Diffusiopinnoitteet

Diffusiopinnoitteet ovat pintapinnoitteita, joiden suojakerroksen muodostuminen perustuu diffuusion tapahtumiin alustan pinnalle tai sen läheisyyteen. Diffuusion seurauksena pinnan koostumus muuttuu ja syntyy ohut, usein intermetallinen kerros, joka parantaa korkeiden lämpötilojen hapettumista sekä kuumakorroosiota vastaan. Yleisimmät diffuoituvat järjestelmät sisältävät alumiinia, kromia tai piitä, kuten aluminide- ja silicide-diffuusio-pinnoitteet.

Laajimmassa käytössä ovat aluminidipitoiset diffuusio-pinnoitteet nickel-pohjaisiin superalloy-alustoihin, joilla pyritään muodostamaan suojaava ulkokerros. Diffuusion avulla pinnan lähelle muodostuu kerroksia, jotka johdattavat hapettumista vastaan paremmin ja antavat alustan kestävyyden korkeissa lämpötiloissa. Pinnoitteita tuotetaan eri menetelmillä, kuten pack cementationilla (pakkauskementaatio), höyrydiffuosiolla (vapour phase diffusion) sekä kemiallisella höyrypinnoituksella (CVD). Pinnoitteen paksuus on tyypillisesti 20–100 mikrometriä, ja diffuusion syvyys riippuu prosessista ja käytetystä materiaalista.

Edut ja rajoitteet liittyvät käytettyyn järjestelmään. Diffusiopinnoitteiden etuja ovat parantunut hapettumiskestävyys ja kuumakorroosionkestävyys sekä pidempi käyttöikä korkeissa lämpötiloissa. Haittoina voivat olla hauras intermetallinen kerros, joka reagoi lämpötilavaihteluihin aiheuttaen mahdollisia halkeiluita tai kiinnittyvyyskysymyksiä, sekä suurimmat kustannukset ja prosessin vaatimukset soveltuvuudesta tiettyihin alustoihin. Diffusiopinnoitteet ovat keskeinen ratkaisu teollisuuden kehittyneissä korkealämpötilakäytöissä, kuten kaasukäyttöisten turbomäärien ja muiden korkealämpötilaprosessien komponenteissa.