JP2002053943A - Corrosion resistant coated member - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、腐食性の気体や液
体に対して優れた耐食性を有する耐食コーティング部材
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a corrosion-resistant coating member having excellent corrosion resistance to corrosive gases and liquids.
【０００２】[0002]
【従来の技術】水車、蒸気タービン、ガスタービン圧縮
機、ボイラー、軽水炉、高速増殖炉および燃料電池など
は、腐食性の気体や液体中の過酷な雰囲気で運転される
ため、構成部品材料の腐食が問題になることが多い。こ
のため、強度特性などの部品を構成するために最低限必
要な機能に加えて、構成部品材料の耐食性も考慮して材
料を選定している。さらに、外部の腐食環境が極めて厳
しい場合には、金属基材により強度を確保して、この金
属基材表面にコーティングして部品としての耐久性を向
上させる方法が取られる場合が多い。2. Description of the Related Art Water turbines, steam turbines, gas turbine compressors, boilers, light water reactors, fast breeder reactors, and fuel cells are operated in harsh atmospheres in corrosive gases and liquids, thus causing corrosion of component materials. Is often a problem. For this reason, the material is selected in consideration of the corrosion resistance of the component materials in addition to the minimum functions required for configuring the components such as the strength characteristics. Further, when the external corrosive environment is extremely severe, a method is often adopted in which the strength is secured by a metal substrate and the surface of the metal substrate is coated to improve the durability as a component.
【０００３】高温腐食性ガス雰囲気で運転される水車、
蒸気タービン、ガスタービン圧縮機、ボイラー、軽水
炉、高速増殖炉および燃料電池などの部品では、靭性や
強度に優れた金属基材を強度メンバーとしながら、その
表面に耐食性機能を付加できる耐食コーティングが必須
不可欠なものとなっている。[0003] A water wheel operated in a high-temperature corrosive gas atmosphere,
For components such as steam turbines, gas turbine compressors, boilers, light water reactors, fast breeder reactors, and fuel cells, a corrosion-resistant coating that can add a corrosion-resistant function to the surface of a metal substrate with excellent toughness and strength is essential. It has become indispensable.
【０００４】金属基材を保護する目的で行う耐食コーテ
ィングの考え方としては、一般的に以下に示す２通りが
ある。Generally, there are the following two approaches to corrosion-resistant coating for the purpose of protecting a metal substrate.
【０００５】第一の耐食コーティングの考え方（以下に
おいて、「前者」とする。）は、金属基材表面に耐食性
に優れた材料からなるコーティング層を形成することに
より、外部の腐食環境から金属基材を完全に遮断するも
のである。[0005] The first concept of the corrosion-resistant coating (hereinafter referred to as “the former”) is to form a coating layer made of a material having excellent corrosion resistance on the surface of a metal substrate, thereby preventing the metal substrate from an external corrosion environment. It completely blocks the material.
【０００６】また、第二の耐食コーティングの考え方
（以下において、「後者」とする。）は、金属基材表面
に腐食電位が低い卑なコーティング材料を形成して、コ
ーティング材料だけを消耗させて電気化学的な原理で金
属基材を保護するものである。[0006] The second concept of the corrosion-resistant coating (hereinafter referred to as "the latter") is to form a low-potential coating material having a low corrosion potential on the surface of a metal substrate, and to consume only the coating material. It protects a metal substrate by the electrochemical principle.
【０００７】前者の場合、外部の腐食環境に対する耐食
性はコーティング材料が受け持つこととなるため、腐食
性の気体や液体に対して優れた耐食性を有することがコ
ーティング材料の必須条件となる。コーティング材料と
しては、Ａｕ、Ｐｔなどの貴金属を代表とした腐食環境
に強い金属（合金を含む）、Ａｌ２Ｏ３やＣｒ２Ｏ３な
ど化学的に安定な酸化物の不働態皮膜導体を形成するこ
とで腐食の進行を抑制する金属（合金を含む）、Ａｌ２
Ｏ３、ＴｉＣおよびＴｉＮなどの化学的に安定な各種セ
ラミック（複合セラミックを含む）、または腐食環境に
強いカーボンなどが有効であり、これらのコーティング
材料が使用環境に応じて種々使い分けられている。In the former case, the coating material is responsible for the corrosion resistance to an external corrosive environment. Therefore, the coating material must have excellent corrosion resistance to corrosive gases and liquids. As a coating material, a metal (including an alloy) resistant to a corrosive environment represented by a noble metal such as Au or Pt, or a passive film conductor of a chemically stable oxide such as Al 2 O 3 or Cr 2 O 3 is formed. (Including alloys), Al 2
Various chemically stable ceramics (including composite ceramics) such as O 3 , TiC, and TiN, or carbon that is resistant to a corrosive environment are effective, and these coating materials are variously used depending on the use environment.
【０００８】このように、前者は、従来から数多くの方
法によって試みられているが、近年、より一層耐久性を
向上させるという観点から、以下に示すような種々の改
良がなされている。[0008] As described above, the former has been tried by a number of methods in the past, but in recent years, from the viewpoint of further improving the durability, the following various improvements have been made.
【０００９】例えば、特開平９−３１０１６８号公報で
は、金属基材の表面部にＭＣｒＡｌＹ合金層、さらにＭ
ＣｒＡｌＹ合金層上にＡｌ２Ｏ３を介し酸素解離能を有
する酸化物系セラミック層を形成し、金属基材上に合金
層および酸化物系セラミック層を形成することで、優れ
た耐食性を備えた耐熱部材が記載されている。本発明で
は、表面の酸化物セラミックの酸素を解離させることに
より形成したＡｌ２Ｏ ３中間層が存在するため、ＭＣｒ
ＡｌＹ合金層だけの場合よりも高温の腐食性気体や液体
に対する腐食性に優れているという利点を持つ。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-310168 describes
Is an MCrAlY alloy layer on the surface of the metal substrate,
Al on CrAlY alloy layer2O3Oxygen dissociation ability via
To form an oxide-based ceramic layer
Excellent by forming a layer and an oxide-based ceramic layer
A heat-resistant member having improved corrosion resistance is described. In the present invention
Is to dissociate oxygen from the surface oxide ceramic
Al formed by2O 3Due to the presence of the intermediate layer, MCr
Corrosive gases and liquids at higher temperatures than when using only the AlY alloy layer
It has the advantage of being highly corrosive to steel.
【００１０】また、金属中間層には金属基材との密着
性、第一のセラミックには金属との反応抑制、第２のセ
ラミックには外部の腐食環境からの遮断と、各層に機能
を分担させた耐食セラミックコーティング部材も開発さ
れている。この耐食コーティング部材では、耐食性に優
れるのは当然のこと、金属基材との密着性に優れ、長期
の材質劣化が小さいという利点を持つ。In addition, the metal intermediate layer has adhesion to a metal substrate, the first ceramic has a reaction suppression with a metal, and the second ceramic has a function of shielding from an external corrosive environment. Corrosion resistant ceramic coated members have also been developed. This corrosion-resistant coating member has the advantages of being excellent in corrosion resistance, excellent in adhesion to a metal substrate, and small in long-term material deterioration.
【００１１】このように、前者は、高温腐食性の気体や
液体中で運転する蒸気タービン、ガスタービン圧縮機、
ボイラー、軽水炉、高速増殖炉、燃料電池などの部品に
おいて、耐食性向上のために有力な技術である。As described above, the former includes a steam turbine, a gas turbine compressor, and a steam turbine operating in a hot corrosive gas or liquid.
It is a promising technology for improving corrosion resistance of components such as boilers, light water reactors, fast breeder reactors, and fuel cells.
【００１２】一方、後者による耐食コーティングは、特
に、外部の厳しい腐食環境中での使用や長期使用におい
て十分な耐食性を保持できるとは言い難かった。On the other hand, it has been difficult to say that the corrosion-resistant coating by the latter can maintain sufficient corrosion resistance especially in use in a severe external corrosive environment or in long-term use.
【００１３】後者の場合、前者のようにコーティングが
外部の腐食環境から金属基材を完全に遮断するというこ
とが必ずしも必要ではないが、金属基材よりも腐食電位
が低いコーティング材料を用いることが必須条件とな
る。ところが、このような腐食電位の差を利用して金属
基材を保護する場合には、金属基材の種類に応じて最適
なコーティング材料を選定すべきものである。In the latter case, it is not always necessary that the coating completely shields the metal substrate from the external corrosive environment as in the former, but it is necessary to use a coating material having a lower corrosion potential than the metal substrate. It is a mandatory condition. However, in the case of protecting a metal base material using such a difference in corrosion potential, an optimum coating material should be selected according to the type of the metal base material.
【００１４】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、単に腐食電位が低いという理由から、金属基
材の種類によらずＺｎ、Ａｌ、Ｍｇおよびこれらの合金
が用いられていることが多いのが現状であり、金属基材
とコーティング材料との腐食電位が逆転したり、また、
腐食電位の差が大きすぎることにより運転時の溶け出し
速度が大きくコーティング材料の枯渇という問題が発生
するという可能性を有していた。However, in the prior art, Zn, Al, Mg and alloys thereof are often used regardless of the type of the metal substrate simply because the corrosion potential is low. At present, the corrosion potential between the metal substrate and the coating material is reversed,
If the difference in corrosion potential is too large, there is a possibility that the rate of leaching during operation is so large that a problem of depletion of the coating material occurs.
【００１５】金属基材とコーティング材料との腐食電位
が逆転した場合には、強度メンバーとなる金属基材の溶
出による減肉が起こるため、部品の破壊事故につながる
可能性を有していた。If the corrosion potential of the metal base material and the coating material is reversed, the metal base material, which is a strength member, elutes and the thickness of the metal base material is reduced, which may lead to the destruction of parts.
【００１６】また、金属基材とコーティング材料との腐
食電位の差が大きいと、コーティング材料の溶出速度が
早いために、コーティング材料（膜厚）を多くする必要
がある。また、コーティング材料が枯渇した場合には、
金属基材の腐食が発生するために、前述の金属基材とコ
ーティング材料との腐食電位が逆転する場合と同様に、
部品の破壊事故につながる可能性があるなどの問題を有
していた。Further, if the difference in corrosion potential between the metal base material and the coating material is large, the elution rate of the coating material is high, so that it is necessary to increase the coating material (film thickness). Also, when the coating material is depleted,
As in the case where the corrosion potential of the metal substrate and the coating material is reversed because of the corrosion of the metal substrate,
There was a problem that it could lead to a component destruction accident.
【００１７】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、金属基材表面に腐食電位が低い卑なコ
ーティング材料を形成して、コーティング材料だけを消
耗させて金属基材を保護し、かつ、腐食性気体や液体に
対する耐食性に優れた耐食コーティング部材を得ること
を目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and forms a low-potential coating material having a low corrosion potential on the surface of a metal substrate to protect the metal substrate by consuming only the coating material. It is another object of the present invention to obtain a corrosion-resistant coating member having excellent corrosion resistance to corrosive gases and liquids.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、金属基材
上に相対的に腐食電位が低い卑なコーティング材料を形
成し、コーティング材料だけを消耗させることで金属基
材を保護するという考え方に基いて、鋭意研究した結果
得られたものである。Means for Solving the Problems The present inventors have proposed that a base material having a relatively low corrosion potential is formed on a metal substrate and the metal substrate is protected by consuming only the coating material. It is the result of earnest research based on the concept.
【００１９】請求項１記載の耐食コーティング部材は、
金属基材上にコーティング層を形成した耐食コーティン
グ部材において、前記コーティング層は、前記金属基材
よりも使用環境中での電極電位が相対的に低い材料から
なり、前記金属基材と前記コーティング層との電極電位
の差が０．０５Ｖから０．５Ｖの範囲であることを特徴
とする。The corrosion-resistant coating member according to claim 1 is
In a corrosion-resistant coating member having a coating layer formed on a metal substrate, the coating layer is made of a material having a relatively lower electrode potential in a use environment than the metal substrate, and the metal substrate and the coating layer And the difference between the electrode potentials is in the range of 0.05V to 0.5V.
【００２０】本発明によれば、金属基材上に、その金属
基材よりも使用環境中での電極電位が相対的に低い材料
からなるコーティング層を形成し、金属基材とコーティ
ング層との電極電位の差を０．０５Ｖから０．５Ｖの範
囲にすることで、金属基材とコーティング材料の電食に
よる金属基材の腐食溶出を無くし、かつ、コーティング
材料の腐食溶出速度を抑制することができる。According to the present invention, a coating layer composed of a material having a relatively lower electrode potential in a use environment than that of the metal substrate is formed on the metal substrate, and the coating layer is formed between the metal substrate and the coating layer. By eliminating the electrode potential difference from 0.05 V to 0.5 V, corrosion elution of the metal substrate due to electrolytic corrosion of the metal substrate and the coating material is eliminated, and the corrosion elution rate of the coating material is suppressed. Can be.
【００２１】なお、金属基材としてＦｅを主元素とした
場合には、金属基材上に、電極電位が小さいＡｌを含む
コーティング層を形成し、Ａｌの含有量を調整すること
で金属基材とコーティング層との間の電極電位の差を
０．０５Ｖから０．２Ｖの範囲とすることができる。When Fe is used as the main element as the metal substrate, a coating layer containing Al having a small electrode potential is formed on the metal substrate, and the Al content is adjusted to adjust the metal content. The difference in electrode potential between the coating and the coating layer can be in the range of 0.05V to 0.2V.
【００２２】請求項２記載の耐食コーティング部材は、
金属基材上にコーティング層を形成した耐食コーティン
グ部材において、前記コーティング層は前記金属基材よ
りも使用環境中での電極電位が相対的に低い材料からな
る複数の層から構成され、前記各層は、前記金属基材と
の接合面側からコーティング層の表面側に向かって電極
電位が低くなるように配置され、前記各層の電極電位の
差が０．０５Ｖから０．５Ｖの範囲であることを特徴と
する。The corrosion-resistant coating member according to claim 2 is
In a corrosion-resistant coating member having a coating layer formed on a metal substrate, the coating layer is composed of a plurality of layers made of a material having a relatively low electrode potential in a use environment than the metal substrate, and each of the layers is It is arranged that the electrode potential decreases from the bonding surface side with the metal base material toward the surface side of the coating layer, and that the difference between the electrode potentials of the respective layers is in the range of 0.05 V to 0.5 V. Features.
【００２３】本発明において、コーティング層を複数の
層から構成して、金属基材との接合面側からコーティン
グ層の表面側に向かって電極電位が小さくなるように配
置し、かつ、それぞれ接触する材料間の電極電位の差を
０．０５Ｖから０．５Ｖの範囲することで、金属基材と
コーティング層との間の急激な電極電位をなくすことが
でき、電食によるコーティング材料の腐食溶出速度を抑
制することができる。In the present invention, the coating layer is composed of a plurality of layers, arranged so that the electrode potential decreases from the bonding surface side with the metal substrate toward the surface side of the coating layer, and comes into contact with each other. By setting the difference of the electrode potential between the materials in the range of 0.05 V to 0.5 V, the rapid electrode potential between the metal base material and the coating layer can be eliminated, and the corrosion elution rate of the coating material due to electrolytic corrosion. Can be suppressed.
【００２４】なお、本発明においても、金属基材として
Ｆｅを主元素とした場合には、電極電位が小さいＡｌの
含有量を徐々に増加させた複数の層からコーティング層
を形成し、かつ、接触する各層間や金属基材と各層間の
電極電位の差を各Ａｌの含有量を変えることで、接触す
る各層間の電極電位の差を０．０５から０．２Ｖの範囲
としても良い。In the present invention, when Fe is used as the main element as the metal substrate, a coating layer is formed from a plurality of layers in which the content of Al having a small electrode potential is gradually increased, and The difference in electrode potential between each contacting layer or between the metal substrate and each layer may be changed by changing the content of each Al, so that the difference in electrode potential between each contacting layer may be in the range of 0.05 to 0.2V.
【００２５】上述した請求項１および請求項２に記載し
たように、金属基材とコーティング層との電極電位の差
を０．０５Ｖから０．５Ｖの範囲とした耐食コーティン
グ部材を用いて、水車、蒸気タービン、ガスタービン圧
縮機、ボイラー、軽水炉、高速増殖炉、燃料電池部品を
構成することで、機器の信頼性の向上と長寿命化を図る
ことができる。As described in the first and second aspects of the present invention, a water turbine is provided by using a corrosion-resistant coating member having a difference in electrode potential between a metal substrate and a coating layer in the range of 0.05 V to 0.5 V. By configuring the steam turbine, the gas turbine compressor, the boiler, the light water reactor, the fast breeder reactor, and the fuel cell parts, it is possible to improve the reliability of the equipment and extend the life of the equipment.
【００２６】請求項３記載の発明は、コーティング層の
厚さまたはコーティング層を構成する各層の厚さが、
０．０１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の耐食コーティング部材である。According to a third aspect of the present invention, the thickness of the coating layer or the thickness of each layer constituting the coating layer is
The corrosion-resistant coating member according to claim 1 or 2, wherein the thickness is 0.01 mm or more.
【００２７】請求項４記載の発明は、コーティング層の
気孔率が５％以下であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の耐食コーティング部材である。The invention according to claim 4 is the corrosion-resistant coating member according to claim 1 or 2, wherein the porosity of the coating layer is 5% or less.
【００２８】本発明によれば、コーティング層の気孔率
を５％以下とすることで、金属基材とコーティング層の
電食によるコーティング材料の腐食溶出速度を抑制する
ことができる。なお、請求項１記載の発明のように、コ
ーティング層が１層から形成される場合には、特に、コ
ーティング層の表面の気孔率を５％以下とすると良い。According to the present invention, by controlling the porosity of the coating layer to 5% or less, the rate of corrosion elution of the coating material due to electrolytic corrosion of the metal substrate and the coating layer can be suppressed. In the case where the coating layer is formed of a single layer as in the first aspect of the invention, it is particularly preferable that the porosity of the surface of the coating layer is 5% or less.
【００２９】請求項５記載の発明は、金属基材上にコー
ティング層を形成した耐食コーティング部材において、
絶縁性材料で含浸および固化する封孔処理を施して気孔
率を低減したコーティング層を備えたことを特徴とする
請求項１ないし４までのいずれかに記載の耐食コーティ
ング部材である。The invention according to claim 5 provides a corrosion-resistant coating member having a coating layer formed on a metal substrate,
The corrosion-resistant coating member according to any one of claims 1 to 4, further comprising a coating layer having a porosity reduced by performing a sealing treatment of impregnating and solidifying with an insulating material.
【００３０】上述した耐食コーティング部材は、溶射
法、メッキ法または塗布焼成法を用いて、金属基材上に
コーティング層を形成することができる。The above-described corrosion-resistant coating member can form a coating layer on a metal substrate by using a thermal spraying method, a plating method, or a coating and firing method.
【００３１】溶射法は、金属基材上に形成する材料を高
温の熱源で溶融させた後、金属基材表面に高速で吹き付
けて、金属基材上にコーティング層を形成する方法であ
る。なお、溶射法を用いる場合には、溶融させた材料の
飛行速度を２５０ｍ／ｓ以上とすると良い。The thermal spraying method is a method in which a material to be formed on a metal substrate is melted by a high-temperature heat source and then sprayed at a high speed on the surface of the metal substrate to form a coating layer on the metal substrate. When the thermal spraying method is used, the flying speed of the melted material is preferably set to 250 m / s or more.
【００３２】メッキ法は、金属基材表面に形成させる材
料を溶液中に溶解させ、その溶液中に浸せきさせた電極
と金属基材中に電気を流すことにより、金属基材上にコ
ーティング層を形成する方法である。In the plating method, a material to be formed on the surface of a metal substrate is dissolved in a solution, and electricity is passed through the electrode and the metal substrate immersed in the solution to form a coating layer on the metal substrate. It is a method of forming.
【００３３】塗布焼成法は、金属基材上に形成させる材
料粉末を含む水溶液を塗布、焼成することにより、金属
基材上にコーティング層を形成する方法である。The coating and firing method is a method of forming a coating layer on a metal substrate by applying and firing an aqueous solution containing a material powder to be formed on the metal substrate.
【００３４】さらに、上記いずれかの方法により、金属
基材上にコーティング層を形成した後、コーティング層
を形成する材料の融点の１／３以上の温度により、コー
ティング層に熱処理を施すことにより、コーティング層
の気孔率を低減させた耐食コーティング部材を得ること
ができる。Further, after forming the coating layer on the metal base material by any of the above methods, the coating layer is subjected to a heat treatment at a temperature equal to or more than one third of the melting point of the material forming the coating layer, A corrosion-resistant coating member having a reduced porosity of the coating layer can be obtained.
【００３５】また、金属基材上にコーティング層を形成
した後、コーティング層を絶縁性材料で含浸、固化する
封孔処理を施すことにより、コーティング層の気孔率を
低減させた耐食コーティング部材を得ることができる。
また、絶縁材料としては、Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｍ
ｇ酸化物、Ｃａ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｚｒ
酸化物、Ｙ酸化物、Ｕ酸化物、Ｔｈ酸化物および希土類
酸化物を少なくとも１種を含み、電気抵抗が１．０Ω・
ｍ以上のものが良い。また、他の絶縁材料としては、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニル樹脂、エラストマ
ー、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリウレタン
樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイ
ミド樹脂、ポリアミド樹脂、アルキド樹脂、レゾルシノ
ール樹脂、テフロン（登録商標）樹脂を少なくとも１種
を含み、電気抵抗が１．０Ω・ｍ以上のものであれば良
い。After the coating layer is formed on the metal base material, the coating layer is impregnated with an insulating material and then subjected to a sealing treatment to obtain a corrosion-resistant coating member having a reduced porosity of the coating layer. be able to.
As the insulating material, Al oxide, Si oxide, M
g oxide, Ca oxide, Ti oxide, Cr oxide, Zr
Oxide, Y oxide, U oxide, Th oxide and at least one of rare earth oxides, having an electric resistance of 1.0 Ω ·
m or more is good. Other insulating materials include epoxy resin, phenol resin, vinyl resin, elastomer, polyester resin, alkyd resin, polyurethane resin, silicone resin, polyimide resin, polyamide imide resin, polyamide resin, alkyd resin, resorcinol resin, and Teflon ( (Registered trademark) resin and at least one electric resistance of 1.0 Ω · m or more.
【００３６】[0036]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１ないし図１０を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００３７】第１実施形態（図１〜図８） 本実施形態においては、金属基材上に１層からなるコー
ティング層を形成して耐食コーティング部材としたもの
である。 First Embodiment (FIGS. 1 to 8) In the present embodiment, a single-layer coating layer is formed on a metal substrate to form a corrosion-resistant coating member.
【００３８】図１は、金属基材への耐食コーティング部
材の製造方法の手順を概略的に示す図である。FIG. 1 is a view schematically showing a procedure of a method for producing a corrosion-resistant coating member on a metal substrate.
【００３９】図１に示すように、まず、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏを含むオーステナイト系Ｆｅ基合金からなる金属基材
を、有機溶剤で洗浄１した後、アルミナなどの硬質グリ
ッドにより金属基材表面の粗面化処理２を行う。次に、
コーティングする８０％Ａｌ−２０％Ｎｉ合金を高温の
熱源で溶融し、合金を粗面化処理したＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ
を含むオーステナイト系Ｆｅ基合金を金属基材上に高速
で吹き付け、溶射３により厚さ約０．１ｍｍの８０％Ａ
ｌ−２０％Ｎｉ合金を形成する。さらに、８０％Ａｌ−
２０％Ｎｉ合金のコーティング層を形成した金属基材
を、真空中または不活性ガス雰囲気で熱処理４を施した
後、絶縁材料により封孔処理５を施す。なお、封孔処理
５を行う絶縁材料としては、Ａｌ酸化物、Ｓｉ酸化物、
Ｍｇ酸化物、Ｃａ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｚ
ｒ酸化物、Ｙ酸化物、Ｕ酸化物、Ｔｈ酸化物および希土
類酸化物から構成される酸化物セラミックを用いること
ができる。また、他の絶縁材料としては、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ビニル樹脂、エラストマー、ポリ
エステル樹脂、アルキッド樹脂、ポリウレタン樹脂、シ
リコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹
脂、ポリアミド樹脂、アルキド樹脂、レゾルシノール樹
脂、テフロン樹脂から構成される有機材料などを用いて
もよい。As shown in FIG. 1, first, Ni, Cr, M
After a metal substrate made of an austenitic Fe-based alloy containing o is washed 1 with an organic solvent, a surface roughening treatment 2 of the metal substrate surface is performed using a hard grid such as alumina. next,
80% Al-20% Ni alloy to be coated is melted by a high-temperature heat source, and the alloy is subjected to surface roughening treatment. Ni, Cr, Mo
Austenitic Fe-based alloy containing high-speed is sprayed onto a metal substrate at a high speed,
A 1-20% Ni alloy is formed. Furthermore, 80% Al-
The heat treatment 4 is performed on the metal substrate on which the coating layer of the 20% Ni alloy is formed in a vacuum or an inert gas atmosphere, and then the sealing process 5 is performed using an insulating material. The insulating material for performing the sealing process 5 includes Al oxide, Si oxide,
Mg oxide, Ca oxide, Ti oxide, Cr oxide, Z
An oxide ceramic composed of an r oxide, a Y oxide, a U oxide, a Th oxide, and a rare earth oxide can be used. Other insulating materials include epoxy resin, phenol resin, vinyl resin, elastomer, polyester resin, alkyd resin, polyurethane resin, silicone resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyamide resin, alkyd resin, resorcinol resin, and Teflon resin. Alternatively, an organic material composed of, for example, may be used.
【００４０】得られた耐食コーティング部材の断面図を
図２に示す。FIG. 2 is a sectional view of the obtained corrosion-resistant coating member.
【００４１】図２に示すように、耐食コーティング部材
６は、高温強度に優れたＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含むオース
テナイト系Ｆｅ基合金を金属基材７とし、金属基材７上
に、Ｎｉを含むＡｌ合金からなるコーティング層８が形
成される。なお、このコーティング層８の厚さは０．１
ｍｍであり、気孔率は２．０％である。As shown in FIG. 2, the corrosion-resistant coating member 6 is made of an austenitic Fe-based alloy containing Ni, Cr, and Mo, which has excellent high-temperature strength, as a metal substrate 7, and Ni on the metal substrate 7. A coating layer 8 made of an Al alloy is formed. The coating layer 8 has a thickness of 0.1
mm, and the porosity is 2.0%.
【００４２】本実施形態において、コーティング層８を
形成する材料として８０％Ａｌ−２０％Ｎｉ合金を用い
たが、本発明においては、コーティング層８の材料が金
属基材７よりも電極電位が小さいことが絶対条件とな
る。しかし、単に純Ａｌをコーティング材料とした場合
には、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含むオーステナイト系Ｆｅ基
合金の金属基材７に比べ電極電位の差が大きいために、
コーティング層８の消耗速度が早くコーティング層８の
枯渇による耐食機能の喪失が問題となる。このため、図
３に示すように、Ａｌ中にＮｉを添加して、Ｎｉの添加
量を増加させることで電極電位を大きくできるという特
性を利用し、本実施形態では、電極電位の差を約０．２
Ｖにまで低減できる２０ｍｏｌ％のＮｉを添加した８０
％Ａｌ−２０％Ｎｉ合金を金属基材７のコーティング材
料として用いた。また、コーティング中の絶縁材料（酸
化物、樹脂）の含有割合を増加させることで電極電位を
大きくでき、Ｎｉ添加と同様の効果がある。In the present embodiment, an 80% Al-20% Ni alloy is used as a material for forming the coating layer 8, but in the present invention, the material of the coating layer 8 has a lower electrode potential than the metal substrate 7. That is an absolute requirement. However, when pure Al is simply used as the coating material, the difference in electrode potential is larger than that of the metal substrate 7 of an austenitic Fe-based alloy containing Ni, Cr, and Mo.
The consumption rate of the coating layer 8 is so fast that loss of the corrosion resistance function due to the depletion of the coating layer 8 poses a problem. For this reason, as shown in FIG. 3, the characteristic that the electrode potential can be increased by adding Ni to Al and increasing the amount of added Ni is used. 0.2
80 with the addition of 20 mol% Ni, which can be reduced to V
% Al-20% Ni alloy was used as a coating material for the metal substrate 7. Further, by increasing the content of the insulating material (oxide, resin) in the coating, the electrode potential can be increased, which has the same effect as the addition of Ni.
【００４３】実施例１（図４） 本実施例では、金属基材７と、この金属基材７上に形成
したコーティング層８との電極電位を変化させて腐食減
量との関係を調査した。 Example 1 (FIG. 4) In this example, the relationship between the metal base material 7 and the coating layer 8 formed on the metal base material 7 by varying the electrode potential was investigated.
【００４４】具体的には、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含むオー
ステナイト系Ｆｅ基合金の金属基材７上に、５％ＮａＣ
ｌ中（海水中）での電極電位が異なるコーティング層８
で構成された各種コーティング材料を準備した。そし
て、電極電位の差と１０００時間の塩水噴霧試験（ＡＳ
ＴＭ―Ｂ１１７）での腐食減量との関係を調べたもので
ある。その結果を図４に示す。なお、図４の横軸に金属
基材７とコーティング層８との電極電位の差（Ｖ）を示
し、縦軸に腐食減量（ｍｇ／ｍ２）を示す。Specifically, 5% NaC is deposited on a metal substrate 7 of an austenitic Fe-based alloy containing Ni, Cr, and Mo.
Coating layer 8 with different electrode potentials in seawater
Various coating materials composed of were prepared. Then, the difference in electrode potential and the salt spray test for 1000 hours (AS
TM-B117) was investigated for its relationship with corrosion weight loss. FIG. 4 shows the results. The horizontal axis in FIG. 4 shows the difference (V) between the electrode potentials of the metal substrate 7 and the coating layer 8, and the vertical axis shows the weight loss (mg / m 2 ).
【００４５】図４に示すように、金属基材７とコーティ
ング層８との電極電位の差が大きくなる程、コーティン
グ層８の溶出に伴う腐食減量が大きくなることが明らか
である。すなわち、コーティング材料の枯渇による耐食
機能の喪失を低減するという観点からは、定性的には金
属基材７とコーティング層８との電極電位の差は近い方
が有利と言うことができる。特に、金属基材７とコーテ
ィング層８との電極電位の差が０．５Ｖ以上にもなる
と、塩水噴霧試験における腐食減量は著しく大きくなる
ことが明らかである。一方、金属基材７とコーティング
層８との電極電位の差を近づけた場合にも問題がある。
局所的に電極電位の逆転が生じるために強度メンバーで
ある金属基材７が溶出するというコーティングによる耐
食機能の喪失が発生する。金属基材７の溶出は、金属基
材７とコーティング層８との電極電位の差が０．０５Ｖ
よりも小さくなると顕著に認められる。従って、金属基
材７とコーティング層８との電極電位の差は０．０５Ｖ
から０．５０Ｖの範囲であることが望ましい。As shown in FIG. 4, it is clear that the greater the difference between the electrode potentials of the metal substrate 7 and the coating layer 8, the greater the corrosion loss accompanying the elution of the coating layer 8. That is, from the viewpoint of reducing the loss of the corrosion resistance function due to the depletion of the coating material, it can be qualitatively said that the closer the difference between the electrode potentials of the metal base 7 and the coating layer 8 is, the more advantageous it is. In particular, when the difference between the electrode potentials of the metal base 7 and the coating layer 8 is 0.5 V or more, it is apparent that the corrosion weight loss in the salt spray test is significantly increased. On the other hand, there is also a problem when the difference in electrode potential between the metal base 7 and the coating layer 8 is reduced.
Since the electrode potential is locally reversed, the metal base 7 which is a strength member is eluted, thereby causing a loss of the corrosion resistance function due to the coating. The metal substrate 7 is eluted when the difference in electrode potential between the metal substrate 7 and the coating layer 8 is 0.05 V
It is remarkably recognized when it becomes smaller than. Therefore, the difference in electrode potential between the metal base 7 and the coating layer 8 is 0.05 V
To 0.50V.
【００４６】実施例２（図５） 本実施例では、金属基材７上に形成するコーティング層
７の厚さを変化させて腐食減量との関係を調査した。 Example 2 (FIG. 5) In this example, the relationship with the corrosion loss was investigated by changing the thickness of the coating layer 7 formed on the metal substrate 7.
【００４７】具体的には、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含むオー
ステナイト系Ｆｅ基合金の金属基材７上に、８０％Ａｌ
−２０％Ｎｉ合金を形成した耐食コーティング部材６に
ついて、８０％Ａｌ−２０％Ｎｉ合金のコーティング層
８の厚さを変えた場合の１００時間の塩水噴霧試験での
腐食減量の変化を調査したものである。その結果を図５
に示す。なお、図５の横軸にはコーティング層８の厚さ
（ｍｍ）を示し、縦軸に腐食減量（ｍｇ／ｍ２）を示
す。More specifically, 80% Al is deposited on a metal substrate 7 of an austenitic Fe-based alloy containing Ni, Cr and Mo.
The corrosion resistance of the corrosion-resistant coating member 6 formed with a -20% Ni alloy was investigated by changing the thickness of the 80% Al-20% Ni alloy coating layer 8 in a 100-hour salt spray test. It is. The result is shown in FIG.
Shown in The horizontal axis in FIG. 5 shows the thickness (mm) of the coating layer 8, and the vertical axis shows the loss on corrosion (mg / m 2 ).
【００４８】図５に示すように、コーティング層８の厚
さを小さくする程、コーティング層８の溶出に伴う腐食
減量が大きくなることが明らかである。特に、コーティ
ング層８の厚さが０．０１ｍｍ以下になると、塩水噴霧
試験における腐食減量は著しく大きくなる。これは、コ
ーティング層８の厚さが０．０１ｍｍ以下であると、大
きさがオーダ的には溶射法を用いて溶射する際の粒子径
に相当することから、金属基板７表面に粒子が付いてい
る部分と付いていない部分が発生したためと考えられ
る。すなわち、相対的に金属基材７への貫通部分が多く
なったために、腐食減量が増大したものと考えられる。
従って、コーティング層８の厚さは０．０１ｍｍ以上で
あることが望ましい。As shown in FIG. 5, it is clear that the smaller the thickness of the coating layer 8 is, the larger the corrosion loss accompanying the elution of the coating layer 8 is. In particular, when the thickness of the coating layer 8 is 0.01 mm or less, the corrosion loss in the salt spray test becomes significantly large. This is because if the thickness of the coating layer 8 is 0.01 mm or less, the size is equivalent to the particle diameter when spraying using the thermal spraying method, so that the particles adhere to the surface of the metal substrate 7. This is probably because some parts did not and some parts did not. In other words, it is considered that the weight loss due to corrosion increased because the penetration part into the metal base material 7 increased relatively.
Therefore, the thickness of the coating layer 8 is desirably 0.01 mm or more.
【００４９】実施例３（図６） 本実施例では、金属基材７上に形成するコーティング層
８の気孔率を変化させて腐食減量との関係を調査した。 Example 3 (FIG. 6) In this example, the relationship between corrosion loss and the porosity of the coating layer 8 formed on the metal substrate 7 was changed.
【００５０】具体的には、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含むオー
ステナイト系Ｆｅ基合金の金属基材７上に、気孔率が異
なるコーティング層８で構成された各種コーティング材
料について、コーティング層８の気孔率と１０００時間
の塩水噴霧試験での腐食減量との関係を調べたものであ
る。その結果を図６に示す。なお、図６の横軸にコーテ
ィング層８の気孔率（％）を示し、縦軸に腐食減量（ｍ
ｇ／ｍ２）を示す。More specifically, the porosity of the coating layer 8 is determined for various coating materials composed of the coating layers 8 having different porosity on the metal substrate 7 of an austenitic Fe-based alloy containing Ni, Cr and Mo. It is a result of examining the relationship between the weight loss and corrosion loss in a 1000-hour salt spray test. FIG. 6 shows the result. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the porosity (%) of the coating layer 8, and the vertical axis indicates the corrosion loss (m).
g / m 2 ).
【００５１】図６に示すように、コーティング層８の気
孔率が大きい程、コーティング層８の溶出に伴う腐食減
量が大きくなることが明らかである。特に、コーティン
グ層８の気孔率が５．０％以上になると、塩水噴霧試験
における腐食減量は著しく大きくなる。これは、コーテ
ィング層８の気孔率が５％以上になると、気孔が金属基
材７への貫通した開気孔になる割合が大きいため、電食
による腐食減量が増大するものと考えられる。従って、
コーティング層８の気孔率は５％以下とすることが望ま
しい。As shown in FIG. 6, it is clear that the greater the porosity of the coating layer 8, the greater the corrosion loss accompanying the elution of the coating layer 8. In particular, when the porosity of the coating layer 8 is 5.0% or more, the corrosion weight loss in the salt spray test becomes significantly large. This is considered to be because when the porosity of the coating layer 8 is 5% or more, the ratio of pores to open pores penetrating into the metal substrate 7 is large, so that corrosion loss due to electrolytic corrosion increases. Therefore,
The porosity of the coating layer 8 is desirably 5% or less.
【００５２】実施例４（図７） 本実施例では、金属基材７上にコーティング層８を形成
する方法について説明する。 Embodiment 4 (FIG. 7) In this embodiment, a method for forming a coating layer 8 on a metal substrate 7 will be described.
【００５３】溶射法としては、プラズマ溶射法（ＰＳ）
と高速ガス炎溶射法（ＨＶＯＦ）とがある。プラズマ溶
射法は、溶射ガン中に放電アークを発生させることで高
温プラズマ熱源を作りコーティングする材料をこの高温
のプラズマジュット中に導入する方法である。また、高
速ガス炎溶射法（ＨＶＯＦ）は、灯油（炭化水素や水素
でも可）と酸素の燃焼ガスを熱源とし高圧ガスを用いる
ことでコーティングする材料の飛行速度を上げたことを
特徴とした方法である。プラズマ溶射法および高速ガス
炎溶射法（ＨＶＯＦ）のいずれの方法も、高温の熱源で
コーティングする材料を溶融し、高速のガス流にのせて
金属基材７の表面に吹き付けるものである。溶融状態で
飛行してきたコーティング材料は、金属基材７表面で急
冷、固化することで金属基材７上に堆積する。それぞれ
の溶融粒子で同様のことが起こるため、熱源を移動しな
がら繰り返すことにより所定の厚さを有するコーティン
グ層８を形成することができる。As the thermal spraying method, a plasma spraying method (PS)
And high-speed gas flame spraying (HVOF). The plasma spraying method is a method of generating a high-temperature plasma heat source by generating a discharge arc in a spray gun and introducing a material to be coated into the high-temperature plasma jet. Further, the high-speed gas flame spraying method (HVOF) is characterized in that the flight speed of the material to be coated is increased by using high-pressure gas with a combustion gas of kerosene (can be hydrocarbon or hydrogen) and oxygen as a heat source. It is. In each of the plasma spraying method and the high-speed gas flame spraying method (HVOF), a material to be coated is melted by a high-temperature heat source, and the molten material is sprayed on the surface of the metal substrate 7 with a high-speed gas flow. The coating material that has flown in a molten state is rapidly cooled and solidified on the surface of the metal substrate 7 and is deposited on the metal substrate 7. Since the same occurs in each of the molten particles, the coating layer 8 having a predetermined thickness can be formed by repeating the heating while moving the heat source.
【００５４】図７は、大気中プラズマ溶射法（ＡＰＳ）
および高速ガス炎溶射法（ＨＶＯＦ）を用いて、Ｎｉ、
Ｃｒ、Ｍｏを含むオーステナイト系Ｆｅ基合金の金属基
材７上に形成した８０％Ａｌ−２０％Ｎｉからなるコー
ティング層８の気孔率と、溶射後の熱処理や封孔処理を
施した場合の気孔率の変化を示したものである。なお、
横軸にはコーティング層８の気孔率（％）を示し、縦軸
には製造処理の方法を示す。FIG. 7 shows an atmospheric plasma spraying method (APS).
And high-speed gas flame spraying (HVOF), Ni,
The porosity of the coating layer 8 of 80% Al-20% Ni formed on the metal substrate 7 of the austenitic Fe-based alloy containing Cr and Mo, and the porosity when heat treatment after thermal spraying or sealing treatment is performed. It shows the change in rate. In addition,
The horizontal axis indicates the porosity (%) of the coating layer 8, and the vertical axis indicates the method of the manufacturing process.
【００５５】図７に示すように、ＨＶＯＦでは、燃焼ガ
ス中（２５００℃前後）で８０％Ａｌ−２０％Ｎｉ合金
を溶融させた粒子を、飛行速度が２５０ｍ／ｓ以上の高
速で金属基材７に吹き付けるために、ＡＰＳでの９．３
％に比べ２．５％程度と非常に気孔が少ないコーティン
グ層８を形成することができる。すなわち、コーティン
グ層８の気孔率を低減するためには、溶融材料の飛行速
度が２５０ｍ／ｓ以上の高速で金属基材７に吹き付ける
溶射法を用いることが望ましい。さらに、図７には、６
００℃での熱処理とエポキシ樹脂の封孔処理（含浸、加
熱効果処理）による気孔率の変化も示しているが、熱処
理や封孔処理により気孔を大幅に低減できることが明ら
かである。まず、熱処理による気孔率低減の理由は、コ
ーティング層８の焼結現象によるものである。したがっ
て、定性的には、温度を上げる程、外部からの圧力をか
ける程、焼結現象を促進できるために、気孔率の低減に
有効である。この焼結現象を利用するためには、コーテ
ィング材料の融点の１／３以上の温度でコーティング層
８を加熱するのが望ましい。一方、封孔処理による気孔
率低減の理由は、含浸した材料が気孔に充填、固化する
ためにである。溶射後には９．３％の気孔率のＡＰＳに
よる８０％Ａｌ−２０％Ｎｉ合金のコーティング層８
も、熱処理と封孔処理を施すことにより、０．９％まで
低減することができる。As shown in FIG. 7, in the HVOF, particles obtained by melting an 80% Al-20% Ni alloy in a combustion gas (around 2500 ° C.) are mixed with a metal substrate at a high speed of 250 m / s or more. 9.3 at APS to spray 7
%, The coating layer 8 having a very small number of pores, about 2.5%, can be formed. That is, in order to reduce the porosity of the coating layer 8, it is desirable to use a thermal spraying method in which the flying speed of the molten material is sprayed onto the metal base 7 at a high speed of 250 m / s or more. Further, FIG.
Although the porosity changes due to the heat treatment at 00 ° C. and the sealing treatment (impregnation, heating effect treatment) of the epoxy resin are also shown, it is clear that the porosity can be significantly reduced by the heat treatment and the sealing treatment. First, the reason why the porosity is reduced by the heat treatment is due to the sintering phenomenon of the coating layer 8. Therefore, qualitatively, the sintering phenomenon can be promoted as the temperature is increased and the pressure from the outside is increased, and this is effective in reducing the porosity. In order to utilize this sintering phenomenon, it is desirable to heat the coating layer 8 at a temperature equal to or more than one third of the melting point of the coating material. On the other hand, the reason for the porosity reduction by the sealing treatment is that the impregnated material fills and solidifies the pores. After thermal spraying, a coating layer 8 of 80% Al-20% Ni alloy with 9.3% porosity APS 8
Can be reduced to 0.9% by heat treatment and sealing treatment.
【００５６】本実施形態によれば、金属基材７とコーテ
ィング層８との電極電位の大小逆転はないため、金属基
材７の溶出はなく、耐食性に優れた耐食コーティング部
材６を得られる。According to the present embodiment, the electrode potential of the metal base 7 and the coating layer 8 is not reversed, so that the metal base 7 is not eluted, and the corrosion-resistant coating member 6 excellent in corrosion resistance can be obtained.
【００５７】また、本実施形態によれば、コーティング
層８の溶出速度も小さいため、図８に示すように、従来
のものに比べコーティング層８の枯渇までの時間が長い
のが特徴であり、結果として寿命が長い。Further, according to this embodiment, since the elution rate of the coating layer 8 is low, the time required for the coating layer 8 to be depleted is longer than that of the conventional one, as shown in FIG. As a result, the life is long.
【００５８】従って、本実施形態の耐食コーティング部
材６を、腐食性気体や液体雰囲気で運転する水車、蒸気
タービン、ガスタービン圧縮機、ボイラー、軽水炉、高
速増殖炉、燃料電池部品として適用すれば、その機器部
品の耐食性、ひいては信頼性が向上し、長寿命化を図れ
る。Therefore, if the corrosion-resistant coating member 6 of the present embodiment is applied to a water turbine, a steam turbine, a gas turbine compressor, a boiler, a light water reactor, a fast breeder reactor, and a fuel cell component operated in a corrosive gas or liquid atmosphere, The corrosion resistance of the equipment parts, and thus the reliability, are improved, and the service life can be extended.
【００５９】第２実施形態（図９、図１０） 本実施形態では、金属基材７表面にコーティング層８を
形成し、コーティング層８を複数の層から構成したもの
である。なお、本実施形態の耐食コーティング部材は、
第１実施形態と同様の製造方法により製造したものであ
る。 Second Embodiment (FIGS. 9 and 10) In this embodiment, a coating layer 8 is formed on the surface of a metal substrate 7, and the coating layer 8 is composed of a plurality of layers. In addition, the corrosion-resistant coating member of this embodiment is:
It is manufactured by the same manufacturing method as in the first embodiment.
【００６０】図９は、耐食コーティング部材の断面を示
す図である。FIG. 9 is a diagram showing a cross section of the corrosion-resistant coating member.
【００６１】図９に示すように、耐食コーティング部材
９は、高温強度に優れたＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏを含むオース
テナイト系Ｆｅ基合金を金属基材１０とし、この金属基
材１０上に、徐々にＮｉの含有量を少なくしたＡｌ合金
からなる多層のコーティング層１１を形成した。この多
層コーティング層１１は、金属基材側から順番に、５０
％Ｎｉ―５０％Ａｌコーティング層１１ａ、４０％Ｎｉ
―６０％Ａｌコーティング層１１ｂ、３０％Ｎｉ―７０
％Ａｌコーティング層１１ｃ、２０％Ｎｉ―８０％Ａｌ
コーティング層１１ｄ、１０％Ｎｉ―９０％Ａｌコーテ
ィング層１１ｅ、１００％Ａｌコーティング層１１ｆを
形成したものである。As shown in FIG. 9, the corrosion-resistant coating member 9 is made of an austenitic Fe-based alloy containing Ni, Cr, and Mo having excellent high-temperature strength as a metal substrate 10. A multilayer coating layer 11 made of an Al alloy with a reduced Ni content was formed. The multi-layer coating layer 11 has 50
% Ni-50% Al coating layer 11a, 40% Ni
-60% Al coating layer 11b, 30% Ni-70
% Al coating layer 11c, 20% Ni-80% Al
A coating layer 11d, a 10% Ni-90% Al coating layer 11e, and a 100% Al coating layer 11f are formed.
【００６２】本実施形態の多層からなるコーティング層
１１は、第１実施形態の図３で示したように、Ａｌ中に
Ｎｉを添加すれば電極電位が大きくできるという特性を
利用したものである。すなわち、金属基材１０から１０
０％Ａｌのコーテング層１１ｆまで、接触する材料間の
電極電位の差を０．１Ｖ以下とし、コーティング層１１
の厚さを各層とも０．０５ｍｍ、各コーティング層１１
ａ〜１１ｆの気孔率を２．０％とした。As shown in FIG. 3 of the first embodiment, the coating layer 11 composed of multiple layers of the present embodiment utilizes the characteristic that the electrode potential can be increased by adding Ni to Al. That is, the metal substrates 10 to 10
The electrode potential difference between the contacting materials is set to 0.1 V or less up to the coating layer 11f of 0% Al.
The thickness of each layer is 0.05 mm, and each coating layer 11
The porosity of a to 11f was set to 2.0%.
【００６３】また、図４に示すように、接触する材料間
の電極電位の差が小さくなる程、コーティング層の溶出
に伴う腐食減量が小さくできる傾向にあることから、本
実施形態にように、コーティング層を多層として、各コ
ーティング層の電極電位の差を小さくすることにより腐
食減量を低減することができる。Further, as shown in FIG. 4, the smaller the difference in electrode potential between the contacting materials, the smaller the corrosion loss accompanying the elution of the coating layer tends to be. Therefore, as shown in this embodiment, Corrosion loss can be reduced by making the coating layers into multiple layers and reducing the difference in electrode potential between each coating layer.
【００６４】また、図１０は、本耐食コーティング部材
のコーティング層の枯渇までの時間を、従来のコーティ
ング部材と比較したものであるが、図１０に示すよう
に、本発明の耐食コーティング部材ではコーティング層
の枯渇までの時間が長いのが明らかであり、本実施形態
のようにコーティング層を複数の層から形成した場合に
おいても、第１実施形態と同様に、耐食性を向上させて
長寿命化を図ることができる。FIG. 10 is a graph comparing the time required until the coating layer of the present corrosion-resistant coating member is depleted with that of the conventional coating member. As shown in FIG. It is clear that the time until the layer is depleted is long, and even when the coating layer is formed from a plurality of layers as in the present embodiment, the corrosion resistance is improved and the life is extended as in the first embodiment. Can be planned.
【００６５】[0065]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐食コー
ティング部材によれば、腐食性気体や液体に対する耐食
性に優れた耐食コーティング部材を得られるため、腐食
性気体や液体雰囲気で運転する水車、蒸気タービン、ガ
スタービン圧縮機、ボイラー、軽水炉、高速増殖炉、燃
料電池部品として適用することで、機器部品の耐食性、
ひいては信頼性が向上し、長寿命化を図ることができ
る。As described above, according to the corrosion-resistant coating member of the present invention, a corrosion-resistant coating member having excellent corrosion resistance to corrosive gases and liquids can be obtained. Applied as steam turbine, gas turbine compressor, boiler, light water reactor, fast breeder reactor, fuel cell parts, corrosion resistance of equipment parts,
As a result, the reliability is improved, and the life can be extended.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】耐食コーティング部材の製造方法の手順を概略
的に示すフロー図。FIG. 1 is a flowchart schematically showing a procedure of a method for manufacturing a corrosion-resistant coating member.
【図２】耐食コーティング部材の一実施形態を示す断面
図。FIG. 2 is a sectional view showing one embodiment of a corrosion-resistant coating member.
【図３】Ａｌ中に添加したＮｉの添加量（ｍｏｌ％）に
よる電極電位の差（Ｖ）の関係を示す図。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a difference (V) in electrode potential and an addition amount (mol%) of Ni added to Al.
【図４】金属基材とコーティング層との電極電位の差
（Ｖ）による塩水噴霧試験での腐食減量（ｍｇ／ｍ２）
の変化を示す図。FIG. 4 Corrosion weight loss (mg / m 2 ) in a salt spray test based on the difference (V) in electrode potential between a metal substrate and a coating layer
FIG.
【図５】金属基材上に形成したコーティング層の厚さ
（ｍｍ）による塩水噴霧試験での腐食減量（ｍｇ／
ｍ２）の変化を示す図。FIG. 5: Corrosion weight loss (mg / mg) in salt spray test according to thickness (mm) of coating layer formed on metal substrate
shows the change in m 2).
【図６】金属基材上に形成したコーティング層の気孔率
（％）による塩水噴霧試験での腐食減量（ｍｇ／ｍ２）
の変化を示す図。FIG. 6: Corrosion weight loss (mg / m 2 ) in salt spray test based on porosity (%) of coating layer formed on metal substrate
FIG.
【図７】大気中プラズマ溶射法（ＡＰＳ）または高速ガ
ス炎溶射法（ＨＶＯＦ）により金属基材上に形成したコ
ーティング層の気孔率（％）および溶射後の熱処理や封
孔処理を施した際におけるコーティング層の気孔率
（％）の変化をまとめた図。FIG. 7 shows a porosity (%) of a coating layer formed on a metal substrate by an atmospheric plasma spraying method (APS) or a high-speed gas flame spraying method (HVOF), and a heat treatment or a sealing treatment after the spraying. The figure which put together the change of the porosity (%) of the coating layer in FIG.
【図８】本発明の第１実施形態を説明する図で、溶出に
よるコーティング層の枯渇までの時間について、本発明
および従来例の耐食コーティング部材を比較した図。FIG. 8 is a view for explaining the first embodiment of the present invention, and is a diagram comparing the corrosion-resistant coating members of the present invention and the conventional example with respect to the time until the coating layer is depleted due to elution.
【図９】多層のコーティング層を形成した耐食コーティ
ング部材の他の実施形態を示す断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view showing another embodiment of a corrosion-resistant coating member having a multilayer coating layer formed thereon.
【図１０】本発明の第２実施形態を説明する図で、溶出
によるコーティング層の枯渇までの時間について、本発
明および従来例の耐食コーティング部材を比較した図。FIG. 10 is a view for explaining the second embodiment of the present invention, and is a view comparing the corrosion-resistant coating members of the present invention and the conventional example with respect to the time until the coating layer is depleted due to elution.
１ 洗浄 ２ 粗面化処理 ３ 溶射 ４ 熱処理 ５ 封化処理 ６ 耐食コーティング部材 ７ 金属基材 ８ コーティング層 ９ 耐食コーティング部材 １０ 金属基材 １１ コーティング層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cleaning 2 Roughening treatment 3 Thermal spraying 4 Heat treatment 5 Sealing treatment 6 Corrosion-resistant coating member 7 Metal substrate 8 Coating layer 9 Corrosion-resistant coating member 10 Metal substrate 11 Coating layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 一昭 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 鈴木 健介 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 村上 透 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 4K031 AA02 AA08 AB05 AB08 AB09 BA01 BA04 CB08 CB26 CB37 DA01 DA04 FA01 FA07 FA09 4K044 AA02 AB10 BA06 BA10 BB01 BB06 BB13 BC02 CA04 CA07 CA11 CA18 CA53 CA62 CA67 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Kazuaki Ikeda 2-4, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Keihin Works, Toshiba Corporation (72) Kensuke Suzuki 2-chome, Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 4 Toshiba Keihin Works Co., Ltd. (72) Inventor Toru Murakami 2-4 Suehirocho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term 4K031 AA02 AA08 AB05 AB08 AB09 BA01 BA04 CB08 CB26 CB37 DA01 DA04 FA01 FA07 FA09 4K044 AA02 AB10 BA06 BA10 BB01 BB06 BB13 BC02 CA04 CA07 CA11 CA18 CA53 CA62 CA67
Claims (5)
耐食コーティング部材において、前記コーティング層
は、前記金属基材よりも使用環境中での電極電位が相対
的に低い材料からなり、前記金属基材と前記コーティン
グ層との電極電位の差が０．０５Ｖから０．５Ｖの範囲
であることを特徴とする耐食コーティング部材。1. A corrosion-resistant coating member having a coating layer formed on a metal substrate, wherein the coating layer is made of a material having a relatively lower electrode potential in an environment of use than the metal substrate. A corrosion-resistant coating member, wherein the difference in electrode potential between the material and the coating layer is in the range of 0.05 V to 0.5 V.
耐食コーティング部材において、前記コーティング層は
前記金属基材よりも使用環境中での電極電位が相対的に
低い材料からなる複数の層から構成され、前記各層は、
前記金属基材との接合面側からコーティング層の表面側
に向かって電極電位が低くなるように配置され、前記各
層の電極電位の差が０．０５Ｖから０．５Ｖの範囲であ
ることを特徴とする耐食コーティング部材。2. In a corrosion-resistant coating member having a coating layer formed on a metal substrate, the coating layer is composed of a plurality of layers made of a material having a relatively lower electrode potential in a use environment than the metal substrate. And each layer is
It is arranged so that the electrode potential decreases from the bonding surface side with the metal base toward the surface side of the coating layer, and the difference between the electrode potentials of the respective layers is in the range of 0.05 V to 0.5 V. Corrosion-resistant coating member.
グ層を構成する各層の厚さが、０．０１ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の耐食コーテ
ィング部材。3. The corrosion-resistant coating member according to claim 1, wherein the thickness of the coating layer or the thickness of each layer constituting the coating layer is 0.01 mm or more.
ることを特徴とする請求項１または２に記載の耐食コー
ティング部材。4. The corrosion-resistant coating member according to claim 1, wherein the porosity of the coating layer is 5% or less.
耐食コーティング部材において、絶縁性材料で含浸およ
び固化する封孔処理を施して気孔率を低減したコーティ
ング層を備えたことを特徴とする請求項１ないし４まで
のいずれかに記載の耐食コーティング部材。5. A corrosion-resistant coating member having a coating layer formed on a metal substrate, comprising a coating layer having a reduced porosity by performing a sealing treatment of impregnating and solidifying with an insulating material. Item 5. The corrosion-resistant coating member according to any one of Items 1 to 4.
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| JP (1) | JP2002053943A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015115394A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | 株式会社中山アモルファス | Corrosion-resistant sprayed coating, method for forming same and thermal spraying apparatus for forming same |
-
2000
- 2000-08-07 JP JP2000238734A patent/JP2002053943A/en active Pending
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