Possibilities of using aluminide coating modifications by nickel galvanizing with introduction of additional elements: CR, SI and ZR

• Autorzy: Góral M. , Nieużyła Ł. , Pytel M. , Simka W. , Kubaszek T.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amst-2018-0008

Warianty tytułu

PL

Modyfikowanie warstw aluminidkowych Cr, Si i Zr w procesach niklowania elektrochemicznego i chemicznego osadzania z fazy gazowej CVD

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The basic method of surface protection for aviation engine components manufactured from nickel super alloys is diffusion aluminization. There are four methods of forming aluminide coatings: pack cementation, above the pack, slurry, and chemical vapor deposition (CVD). The aluminide coatings are modified with various elements, e.g. Pt, Pd, Hf, Zr, Si, Cr, Y, etc. The paper show results of experiments on the use of electrochemical processes in which the modifying elements are introduced in the form of powder for galvanic bath. These processes have been combined with low-activity and high-activity aluminization, as well as zircon doping in the CVD process. It has been shown that the aluminide coatings formed in the high-activity process are characterized by Al>50% at. content. The aluminide coatings formed in the low-activity process were composed of an outer zone composed of a NiAl phase with an aluminum content <50% at. and the diffusion zone. The aluminide coatings formed during low-activity zircon doping have similar structure. The content of elements introduced with nickel was low (up to several %), which does provide for a desired increase in heat resistance of the modified coatings.

PL

Aluminiowanie dyfuzyjne jest podstawowym procesem wprowadzonym do ochrony powierzchni elementów części gorącej silników lotniczych wytwarzanych z nadstopów niklu. Warstwy aluminidkowe wytwarzane są w procesach: kontaktowo-gazowym (ang. pack cementation), gazowym bezkontaktowa (ang. above the pack), zawiesinowowym (ang. slurry) i chemicznym osadzaniu z fazy gazowej CVD (ang. Chemical Vapour Deposition). Warstwy aluminidkowe dla zwiększenia ich żaroodporności modyfikowane są pierwiastkami m.in. Pt, Pd, Hf, Zr, Si, Cr, Y. W artykule przedstawiono analizę wyników badań warstw aluminidkowych, w których pierwiastki modyfikujące wprowadzono w postaci proszku do kąpieli galwanicznej w trakcie procesu niklowania. Procesy te połączono z aluminiowaniem nisko- i wysokoaktywnym, a także cyrkono-aluminiowaniem w procesie CVD. Wykazano, że warstwy aluminidkowe wytworzone w procesie wysokoaktywnym charakteryzują się zawartością Al >50% at. W warstwie aluminidkowej wytworzonej w procesie niskoaktywnym wyodrębniono strefę zewnętrzną - kryształów fazy NiAl o zawartości Al <50% at. oraz strefę dyfuzyjną. Zbliżoną budowę miały warstwy aluminidkowe wytworzone w trakcie cyrkono-aluminiowania niskoaktywnego. Stwierdzono małe zawartości pierwiastków wprowadzanych wraz z niklem (do kilku %).

Słowa kluczowe

EN

aluminide coatings; protective coatings; aluminizing processes; pack aluminizing; gas phase aluminizing; chemical vapour deposition; modified aluminide coatings

PL

warstwy aluminidkowe; powłoki ochronne; procesy aluminiowania; aluminiowanie metodą kontaktowo-gazową; aluminiowanie metodą gazową; chemiczne osadzanie z fazy gazowej; modyfikowane warstwy aluminidkowe

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 42, nr 1-4
• Strony: 87--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Góral M.

• Department of Materials Science, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszow University of Technology, Powstancow Warszawy 12, 35-959 Rzeszow

autor

Nieużyła Ł.

• Department of Inorganic, Analytical Chemistry and Electrochemistry, Faculty of Chemistry, Silesian University of Technology, Marcina Strzody 9, 44-100 Gliwice

autor

Pytel M.

• Department of Materials Science, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszow University of Technology, Powstancow Warszawy 12, 35-959 Rzeszow

autor

Simka W.

• Department of Inorganic, Analytical Chemistry and Electrochemistry, Faculty of Chemistry, Silesian University of Technology, Marcina Strzody 9, 44-100 Gliwice

autor

Kubaszek T.

• Department of Materials Science, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszow University of Technology, Powstancow Warszawy 12, 35-959 Rzeszow

Bibliografia

• [1] A.R. STETSON, V.S. MOORE: Coatings protect superalloys in gas turbine applications. Met Prog, 107 (1976) 3, 67-68,70.
• [2] S.R. LEVINE, R.M. CAVES: Thermodynamics and Kinetics of Pack Aluminide Coating Formation on IN-100. Journal of the Electrochemical Society, 121 (1974) 8, 1051-1064.
• [3] A.B. SMITH, A. KEMPSTER, J. SMITH: Vapour aluminide coating of internal cooling channels, in turbine blades and vanes. Surface and Coatings Technology, 120-121 (1999), 112-117.
• [4] A. SQUILLACE, R. BONETTI, N.J. ARCHER, J.A. YEATMAN: The control of the composition and structure of aluminide layers formed by vapour aluminising. Surface and Coatings Technology, 120-121 (1999), 118-123.
• [5] B.M. WARNES, D.C. PUNOLA: Clean diffusion coatings by chemical vapor deposition. Surface and Coatings Technology, 94-95 (1997), 1-6.
• [6] B.M. WARNES: Improved Pt aluminide coatings using CVD and novel platinum electroplating. American Society of Mechanical Engineers, GT (1998) 8.
• [7] B.M. WARNES: Reactive element modified chemical vapor deposition low activity platinum aluminide coatings. Surface and Coatings Technology, 146-147 (2001), 7-12.
• [8] J. HOJO, S. ASAO, A. TAKAMATSU, A. KATO: Wear Resistance of Nickel-Phosphorus-Ceramics Composite Coating. Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy, 36 (1989) 2, 81-84.
• [9] Q. FAN, T. WANG, X. TAN, E. HUOW: High temperature oxidation resistance of Pt/Zr-modified aluminide coating. Corrosion Science and Protection Technology, 30 (2018) 4, 395-400.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).