CA2461406C

Procedure of forming on a metal a protective coating that contains aluminum and zirconium

Abstract

It is an improvement of the aluminization process, or activated case hardening, in which a donor cement containing aluminum is attacked, at high temperature and in a neutral or reducing atmosphere, by a gaseous ammonium halide to form a gaseous aluminum halide, which decomposes on contact with a nickel-based substrate by depositing metallic aluminum thereon. According to the invention, the ammonium halide is replaced at least in part by a zirconium halide, leading to the inclusion of zirconium in the deposit. Improved protection of hot parts of aircraft engines made of nickel-based superalloy.

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Expired 18 March 2024, 2.5 years ago.

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20 claims: 20 independent, 0 dependent

  1. 1
    9 CLAIMS 1. CA 02461406 2010-12-21 A process for forming on the surface of a nickel-based superalloy a protective coating containing aluminum, wherein said superalloy and a non-gaseous precursor containing aluminum are contacted at an elevated temperature with an atmosphere containing an active gas which reacts with the precursor to form a gaseous aluminum compound, which decomposes on contact with the superalloy, depositing metallic aluminum therein, characterized in that said atmosphere contains a gaseous compound of a modifier metal which decomposes on contact with the superalloy by depositing said modifier metal therein, simultaneously with the deposition of aluminum, wherein the gaseous compound of the modifier metal is oxychloride of zirconium such that metallic zirconium is deposited simultaneously with the deposition of aluminum. REVENDICATIONS 1. Procédé pour former sur la surface d'un superalliage à base de nickel un revêtement protecteur contenant de l'aluminium, dans lequel on met en contact ledit superalliage et un précurseur non gazeux contenant de l'aluminium, à une température élevée, avec une atmosphère contenant un gaz actif qui réagit avec le précurseur pour former un composé d'aluminium gazeux, lequel se décompose au contact du superalliage en y déposant de l'aluminium métallique, caractérisé en ce que ladite atmosphère contient un composé gazeux d'un métal modificateur qui se décompose au contact du superalliage en y déposant ledit métal modificateur, 10 simultanément au dépôt d'aluminium, dans lequel le composé gazeux du métal modificateur est de l’oxychlorure de zirconium de telle sorte que du zirconium métallique se dépose simultanément au dépôt d'aluminium.
  2. 2
    A method according to claim 1, wherein said active gas consists at least in part of said gaseous compound. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit gaz actif est constitué au moins en partie par ledit composé gazeux.
  3. 3
    3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit gaz actif est constitué exclusivement par ledit composé gazeux. A method according to claim 2, wherein said active gas consists exclusively of said gaseous compound.
  4. 4
    4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit gaz actif contient en outre au moins un composé d'ammonium. A method according to claim 2, wherein said active gas further contains at least one ammonium compound.
  5. 5
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit 20 gaz actif et/ou ledit composé gazeux sont formés par vaporisation d'au moins une substance solide à température ambiante, mélangée audit précurseur. 5. Process according to any one of Claims 1 to 4, in which said active gas and / or said gaseous compound are formed by vaporization of at least one solid substance at room temperature, mixed with said precursor.
  6. 6
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le superalliage à base de nickel contient au moins un élément qui se combine avec l’aluminium pour former dans le revêtement un composé intermétallique dans lequel l'aluminium est partiellement substitué par le métal modificateur. CA 02461406 2010-12-21 6. A method according to any one of claims 1 to 5, wherein the nickel-based superalloy contains at least one element which combines with the aluminum to form in the coating an intermetallic compound in which the aluminum is partially substituted by the. modifier metal. 10
  7. 7
    Procédé selon la revendication 6, dans lequel ledit élément du substrat est le nickel et ledit composé intermétallique est β-ΝίΑΙ. 7. A method according to claim 6, wherein said substrate element is nickel and said intermetallic compound is .beta.-NiAl.
  8. 8
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ledit gaz actif contient au moins un composé choisies parmi NH4CI, NH4F et NH4F,HF. 8. A method according to any one of claims 1 to 7, wherein said active gas contains at least one compound selected from NH4C1, NH4F and NH4F, HF.
  9. 9
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel ledit précurseur est un alliage d'aluminium et de chrome. 9. A method according to any one of claims 1 to 8, wherein said precursor is an alloy of aluminum and chromium.
  10. 10
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le substrat et le précurseur sont distants l'un de l'autre. 10. A method according to any one of claims 1 to 9, wherein the substrate and the precursor are spaced from each other.
  11. 11
    Procédé selon la revendication 10, dans lequel le substrat est disposé au10 dessus du précurseur. 11. A method according to claim 10, wherein the substrate is disposed above the precursor.
  12. 12
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le substrat et le précurseur sont en contact. 12. A method according to any one of claims 1 to 9, wherein the substrate and the precursor are in contact.
  13. 13
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel le superalliage et le précurseur sont disposés dans une enceinte n'autorisant que des échanges limités avec l'extérieur. 13. Process according to any one of Claims 1 to 12, in which the superalloy and the precursor are placed in an enclosure allowing only limited exchanges with the outside.
  14. 14
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel ladite atmosphère est formée, outre le gaz actif et le composé gazeux, d'un gaz inerte ou réducteur. 14. A method according to any one of claims 1 to 13, wherein said atmosphere is formed, in addition to the active gas and the gaseous compound, of an inert or reducing gas.
  15. 15
    Procédé selon la revendication 14, dans lequel le gaz réducteur est 20 l'hydrogène. CA 02461406 2010-12-21 15. A method according to claim 14, wherein the reducing gas is hydrogen. 11
  16. 16
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel l'élément modificateur est contenu dans ledit revêtement protecteur en une concentration massique intérieure à 0,5%. 16. A method according to any one of claims 1 to 15, wherein the modifier element is contained in said protective coating at an interior concentration by weight of 0.5%.
  17. 17
    Procédé selon la revendication 16, dans lequel ladite concentration massique est comprise entre 500 et 1000 ppm. 17. A method according to claim 16, wherein said mass concentration is between 500 and 1000 ppm.
  18. 18
    Procédé selon la revendication 17, dans lequel ladite concentration massique est d'environ 800 ppm. 18. A method according to claim 17, wherein said mass concentration is about 800 ppm.
  19. 19
    Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans lequel ladite température élevée est comprise entre 950 et 1200°. 10 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel ladite température élevé est d'environ 1080°. 19. A method according to any one of claims 1 to 18, wherein said elevated temperature is between 950 and 1200 °.
  20. 20
    A method according to claim 19, wherein said elevated temperature is about 1080 °.
Independent claims20