PROCEDIMIENTO PARA EL REVESTIMIENTO DE PARTES COMPONENTES METALICAS MEDIANTE DIFUSION EN FASE GASEOSA Y DISPOSITIVO PARA LA REALIZACION DEL MISMO.

Procedimiento para el revestimiento por difusión en fase gaseosa de unas partes componentes metálicas según el cual la superficie de la parte componente,

la cual ha de ser revestida, es puesta en contacto con un halogenuro de metal - como el gas de recubrimiento - a los efectos de formar una capa de difusión que queda definida por un espesor de capa, previamente determinado, así como por un previamente establecido contenido en metal de revestimiento, en % de peso, dentro de la superficie de la parte componente; en este caso, una definida temperatura de recubrimiento trae consigo una definida duración de recubrimiento con una concentración nominal del halogenuro de metal en superficie de la parte componente, y esta concentración está en correlación con la duración de recubrimiento; procedimiento éste que está caracterizado porque para el halogenuro de metal es ajustada en la superficie de la parte componente, a través de un primer espacio de tiempo, una primera concentración, que es más elevada que la concentración nominal, y, a través de por lo menos un segundo espacio de tiempo, es ajustada en la superficie de la parte componente por lo menos una segunda concentración que es aproximadamente igual a la concentración nominal o es inferior a la misma, siendo el primer espacio de tiempo y por lo menos un segundo espacio de tiempo elegidos de tal manera que la suma de los espacios de tiempo sea inferior a la duración de recubrimiento con la concentración nominal

Procedimiento para el revestimiento de partes componentes metálicas mediante difusión en fase gaseosa y dispositivo para la realización del mismo.

La presente invención se refiere a un procedimiento para el revestimiento o recubrimiento por difusión en fase gaseosa de unas partes componentes metálicas, sobre todo de las partes componentes de turbinas de gas; procedimiento éste según el cual la superficie de la parte componente, la cual ha de ser revestida, es puesta en contacto con un halogenuro de metal, como el gas de revestimiento, para la formación de una capa de difusión que queda definida por un espesor de capa, previamente determinado, así como por un previamente establecido contenido en metal de revestimiento - en % de peso - dentro de la superficie de la parte componente; a este efecto, una definida temperatura de recubrimiento conduce a una definida duración de recubrimiento, con una concentración nominal del halogenuro de metal en la superficie de la parte componente; concentración ésta que está en correlación con la duración de recubrimiento.

Las capas de difusión de este tipo sirven, por regla general, como capas protectoras contra la corrosión por gas caliente o como capas protectoras de oxidación por gas caliente o bien como base de adherencia para las capas calorífugas.

De este modo, resulta que la Patente Europea Núm. EP 1 013 794 A2 revela un procedimiento para el revestimiento por difusión en fase gaseosa según el cual una superficie, que ha de ser recubierta, es puesta en contacto con una concentración constante de un halogenuro de metal como gas para el recubrimiento. En este caso, y previo a la introducción del halogenuro, la cámara para efectuar el revestimiento es barrida con un gas inerte, como medida de limpieza y, durante este proceso del barrido, la presión del gas inerte puede ser variada o ser ajustada a una pulsación.

Para ello se parte, según un conocido procedimiento, de una concentración nominal del halogenuro de metal en la superficie de la parte componente, concentración ésta que para la formación de una capa de difusión - con un espesor de capa dentro de la gama de 50 hasta 100 µm y con un contenido de metal de recubrimiento de un 25 hasta un 32% de peso en la superficie de la parte componente - conduce a una bien definida y reproducible duración de recubrimiento de 14 horas. Unas capas de difusión alternativas, con otras gamas de espesor de capa y/u otros contenidos de metal de revestimiento, pueden conducir a unas duraciones de recubrimiento de, por ejemplo, 20 horas. Al tratarse de un material de difícil recubrimiento - como, por ejemplo, de una aleación en base a níquel y de una solidificación monocristalina, siendo las demás condiciones invariadas - se hace necesaria una más prolongada duración de recubrimiento.

El problema, en el cual está basada la presente invención, consiste en proporcionar un procedimiento de la clase descrita al principio, por medio del cual unas capas de difusión - con un definido espesor de capa así como con un definido contenido en metal de recubrimiento, en % de peso y dentro de la superficie del componente - puedan ser fabricadas de la manera más económica posible, es decir, con una reducción en el tiempo para el recubrimiento.

La solución de este problema está caracterizada, en relación con el procedimiento, por el hecho de que para el halogenuro de metal es ajustada en la superficie de la parte componente, a través de un primer espacio de tiempo (de recubrimiento), una primera concentración que es más elevada que la concentración nominal, así como, a través de por lo menos un segundo espacio de tiempo (de recubrimiento), es ajustada en la superficie de la parte componente por lo menos una segunda concentración que es aproximadamente igual a la concentración nominal o es inferior a la misma; en este caso, el primer espacio de tiempo y por lo menos un segundo espacio de tiempo son elegidos de tal manera que la suma de los espacios de tiempo sea inferior a la duración de recubrimiento con la concentración nominal.

En este procedimiento se muestra como conveniente el hecho de que, gracias a la elevada primera concentración del halogenuro de metal en la superficie de la parte componente, dentro del primer espacio de tiempo existe, nada más que comenzar el proceso, una gran diferencia en la concentración con respecto a la parte componente que, por regla general, contiene inicialmente sólo un poco o nada del elemento que es idéntico al metal de revestimiento como, por ejemplo, Al o Cr. En base a la elevada fuerza de impulsión, esto conduce a la rápida introducción de un elevado número de átomos del metal de revestimiento en la superficie de la parte componente. Al término del primer espacio de tiempo, la superficie de la parte componente tiene, por consiguiente, un contenido extremadamente elevado en átomos del metal de revestimiento el cual existe, sin embargo, solamente con un reducido espesor de capa. Dentro del segundo espacio de tiempo y debido a unos procesos de difusión, el elevado contenido en metal de revestimiento en la superficie de la parte componente conduce a un mayor contenido en metal de revestimiento en la profundidad de la parte componente así como a una reducción del mismo en la superficie de la parte componente, lo cual conduce - al final del segundo espacio de tiempo - tanto a una capa de difusión con el deseado contenido en metal de revestimiento, en % de peso, en la superficie de la parte componente, como asimismo al deseado espesor de la capa.

La elevada primera concentración dentro del primer espacio de tiempo es producida por una aportación excesiva del halogenuro de metal y, dentro del segundo espacio de tiempo, la misma queda anulada otra vez a causa de una dilución (aportación de gas inerte o de hidrógeno).

El halogenuro de metal puede ser producido por la reacción de un halógeno o de un halogenuro con un metal de revestimiento, que se encuentra dentro de una fuente dispensadora; en este caso, el halógeno o el halogenuro pueden estar presentes de forma pulverulenta o granulosa en la fuente dispensadora o, como alternativa, los mismos también pueden ser aportados, por medio de un dispositivo alimentador, a la cámara de reacción dentro de la cual están dispuestas las partes componentes. En este último caso, la segunda concentración puede ser regulada a través de una reducción en la aportación del halógeno o del halogenuro.

El halogenuro de metal puede contener, de forma preferente, el fluoruro F o el cloruro Cl.

Como metal de revestimiento pueden ser preparados Al y/o Cr así como, dado el caso, otros elementos más como el silicio Si, el hafnio Hf y el itrio Y, con el fin de proteger las recubiertas superficies de las partes componentes contra la oxidación o la corrosión.

Para una mayor eficacia es formada una capa de difusión con un espesor de capa de 50 hasta 100 µm y con un contenido en metal de revestimiento de un 25 hasta un 32% de peso dentro de la superficie de la parte componente.

De forma preferente, el primer espacio de tiempo - con la primera concentración, que es más elevada que la concentración nominal - puede ser ajustado entre 5(2) y 6(10) horas, mientras que por lo menos un segundo espacio de tiempo, con la segunda concentración que es más reducida que la concentración nominal, puede ser ajustado entre 3(1) y 4(6) horas.

A causa de la gran fuerza de impulsión durante el primer espacio de tiempo, y debido a la elevada aportación - relacionada con la primera - de los átomos del metal de revestimiento a la superficie de la parte componente, resulta que la segunda concentración dentro de un segundo espacio de tiempo puede ser ajustada a cero, aproximadamente, de tal manera que pueda ser incrementado el espesor de capa por la difusión de los átomos del metal de revestimiento, los cuales ya se encuentran dentro de la superficie de la parte componente.

Por lo menos una segunda concentración puede ser regulada, por ejemplo, por la aportación de un gas inerte como el argón o el hidrógeno al interior de la cámara de reacción, dentro de la cual están dispuestas las partes componentes que han de ser recubiertas, o bien la regulación es efectuada a través de una reducción en la aportación del hidrógeno o del halogenuro.

Previo a la formación de la capa de difusión, en la superficie de la parte componente puede ser aplicado de forma galvánica el platino Pt y, dado el caso, esta superficie puede ser sometida a un tratamiento térmico, habida cuenta de que las capas de difusión que aparte del metal de revestimiento contienen el...

1. Procedimiento para el revestimiento por difusión en fase gaseosa de unas partes componentes metálicas según el cual la superficie de la parte componente, la cual ha de ser revestida, es puesta en contacto con un halogenuro de metal - como el gas de recubrimiento - a los efectos de formar una capa de difusión que queda definida por un espesor de capa, previamente determinado, así como por un previamente establecido contenido en metal de revestimiento, en % de peso, dentro de la superficie de la parte componente; en este caso, una definida temperatura de recubrimiento trae consigo una definida duración de recubrimiento con una concentración nominal del halogenuro de metal en superficie de la parte componente, y esta concentración está en correlación con la duración de recubrimiento; procedimiento éste que está caracterizado porque para el halogenuro de metal es ajustada en la superficie de la parte componente, a través de un primer espacio de tiempo, una primera concentración, que es más elevada que la concentración nominal, y, a través de por lo menos un segundo espacio de tiempo, es ajustada en la superficie de la parte componente por lo menos una segunda concentración que es aproximadamente igual a la concentración nominal o es inferior a la misma, siendo el primer espacio de tiempo y por lo menos un segundo espacio de tiempo elegidos de tal manera que la suma de los espacios de tiempo sea inferior a la duración de recubrimiento con la concentración nominal.

2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1) y caracterizado porque el halogenuro de metal es producido por la reacción de un halógeno de un halogenuro con un metal de revestimiento que se encuentra dentro de una fuente dispensadora.

3. Procedimiento conforme a las reivindicaciones 1) o 2) y caracterizado porque el halogenuro de metal contiene el fluoruro F o el cloruro Cl.

4. Procedimiento conforme a una o a varias de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque como metal de recubrimiento son preparados el aluminio Al o el cromo Cr o bien unas aleaciones de los mismos.

5. Procedimiento conforme a la reivindicación 4) y caracterizado porque el metal de revestimiento comprende, adicionalmente, uno o varios de los elementos silicio Si, platino Pt, paladio Pd, hafnio Hf e itrio Y.

6. Procedimiento conforme a una o a varias de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque es formada una capa de difusión con un espesor de capa de 25 hasta 100 µm.

7. Procedimiento conforme a una o a varias de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque es formada una capa de difusión con un contenido en metal de revestimiento de un 25 hasta un 32% de peso dentro de la superficie de la parte componente.

8. Procedimiento conforme a las reivindicaciones 6) y 7) y caracterizado porque el primer espacio de tiempo es ajustado para entre 5 y 6 horas, mientras que por lo menos un segundo espacio de tiempo es ajustado para entre 3 y 4 horas.

9. Procedimiento conforme a una o a varias de las reivindicaciones 1) hasta 7) y caracterizado porque el primer espacio de tiempo es ajustado para entre 2 y 10 horas, mientras que por lo menos un segundo espacio de tiempo es ajustado para entre 1 y 6 horas.

10. Procedimiento conforme a una o a varias de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque durante el primer espacio de tiempo y durante el segundo espacio de tiempo es mantenida una temperatura de recubrimiento dentro de la gama de 900 hasta 1.200 grados C.

11. Procedimiento conforme a la reivindicación 10) y caracterizado porque durante el primer espacio de tiempo y durante el segundo espacio de tiempo es mantenida una temperatura de recubrimiento dentro de la gama de 1.000 hasta 1.100 grados C.

12. Procedimiento conforme a una o a varias de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque una segunda concentración es ajustada, dentro de un segundo espacio de tiempo, a prácticamente cero.

13. Procedimiento conforme a una o a varias de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque por lo menos una segunda concentración es regulada mediante la aportación de un gas inerte o de hidrógeno o a través de una reducción en la posibilidad de aportar el halógeno o el halogenuro.

14. Procedimiento conforme a una o a varias de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque, previo a la formación de la capa de difusión, el platino Pt es aplicado de forma galvánica sobre la superficie de la parte componente.

15. Procedimiento conforme a una o a varias de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque, previo a la formación de la capa de difusión, por lo menos un elemento como el platino Pt, el silicio Si, el itrio Y, el hafnio Hf o bien mezclas o aleaciones como, por ejemplo, McrAlY (con níquel Ni y/o cobalto Co como M), son aplicados sobre la superficie de la parte componente en forma de un fanglomerado o como una capa inyectada de plasma.

16. Procedimiento conforme a una o a varias de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque dentro del primer espacio de tiempo y/o dentro del segundo espacio de tiempo, la presión del gas de recubrimiento es modificada, por lo menos parcialmente.

17. Procedimiento conforme a una o a varias de las reivindicaciones anteriormente mencionadas y caracterizado porque la segunda concentración es ajustada a través de una reducción en la presión.