Właściwości warstw aluminidkowych modyfikowanych platyna i palladem wytworzonych metodą CVD na podłożu nadstopów niklu

Abstract

In the paper some functional properties (hardness and oxidation resistance) of platinum and palladium modified aluminide coatings deposited by the CVD method on a nickel-based superalloy were determined. The platinum and palladium microlayers, 3 μm thick were deposited by electroplating process. The heat treatment of electroplating microlayers was performed for 2h at the temperature 1050 degree Celsjus in an argon atmosphere as to increase adhesion between the coating and the substrate. The low activity CVD aluminizing process of platinum heat treated coatings 3 μm thick at the 1050degree Celsjus for 8h using IonBond equipment was performed. The effects of aluminizing process were verified by the use of an optical microscope (microstructure and coating thickness); a scanning electron microscope and an energy dispersive spectroscope (chemical composition of the surface and cross-section of the modified aluminide coating). The hardness measurements on the cross-section of nonmodified and platinum or palladium modified aluminide coatings were performed. Oxidation tests of modified aluminide coatings at the 1100 degree Celsjus for 1000 h in the air atmosphere were carried out. On the grounds of the obtained results it was found that the main phase of the platinum modified aluminide coating is β-(Ni,Pt)Al. Consequently, the palladium modification of aluminide coating causes the formation of β-(Ni,Pd)Al phase. The platinum modified aluminide coating has better oxidation resistance than nonmodified and palladium modified aluminide coating. The XRD analysis of the surface of oxidized platinum modified aluminide coating confirmed the presence of the thermodynamically stable oxide layer Al2O3, that has good protective properties. The oxides of NiAl2O4, Al1:98Cr0:02O3 and TiO2 were found on the surface of the palladium modified aluminide coating after 1000 h oxidation at the 1100 degree Celsjus the in the air atmosphere.W pracy określono niektóre właściwości użytkowe (twardość oraz żaroodporność) warstwy aluminidkowej modyfikowanej platyną i palladem wytworzonej metodą CVD na podłożu nadstopów niklu, polikrystalicznym Inconel 713 LC i monokrystalicznym - CMSX 4. Powlokę platyny i palladu (grubość - 3μm) wytworzono metodą galwaniczną. Poprawę przyczepności powłoki galwanicznej do podłoża uzyskano przez wygrzewanie w temperaturze 1050 stopni Celsjusza w czasie 2 h w atmosferze argonu. Warstwę aluminidkowa wytworzono w procesie niskoaktywnym CVD (temperatura - 1050 stopni Celsjusza, czas - 8h). Efekty procesu aluminiowania weryfikowano w badaniach mikroskopowych (mikrostruktura i głębokość warstwy) oraz w analizie składu chemicznego na powierzchni i przekroju warstwy modyfikowanej. Pomiary twardości prowadzono na przekroju niemodyfikowanej warstwy aluminidkowej oraz warstwie modyfikowanej platyna i palladem. Próbę zmęczenia cieplnego wykonano w temperaturze 1100 stopni Celsjusza i w czasie 1000 h w atmosferze powietrza. Analiza uzyskanych wyników badan pozwała stwierdzić, ze głównym składnikiem fazowym mikrostruktury modyfikowanej platyną warstwy aluminidkowej są kryształy fazy &beta ;-(Ni,Pt)Al. Modyfikowanie palladem warstwy aluminidkowej prowadzi do tworzenia się kryształów fazy &beta ;-( -(Ni,Pd)Al jako głównego składnika fazowego mikrostruktury warstwy. Warstwę aluminidkowa modyfikowaną platyną charakteryzuje większa żaroodporność w porównaniu do warstwy aluminidkowej modyfikowanej palladem lub niemodyfikowanej. Analiza składu fazowego na powierzchni warstwy aluminidkowej modyfikowanej platyna po próbie zmęczenia cieplnego wykazała obecność zgorzeliny składającej sie z termodynamicznie stabilnego tlenku Al.2O3: Tlenek NiAl2O4; Al1:98Cr0:02O3 oraz rutyl TiO2 zaobserwowano na powierzchni warstwy aluminidkowej modyfikowanej palladem po 1000 h utleniania w temperaturze 1100 stopni Celsjusza w atmosferze powietrza