JP2002504628A - 耐腐蝕及び酸化スラリ層の作成方法 - Google Patents

耐腐蝕及び酸化スラリ層の作成方法

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JP2002504628A
JP2002504628A JP2000532570A JP2000532570A JP2002504628A JP 2002504628 A JP2002504628 A JP 2002504628A JP 2000532570 A JP2000532570 A JP 2000532570A JP 2000532570 A JP2000532570 A JP 2000532570A JP 2002504628 A JP2002504628 A JP 2002504628A
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slurry
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heat treatment
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JP2000532570A
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ヴィドラ・ゲルハルト
コザック・トーマス
ヒンレイナー・ヴォルフガング
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エムテーウー・モートレン−ウント・ツルビーネン−ウニオン・ミュンヘン・ゲセルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/30—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes using a layer of powder or paste on the surface

Abstract

(57)【要約】 下記の段階を含む耐腐蝕及び酸化スラリ層の作成方法。ａ）Ａｌ又はＣｒを含有する原粉末と、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、又はＳｉのうちの少なくとも一種の元素を含む添加粉末であって、その場合において前記添加粉末は、Ａｌのみを含む原粉末の場合、Ａｌを含まないものである、前記両粉末を、バインダ溶液と混合することによってスラリ材料を作る段階と、ｂ）前記スラリ材料を部材に被着する段階と、ｃ）室温から４５０℃の温度でスラリ層を硬化させる段階と、ｄ）７５０℃乃至１２５０℃の温度で前記スラリ層を部材内部に拡散させるために熱処理する段階。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、耐腐蝕及び酸化スラリ層の作成方法に関する。
【０００２】 高温下の部材の駆動中、部材の自由面は、激しく腐食し、酸化する条件下に晒
される。ガスタービンに投入されるとき、このような部材は例えばニッケル又は
コバルトを基本とする超合金からなる。腐蝕、酸化又は浸食から保護するために
、部材には金属粉末からなる層が設けられている。
【０００３】 既知の耐腐蝕及び酸化層の作成方法においては、先ず、部材の上に金属粉末が
プラズマスプレー法等によって被着される。次いで層にはアリティーレン(Aliti
erung)が施され、最後に加熱される(aufgelueht)。
【０００４】 この方法の場合、比較的高価なステップが多いという点で不利であり、特にプ
ラズマスプレー法は高価である。
【０００５】 本発明の課題は、極力簡単にコスト的に有利に実施することができる、上に述
べた種類のスラリ層の作成方法を提供することである。
【０００６】 本発明により、上記課題は次のステップで解決される。 ａ）Ａｌ又はＣｒを含有する原粉末と、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、又はＳｉのうちの少
なくとも一種の元素を含む添加粉末であって、その場合において前記添加粉末は
、Ａｌのみを含む原粉末の場合、Ａｌを含まないものである、前記両粉末を、バ
インダ溶液と混合することによってスラリ材料を作る段階と、 ｂ）前記スラリ材料を部材に被着する段階と、 ｃ）室温から４５０℃の温度でスラリ層を硬化させる段階と、 ｄ）７５０℃乃至１２５０℃の温度で前記スラリ層を部材内部に拡散させるため
に熱処理する段階。
【０００７】 本発明による方法の利点は、原粉末に添加粉末を混合することにより、例えば
プラズマスプレー層の古典的なアリティーレンを行う場合と同様な効果が奏せら
れるが、しかし、比較的高価なプラズマスプレー及びアリティーレン過程は問題
にならないことになる。本発明の方法は新しい部分に保護層を作成するためのみ
ならず補修部分に保護層を作成するために適用することができる。
【０００８】 原粉末と添加粉末又は添加材料の間の拡散過程によってスラリ層の耐腐蝕、耐
酸化及び耐浸食性が明らかに改良されることが本発明で示される。
【０００９】 本発明の方法の好ましい実施例として、Ａｌ又はＣｒを含有する原粉末が、Ｍ
ＣｒＡｌＹ及び／又はＮｉＡｌ及び／又はＮｉＣｒＡｌ及び／又はＡｌ及び／又
はＣｒからなり、その結果このような金属粉末で良好な腐蝕保護特性を有する層
を作成することができる。
【００１０】 原粉末としてＭＣｒＡｌＹを使用するとき、Ｍは好ましくはＮｉ、Ｃｏ、又は
Ｆｅのうちの少なくとも一種の元素を含む。
【００１１】 好ましくは原粉末及び添加粉末は５乃至１２０μｍの粒径分布を有する。
【００１２】 スラリ材料は好ましくは刷毛、スプレーガン又は浸漬法又はその他の適当な方
法で被着され、それによってプラズマスプレー法に比較して明らかなコスト的な
利点が得られる。
【００１３】 本方法の有利な実施例においてスラリ層は約２時間の間熱処理される。この場
合この方法は好ましくは、例えば保護ガス雰囲気内で、アルゴン内で或いは真空
中で実施することができる。
【００１４】 添加粉末が、原粉末及び添加粉末の全重量の３５重量％までであることが好ま
しい。
【００１５】 次に本発明について実施例によってより詳細に説明する。
【００１６】 本発明の方法の１つの実施例として、原粉末はＭＣｒＡｌＹからなり、添加粉
末はＡｌからなる。ＭＣｒＡｌＹの場合、ＭはＮｉとＣｏの混合物を示す。スラ
リ材料を作成するために、原粉末と添加粉末の全重量に対して７５重量％のＭＣ
ｒＡｌＹと２５重量％のＡｌが混合される。更に、無機バインダ又はバインダ溶
液、例えば３０％の燐酸クロム溶液が混入される。
【００１７】 スラリ層を作成するために、前記のように混合されたスラリ材料を腐蝕及び酸
化に対して保護されるべき部材、例えばガスタービンのタービン羽根の上に刷毛
によって被着される。部材は例えばニッケル及びコバルトを基本とする超合金か
らなる。無機バインダに基づき３５０℃で硬化が行われる。
【００１８】 最後にスラリコーティングは、部材内へのスラリ層の拡散を達成するために、
１０６０℃の温度で熱処理される。熱処理はアルゴン雰囲気内で２時間の間行わ
れる。利用例に応じて熱処理を真空中で又は標準大気内で行うことができる。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月２９日（２０００．２．２９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 耐腐蝕及び酸化スラリ層の作成方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、耐腐蝕及び酸化スラリ層の作成方法に関する。
【０００２】 高温下の部材の駆動中、部材の自由面は、激しく腐食し、酸化する条件下に晒
される。ガスタービンに投入されるとき、このような部材は例えばニッケル又は
コバルトを基本とする超合金からなる。腐蝕、酸化又は浸食から保護するために
、部材には金属粉末からなる層が設けられている。
【０００３】 米国特許３７４１７９１には、超合金サブストレート、好ましくはＮｉ又はＣ
ｏを基本とする合金製の超合金サブストレートのスラリコーティングが開示され
ている。その場合において、耐腐蝕及び酸化性を良くするためにＳｉ粉末及びＦ
ｅＣｒＡｌＹ粉末製スラリが作成され、サブストレートの表面上に被着され、乾
燥され、最後に約１２００℃の温度で熱処理される。
【０００４】 ＦＲ２１１５１４７ＡにはＮｉ又Ｃｏ超合金製サブストレート用コーティング
方法が開示されており、その場合において耐酸化性を良くするために、粒径が好
ましくは３８μｍ より小さい、分散せしめられた混合物内に存在する金属粉末
にバインダが加えられ、サブストレートに被着され、最後に熱処理される。金属
粉末として、Ｙと予備合金化する(vorlegiert)ことができる、Ｃｏ−Ａｌ、Ｎｉ
−Ａｌ及び／又はＦｅ−ＡｌプラスＣｒ−Ａｌ合金があげられている。Ｆｅ、Ｎ
ｉ又はＣｏの金属粉末を任意に混入することができる。
【０００５】 ＷＯ９４０７００４Ａには、超合金製、特にＮｉを基本とする合金製サブスト
レートにスラリをコーティングすることが開示されている。その場合スラリ材料
は耐熱ガス腐蝕性を良くするために、スラリ材料は、分散せしめられた混合物内
に、Ａｌ及びＳｉ又はＣｒ及びＡｌをＡｌを含み、サブストレート上に被着され
、乾燥され、８５０℃乃至１１２０℃で、不活性雰囲気で又は真空中で熱処理さ
れる。
【０００６】 米国特許３７４１７９１は超合金サブストレート、好ましくはＮｉ又はＣｏを
基本とする合金製の超合金サブストレートのスラリコーティングが開示されてい
る。その場合において、耐腐蝕及び酸化性を良くするためにＳｉ粉末及びＦｅＣ
ｒＡｌＹ 粉末製スラリが作成され、サブストレートの表面上に被着され、乾燥
され、最後に約１２００℃の温度で熱処理される。
【０００７】 ＦＲ２１１５１４７ＡにはＮｉ又Ｃｏ超合金製サブストレート用コーティン
グ方法が開示されており、その場合において耐酸化性を良くするために、粒径が
好ましくは３８μｍより小さい、分散せしめられた混合物内に存在する金属粉末
にバインダが加えられ、サブストレートに被着され、最後に熱処理される。金属
粉末として、Ｙと予備合金化することができる、Ｃｏ−Ａｌ、Ｎｉ−Ａｌ及び／
又はＦｅ−ＡｌプラスＣｒ−Ａｌ合金があげられている。Ｆｅ、Ｎｉ又はＣｏの
金属粉末を任意に混入することができる。
【０００８】 ＷＯ９４０７００４Ａには、超合金製、特にＮｉを基本とする合金製サブスト
レートにスラリをコーティングすることが開示されている。その場合スラリ材料
は耐熱ガス腐蝕性を良くするために、スラリ材料は、分散せしめられた混合物内
に、Ａｌ及びＳｉ又はＣｒ及びＡｌをＡｌを含み、サブストレート上に被着され
、乾燥され、８５０℃乃至１１２０℃で、不活性雰囲気で又は真空中で熱処理さ
れる。
【０００９】 既知の耐腐蝕及び酸化層の作成方法においては、先ず、部材の上に金属粉末が
プラズマスプレー法等によって被着される。次いで層にはアリティーレン(Aliti
erung)が施され、最後に加熱される(aufgelueht)。
【００１０】 この方法の場合、比較的高価なステップが多いという点で不利であり、特にプ
ラズマスプレー法は高価である。
【００１１】 本発明の課題は、極力簡単にコスト的に有利に実施することができる、上に述
べた種類のスラリ層の作成方法を提供することである。
【００１２】 本発明によって、上記課題は請求項１に記載の特徴乃至段階により解決される
。
【００１３】 本発明による方法の利点は、原粉末に添加粉末を混合することにより、例えば
プラズマスプレー層の古典的なアリティーレンを行う場合と同様な効果が奏せら
れるが、しかし、比較的高価なプラズマスプレー及びアリティーレン過程は問題
にならないことになる。本発明の方法は新しい部分に保護層を作成するためのみ
ならず補修部分に保護層を作成するために適用することができる。
【００１４】 原粉末と添加粉末又は添加材料の間の拡散過程によってスラリ層の耐腐蝕、耐
酸化及び耐浸食性が明らかに改良されることが本発明で示される。
【００１５】 本発明の方法の好ましい実施例において、Ａｌ又はＣｒを含有する原粉末がＭ
ＣｒＡｌＹ及び／又はＮｉＣｒＡｌからなり、その結果このような金属粉末で良
好な腐蝕保護特性を有する層を作成することができる。
【００１６】 原粉末としてＭＣｒＡｌＹを使用するとき、ＭはＮｉ又はＣｏのうちの少なく
とも一種の元素を含む。
【００１７】 原粉末及び添加粉末は５乃至１２０μｍの粒径分布を有する。
【００１８】 スラリ材料は、好ましくは刷毛、スプレーガン又は浸漬法又はその他の適当な
方法で部材に被着され、それによってプラズマスプレー法に比較して明らかなコ
スト的な利点が得られる。
【００１９】 本方法の有利な実施例において、スラリ層は約２時間の間熱処理される。この
場合、この方法は好ましくは、例えば保護ガス雰囲気内で、例えばアルゴン内で
或いは真空中で実施することができる。
【００２０】 添加粉末が、原粉末及び添加粉末の全重量の３５重量％までであることが好
ましい。
【００２１】 次に本発明について実施例によってより詳細に説明する。
【００２２】 本発明の方法の１つの実施例として、原粉末はＭＣｒＡｌＹからなり、添加粉
末はＡｌからなる。ＭＣｒＡｌＹの場合Ｍ はＮｉとＣｏの混合物を示す。スラ
リ材料を作成するために、原粉末と添加粉末の全重量に対して７５重量％のＭＣ
ｒＡｌＹと２５重量％のＡｌが混合される。更に、無機バインダ又はバインダ溶
液、例えば３０％の燐酸クロム溶液が混入される。
【００２３】 スラリ層を作成するために、前記のように混合されたスラリ材料を腐蝕及び酸
化に対して保護されるべき部材、例えばガスタービンのタービン羽根等の部材の
上に刷毛によって被着される。部材は例えばニッケル及びコバルトを基本とする
超合金からなる。無機バインダに基づき３５０℃で硬化が行われる。
【００２４】 最後にスラリ層は、部材内へのスラリ層の拡散を達成するために、１０６０℃
の温度で熱処理される。熱処理はアルゴン雰囲気内で２時間の間行われる。利用
例に応じて熱処理を真空中で又は標準大気内で行うことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コザック・トーマス ドイツ連邦共和国 ディー−82024 タウ フキルヒェン，ドルフシュトラッセ 64 (72)発明者 ヒンレイナー・ヴォルフガング ドイツ連邦共和国 ディー−73235 ウェ イルハイム／テック，アヒャルムシュトラ ッセ １

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 耐腐蝕及び酸化スラリ層の作成方法であって、 ａ）Ａｌ又はＣｒを含有する原粉末と、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、又はＳｉのうちの少
    なくとも一種の元素を含む添加粉末であって、その場合において前記添加粉末は
    、Ａｌのみを含む原粉末の場合、Ａｌを含まないものである、前記両粉末を、バ
    インダ溶液と混合することによってスラリ材料を作る段階と、 ｂ）前記スラリ材料を部材に被着する段階と、 ｃ）室温から４５０℃の温度でスラリ層を硬化させる段階と、 ｄ）７５０℃乃至１２５０℃の温度で前記スラリ層を部材内部に拡散させるため
    に熱処理する段階を特徴とする耐腐蝕及び酸化スラリ層の作成方法。
  2. 【請求項２】 Ａｌ又はＣｒを含有する原粉末が、ＭＣｒＡｌＹ及び／又は
    ＮｉＡｌ及び／又はＮｉＣｒＡｌ及び／又はＡｌ及び／又はＣｒからなることを
    特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 原粉末が、ＭＣｒＡｌＹからなり、且つＭはＮｉ、Ｃｏ、又
    はＦｅのうちの少なくとも一種の元素を含むことを特徴とする請求項２に記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 前記粉末が、５乃至１２０μｍの粒径分布を有することを特
    徴とする先行する請求項の一項又は複数項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 スラリ材料の被着を、刷毛、スプレーガン又は浸漬法によっ
    て行うことを特徴とする先行する請求項の一項又は複数項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 スラリ材料を、ニッケル又はコバルトを基本とする超合金製
    部材に被着することを特徴とする先行する請求項の一項又は複数項に記載の方法
    。
  7. 【請求項７】 前記熱処理を真空中で行うことを特徴とする先行する請求項
    の一項又は複数項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記熱処理を保護ガス雰囲気内で行うことを特徴とする請求
    項１乃至６の一項又は複数項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記熱処理を約２時間の間行うことを特徴とする先行する請
    求項の一項又は複数項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 バインダが有機体又は無機体であることを特徴とする先行
    する請求項の一項又は複数項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 添加粉末が、原粉末及び添加粉末の全重量の３５重量％以
    下であることを特徴とする先行する請求項の一項又は複数項に記載の方法。
JP2000532570A 1998-02-23 1999-02-22 耐腐蝕及び酸化スラリ層の作成方法 Pending JP2002504628A (ja)

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PCT/DE1999/000476 WO1999042633A1 (de) 1998-02-23 1999-02-22 Verfahren zum herstellen einer korrosions- und oxidationsbeständigen schlickerschicht

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