HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer metallhaltigen Hochtemperaturschutzschicht auf einem metallischen Hochtemperaturwerkstoff, bei welchem das Metall zur Bildung der Hochtemperaturschutzschicht über die Gasphase auf dem Hochtemperaturwerkstoff abgeschieden wird und wobei der Hochtemperaturwerkstoff für eine bestimmte Zeit auf einer Diffusionstemperatur gehalten wird, so dass zumindest ein Teil des abgeschiedenen Metalls zur Bildung einer Diffusionszone in den Hochtemperaturwerkstoff diffundiert. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechend hergestelltes Bauteil aus einem Hochtempera- turwerkstoff mit einer Heißgaskorrosionsschutzschicht, die insbesondere Chrom enthält.

STAND DER TECHNIK

Aus dem Stand der Technik sind Oxidations- bzw. Heißgaskorrosionsschutzschichten zum

Schutz metallischer Werkstoffe, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, bekannt. Beispielsweise sind diese in Michael Schütze: Protective Oxide Scales and their Breakdown, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, New York, Weinheim, Brisbane, Singapur, Toronto (ISBN: 0-471-95904-9) beschrieben.

Als Schutzschichten werden hierbei insbesondere chromhaltige und aluminiumhaltige Schichten eingesetzt, da diese langsam wachsende Chromoxid- bzw. Aluminiumoxidschichten bilden. Zur Bildung von Chromschichten ist es bekannt, diese als Diffusionsschichten auszubilden, wobei zunächst Chrom elektrolytisch oder über die Gasphase in einer Pulverpackung abgeschieden wird, um anschließend in den zu schützenden Werkstoff zu diffundieren.

Ein entsprechendes Verfahren ist auch in der internationalen Anmeldung WO 2006/076013 A2 beschrieben, bei der Turbinenschaufeln durch ein Chromdiffusionsverfahren beschichtet werden. Bei diesem Verfahren wird das zu beschichtende Bauteil in einer Pulverpackung aus dem sog. Spendermetall eingepackt, wobei in der Pulverpackung zusätzlich ein Aktivator enthalten ist und ein neutrales Füllmaterial zur Vermeidung von Agglomerationen des Pulvers vorgesehen sein kann. Der Aktivator ist meist eine Halogenverbindung, insbesondere eine Chlorverbindung, die leicht flüchtig ist und die den Transport des Spendermaterials auf die zu beschichtende Oberfläche übernimmt, so dass dieses dort abgeschieden wird.

Obwohl mit derartigen Verfahren zum Inchromieren bereits zufriedenstellende Schutzschich- ten erzeugt werden können, besteht ein Nachteil dieser Verfahren darin, dass die entstehenden Schichten oftmals sehr spröde sind und der Beschichtungsprozess nur schwer steuerbar ist.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

AUFGABE DER ERFINDUNG

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hochtemperaturschutzschicht sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben, insbesondere für Hochtemperaturwerkstoffe, die bei Turbinenschaufeln und insbesondere Flugzeugturbinen eingesetzt werden, bereitzustellen. Hierbei soll die Hochtemperatur- bzw. Heißgaskorrosionsschutzschicht die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und insbesondere gute mechanische Eigenschaften hinsichtlich der Schwingfestigkeit und der Duktilität aufweisen. Das entsprechende Verfahren soll gut Steuer- und regelbar und einfach anwendbar sein.

TECHNISCHE LÖSUNG

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein entsprechendes beschichtetes Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 26. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass eine Verbesserung des aus dem Stand der Technik bekannten Abscheidens aus der Gasphase in einem Pulverpack dahingehend erreicht werden kann, dass das zu beschichtende Bauteil nicht in dem Pulverpack eingebettet ist, sondern in einem Abstand von dem Spendermetall angeordnet ist, so dass eine reine Abscheidung über die Gasphase stattfindet, wobei die zu beschichtende Oberfläche des Hochtemperaturwerkstoffs nicht im Kontakt mit Festkörpern oder Flüssigkeiten steht, sondern lediglich eine Grenzfläche Feststoff/Gas aufweist. Entsprechend ist jede Abscheidung über die Gasphase denkbar, unabhängig davon, wie die Gasphase erzeugt wird.

Zugleich wird über eine entsprechende Erwärmung die Diffusion der metallischen Schutzschichtkomponente in den Hochtemperaturwerkstoff sicher gestellt.

Durch die Trennung der zu beschichtenden Oberfläche von dem Spendermetall ist eine verbesserte Steuerung des Beschichtungsprozesses möglich und die abgeschiedene Schicht ist duktiler.

Die Abscheidung über die Gasphase ist insbesondere möglich, wenn nach den bekannten Verfahren mit Spendermetallpartikel und einem Aktivator die Spendermetallpartikel bzw. der Aktivator in einem Abstand von der zu beschichtenden Oberfläche des Hochtemperaturwerkstoffs gehalten werden. Der Abstand kann hierbei insbesondere 0,1 bis 100 mm, vorzugsweise 0,5 bis 50 mm betragen. Das Spendermetallpulver kann hierbei in einer Schüttung in der Nähe der zu behandelnden Oberfläche vorliegen.

Die Schüttung des Spendermetallpulvers kann eine Dichte aufweisen, die 80 % Raumausful- lung oder weniger, insbesondere 70 % Raumsfüllung oder weniger umfasst, um eine ausreichend große Oberfläche für die Reaktion des Spendermetalls mit dem Aktivator zu ermögli- chen.

Das Spendermetallpulver kann entsprechend mit einer durchschnittlichen oder maximalen Partikelgröße von 2 mm oder größer, insbesondere 3 mm oder größer vorliegen, was wiederum die Bereitstellung einer ausreichenden Reaktionsoberfläche des Spendermetalls begüns- tigt.

Das Verfahren wird bei einer Prozesstemperatur durchgeführt, bei der einerseits eine Diffusion des abgeschiedenen Metalls in den Hochtemperaturwerkstoff erfolgt und andererseits bei Verwendung eines entsprechenden chemischen Dampfphasenabscheideverfahrens (CVD Chemical Vapour Deposition) mit Spendermetallpulver und Aktivator ein ausreichender Metalltransport des abzuscheidenden Metalls stattfindet. Dementsprechend wird vorzugsweise der Aktivator so gewählt, dass bei der Prozesstemperatur bzw. Diffusionstemperatur der Aktivator einen Dampfdruck von 0,1 bis 600 mbar, vorzugsweise 0,5 bis 500 mbar aufweist.

Das Verfahren, das unter Ausschluss von reaktiven Gasen, wie Sauerstoff und dergleichen, in einer Vakuumkammer oder vergleichbaren Reaktionskammer durchgeführt wird, sieht zudem vor, dass die entsprechende Reaktionskammer vor und/oder nach der Beschichtung und/oder während einer reinen Diffusionsphase gespült wird und zwar insbesondere mit einem Inert- oder Edelgas, vorzugsweise Argon.

Dadurch kann zum Einen bei einer Spülung vor und/oder nach der Oberflächenbehandlung eine entsprechende Reinheit und Sauberkeit gewährleistet werden und zum Anderen ein zweistufiges Behandlungsverfahren angewandt werden. Bei dem zweistufigen Verfahren kann ein erster Prozessschritt vorgesehen sein, bei dem sowohl eine Abscheidung von Metall für die Hochtemperaturschutzschicht erfolgt und gleichzeitig die Diffusion des abgeschiedenen Metalls in den Hochtemperaturwerkstoff erfolgt. In einem zweiten Verfahrensschritt kann lediglich eine entsprechende Diffusion des vorher abgeschiedenen Metalls erfolgen, so dass gezielte die Menge des abgeschiedenen Materials und/oder die Diffusionstiefe eingestellt werden können. Im Vergleich zu den Verfahren nach dem Stand der Technik bietet somit das erfindungsgemäße Verfahren über eine entsprechende Spülung des reinen Gasraums ohne störende Pulverpackungen an der zu beschichtenden Oberfläche die Möglichkeit, gezielt Einfluss auf die Abscheidung und/oder Diffusion zu nehmen, da durch eine Veränderung der reinen Gasatmosphäre die Abscheidung von zusätzlichem Material gestoppt werden kann, während die Diffusion des abgeschiedenen Materials in dem Hochtemperarurwerkstoff fortgesetzt werden kann.

Die Prozesstemperatur, bei der sowohl die Abscheidung als auch die Diffusion erfolgt und die deshalb auch als Diffusionstemperatur bezeichnet wird, kann im Bereich von 900 °C bis 1200 ⁰ C liegen, insbesondere 1100 °C bis 1150 ⁰ C und höchst vorzugsweise im Bereich von 1130 ⁰ C bis 1135 °C. Die Haltezeit, auch als Diffusionszeit bezeichnet, also die Zeit, während der der Hochtemperaturwerkstoff auf der Diffusionstemperatur gehalten wird, kann zwischen 2 Stunden und 15 Stunden, insbesondere 4 Stunden und 8 Stunden betragen. Bei einem zweistufigen Verfahren kann die reine Diffusionsphase, in der also keine Abscheidung zusätzlichen Materials stattfindet, 1/10 bis 1/15 der gesamten Haltezeit, insbesondere 1/12 der gesamten Haltezeit betragen, also insbesondere eine viertel Stunde bis eine dreiviertel Stunde, vorzugsweise ungefähr eine halbe Stunde.

Vorzugsweise kann das Verfahren in einer zweischaligen Apparatur durchgeführt werden, wobei eine um die Reaktionskammer vorgesehene Außenkammer einen niedrigeren Druck aufweisen kann, so dass durch den Überdruck aus der Reaktionskammer lediglich Gas entweichen, aber keine Verunreinigungen in die Reaktionskammern gelangen können.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere für die Abscheidung einer Chromschutzschicht Verwendung finden und zwar auf entsprechenden Nickelbasislegierungen für Turbinenschaufeln. Entsprechend kann das Spendermaterial Chrompulver sein, wobei der Aktivator eine halogenhaltige, insbesondere chlorhaltige Verbindung sein kann, insbesondere ein Chlorid oder ein Halogenid eines Bestandteils des Hochtemperaturwerkstoffs oder des abzuscheidenden Metalls. Entsprechend können Nickelchloride, Kobaltchloride, Aluminiumchloride oder Chromchloride zum Einsatz kommen.

Neben dem beschriebenen Verfahren unter Verwendung eines Spendermaterialpulvers mit Aktivator ist es auch denkbar, direkt entsprechendes metallhaltiges Gas zur Abscheidung auf dem Hochtemperaturwerkstoff in den Reaktionsraum einzuführen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine duktile Gradientenschutzschicht auf Basis von Chrom ausgebildet werden, die eine Auflageschicht, eine nach innen gerichtete Diffusi- onsschicht und eine zwischen der Diffusions- und Auflageschicht angeordnete Aufbauzone aufweist, wobei der Chromgehalt der Aufbauzone zwischen dem der Diffusionsschicht und der Auflageschicht liegt.

Die Auflageschicht kann insbesondere die Modifikation von α-Chrom aufweisen und einen Chromgehalt von 25 bis 90 Gew-%, insbesondere 30 bis 80 Gew-% aufweisen. Die Dicke der Auflageschicht kann im Bereich von 0,1 bis 20 μm, insbesondere 0,2 bis 15μm gewählt werden. Die Aufbauzone kann einen Chrombehalt von 15 bis 40 Gew-% und insbesondere 20 bis 30 Gew-% aufweisen sowie eine Dicke von 2 bis 75 μm, insbesondere 5 bis 50 μm. Die Diffusionsschicht, die einen Chromgehalt von 5 bis 30 Gew-%, insbesondere 10 bis 20 Gew-% aufweisen kann, kann ebenfalls eine Dicke von 2 bis 75 μm, insbesondere 5 bis 50 μm aufweisen. Mit einer derartigen Hochtemperaturkorrosionsschutzschicht versehene Turbinenschaufeln auf Basis von Nickelbasislegierungen weisen einen Heißgaskorrosionswiderstand auf, der um den Faktor 10 besser ist als der Grundwerkstoff, wobei beispielsweise die Schwingfestigkeit im Niederlast- und Hochlastbereich nur geringfügig abnimmt.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Die Zeichnungen zeigen hierbei in rein schematischer Weise in

Figur 1 eine Darstellung einer Apparatur zur Durchführung des Beschichtungsverfah- rens; und in

Figur 2 eine Schnittansicht durch einen Teil einer Werkstoffoberfläche mit der erfindungsgemäßen Hochtemperaturschutzbeschichtung.

AUSFUHRUNGSBEISPIELE

Figur 1 zeigt eine rein schematische Darstellung einer Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens. Die Apparatur umfasst fünf Prozesskammern 1, die identisch ausgebildet sind und übereinander gestapelt in einem Reaktionsraum 2, einer sog. Retorte, aufgenommen sind. Der Reaktionsraum 2 ist wiederum durch einen Haubenofen 3 umgeben, mittels dem die entsprechende Prozesstemperatur bzw. Diffusionstemperatur eingestellt werden kann. Der Haubenofen 3 umfasst hierzu beispielsweise eine elektrische Widerstandsheizung 9, die die elektrischen Anschlüsse 10 und 1 1 aufweist.

Die Prozesskammern 1 weisen jeweils eine Gaszuführung 6 auf, die über eine nicht näher dargestellte zentrale Gasversorgung mit entsprechendem Gas versorgt werden. Die Gaszuführung 6 ist dabei so an den Reaktionskammern 1 angeordnet, dass ein in die Reaktionskammer 1 gerichteter Gasstrom auf ein am Boden der Reaktionskammer 1 angeordnetes Pulverbett 4 gerichtet ist. Das Pulverbett 4 weist das Spendermetall oder die Spendermetalllegierung, wie beispielsweise Chrom oder eine Chromlegierung, auf, die in den Reaktionskammern 1 auf die Bauteile 5 beschichtet werden sollen. Da die Gaszuführungen 6 auf das Pulverbett 4 gerichtet sind, lässt sich dieses mit einem Gasstrom in effektiver Weise durchspülen.

Die Reaktionskammern 1 weisen zudem Gasauslässe 7 auf, die bei der Darstellung der Figur 2 lediglich schematisch dargestellt sind. Der Gasauslass 7 kann in unterschiedlichster Weise als Rückschlagventil oder als semipermeable Dichtung, d.h. Dichtung mit einer Durchlassrichtung, ausgebildet sein, so dass gewährleistet ist, dass lediglich Gas aus den Reaktionskammern 1 entweichen, aber kein zusätzliches Gas in dieses gelangen kann. Damit ist ge- währleistet, dass bei Spülung der Reaktionskammern 1 entsprechende Reaktionsprodukte aus der Kammer entfernt werden können und in dieser eine saubere Atmosphäre eingestellt werden kann.

Darüber hinaus weist auch der Reaktionsraum 2 (Retorte) einen Gaseinlass 12 sowie einen Gasauslass 8 auf, der beispielsweise mit einem Gaswäscher 13 verbunden ist.

Der Betrieb erfolgt nun so, dass zunächst in den einzelnen Reaktionskammern 1 ein entsprechendes Pulver eines Spendermetalls oder einer Spendermetalllegierung eingebracht wird, beispielsweise ein Chrompulver. Zusätzlich wird auf die lose Schüttung des Spendermetall- pulvers, bei dem eine Dichte mit einer maximal 70 oder 80 %igen Raumausnutzung vorliegt, ein Aktivator gleichmäßig verteilt. Der Aktivator kann beispielsweise eine Halogenverbindung, insbesondere ein Chlorid des Spendermetalls oder ein Chlorid des Hochtemperaturwerkstoffs sein, der beschichtet werden soll. Bei einer Nickelbasislegierung, die beispielsweise Nickel, Kobalt, Aluminium und dergleichen aufweist, können beispielsweise Nickelchlori- de, Kobaltchloride, Aluminiumchloride, Chromchloride und dergleichen eingesetzt werden.

Das zu beschichtende Bauteil 5 wird in der Nähe der Schüttung bzw. des Pulverbetts 4 angeordnet, wobei ein Abstand der zu beschichtenden Oberfläche von dem Pulverbett 4 in der Größenordnung von 0,5 bis 50 mm eingestellt wird. Die entsprechend hergerichteten Reakti- onskammern 1 , die beispielsweise durch einen Deckel verschlossen werden, werden dann aufeinander gestapelt, um in dem Reaktionsraum (Retorte) 2 aufgenommen zu werden. Der gesamte Aufbau aus übereinander gestapelten Reaktionskammern 1 , die im Reaktionsraum 2 angeordnet sind, wird von dem Haubenofen 3 umgeben, so dass durch Erhitzen des Haubenofens 3 die im Pulverbett 4 befindlichen Materialien sowie das zu beschichtende Bauteil 5 erhitzt werden. Durch das Erhitzen werden die Metallhalogenide bzw. -Chloride flüchtig und fuhren dazu, dass sie die entsprechende Metallkomponente, also das Spendermetall, auf die Oberfläche des Bauteils 5 transportiert wird, wo das Spendermetall entsprechend abgeschieden wird. Das frei werdende Halogen bzw. Chlor reagiert wiederum mit dem Spendermetall, beispielsweise Chrom, und fordert so das Spendermetall auf die Oberfläche des Bauteils 5.

Die Prozesstemperatur wird so gewählt, dass das Spendermetall in das Bauteil 5 hinein diffundieren kann, also beispielsweise bei einer Chromierung einer für Turbinenschaufeln verwendeten Nickelbasislegierung, eine Temperatur im Bereich von 1100 bis 1150 °C, insbeson- dere 1130 bis 1135 ⁰ C. Bei dieser Prozesstemperatur, die auch als Diffusionstemperatur bezeichnet werden kann, wird das zu beschichtende Bauteil 5 sowie die in den Prozesskammern 1 befindlichen Materialien für eine bestimmte Behandlungszeit gehalten, welche sich im Bereich von 3 bis 7 Stunden, insbesondere 3,75 bis 6,25 Stunden und höchst vorzugsweise im Bereich von 5 bis 6 Stunden befindet.

Der Beschichtungsprozess kann hierbei zweistufig gewählt werden, indem im zweiten Teil des Beschichtungsprozesses lediglich eine Diffusion des abgeschiedenen Metalls in das Bauteil ermöglicht wird, während eine weitere Abscheidung verhindert wird. Dazu wird über die Gaszuführungen 6 der Reaktionskammern 1 ein Inertgas, wie beispielsweise Argon, in die Reaktionskammern 1 eingeblasen, so dass die Halogenverbindungen, die zum Transport des Spendermetalls zur Bauteiloberfläche benötigt werden, über die nur in eine Richtung durchlässigen Gasausgänge 7 ausgespült werden. Durch eine zusätzliche Spülung des Reaktionsraums 2 über den Gaseinlass 12 und den Gasauslass 8 werden die Reaktionsgase auch aus dem Reaktionsraum 2 entfernt, wobei eine Reinigung des Abgases über den Gaswäscher 13 erfolgt. Somit wird im zweiten Teil des Behandlungsprozesses nur noch die Diffusion aufrecht erhalten, da die Prozess- bzw. Diffusionstemperatur beibehalten wird. Der zweite Teil der Behandlung kann ungefähr 1/10 bis 1/15 der gesamten Haltedauer, vorzugsweise 1/12 der Haltedauer betragen, wobei die Haltedauer die Zeitspanne ist, bei der in der Reaktionskammer 1 die gewünschte Diffusionstemperatur erreicht ist. Durch den zweistufigen Prozess mit ei- nerseits gleichzeitiger Abscheidung und Diffusion des Schichtmaterials im ersten Prozessteil und andererseits dem Prozessabschnitt, in dem lediglich eine Diffusion stattfindet, kann die Menge an abgeschiedenen Material und somit die Dicke der abgeschiedenen Schicht variiert und eingestellt werden. Gleichzeitig kann durch Einstellung des Verhältnisses zwischen dem Prozessschritt, bei dem zugleich Material abgeschieden wird und Material in das Bauteil dif- fundiert, und dem Prozessschritt, bei dem lediglich eine Diffusion stattfindet, das Verhältnis zwischen einer entsprechend erzeugten Auflageschicht und einer Diffusionszone sowie einer sich dazwischen ausbildenden Aufbauzone eingestellt werden.

Ferner kann durch die Spülung mit einem Inertgas erreicht werden, dass sehr saubere Oberflächen entstehen und die Gefahr, dass halogenhaltige, insbesondere chlorhaltige Rückstände in der Reaktionskammer enthalten sind, kann verringert werden.

Während des gesamten Verfahrens kann der Reaktionsraum 2 mit einem Inertgas, wie Argon, gespült werden, um aus den Reaktionskammern 1 austretende Prozessgase abzuführen. Hierbei wird jedoch der Druck im Reaktionsraum 2 niedriger gehalten als in den Reaktionskammern 1 , um lediglich einen Gasfluss aus den Reaktionskammern 1 in den Reaktionsraum 2 zuzulassen.

Während der Aufheizphase bzw. während der Haltezeit bei der Prozesstemperatur bzw. Diffusionstemperatur in der aktiven Prozessphase, also der ersten Verfahrensstufe mit gleichzeitiger Abscheidung und Diffusion wird in den Reaktionskammern 1 keine Spülung mit Inertgas vorgenommen. Diese setzt erst ein, wenn die sog. passive Verfahrensstufe, also Diffusion ohne zusätzliche Materialabscheidung, stattfinden soll. Darüber hinaus wird die Spülung mit Inertgas in den Prozesskammern 1 auch während der Abkühlphase aufrecht erhalten, wobei jedoch, ähnlich wie im Reaktionsraum 2, mit entsprechend abnehmender Temperatur die Spülmenge verringert werden kann.

Das Verfahren kann insbesondere so ausgeführt werden, dass die Spülrate so eingestellt wird, dass am Prozessende ein 10- bis 1000-facher Austausch des Prozesskammervolumens bzw. des Pulverbettvolumens stattfindet.

Durch das entsprechende Vorgehen ist es möglich, auf dem Bauteil 5 eine üblicherweise drei- zonige Schutzschicht auszubilden, die aus einer Auflageschicht 20, einer Aufbauzone 21 und einer Diffusionsschicht 22 besteht, wie die Figur 2 zeigt. Bei der Auflageschicht handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Chromierung um eine Schicht in der Modifikation des α- Chroms, wobei der Chromgehalt zwischen 25 und 80 Gew-% variieren kann. Die Schichtdicke kann zwischen 0,2 μm und 15 μm betragen. Die Aufbauzone 21 weist einen geringeren Chromgehalt im Bereich von 15 bis 30 Gew-% Chrom sowie eine Schichtdicke von 5 μm und 50 μm auf.

Die innere Chrom-Diffusionsschicht 22 weist den niedrigsten Chromgehalt im Bereich von 5 bis 20 Gew-% bei einer Schichtdicke von 5 μm und 50 μm auf.

Obwohl die Grenzflächen 23 und 24 zwischen den einzelnen Schichten als klare Linien in der schematischen Darstellung der Figur 2 dargestellt sind, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass diese Übergänge nicht scharf und diskret sind oder sein müssen, sondern vielmehr als allmähliche, kontinuierliche Übergänge vorliegen. Insbesondere kann der Chromgehalt von Außen nach Innen kontinuierlich abnehmen, so dass sich eine Gradientenschicht einstellt.

Insbesondere in der Auflageschicht 20 können neben dem abgeschiedenen Chrom auch Elemente aus dem Werkstoff des zu beschichtenden Bauteils, beispielsweise Nickel, Kobalt, Aluminium und dergleichen vorliegen.

Es hat sich herausgestellt, dass ein derartiger Schichtaufbau auf einem Hochtemperaturwerkstoff, wie beispielsweise eine Nickelbasissuperlegierung für Turbinenschaufeln zu einer deutlichen Verbesserung des Heißgaskorrosionswiderstands führt, während die ebenfalls wichtige mechanische Eigenschaft im Hinblick auf die Schwingfestigkeit sowohl im Bereich niedriger Lastspielzahlen als hoher Lastspielzahlen nur geringfügig verschlechtert wird.

Entsprechend zeichnet sich die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich, aber besonders durch folgende Ausführungsformen aus:

1. Verfahren zur Herstellung einer metallhaltigen Hochtemperaturschutzschicht auf einem metallischen Hochtemperaturwerkstoff (5), bei welchem das Metall zur Bildung der Hochtemperaturschutzschicht über die Gasphase auf dem Hochtemperaturwerkstoff abgeschieden wird, wobei der Hochtemperaturwerkstoff für eine bestimmte Zeit auf einer Dif- fusionstemperatur gehalten wird, so dass zumindest ein Teil des abgeschiedenen Metalls zur Bildung einer Diffusionszone in den Hochtemperaturwerkstoff diffundiert, bei dem der Hochtemperaturwerkstoff im Bereich der zu beschichtenden Oberfläche nicht im Kontakt mit Festkörpern oder Flüssigkeiten steht, sondern lediglich eine Grenzfläche Feststoff/Gas aufweist. 2. Verfahren nach Ausführungsform 1, bei dem Spendermetallpartikel und ein Aktivator auf eine Temperatur erhitzt werden, so dass sich über flüchtige Verbindungen des Spendermetalls mit dem Aktivator das Spendermetall auf dem Hochtemperaturwerkstoff abscheidet, wobei das Spendermetall in einem Abstand zum zu beschichtenden Hochtemperaturwerk- stoff angeordnet ist.

3. Verfahren nach Ausführungsform 2, bei dem der Abstand zwischen Spendermetallpartikel und zu beschichtender Werkstoffoberfläche 0,1 bis 200 mm beträgt.

4. Verfahren nach Ausführungsform 2, bei dem der Abstand zwischen Spendermetallpartikel und zu beschichtender Werkstoffoberfläche 0,5 bis 50 mm beträgt. 5. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 2 bis 4, bei dem die Spendermetallpartikel in einer Schüttung (4) mit einer Dichte von 70% Raumausfüllung oder weniger vorliegt.

6. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 2 bis 4, bei dem die Spendermetallpartikel in einer Schüttung (4) mit einer Dichte von 60% Raumausfüllung oder weniger vorliegt.

7. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 2 bis 6, bei dem die Spendermetallpartikel mit einer durchschnittlichen oder minimalen Partikelgröße von 2 mm oder mehr vorliegen.

8. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 2 bis 6, bei dem die Spendermetallpartikel mit einer durchschnittlichen oder maximalen Partikelgröße von 3 mm oder mehr vorliegen. 9. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem der Aktivator bei der Diffusionstemperatur einen Dampfdruck von 0, 1 bis 600 mbar aufweist.

10. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem der Aktivator bei der Diffusionstemperatur einen Dampfdruck von 0,5 bis 500 mbar aufweist.

11. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem das Verfahren in einer Reaktionskammer (1) durchgeführt wird, welche es ermöglicht, dass die Reaktionskammer vor und/oder nach der Beschichtung und/oder während einer reinen Diffusionsphase gespült wird.

12. Verfahren nach Ausführungsform 11, bei dem die Spülung der Reaktionskammer mit I- nert- oder Edelgas, insbesondere Argon erfolgt. 13. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem ein zweistufiger Prozess durchgeführt wird, wobei in einem ersten Schritt eine Abscheidung von Metall der Hochtemperaturschutzschicht und Diffusion des Metalls in den Hochtemperaturwerkstoff erfolgt, während in einem zweiten Schritt im Wesentlichen lediglich eine Diffusion des vorher abgeschiedenen Metalls in den Hochtemperaturwerkstoff erfolgt.

14. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem die Diffusions- temperatur 900°C bis 1200°C beträgt.

15. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem die Diffusionstemperatur 1050°C bis 1160°C beträgt.

16. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem die Diffusionstemperatur 1130°C bis 1135 ⁰ C beträgt. 17. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem die Haltezeit während der Diffusionstemperatur zwischen 2 h und 16 h liegt.

18. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem die Haltezeit während der Diffusionstemperatur zwischen 4 h und 8 h, insbesondere zwischen 5 h und 6 h liegt. 19. Verfahren nach Ausführungsform 13 und einer der Ausführungsformen 17 oder 18, bei dem der zweite Schritt 1/10 bis 1/15, insbesondere 1/12 der gesamten Haltezeit beträgt.

20. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem neben der Reaktionskammer (1) eine zusätzliche Außenkammer (2) verwendet wird, so dass ein zweischa- liges Gehäuse vorliegt, wobei die Außenkammer bei einem Druck gehalten wird, der nied- riger ist als der der Reaktionskammer.

21. Verfahren nach Ausführungsform 20, bei dem die Außenkammer während des ganzen Verfahrens mit einem Inert- oder Edelgas gespült wird.

22. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem das abzuscheidende Metall Chrom oder eine Chrom-haltige Legierung ist. 23. Verfahren nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, bei dem der Hochtemperaturwerkstoff eine Ni-Basislegierung und/oder ein Turbinenschaufel Werkstoff ist.

24. Verfahren nach einer der Ausführungsformen 2 bis 23, bei dem der Aktivator eine Chlorhaltige Verbindung, insbesondere ein Chlorid, eines Bestandteils des Hochtemperaturwerkstoffs oder des abzuscheidenden Metalls ist. 25. Verfahren nach Ausführungsform 1 , bei dem das abzuscheidende Metall gasförmig in einen Reaktor zur Abscheidung auf dem Hochtemperaturwerkstoff eingeführt wird. 26. Bauteil aus einem Hochtemperaturwerkstoff mit einer Heißgaskorrosionsschutzschicht, die Chrom enthält, bei dem eine auf der Oberfläche des Hochtemperaturwerkstoffs aufgebrachte Chrom-haltige Auflageschicht (20), eine in dem Hochtemperaturwerkstoff vorliegende Diffusionsschicht (22) und eine zwischen Auflageschicht und Diffusionsschicht vorliegende Aufbauzone (21), deren Chromgehalt zwischen dem der Diffusionsschicht und der Auflageschicht liegt.

27. Bauteil nach Ausführungsform 26, bei dem die Auflageschicht (20) in der Modifikation von α-Chrom vorliegt.

28. Bauteil nach Ausführungsform 26 oder 27, bei dem die Auflageschicht (20) einen Chrom- gehalt von 25 bis 90 Gew.-% aufweist.

29. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 28, bei dem die Auflageschicht (20) einen Chromgehalt von 30 bis 80 Gew.-% aufweist.

30. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 29, bei dem die Auflageschicht (20) eine Dicke von 0,1 bis 20 μm aufweist. 31. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 29, bei dem die Auflageschicht (20) eine Dicke von 0,2 bis 15 μm aufweist.

32. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 31, bei dem die Aufbauzone (21) einen Chromgehalt von 15 bis 40 Gew.-% aufweist.

33. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 32, bei dem die Aufbauzone (21) einen Chromgehalt von 20 bis 30 Gew.-% aufweist.

34. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 33, bei dem die Aufbauzone (21) eine Dicke von 2 bis 75 μm aufweist.

35. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 33, bei dem die Aufbauzone (21) eine Dicke von 5 bis 50 μm aufweist. 36. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 35, bei dem die Diffusionsschicht (22) einen Chromgehalt von 5 bis 30 Gew.-% aufweist.

37. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 35, bei dem die Diffusionsschicht (22) einen Chromgehalt von 10 bis 20 Gew.-% aufweist.

38. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 37, bei dem die Diffusionsschicht (22) eine Dicke von 2 bis 75 μm aufweist. 39. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 38, bei dem die Diffusionsschicht (22) eine Dicke von 5 bis 50 μm aufweist.

40. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 39, bei dem der Hochtemperaturwerkstoff eine Ni-Basislegierung und/oder ein Turbinenschaufel Werkstoff ist. 41. Bauteil nach einer der Ausführungsformen 26 bis 40, bei dem das Bauteil eine Turbinenschaufel ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Aus- führungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen möglich sind, beispielsweise in Form einer unterschiedlichen Kombination einzelner Merkmale oder durch das Weglassen eines einzelnen Merkmals, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen. Die vorliegende Erfindung schließt insbesondere sämtliche Kombinationen aller vorgestellten Merkmale mit ein.