CZ20002416A3

CZ20002416A3 - Method of producing metal-based coating layers

Info

Publication number: CZ20002416A3
Application number: CZ20002416A
Authority: CZ
Inventors: Dong-Sil Park; D Sangeeta; Yuk-Chiu Lau; Theodore Robert Grossman; David Alan Nye
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2001-05-16

Abstract

Povlékání vnitřního povrchu součásti z kovové slitiny se provádí nanášením kašovité vodné suspenze práškového kovu, například hliníku a následným vysušením nanesené vrstvy.Coating the inner surface of a metal alloy part with by applying a slurry of a slurry of powdered metal, for example aluminum and then drying the deposited layer.

Description

ZPŮSOB VYTVÁŘENÍ POVLAKOVÝCH VRSTEV NA BÁZI KOVUMETHOD OF CREATING METAL-BASED COATING LAYERS

Oblast techniky týká technologických Přesněji řečeno je technologické postupyThe field of technology relates to technological processes

Předložený vynález se obecně postupů metalurgického zpracování, předložený vynález orientovaný na nanášení povlakových vrstev na substráty, například takové substráty jako jsou dílčí komponenty proudových motorů.The present invention is generally metallurgical processing methods, the present invention directed to the coating of substrates, for example substrates such as jet engine components.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Povlakové vrstvy, jejichž vytváření zahrnuje široký výběr různých specificky navržených postupů, se velmi často používají pro ochranu kovových součástí, které jsou svého funkčního uplatnění vystavené působení vysokých teplot, například takových jako jsou kovové součásti vyrobené z vysoce legovaných slitin. Velmi často se z důvodu zvýšení odolnosti materiálů na bázi vysoce legovaných slitin proti oxidaci za vysokých teplot a proti účinkům korozního působení používají například povlakové vrstvy na bázi komplexních sloučenin hliníku. V těchto povlakových vrstvách na bázi komplexních sloučenin hliníku tvoří hliník na jejich povrchu tenkou vrstvu oxidu hlinitého, která působí jako ochranná bariéra proti další oxidaci. Takové povlakové vrstvy mohou zároveň také sloužit jako vazební vrstva mezi substrátem z vysoce legované slitiny a tepelnému působení odolnou bariérovou povlakovou vrstvou (TBC).Coating layers, the formation of which involves a wide variety of specifically designed processes, are very often used to protect metal parts that are exposed to high temperatures for their functional application, such as metal parts made of high-alloy alloys. Very often, for example, coating layers based on complex aluminum compounds are used to increase the resistance of high-alloy alloys to high temperature oxidation and corrosion effects. In these coating compounds based on complex aluminum compounds, aluminum forms a thin layer of alumina on their surface which acts as a protective barrier against further oxidation. At the same time, such coating layers can also serve as a bonding layer between the high-alloy alloy substrate and the heat-resistant barrier coating layer (TBC).

• ·• ·

- 2 Některé způsoby nanášení vrstev na bázi komplexních sloučenin hliníku jsou použitelné jak pro nově vytvořené strojní součásti, tak i pro již jednou použité a renovované strojní součásti. Takové způsoby zpracování zahrnují například technologický postup pokovování v plynné fázi a osobám obeznámeným se stavem techniky dobře známé cementování v práškovém zábalu. Technologické postupy nanášení v plynné fázi jsou sice vhodné pro povlékáni vnějších povrchů strojních součástí, leč zpravidla nejsou příliš účinné v případech povlékáni vnitřních povrchů, například takových jako jsou vnitřní povrchy průchozích kanálů dílčích komponent proudového motoru. Naproti tomu, technologický postup cementování v prášku je pro účely povlékáni vnitřních povrchů dílčích komponent dostatečně účinný, je však, bohužel, velmi nákladný, náročný na pracnost, a jeho provádění vyžaduje použití velmi specializovaného vybavení, což ve svém důsledku v případě renovovaných komponent zpravidla vyžaduje přepravu k povlékáni určených dílčích komponent z montážního pracoviště na pracoviště externího poskytovatele služeb.- 2 Some complex aluminum compound coating processes are applicable both to newly created machine parts and to previously used and refurbished machine parts. Such processing methods include, for example, the gas-phase plating process and the well-known powder wrap cementation known to those skilled in the art. While the gas-phase coating techniques are suitable for coating the outer surfaces of machine parts, they are generally not very effective in coating inner surfaces, such as the internal surfaces of the passageways of partial components of a jet engine. On the other hand, the process of powder cementing is sufficiently effective for coating the inner surfaces of the component components, but unfortunately it is very costly and labor intensive and requires very specialized equipment, which usually requires refurbished components. transportation for coating of specified component parts from assembly workstation to workstation of external service provider.

Vzhledem ke shora uvedeným skutečnostem ve stávajícím stavu techniky dosud přetrvává potřeba dalšího zdokonalování a navržení dalších použitelných technologických postupů pro vytváření povlakových vrstev na bázi komplexních sloučenin hliníku.In view of the foregoing, there remains a need in the prior art for further refinement and design of other useful techniques for forming complex coatings based on complex aluminum compounds.

- 3 • · • · • · • ·- 3 • • •

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podle základního aspektu předloženého vynálezu se navrhuje způsob vytváření povlakové vrstvy na vnitřním povrchu substrátu. Tento způsob zahrnuje kroky nanášení kašovité suspenze, obsahující práškový kov, na vnitřní povrch substrátu, a vysoušení kašovité suspenze tak, že tato kašovitá suspenze tvoří na vnitřním povrchu povlakovou vrstvu na bázi kovu.According to a basic aspect of the present invention, there is provided a method of forming a coating layer on the inner surface of a substrate. The method comprises the steps of depositing a slurry containing powdered metal on the inner surface of the substrate and drying the slurry so that the slurry forms a metal-based coating on the inner surface.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Předložený vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím podrobného popisu příkladů jeho konkrétních provedení ve spojení s připojenou výkresovou dokumentací, ve které představuj e:The present invention will be explained in more detail by way of a detailed description of examples of specific embodiments thereof in connection with the accompanying drawings, in which:

Obr. 1 mikrosnímek nasnímaný za použití elektronového mikroskopu (SEM) znázorňující příklad substrátu, jehož vnitřní průchozí kanál je opatřený povlakovou vrstvou na bázi komplexních sloučenin hliníku; aGiant. 1 is an electron microscope (SEM) image taken showing an example of a substrate whose inner passageway is coated with a complex compound of aluminum; and

Obr. 2 výseč mikrosnímku z Obr. 1 ve zvětšeném měřítku, znázorňující povlakovou vrstvu na bázi komplexních sloučenin hliníku v detailním pohledu.Giant. 2 is a section of the micrograph of FIG. 1 is an enlarged view showing a coating layer based on complex aluminum compounds in a detailed view.

····

- 4 • · • fc- 4 • · • fc

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Dále uvedená provedení předloženého vynálezu popisují podrobně způsoby povlékání vnitřního povrchu substrátu, a to zejména způsoby vytváření povlakové vrstvy na bázi kovu na vnitřním povrchu substrátu. Uvedený substrát je charakteristicky vytvořený z kovové slitiny a vykazuje formu dílčí komponenty proudového motoru. Typickými příklady takových substrátů jsou substráty vytvořené z vysoce legovaných slitinových materiálů, které jsou ze techniky známé jako materiály používané pro žáruvzdorných komponent pracujících při vysokých teplotách za účelem dosažení například jejich odpovídající pevnosti v tahu, odolnosti proti tečení, odolnosti proti oxidaci, a odolnosti proti účinkům korozního působení. Takové žáruvzdorné komponenty se typicky vytvářejí legované slitiny na bázi niklu nebo z vysoce slitiny na bázi kobaltu, ve kterých nikl nebo kobalt představují složku, která je ve vysoce legované slitině, vztaženo na celkovou hmotnost, obsažená hmotnostním množství.The following embodiments of the present invention describe in detail methods of coating the inner surface of a substrate, in particular methods of forming a metal-based coating layer on the inner surface of the substrate. The substrate is typically formed from a metal alloy and is in the form of a component of a jet engine. Typical examples of such substrates are substrates formed from high-alloy alloy materials known in the art as materials used for high temperature refractory components to achieve, for example, their corresponding tensile strength, creep resistance, oxidation resistance, and resistance to effects. corrosion effect. Such refractory components are typically formed from nickel-based or high-cobalt-based alloys in which nickel or cobalt is a component in the high-alloy based on the total weight contained in the amount by weight.

stavu výrobu z vysoce legované v největšímstate of manufacture from high alloyed in the largest

Příkladné vysoce legované slitiny na bázi niklu sestávají z alespoň asi 40 % hmotn. niklu, a z alespoň jedné složky vybrané ze skupiny obsahující kobalt, chróm, hliník, wolfram, molybden, titan, a železo. Charakteristické příklady takových vysoce legovaných slitin na bázi niklu jsou slitiny, které jsou ze stavu techniky známé pod obchodními názvy Inconel®, Nimonic®, Rene® (například slitiny Rene®80-, Rene®95, Rene®145, a Rene®N5), a Udimet®, a které zahrnují vysoce legované monokrystalové slitiny a vysoce legované slitiny s řízeným tuhnutím. Příkladné vysoce legované slitiny na bázi kobaltu sestávají z alespoň asi 30 • · · ·Exemplary nickel-based superalloys consist of at least about 40 wt. and at least one component selected from the group consisting of cobalt, chromium, aluminum, tungsten, molybdenum, titanium, and iron. Typical examples of such high-alloy nickel-based alloys are those known in the art under the trade names Inconel®, Nimonic®, Rene® (for example, Rene®80-, Rene®95, Rene®145, and Rene®N5 alloys) , and Udimet®, and which include superalloy single crystal alloys and superalloy controlled solidification alloys. Exemplary high-alloyed cobalt-based alloys consist of at least about 30%.

% hmotn. kobaltu, a z alespoň jedné složky vybrané ze skupiny obsahující nikl, chróm, hliník, wolfram, molybden, titan, a železo. Charakteristické příklady takových vysoce legovaných slitin na bázi niklu jsou slitiny, které jsou ze stavu techniky známé pod obchodními názvy Haynes®, Nozzaloy®, Stellite®, a Ultimet®.% wt. and cobalt, and at least one component selected from the group consisting of nickel, chromium, aluminum, tungsten, molybdenum, titanium, and iron. Characteristic examples of such high-alloy nickel-based alloys are those known in the art under the trade names Haynes®, Nozzaloy®, Stellite®, and Ultimet®.

V předloženém popisu uváděné odborné termíny komplexní sloučeniny hliníku nebo komplexní sloučeniny hliníku obsahující jsou míněné tak, že buď zahrnují široký výběr materiálů obsahujících hliník, které se charakteristicky používají jako součást pokovovacích slitiny (zejména vysoce legovaných slitin), nebo představují materiály, které se vytvářejí během provádění nebo po dokončení technologického postupu povlékání. Příklady takových materiálů, aniž by byl jejich výčet úplný, zahrnují hliník, komplexní sloučeniny hliníku s platinou, komplexní sloučeniny hliníku s niklem, komplexní sloučeniny hliníku s niklem a platinou, komplexní sloučeniny hliníku legované žáruvzdornými materiály, nebo slitiny, které obsahují jednu nebo více těchto sloučenin.In the present description, the technical terms referred to herein as complex aluminum compounds or complex aluminum compounds are meant to either include a wide variety of aluminum-containing materials that are typically used as part of a plating alloy (especially high-alloy alloys) or represent materials that are formed during carrying out or upon completion of the coating process. Examples of such materials include, but are not limited to, aluminum, aluminum complexes with platinum, aluminum complexes with nickel, aluminum complexes with nickel and platinum, aluminum complexes alloyed with refractory materials, or alloys containing one or more of these materials. compounds.

V předloženém popisu uváděným odborným termínem vnitřní povrch substrátu se míní takový povrch nebo část takového povrchu, který zpravidla není obkrytý a který se nenachází na vnějším povrchu substrátu, v důsledku čehož je tento povrch obtížně přístupný nebo je tento povrch z vnější strany substrátu velmi obtížné podrobovat zpracování. Bez ohledu na to, že uvedené vnitřní povrchy zahrnují dutiny a průchozí otvory nebo vrtání, představují charakteristické vnitřní povrchy, které se zpracovávají způsobem navrhovaným podle předloženého vynálezu, průchozí kanály, neboli protáhlá průchozí vrtání, z nichž každé vykazuje jednak vstupní, vtokový otvor a jednak výstupní, výtokový otvor.In the present specification, the term " inner surface " of a substrate refers to a surface or a portion of such a surface that is generally not exposed and which is not on the outer surface of the substrate, making this surface difficult to access or very difficult to subject treatment. Despite the fact that said inner surfaces include cavities and through holes or bores, the characteristic inner surfaces to be treated in the manner proposed by the present invention are through ducts, or elongate through bores, each having both an inlet, an inlet and a bore. outlet, outlet opening.

- 6 Uváděnými odbornými termíny vstupní otvor a výstupní otvor se míní navzájem protilehlé, první a druhý, otvory průchozího kanálu, které jsou uspořádané na jeho opačných koncích. Tyto odborné termíny jsou z hlediska jejich použití v souladu s předloženým popisem pouze relativní a za tohoto stavu mohou být navzájem protilehle uspořádaným otvorům přiřazovány libovolně v závislosti na tom kterém konkrétním prohledu a bez ohledu na zamýšleném plynu, který bude prostřednictvím těchto otvorů protékat skrze průchozí kanál během provozního chodu příslušné dílčí komponenty, představující zpracovávaný substrát. Tento substrát může vykazovat množství vnitřních průchozích kanálů, přičemž jím může být například profilovaná lopatka proudového motoru.By reference to the technical terms, the inlet opening and the outlet opening are opposed to the first and second openings of the through duct, which are arranged at opposite ends thereof. These technical terms are only relative in terms of their use in accordance with the present disclosure, and in this state they may be assigned arbitrarily to the mutually opposed openings, depending on the particular survey and regardless of the intended gas that will flow through the openings through the openings. during operation, the respective component components representing the substrate being processed. The substrate may have a plurality of internal passageways, for example a profiled blade of a jet engine.

Zmiňovaný vnitřní průchozí kanál typicky vykazuje štíhlostní poměr vysokou hodnotu, která není zpravidla menší než 5, a charakteristicky není menší než asi 10. V souladu se specifickými provedeními předloženého vynálezu vykazuje tento štíhlostní poměr hodnotu, která není menší než asi 20, přičemž není například menší než asi 40. Uvedený štíhlostní poměr je definovaný jako poměr délky vnitřního průchozího kanálu ku minimálnímu průřezovému rozměru vnitřního průchozího kanálu. Vnitřní průchozí kanál může být buď přímou, nebo zakřivenou tvarovou konfiguraci, přičemž posledně jmenovaná tvarová konfigurace zahrnuje komplexní několikanásobně zakřivené tvarové konfigurace, například takové, které představují serpentinovitě se vinoucí průchozí kanály. V takových případech je délka vnitřního průchozího kanálu definovaná prostřednictvím skutečné délky trajektorie procházející skrze příslušný průchozí kanál, a nikoliv přímé vzdálenosti mezi dvěma navzájem opačnými konci (tj . mezi vstupním a výstupním otvorem) tohoto průchozího kanálu, měřené na přímce uvedené konce spojující.Said internal passageway typically exhibits a slenderness ratio of a high value that is not typically less than about 5, and typically not less than about 10. In accordance with specific embodiments of the present invention, said slenderness ratio has a value of not less than about 20, e.g. The slenderness ratio is defined as the ratio of the length of the inner passageway to the minimum cross-sectional dimension of the inner passageway. The inner passageway may be either a straight or curved shape configuration, the latter shape configuration comprising complex multiple curved shape configurations, for example those that represent serpentine-wound through channels. In such cases, the length of the inner passageway is defined by the actual length of the trajectory passing through the respective passageway, and not the direct distance between the two opposite ends (i.e. between the inlet and outlet openings) of that passageway, measured at the line connecting said ends.

·· ·· • · · · • · · « • · · · • · * 4 ·· ·························· 4 4

Odborný termín minimální průřezový rozměr, uváděný v předloženém popisu, představuje nejmenší rozměr vnitřního průchozího kanálu měřený v jeho příčném průřezu. V případě průchozího kanálu prstencovité konfigurace je uvedeným minimálním průřezovým rozměrem nejmenší průměr tohoto průchozího kanálu, měřený v rozsahu celé délky průchozího kanálu na příčném průřezu, který vykazuje nejmenší průřezovou plochu. V souladu s konkrétním provedením předloženého vynálezu je vnitřní průchozí kanál obecně zpravidla prstencovité konfigurace, neboli, obecně vzato, kruhový v příčném průřezu a vykazuje minimální průměr, jehož velikost se pohybuje v rozmezí od asi 10 do asi 400 tisícin palce (od asi 0, 254 do asi 10,16 mm). Kromě toho typické vnitřní průchozí kanály vykazují délku, jejíž velikost se pohybuje v rozmezí od asi 3 do asi 30 palců (od asi 76,2 do asi 762 mm), jako například v rozmezí od asi 6 do asi 20 palců (od asi 152,4 do asi 508 mm).The term " minimum cross-sectional dimension " as used in the present description represents the smallest dimension of the internal through-flow channel measured in its cross-section. In the case of a through channel of the annular configuration, said minimum cross-sectional dimension is the smallest diameter of the through channel, measured over the entire length of the through channel on the cross-section having the smallest cross-sectional area. In accordance with a particular embodiment of the present invention, the internal passageway is generally generally annular, or generally circular in cross-section, and has a minimum diameter of about 10 to about 400 mils (about 0.254). up to about 10.16 mm). In addition, typical internal passageways have a length in the range of from about 3 to about 30 inches (from about 76.2 to about 762 mm), such as from about 6 to about 20 inches (from about 152, 4 to about 508 mm).

V souladu s konkrétním provedení předloženého vynálezu vyžaduje navrhovaný způsob vytváření povlakové vrstvy na bázi kovu na vnitřním povrchu průchozího kanálu substrátu se jako první krok tohoto způsobu provádí nanášení kašovité suspenze na vnitřní povrch průchozího kanálu v celé jeho délce. Tato kašovitá suspenze obsahuje jako součást práškový kov, přednostně práškový hliník, třebaže je možné, v závislosti na způsobu a konečném požadovaném zpracování dílčí komponenty, použít jakékoliv další a pro uvedené účely použitelné práškové kovy. Práškový hliník vykazuje průměrnou velikost částic (d₅₀) , jejíž hodnota se pohybuje v rozmezí od asi 1 do asi 75 tisícin milimetru, například v rozmezí od asi 1 do asi 20 tisícin milimetru. Podle jednoho konkrétního provedení předloženého vynálezu vykazuje kašovitá suspenze • © ···© ·· · » · průměrnou velikost částic o hodnotě asi 7 tisícin milimetru. Tato kašovitá suspenze může v závislosti na požadovaných suspenze, požadované dalších specifických procentuální podíl reologických vlastnostech kašovité tloušťce povlakové vrstvy, a požadavcích vykazovat proměnlivý práškového hliníku, vztaženo na celkovou- hmotnost. Podle jednoho specifického provedení předloženého vynálezu kašovitá suspenze obsahuje asi 30,0 až asi 45,0 % hmotn.In accordance with a particular embodiment of the present invention, the proposed method of forming a metal-based coating on the inner surface of the passageway of a substrate requires the first step of applying the slurry to the inner surface of the passageway along its entire length. This slurry contains powdered metal, preferably powdered aluminum, as part of the slurry, although it is possible, depending on the method and ultimate processing of the component, to use any other powder metals which can be used for this purpose. Aluminum powder has an average particle size (d ₅₀₎ whose value ranges from about 1 to about 75 microns, for example from about 1 to about 20 thousandths of a millimeter. According to one particular embodiment of the present invention, the slurry has an average particle size of about 7 mils. This slurry may, depending on the desired slurry, the desired additional specific percentage of the rheological properties of the slurry thickness of the coating layer, and the requirements may exhibit varying powdered aluminum relative to the total weight. According to one specific embodiment of the present invention, the slurry comprises about 30.0 to about 45.0 wt.

práškového hliníku rozptýleného ve vodném roztoku. Kromě toho může tato kašovitá suspenze obsahovat další doplňkové prášky, například práškový křemík, a to v množství pohybujícím se v rozmezí od asi 2,0 do asi 8,0 % hmotn.powdered aluminum suspended in an aqueous solution. In addition, the slurry may contain other additional powders, for example silicon powder, in an amount ranging from about 2.0 to about 8.0% by weight.

Podle dalšího specifického provedení obsahuje uvedený vodný roztok chroman a fosforečnan. Konkrétně řečeno obsahuje tato kašovitá suspenze asi 1,0 až asi 6,0 % hmotn. chromanu, a asi 15,0 až asi 25,0 % hmotn. fosforečnanu. Podle dalšího možného provedení je tato kašovitá suspenze bezvodá, což konkrétně řečeno znamená, že obsahuje, namísto kapalného média na bázi vody, organické kapalné médium, ve kterém je rozptýlený práškový kov. Příklady takových organických kapalných médií představují toluen (neboli organické rozpouštědlo), aceton, různé xyleny alkany, alkeny, a jejich deriváty, vykazuje typicky viskozitu, jejíž hodnota není větší než asi 80 centipoise, přičemž charakteristicky vykazuje viskozitu, jejíž hodnota není větší než 50 centipoise.According to another specific embodiment, said aqueous solution comprises chromate and phosphate. Specifically, the slurry comprises about 1.0 to about 6.0 wt. % chromate, and about 15.0 to about 25.0 wt. phosphate. In another embodiment, the slurry is anhydrous, which means that it comprises, instead of a water-based liquid medium, an organic liquid medium in which the powdered metal is dispersed. Examples of such organic liquid media include toluene (or organic solvent), acetone, various xylenes alkanes, alkenes, and derivatives thereof, typically having a viscosity of no more than about 80 centipoise, typically having a viscosity of no more than 50 centipoise .

(dimethylbenzeny), Kašovitá suspenze(dimethylbenzenes), slurry

Nanášení kašovité suspenze na vnitřní povrch nebo povrchy průchozích kanálů se může provádět za použití různých technologických postupů. Takto je možné pro zavádění kašovité suspenze do vnitřního průchozího kanálu použít manuální metody, například takové jako zavádění suspenze prostřednictvím plastikového kapátka nebo dalších, proThe application of the slurry to the inner surface or the surfaces of the passageways can be carried out using various technological processes. Thus, manual methods, such as introducing the slurry through a plastic dropper or others, may be used to introduce the slurry into the internal passageway.

- 9 uvedené účely použitelných dávkovačích prostředků. Avšak povlakové vrstvy, vytvořené za použití automatizovaných způsobů nanášení kašovité suspenze, vykazují, ve srovnání s právě popsanými manuálními metodami, zlepšenou rovnoměrnost, přičemž automatizované způsoby zároveň umožňují opakování nanášení suspenze. Nanášení kašovité suspenze může být takto prováděné například za použití čerpadla, které zajišťuje cirkulování kašovité suspenze skrze vnitřní průchozí kanál. Automatizovaný systém pracuje typicky v uzavřeném okruhu, v důsledku čehož se redukuje množství nevyužité kašovité suspenze.- 9 for the purposes of the dispensing means usable. However, the coating layers formed using automated slurry application methods exhibit improved uniformity compared to the manual methods just described, while the automated methods at the same time allow the slurry application to be repeated. The slurry application can thus be carried out, for example, using a pump which circulates the slurry through the internal passageway. The automated system typically operates in a closed circuit, thereby reducing the amount of unused slurry.

Druhým krokem navrhovaného způsobu, následujícím po zavádění kašovité suspenze do vnitřního průchozího kanálu, je odstraňování nadměrného množství pro nanášení nevyužité kašovité suspenze z tohoto průchozího kanálu. Za tímto účelem způsob podle předloženého vynálezu zahrnuje identifikační zjišťování, jaké nadměrné množství kašovité suspenze, nacházející se v průchozím kanálu, má tendenci způsobovat vytváření nerovnoměrného povlakové vrstvy, vykazující nerovnoměrnou tloušťku a/nebo nerovnoměrné charakteristiky drsnosti povrchu. Kromě toho může být takové nadměrné množství kašovité suspenze, ve svém důsledku, příčinou blokování nebo dokonce ucpávání průchozího kanálu při následujícím vysoušení a/nebo ohřevu za účelem vytvoření povlakové vrstvy na bázi kovu. Navíc bylo dále zjištěno, že v zejména v délkově protažených průchozích kanálech, zahrnujících průchozí kanály vykazující nelineární průběh tvarové trajektorie, je zpravidla velmi obtížné provádět odstraňování nadměrného množství kašovité suspenze prostřednictvím jejího vyprazdňování odtékáním, což ve svém důsledku znamená provádění orientování substrátu do odpovídající polohy a umožnění odtékání nadměrného množství • 0 • · 4The second step of the proposed method, following the introduction of the slurry into the internal passageway, is to remove excess amounts to deposit unused slurry from the passageway. To this end, the method of the present invention comprises identifying which excessive amount of slurry present in the passageway tends to cause an uneven coating layer exhibiting uneven thickness and / or uneven surface roughness characteristics. In addition, such an excessive amount of slurry may result in blockage or even clogging of the passageway during subsequent drying and / or heating to form a metal-based coating layer. In addition, it has further been found that in particular in longitudinally extending through channels including through channels having a non-linear shape trajectory, it is generally very difficult to remove excess slurry by draining it by draining, which in turn results in orienting the substrate to the appropriate position and allow excess flow • 0 • · 4

0000

- 10 kašovité suspenze prostřednictvím působení gravitační síly. Vzhledem k uvedené skutečnosti je proto podle specifického provedení přeloženého vynálezu do navrhovaného způsobu začleněno protékání plynu tento průchozí kanál, jehož účelem je iniciace zmiňovaného vyprazdňování nadměrného množství kašovité suspenze nacházející se v průchozím kanálu.- 10 slurry through gravity. Accordingly, according to a specific embodiment of the present invention, a gas passage is incorporated into the proposed method to initiate said discharge of an excess amount of slurry present in the passage.

Ačkoliv je charakteristicky tímto iniciačním plynem vzduch o tlaku okolního prostředí nebo tlakový vzduch, je možné pro tento účel použít i další plyny. Takto může být z důvodu zajištění minimalizace na nejnižší možnou míru nebo naprosté eliminace nežádoucích reakcí mezi plynem a kašovitou suspenzí použitý například některý inertní plyn. Protékání plynu se iniciuje prostřednictvím různých a pro uvedený účel použitelných prostředků. Například, podle jednoho provedení předloženého vynálezu se pro tento účel na výstupní otvor průchozího kanálu aplikuje zdroj podtlaku, který svým účinkem způsobuje, že okolní vzduch a nadměrné množství kašovité suspenze proudí do uvedeného zdroje podtlaku. Podle dalšího možného provedení se za účelem odstraňování nadměrného množství kašovité suspenze na vstupní otvor průchozího kanálu uplatňuje zdroj tlakového vzduchu tak, že se uvedené odstraňování nadměrného množství kašovité suspenze uskutečňuje prostřednictvím nuceného oběhu vzduchu. V obou těchto případech, a to jak při použití nuceného oběhu vzduchu, tak i při použití podtlaku, se tyto na průchozí kanál typicky aplikuje prostřednictvím tryskové hlavice, která se lícuje do příslušného otvoru průchozího kanálu. V alternativním provedení se nucený oběh vzduchu nebo podtlak aplikují komplexně na celou příslušnou stranu substrátu, to znamená například na všechny vstupní otvory nebo na všechny výstupní otvory, nacházející se na této straně, současně.Although characteristic of this initiating gas is ambient air pressure or compressed air, other gases may be used for this purpose. Thus, for example, an inert gas may be used to minimize or completely eliminate the adverse reactions between the gas and the slurry. The gas flow is initiated by various means useful for this purpose. For example, according to one embodiment of the present invention, a vacuum source is applied to the exit opening of the passageway to effect ambient air and an excess amount of slurry to flow to said vacuum source. In a further embodiment, in order to remove excess slurry, a pressurized air source is applied to the inlet opening of the passageway such that said removal of excess slurry is effected by forced air circulation. In both of these cases, both in the use of forced air circulation and in the use of vacuum, these are typically applied to the passageway by means of a nozzle head that fits into the respective opening of the passageway. In an alternative embodiment, forced air circulation or vacuum is applied comprehensively to the entire respective side of the substrate, that is to say, to all inlets or all outlets located on that side simultaneously.

····

Volba průtokové rychlosti a doby trvání protékání plynu skrze průchozí kanál se volí na základě několika různých parametrů, zahrnujících minimální a maximální průřezové plochy průchozího kanálu, délka průchozího kanálu, požadovaná tloušťka vytvářené povlakové vrstvy na bázi kovu, a dále velikost povrchového napětí, viskozita a další reologické vlastnosti kašovité suspenze. Průtoková rychlost by, na jedné straně, neměla být příliš vysoká z důvodu, aby nedocházelo k odstraňování příliš velkého množství kašovité suspenze, což by ve svém důsledku způsobovalo vytváření příliš tenké povlakové vrstvy. Naproti tomu, z druhého hlediska, by průtoková rychlost měla být vysoká alespoň tak, aby zajišťovala odstraňování odpovídajícího množství pro vytváření povlakové vrstvy nepotřebné kašovité suspenze. Podle jednoho provedení předloženého vynálezu se velikost průtokové rychlosti plynu pohybuje v rozmezí od asi 0,1 do asi 20 kubických stop za minutu (cfm), například v rozmezí od asi 0,1 do asi 10 kubických stop za minutu (cfm) . Podle specifického provedení předloženého vynálezu je velikost průtokové rychlosti plynu asi 1,0 kubická stopa za minutu (cfm) . Charakteristiky laboratorního tlakového vzduchu, který je obvykle k dispozici v chemických laboratořích, se typicky pohybují ve shora zmiňovaném rozmezí. Doba protékání plynu skrze průchozí kanál se charakteristicky pohybuje v rozmezí řádově od asi 10 do asi 30 sekund.The choice of flow rate and duration of gas flow through the passageway is selected based on several different parameters including minimum and maximum cross-sectional areas of the passageway, length of the passageway, the desired thickness of the metal-based coating to be formed, surface tension, viscosity and more. rheological properties of the slurry. On the one hand, the flow rate should not be too high in order not to remove too much slurry, which would result in an excessively thin coating layer. In contrast, in the second aspect, the flow rate should be at least high so as to ensure removal of an adequate amount to form a coating of unnecessary slurry. According to one embodiment of the present invention, the gas flow rate is in the range of about 0.1 to about 20 cubic feet per minute (cfm), for example in the range of about 0.1 to about 10 cubic feet per minute (cfm). According to a specific embodiment of the present invention, the gas flow rate is about 1.0 cubic feet per minute (cfm). The characteristics of laboratory compressed air, which is typically available in chemical laboratories, are typically within the above-mentioned range. The gas flow time through the passageway typically ranges from about 10 to about 30 seconds.

Dalším krokem navrhovaného způsobu, následujícím pro protékání plynu skrze průchozí kanál, je vysoušení kašovité suspenze řízeným odpařováním kapalného média, obsaženého v kašovité suspenzi, z této kašovité suspenze za vytváření vysušené, povlakové vrstvy na bázi kovu. Odborný termín na bázi kovu, uváděný v předloženém popisu, je použitý pro • · · · označování materiálu povlakové vrstvy, kde kov v něm obsažený představuje buď jedinou kovovou složku, která je v povlakové vrstvě, vztaženo na celkovou hmotnost, obsažená v největším hmotnostním množství, nebo představuje součet několika různých kovových složek, které jsou v povlakové vrstvě, vztaženo na celkovou hmotnost, obsažené v největším hmotnostním množství. Tyto kovové složky zahrnují kovové prvky a kovové slitiny. Shora zmiňované vysoušení se může provádět při běžné teplotě místnosti, avšak zpravidla se, z důvodu snižování celkové doby vysoušení až na dobu řádově několik minut, provádí při zvýšených teplotách. Vzhledem k uvedenému se vysoušení charakteristicky provádí při zvýšené teplotě, jejíž velikost se pohybuje v rozmezí od asi 95 do asi 392 °F (od asi 35 do asi 200 °C) . Podle jednoho provedení předloženého vynálezu se vysoušení provádí při teplotě asi 80 °C po dobu asi deset minut. Vysoušení při zvýšených teplotách se obvykle označuje jako krok předběžného spékání nebo krok předběžného vypalování. Pro vysoušení je možné pro vysoušení nebo vypalování pojivá obsaženého ve výchozí kašovité suspenzi použít rovněž tak i vyšší teploty, například teploty řádově až 500 °F (260 °C) . Alternativně se může vysoušení provádět prostřednictvím technologického postupu částečného spékání, při kterém se z důvodu vyhovění požadavkům na vysoušení uplatňuje buď pomalý počáteční nárůst teploty, nebo udržování teploty na určité zvolené hodnotě.A further step of the proposed process, followed by flowing gas through the passageway, is drying the slurry by controlled evaporation of the liquid medium contained in the slurry from the slurry to form a dried, metal-based coating layer. The metal-based technical term used in the present description is used to denote the coating layer material, wherein the metal contained therein represents either the only metal component present in the coating layer, based on the total weight contained in the largest amount by weight or represents the sum of a number of different metallic constituents which are in the coating layer, based on the total weight contained in the largest quantity by weight. These metal components include metal elements and metal alloys. The aforementioned drying can be carried out at normal room temperature, but is generally carried out at elevated temperatures in order to reduce the total drying time to several minutes. Accordingly, the drying is typically carried out at an elevated temperature of about 95 to about 392 ° F (about 35 to about 200 ° C). According to one embodiment of the present invention, the drying is carried out at a temperature of about 80 ° C for about ten minutes. Drying at elevated temperatures is usually referred to as a pre-sintering or pre-firing step. For drying, higher temperatures, for example temperatures of the order of up to 500 ° F (260 ° C), can also be used for drying or firing the binder contained in the starting slurry. Alternatively, the drying may be carried out by means of a partial sintering process in which either a slow initial temperature rise or maintaining the temperature at a selected value is applied to satisfy the drying requirements.

V případech, ve kterých se požaduje dosažení povlakové vrstvy na bázi kovu větší tloušťky, neboli, jinak řečeno, všude tam, kde jediná aplikace kašovité suspenze nepostačuje pro zajištění vytvoření konečné, plně funkční povlakové vrstvy, musí být kroky nanášení kašovité suspenze na vnitřní povrch, odstraňování nadměrného množství kašovité suspenzeIn cases where it is desired to achieve a metal-based coating of greater thickness, or, in other words, where a single application of the slurry is not sufficient to provide a final, fully functional coating, the steps of applying the slurry to the inner surface must be removing excess slurry

- 13 prostřednictvím vyprazdňování gravitačním odtékáním nebo nuceným protékáním plynu, a vysoušení opakovány několikrát za po sobě. Při provádění takového postupu zpracování představuje každá aplikace kombinace příslušných a nezbytně nutných kroků navrhovaného způsobu ve svém výsledku účinné zvětšování tloušťky povlakové vrstvy o hodnotu rovnající se přibližně tloušťce výchozí povlakové vrstvy. Takto například aplikace třech kombinací příslušných kroků způsobu poskytuje ve svém důsledku vytvoření povlakové vrstvy, která vykazuje tloušťku, jejíž velikost představuje přibližně trojnásobek (3 krát větší) výchozí tloušťky povlakové vrstvy. Takové několikeré opakování kombinace příslušných kroků navrhovaného způsobu je výhodné zejména pro určité aplikace, například pro vytváření povlakové vrstvy na bázi komplexních sloučenin hliníku na dílčích komponentách proudového motoru. V tomto případě vykazuje povlaková vrstva průměrnou tloušťku, která není obvykle menší než asi 0,5 tisícin palce (asi 0,0127 mm), a charakteristicky se pohybuje v rozmezí například od asi 0,5 do asi 10 tisícin palce (od asi 0,0127 do asi 0,254 mm).- 13 by emptying by gravity flow or forced gas flow, and drying repeated several times in succession. In carrying out such processing, each application of the combination of the necessary and necessary steps of the proposed method results in an effective increase in the thickness of the coating layer by a value approximately equal to the thickness of the initial coating layer. Thus, for example, the application of three combinations of the respective process steps results in the formation of a coating layer having a thickness of approximately three times (3 times greater) the initial thickness of the coating layer. Such repeated repetition of the combination of the respective steps of the proposed method is particularly advantageous for certain applications, for example for forming a coating layer based on complex aluminum compounds on component parts of a jet engine. In this case, the coating layer has an average thickness that is not typically less than about 0.5 mils (about 0.0127 mm), and typically ranges from, for example, about 0.5 to about 10 mils (from about 0, 10 mils). 0127 to about 0.254 mm).

Dalším krokem navrhovaného způsobu, následujícím po vysoušení, jehož výsledkem je substrát opatřený na odpovídajících površích vysušenou povlakovou vrstvu na bázi kovu, je další ohřev takto získaného substrátu za účelem spékání nebo vypalování vytvořené povlakové vrstvy, jehož důsledkem je zvýšení hustoty této povlakové vrstvy. Teplota používaná pro spékání je velkou měrou závislá jednak na konkrétním kovovém materiálu povlakové vrstvy, stejně tak jako na zamýšleném prostředím, ve kterém má povlakovou vrstvou opatřený substrát pracovat. Povlaková vrstva může být dále podrobovaná působení vysokých teplot za účelem dosažení difúzní povlakové vrstvy, přesněji řečeno difúzí za • · 9 9 99 99A further step of the proposed method, after drying, resulting in a substrate provided with a dried metal-based coating on the corresponding surfaces, is to further heat the substrate so obtained to sinter or burn the resulting coating layer, resulting in increased density of the coating layer. The temperature used for sintering is largely dependent on the particular metallic material of the coating layer as well as the intended environment in which the coated substrate is to operate. Furthermore, the coating layer may be subjected to high temperatures in order to achieve a diffuse coating layer, more specifically, by diffusion to form a diffusion coating.

9 9 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 · · ·«·· ······ · · ·· · 9 99 9 · · · «·· ······ · · · · · 9 9

9 · · ···· ··· · ·· · ··· 9 9 9 99 9 9 9 9

- 14 vysokých teplot vytvořené povlakové vrstvy na bázi komplexních sloučenin hliníku. Obvyklé teploty difúze nejsou zpravidla menší než asi 1600 °F (870 °C), a charakteristicky se tyto teploty pohybující se v rozmezí například od asi 1800 do asi 2100 °F (od asi 982 do asi 1149 °C) . Shora zmiňované difúzní povlakové vrstvy poskytují vysokou odolnost dílčích komponent proudového motoru proti oxidaci za vysokých teplot a proti účinkům korozního působení. Aplikovaná zvýšená teplota způsobuje tavení hliníku a jeho difundování do pod povlakovou vrstvou se nacházejícího povrchu substrátu za vytváření různých intermetalických fází. Takže, v případě zpracovávání substrátu vytvořeného z vysoce legované slitiny na bázi niklu difunduje do povrchu tohoto substrátu hliník obsažený v povlakové vrstvě a váže se s niklem za vytváření různých slitin na bázi komplexních sloučenin hliníku s niklem. V některých provedeních podle předloženého vynálezu se nejdříve, ještě před vlastním nanášením kašovité suspenze na bázi hliníku na vnitřní povrchy substrátu shora popsaným navrhovaným způsobem, na tyto vnitřní povrchy nanáší vrstva drahého kovu, například platiny. Za tohoto stavu se pak difundující hliník váže jednak s platinou za vytváření intermetalických fází komplexních sloučenin hliníku s platinou, a rovněž tak i s niklem za vytváření intermetalických fází komplexních sloučenin hliníku s niklem a intermetalických fází komplexních sloučenin hliníku s platinou a niklem.- 14 high temperature formed coatings based on complex aluminum compounds. Typically, diffusion temperatures are not less than about 1600 ° F (870 ° C), and typically are in the range of, for example, from about 1800 to about 2100 ° F (from about 982 to about 1149 ° C). The above-mentioned diffusion coating layers provide high resistance of the jet engine components to high temperature oxidation and corrosion effects. The applied elevated temperature causes the aluminum to melt and diffuse into the underlying substrate surface to form various intermetallic phases. Thus, in the case of processing a substrate formed from a high-alloy nickel-based alloy, the aluminum contained in the coating layer diffuses into the substrate surface and binds with nickel to form various alloys based on complex aluminum-nickel compounds. In some embodiments of the present invention, a precious metal layer, such as platinum, is first applied to the inner surfaces of the substrate as described above prior to applying the aluminum slurry to the substrate. In this state, the diffusing aluminum then binds with platinum to form the intermetallic phases of the complex aluminum-platinum compounds and also to nickel to form the intermetallic phases of the complex aluminum-nickel compounds and the intermetallic phases of the platinum-nickel aluminum complex compounds.

Následně uvedená příkladná provedení jsou zamýšlená pouze jako ilustrativní, a neměly by být tudíž z jejich popisu vyvozován žádný závěr, který by jakýmkoliv způsobem mohl vést k omezení nárokovaného rozsahu předloženého vynálezu. Jako teoretický model vnitřních průchozích kanálů, které se nacházejí v takovém substrátu jako je dílčí •The following exemplary embodiments are intended to be illustrative only and, therefore, no conclusion should be drawn from the description thereof that could in any way limit the claimed scope of the present invention. As a theoretical model of internal passageways that are found in a substrate such as

- 15 komponenta proudového motoru, například profilovaná lopatka, jsou v následujících příkladných provedeních použity trubičky malého průměru.A jet engine component, such as a profiled blade, is used in the following exemplary embodiments of small diameter tubes.

Příklad 1Example 1

Trubička z antikorozní ušlechtilé oceli typu 304, vykazující vnitřní průměr (ID) 0,064 palce (1,6256 mm) a tloušťku stěny 0,009 palce (0,2286 mm), byla řezáním rozdělena na kusy o délce 6 palců (152,4 mm), následně leptána v 50% vodném roztoku kyseliny chlorovodíkové (HC1) při teplotě 122 °F (50 °C) po dobu 5 minut, a poté promyta v destilované vodě a vysušena. Zároveň byla důkladným promícháním připravena kašovitá suspenze na bázi hliníku byla a nasáta do plastikového kapátka (v množství přibližně 3 kubické centimetry). V tomto případě byla zmiňovanou kašovitou suspenzí směs sestávající z 37,7 % hmotn. hliníku, 4,2 % hmotn. křemíku, a 58,1 % hmotn. vodného roztoku chromanu a fosforečnanu, a vykazující viskozitu o hodnotě asi 20 centipoise. Poté byla špička plastikového kapátka zavedena do jednoho konce trubičky z antikorozní ušlechtilé oceli, a kašovité suspenze na bázi hliníku, obsažená v kapátku, se nechala volně téci do vnitřního prostoru trubičky. Po zavedení příslušného množství kašovité suspenze na bázi hliníku do trubičky byl po dobu 2 minuty do jednoho z jejích navzájem protilehlých konců vefukován laboratorní tlakový vzduch za účelem odstranění nadměrného množství kašovité suspenze. Následnou vizuální prohlídkou bylo ověřeno, zda trubička není nějakým způsobem ucpaná. Následně bylo provedeno zvážení trubičky, její předběžné vypálení při teplotě kolem 175 °F (80 °C) po dobu 10 minut na vzduchu, ochlazení, a opětné převážení. Popsané kroky nanášení • · · 9 9 9 • 99 9 9 9 9 9 9 9 9 • 9 « 9 · 9 · 9 ·A 304 stainless steel tube having an ID of 0.064 inch (1.6256 mm) and a wall thickness of 0.009 inch (0.2286 mm) was cut into 6 inch (152.4 mm) pieces by cutting, subsequently etched in 50% aqueous hydrochloric acid (HCl) at 122 ° F (50 ° C) for 5 minutes, and then washed in distilled water and dried. At the same time, a slurry of aluminum-based slurry was prepared by thorough mixing and aspirated into a plastic dropper (approximately 3 cubic centimeters). In this case, the slurry was a mixture of 37.7 wt. % aluminum, 4.2 wt. % of silicon, and 58.1 wt. an aqueous solution of chromate and phosphate, and having a viscosity of about 20 centipoise. Then, the tip of the plastic dropper was introduced into one end of the stainless steel tube, and the aluminum-based slurry contained in the dropper was allowed to flow freely into the interior of the tube. After the appropriate amount of aluminum-based slurry was introduced into the tube, laboratory pressurized air was blown into one of its opposing ends for 2 minutes to remove excess slurry. Subsequent visual inspection showed that the tube was not blocked in any way. Subsequently, the tube was weighed, pre-baked at a temperature of about 175 ° F (80 ° C) for 10 minutes in air, cooled, and transported again. Described application steps • · · 9 9 9 • 99 9 9 9 9 9 9 9 9 • 9 «9 · 9 · 9 ·

999999 9 9 99 99 9999999 9 9 99 99 9

9 9 9 99999 9 9 9999

999 9 999 999 9« 99 kašovité suspenze, aplikace tlakového vzduchu, a předběžného vypalování byly zopakovány 6 krát po sobě. Přírůstek hmotnosti, doprovázející každou kombinaci příslušných kroků zpracování, se pohyboval v rozmezí od 2,3 do 3,5 mg/cm². Hmotnost navázané kašovité suspenze, dosažená po každém kroku předběžného vypalování, se pohybovala v rozmezí od 80,6 do 89,8 % hmotn., vztaženou na celkovou hmotnost suspenze, signalizuje průběh vysoušení kašovité suspenze.999 9 999 999 9 99 99 slurry, application of compressed air, and pre-firing were repeated 6 times. The weight gain accompanying each combination of the respective processing steps ranged from 2.3 to 3.5 mg / cm ² . The weight of the bound slurry obtained after each pre-firing step ranged from 80.6 to 89.8% by weight, based on the total weight of the slurry, indicating the slurry drying.

Poté následovalo další vypalování trubičky při teplotě kolem 500 °F (260 °C) po dobu 10 minut na vzduchu a následné nařezání trubičky na dílčí segmenty o délce 1 palec (25,4 mm), které byly použity pro účely přezkoumání rovnoměrnosti vytvořené povlakové vrstvy.This was followed by further firing of the tube at about 500 ° F (260 ° C) for 10 minutes in air and then cutting the tube into 1-inch (25.4 mm) segments that were used to examine the uniformity of the coating formed. .

Na Obr. 1 a 2 připojené výkresové dokumentace jsou uvedené mikrosnímky nasnímané prostřednictvím elektronového mikroskopu (SEM) jednoho dílčího segmenty trubičky o délce 6 palců (152,4 mm), pocházejícího z její střední části.In FIG. Figures 1 and 2 of the accompanying drawings are those electron microscope (SEM) micrographs of one 6-inch (152.4 mm) tube sub-segment originating from its central portion.

Z mikrosnímků uvedených Obr. 1 a 2 je seznatelné dosažení rovnoměrné povlakové vrstvy, přičemž i další dílčí segmenty této tubičky vykazovaly podobně rovnoměrnou povlakovou vrstvu vysoké jakosti.From the micrographs of FIG. 1 and 2, it is noticeable that a uniform coating layer is achieved, and other sub-segments of the tubing have a similarly uniform coating layer of high quality.

Přiklad 2Example 2

Trubička z antikorozní ušlechtilé oceli typu 304, vykazující vnitřní průměr (ID) 0,064 palce (1,6256 mm) a tloušťku stěny 0,009 palce (0,2286 mm), byla řezáním rozdělena na jednotlivé kusy o délce 6 palců (152,4 mm). Následné zpracovávání trubičky bylo prováděno způsobem stejným jako v Příkladu 1. Přírůstek hmotnosti, dosažený po každé kombinaci příslušných kroků zpracování, spadá v tomto • ti • titi · · · tititi ti ti · titi * ti ti • ti ti ti ···· • titi ti tititi tititi ·· titiA 304 stainless steel tube having an ID (ID) of 0.064 inch (1.6256 mm) and a wall thickness of 0.009 inch (0.2286 mm) was cut into 6 inch (152.4 mm) pieces by cutting. . The post-processing of the tube was carried out in the same manner as in Example 1. The weight gain achieved after each combination of the respective processing steps falls within this three-headed three-headed three-headed three-headed three. titi ti tititi titi ·· titi

- 17 případě do rozsahu od 2,7 do 3,0 mg/cm², a hmotnost navázané kašovité suspenze, dosažená po následujícím předběžném vypalování při teplotě 175 °F (80 °C), se pohybuje v rozmezí od 84,8 do 90,8 % hmotn. Následnou vizuální prohlídkou bylo prověřeno, zda je trubička průchozí a zda není ucpaná nějakým zbytkem suspenze. Poté byla trubička podrobena dalšímu vypalování při teplotě 500 °F (260 °C) a následně provedena kontrola, při které bylo zjištěno, že vytvořená povlaková vrstva je, podobně jako v Příkladu 1, v celém příčném průřezu trubičky rovnoměrná a odpovídá požadované j akosti.- 17 to a range of 2.7 to 3.0 mg / cm ² , and the weight of the bound slurry obtained after the subsequent pre-firing at 175 ° F (80 ° C) ranges from 84.8 to 90 %, 8 wt. Subsequent visual inspection to verify that the tube is through and not clogged with any remaining suspension. Then the tube was subjected to further firing at 500 ° F (260 ° C), followed by a check that the coating formed, as in Example 1, was found to be uniform throughout the cross-section of the tube and correspond to the desired quality.

Příklad 3Example 3

V tomto příkladu byl použit stejný postup zpracování jako v Příkladu 1, avšak zpracovávanými trubičkami byly trubičky vytvořené z materiálu GTD 111 (se směrným složením: 9,50 % kobaltu, 14,00 % chrómu, 3,00 % hliníku, 4,90 % titanu, 2,80 % tantalu, 1,50 % molybdenu, 3,80 % wolframu, 0,01 % uhlíku, 0,04 % zirkonu, a 0,01 % bóru), a vykazující následující rozměry: vnitřní průměr (ID) 0,060 palce (1,524 mm) a tloušťka stěny 0,010 palce (0,254 mm); a vnitřní průměr (ID) 0,100 palce (2,54 mm) x tloušťka stěny 0,010 palce (0,254 mm). Tyto trubičky byly podrobené stejnému zpracování jako v Příkladu 1 s tím, že povlékané trubičky byly zpracovávány při teplotě kolem 2012 °F (1100 °C) po dobu 4 hodiny v atmosféře argonu. Následnou vizuální prohlídkou bylo potvrzeno vytvoření z hlediska tloušťky rovnoměrných difúzních povlakových vrstev.In this example, the same processing procedure was used as in Example 1, but the tubes to be treated were tubes formed from GTD 111 (with a guide composition: 9.50% cobalt, 14.00% chromium, 3.00% aluminum, 4.90% titanium, 2.80% tantalum, 1.50% molybdenum, 3.80% tungsten, 0.01% carbon, 0.04% zirconium, and 0.01% boron), and having the following dimensions: ID (ID) 0.060 inches (1.524 mm) and wall thickness 0.010 inches (0.254 mm); and an inner diameter (ID) of 0.100 inches (2.54 mm) x wall thickness of 0.010 inches (0.254 mm). These tubes were subjected to the same treatment as in Example 1 except that the coated tubes were treated at a temperature of about 2012 ° F (1100 ° C) for 4 hours under argon atmosphere. Subsequent visual inspection confirmed formation of uniform diffusion coating layers.

• · « · fc » · · • fcfc ti fcfc « · « · • · · · · fcfcfcfc • fcfcfcfc · · fc · · · · · • · fc · fcfcfcfc • fcfc · fcfcfc fcfcfc fcfc fcfc· Fcfc ti fcfc fcfcfcfc fcfcfcfc fcfcfcfcfcfcfcfcfcfc fcfcfc fcfc fcfc

- 18 Příklady 4 až 6- 18 Examples 4 to 6

Dále byly zkušebnímu testování podrobeny trubičky z antikorozní ušlechtilé oceli vykazující větší rozměry a to vnitřní průměry (ID) až do velikosti asi 0,105 palce (2, 667 mm), a délky až do velikosti 10 palců (254 mm), u kterých bylo dosaženo v podstatě podobných výsledků jako v předcházejících příkladech, takže povlakové vrstvy vykazovaly rovnoměrné tloušťky a rovnoměrnou drsnost povrchu v celém průřezu. Dále byly zkušebnímu testování podrobeny i trubičky vytvořené z čistého niklu, vykazující vnitřní průměry 0,064 palce (1,6256 mm) a 0,105 palce (2,667 mm), u kterých byly dosaženy podobné nebo v podstatě stejné výsledky. Kromě toho byly zkušebnímu testování podrobeny také více zředěné a více koncentrované kašovité suspenze na bázi hliníku. Porovnáním zjištěných skutečností s předcházejícími příklady bylo, podle očekávání, pro tyto tyPY kašovitých suspenzí dosaženo podobných nebo v podstatě stejných. Rovněž tak se ukázalo, že přírůstek hmotnosti po nanášení suspenze příslušné koncentrace je přímo úměrný koncentraci tuhých částic v této kašovité suspenzi obsažených.In addition, stainless steel tubes of larger diameters (IDs) up to about 0.105 inches (2.667 mm) in length and up to 10 inches (254 mm) in length were obtained for testing. substantially similar results as in the previous examples, so that the coating layers showed uniform thicknesses and uniform surface roughness throughout the cross-section. In addition, tubes made of pure nickel having internal diameters of 0.064 inch (1.6256 mm) and 0.105 inch (2.677 mm) were similarly or substantially the same. In addition, more dilute and more concentrated aluminum slurries were subjected to test. Comparing the findings with the previous examples, it was expected that similar or substantially the same slurries of these slurries were obtained. It has also been shown that the weight gain after application of the suspension of appropriate concentration is directly proportional to the concentration of solid particles contained in the slurry.

Srovnávací příkladComparative example

V tomto případě byl použitý postup zpracování stejný jako v Příkladu 1 až na to, že aplikace tlakového vzduchu bylo nahrazeno vyprazdňováním nadměrného množství kašovité suspenze z vnitřního prostoru trubičky vytékáním prostřednictvím gravitační síly. Podle tohoto srovnávacího příkladu vykazovala trubička po druhém nanášení kašovité suspenze na jednom ze svých navzájem protilehlých konců ·· ·· • ··« ·· • · · « ♦ · • · * • · · ··In this case, the treatment procedure used was the same as in Example 1 except that the application of compressed air was replaced by emptying an excess amount of slurry from the interior of the tube by leakage by gravity. According to this comparative example, the tube exhibited a second slurry application at one of its opposing ends after the second application of the slurry.

- 19 uspání touto suspenzí. Srovnávací příklad vzhledem k tomu dokazuje, že odstraňování nadměrného množství kašovité suspenze za použití jen a pouze gravitační síly nepostačuje pro vytvoření rovnoměrné povlakové vrstvy.- 19 suspensions with this suspension. The comparative example shows, therefore, that the removal of excess slurry using only and only gravitational force is not sufficient to form a uniform coating layer.

Shora byla popsáno množství navzájem odlišných provedení předloženého vynálezu. Nicméně, popis těchto provedení je míněný pouze jako ilustrativní a v žádném případě nepředstavuje jakékoliv omezení jeho nárokovaného rozsahu. V souladu s touto skutečností může osoba obeznámená se stavem techniky na základě shora popsaných provedení odvodit jejich různé další úpravy, modifikace, adaptace, a alternativy, aniž by se taková provedení odchylovala od nárokovaného rozsahu předloženého vynálezu, uvedeného v připojených patentových nárocích.A number of different embodiments of the present invention have been described above. However, the description of these embodiments is intended to be illustrative only and in no way constitutes any limitation of its claimed scope. Accordingly, one of ordinary skill in the art can derive various modifications, modifications, adaptations, and alternatives from the embodiments described above without departing from the claimed scope of the present invention as set forth in the appended claims.

Claims

A method of coating an inner surface of a substrate, comprising the steps of:

providing a substrate with an inner surface to be coated;

applying a slurry to the inner surface of the substrate, the slurry comprising a powdered metal; and drying the slurry so that the slurry forms a metal-based coating on the inner surface of the substrate.

Method according to claim 1, characterized in that the inner surface to be coated is an inner passage channel extending through the substrate.

The method of claim 2, further comprising the step of flowing gas through the inner passageway performed after the slurry depositing step.

4. The method of claim 3, wherein the flow of gas through the inner passageway causes removal of an excessive amount of slurry present in the passageway.

Method according to claim 3, characterized in that the flowing gas is supplied from a pressurized gas source.

The method of claim 3, wherein the flow of gas through the inner passageway is effected by applying a vacuum source to the passageway.

»•

»· · · ·» »» »» »»

Method according to claim 6, characterized in that the substrate is placed in air during processing and the applied vacuum causes the ambient air to flow through the inner passageway.

The method of claim 3, wherein the flowing gas flows through the inner passageway at a rate ranging from about 0.1 to about 20.0 cubic feet per minute.

The method of claim 3, wherein the substrate to be treated comprises a plurality of through channels.

with the inner

The method of claim 3, wherein the steps of applying the slurry, gas flow, and drying are repeated several times in order to increase the thickness of the metal-based coating layer.

The method of claim 10, wherein the drying step is performed by pretreating the substrate at a temperature of not less than about 35 ° C.

The method of claim 2, wherein the inner passageway has a slenderness ratio not less than 5, wherein the slenderness ratio is the ratio of the length of the inner passageway to the minimum cross-sectional dimension of the inner passageway.

Method according to claim 12, characterized in that the internal passageway generally has a cross-sectional cross section.

I · · *

I · · ·

99 99 and the minimum cross-sectional dimension is the smallest cross-sectional diameter of this through duct.

The method of claim 12, wherein the slenderness ratio is not less than about 10.

15. The method of claim 14, wherein the slenderness ratio is not less than about 20.

16. The method of claim 15, wherein the slenderness ratio is not less than about 40.

17. The method of claim 2, wherein the internal passageway has a generally circular configuration in cross-section and has a minimum diameter of about 10 to about 400 mils (about 0.254 to about 10 mils). 16 mm).

The method of claim 1, wherein the metal-based coating layer has an average thickness of not less than about 0.5 mils (about 0.0127 mm).

The method of claim 18, wherein the metal-based coating layer has an average thickness of about 0.5 to about 10 mils (about 0.0127 to about 0.254 mm).

20. The method of claim 1 wherein the substrate comprises a metal alloy.

The method of claim 20, wherein the substrate is a jet engine component.

0 0 0

0 0 0 ► 00

- 23 ··

0 · 000 «e

00 «

The method of claim 21, wherein the jet engine component is a profiled blade; and the inner surface is a plurality of internal passageways included in the profiled vane.

23. Way according to claim 21, characterized by that partial component current consists of highly alloyed alloys. 24. Way according to claim 23, you brand so that

that the superalloy comprises a superalloy based on nickel or a superalloy based on cobalt, in which nickel or cobalt is the only metal component in the superalloy based on the total weight contained in the largest mass amount.

The method of claim 24, wherein the superalloy is a nickel base.

The method of claim 1, wherein the metal powder comprises aluminum.

characterized in that the high-alloy alloy is characterized in that:

The method of claim 26, wherein the slurry comprises 30.0 to 45.0 wt. % aluminum, 2.0 to 8.0 wt. silicon, and an aqueous solution as the remainder.

28. The method of claim 27, wherein the aqueous solution comprises chromate and phosphate.

• 9 9 9 9 9 9 9 99 99

9 9 9 9

999 · * 9 9 · Μ 99 9 «

- 24

The method of claim 28, wherein the slurry comprises 1.0 to 6.0 wt. % chromate, and 15.0 to 25.0 wt. phosphate.

30. The method of claim 26, wherein the aluminum powder has an average particle size in the range of about 1.0 to about 15 mils.

By doing this, the process further for high aluminum into

The method of claim 1, wherein the metal powder comprises aluminum; and said step of subjecting the substrate to temperature diffusion at which the substrate diffuses.

32. A method for coating internal passageways of a jet engine component 4ch, comprising the steps of:

providing a jet engine component with internal passageways to be coated;

depositing a slurry on the surface of the internal passageways, the slurry comprising powdered aluminum;

flowing gas through the internal passageways causing removal of excess slurry present in the passageways;

drying the slurry so that the slurry forms an aluminum-based coating on the surface of the internal passageways; and repeating at least the steps of applying the slurry, gas flow, and drying several times.

33. The method of claim 32, wherein the inner passageway has a slenderness ratio of about 4 to about 44 degrees.

4 4 V 4

4 4 4 4 • · · 4 4

4 4 4 4 4

The size is not less than 5, wherein the slenderness ratio is the ratio of the length of the respective inner passageway to the minimum cross-sectional dimension of the same inner passageway.

34. The method of claim 33 wherein said internal passageways have a generally circular configuration in cross-section, and the minimum cross-sectional dimension is the smallest cross-sectional diameter of said passageways.

35. The method of claim 33, wherein the slenderness ratio is not less than about 10.

36. The method of claim 33, wherein the slenderness ratio is not less than about 20.

37. The method of claim 33, wherein the slenderness ratio is not less than about 40.

38. The method of claim 32, wherein the jet engine component is a profiled blade.

39. The method of claim 32, further comprising the step of subjecting the substrate to high temperature diffusion at which aluminum is diffused into the substrate.

The method of claim 39, wherein the diffusion treatment is carried out at a temperature of not less than 870 ° C.