluminide packing and elements of the metal support. and from which the oxidation-resistant

2. The method according to claim 1, characterized in that it derives.

indicates that for the production of the coating 30 In FR-PS 12 73 888, in particular page 3, left

the pack to temperatures from 649 to column, paragraphs 3 and 4, is a method for over-

871 ° C for 1 to 4 hours to temperature pull a superalloy described in which the

is held. the object to be coated in a dry powder

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the mixture is embedded, which characterizes inert inorganic, that the pack to about 760 ° C 35 Shem material, an elemental metal and a is held. There is vaporizable halogen as an activator. as

4. The method according to any one of claims 1 to 3, example is a mixture of 69 percent by weight characterized in that the packing is made of aluminum oxide as the inert material, 22 weight length is kept at temperature until one percent chromium and 8 percent by weight aluminum coating thickness from 25.4 to 127 μm nium content than Mereicht to be applied by diffusion will. talle and 1 weight percent iodine as vaporizable

5. The method according to any one of claims 1 to 4, called halogen, this mixture for formation characterized in that the process for intermediate heating for 4 to 20 hours in the case of the desired coating the packing is carried out in air. see about 982 and 1149 ° C must be annealed.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, 45 comparing the known mixtures according to characterized in that the heating of the FR-PS 12 73 888 with the mixtures in Packing and subsequent heat treatment entanglements using the method of the present invention If the coated superalloys find manure in the air, it follows that the known ones are carried out , mix a heating time of 4 to as a pack

7. Use of a gas turbine machine 50 require 20 hours at 982 to 1149 ° C, while part of super alloys on nickel or Ko- in the present invention, the pack only balt-based with one according to one of claims 1 1 to 4 hours to 649 to be heated up to 871 ° C. to 6 obtained metallic coating having a Based on this comparison CLOSED-layer thickness of the coating can it be sen of at least that the above-described mixture 55 a low aluminum activity can have only 50.8 1O ^-8 Cm with improved oxidation-ERO, sions- and heat corrosion resistance, while the mixtures used in the invention have a high aluminum activity.

In DT-PS 1246 352 is a powder mixture

for alloying workpieces made of high-alloyed materials

60 steels or alloys based on at least one of the metals cobalt, nickel or chromium, the

The present invention relates generally to aluminum containing aluminum oxide in addition to metal a method to achieve an oxidation-write, whereby the grain size of all aluminum resistant Coating> on nickel or niumoxide particles smaller than 45 μm, in particular Cobalt-based superalloys, especially those 65 smaller than 20 μm and at least 50% smaller which is to be used in gas turbine engines as 20 μm, in particular smaller than 5 μm. As the are true. Examples of the patent show will be a mixture

For over fifty years, diffused aluminum consisting of 5% aluminum powder and 95% aluminum