JP2009542908A - オイルおよびガス探査、精製並びに石油化学処理用途向け耐浸食性サーメット内張り - Google Patents
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Abstract
【選択図】図4
Description
材料の表面を打つ移動固体微粒子に曝されたときの材料の浸食への固有の耐性は、その耐浸食性と称される。本出願人らは、FCCU使用下に直面される環境をシミュレートする、材料の耐浸食性を測定するための試験を開発した。本試験は、HEAT(熱浸食/摩耗試験)と呼ばれ、熱いおよび摩耗性微粒子物質にさらされたときの材料性能の尺度としてHEAT耐浸食性指数をもたらす。HEAT耐浸食性指数が高ければ高いほど、材料の耐浸食性性能はより良好である。図3(a)は、その様々な部品付きHEAT試験機の略図を示し、図3(b)は実際の試験機の写真を示す。HEAT耐浸食性指数は、同じ条件で同じ継続時間試験された耐火物標準と比べて所与の継続期間に失われた試験材料の容積を測定することにより浸食指数を測ることによって求められる。試験シミュレーターの速度範囲は、FCCUでの速度範囲をカバーする10〜300フィート/秒(3.05〜91.4m/秒)である。試験温度は可変であり、1450°F(788℃)以下であってもよい。衝突の試験角度は1〜90度である。質量流束は1.10〜4.41ポンドm/分の範囲であってもよい。試験環境は空気中かまたは制御された環境(混合ガス)であってもよい。試験シミュレーターはまた、再循環浸食液で長期間の浸食試験を提供してもよい。本発明のHERサーメット内張りの優れた耐熱浸食性は、図3に示されるHEAT試験シミュレーター装置を用いた熱浸食試験結果によって実証された。
1)約42mm長さ、約28mm幅、および約15mm厚さの検体サーメットタイル部分を秤量する。
2)この部分の一面の中心を次に、45°の角度でターゲットから1インチの所で終わる0.5インチ直径のチューブから出る加熱空気に同伴される1200g/分のSiC粒子(220グリット、#1グレード黒色炭化ケイ素(#1 Grade Black Silicon Carbide)、UKアブラシブス、イリノイ州ノースブルック(UK Abrasives,Northbrook,IL))にさらす。SiCの速度は45.7m/秒である。
3)工程(2)を732℃で7時間行う。
4)7時間後に、検体を周囲温度に放冷し、秤量して減量を測定する。
5)商業的に入手可能な不定形耐火物の検体の浸食を測定し、対照標準(Reference Standard)として用いる。対照標準浸食に1の値を与え、サーメット検体についての結果を対照標準と比較する。
6)HEAT試験後の検体および対照標準の容積減少を、3次元レーザー形状測定によって直接測定して減量測定からのデータを確認する。
本発明のK1C破壊靱性は、亀裂開始後の破損に対する材料の耐性の尺度である。K1C破壊靱性が高ければ高いほど、材料の靱性はより大きい。HERサーメットの破壊靱性(KIC)は、単一エッジノッチ付きビーム(SENB)検体の3点曲げ試験を用いることによって測定される。本測定は、主に線形弾性の、平面歪み条件下のASTM E399標準試験方法に基づく。用いられる試験手順の詳細は次の通りである。
K1CはMPa・m1/2単位であり
P=負荷(kN)であり、
B=検体厚さ(cm)であり、
S=スパン(cm)であり、
W=検体幅(cm)であり、
a=亀裂/ノッチ長さ(cm)である。
本発明のステンレススチールバインダー中TiB2サーメットを、精油所のFCCU装置の実際のサイクロンドラムまたはシリンダーでライナーとして実験的に試験した。ライナーを、サイクロンの内壁への金属アンカーの融接により結合される粉末冶金処理によって生み出されたタイルから形成した。先行技術の材料との直接比較を提供するために、サイクロンライナーまたはドラムのセクションにまた、1.5インチ平方のSi3N4タイル、SiCタイル、アルミナタイルおよび4.5インチ平方のアルミナタイルを提供した。サイクロンドラムを、加熱/冷却速度の26熱サイクルに曝した。図6のサイクロンドラムを、FCCU触媒で500°F/時以下(100°F/時〜500°F/時)の加熱/冷却速度厳密性で26熱サイクルに曝した。先行技術のSi3N4およびSiC内張りタイル(図6(a))、並びに先行技術のアルミナ内張りタイル(図6(b)および(c))は全て、26熱サイクルへの暴露後に亀裂および欠落タイルによって示されるように破損した。それに対し、本発明のステンレススチールバインダー中TiB2サーメットタイルは、26熱サイクルへの暴露後に完全に無傷のままであった(図6(d))。図6に示される精油所プロセスに使用されるサイクロンシリンダーまたはドラムは、サイクロン内張りの性能における靱性とより良好に適合した熱膨張との重要性を実証する。
本発明のHERサーメット内張りおよびインサートは、600°F(316℃)を超える温度の精製および石油化学処理装置での多くの領域に好適であり、ここで、図7は室温での3点曲げについて測定されたかまたは公表された破壊靱性データを用いて、高温内張り用の広範囲の材料候補のHEAT測定耐浸食性(HEAT耐浸食性指数)対K1C破壊靱性(MPa・m1/2)のプロットを示す。プロットは、先行技術の材料(硬い合金およびWC、耐火物、並びにセラミックス)が破壊靱性と耐浸食性との反比例関係を示す傾向線に従うことを示す。即ち、高い耐熱浸食性の材料は不十分な破壊靱性を有し、逆もまた同様である。それに対し、本発明のHERサーメット内張りについてのデータは傾向線に沿って落ちないが、傾向線よりかなり上の異なるレジーム内にある(「HERサーメット」ブロック領域を参照されたい)。これは、傑出した破壊靱性と耐浸食性との両方の組み合わせが有益である精油所および石油化学プロセスでかかるHERサーメットの有利な使用の根拠となる。より具体的には、本発明のHERサーメット内張りは、150フィート毎秒(45.7m/秒)で60μm粒子(平均)を用いて1350°F(732℃)で耐浸食性について試験され、そして最良の入手可能な耐火物およびセラミック材料と比較されて7〜13MPa・m1/2の破壊靱性を示した(図7の「HERサーメット」ブロック領域を参照されたい)。本発明のタイプ304ステンレススチールバインダーと共にTiB2でできたサーメットライナーについての試験結果は、最良の入手可能な不定形耐火物より8〜12倍高い浸食指数を示した(図7を参照されたい)。
Claims (60)
- オイルおよびガスの探査および生産、精油所並びに石油化学プロセス用途において、1000℃以下の温度で固体微粒子浸食にさらされる金属表面の保護方法であって、
前記金属表面に、耐熱浸食性サーメット内張りまたはインサートを提供する工程であって、前記サーメット内張りまたはインサートが、a)セラミック相およびb)金属バインダー相を含み、前記セラミック相が、前記サーメット内張りまたはインサートの容量の30〜95容量%を占める工程を含み、
前記サーメット内張りまたはインサートが、少なくとも5.0のHEAT耐浸食性指数および少なくとも7.0MPa・m1/2のK1C破壊靱性を有する
ことを特徴とする方法。 - 前記耐熱浸食性サーメット内張りまたはインサートの全体厚さが、5ミリメートル〜100ミリメートルであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記耐熱浸食性サーメット内張りまたはインサートが、少なくとも7.0のHEAT耐浸食性指数および少なくとも9.0MPa・m1/2のK1C破壊靱性を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記耐熱浸食性サーメット内張りまたはインサートが、少なくとも10.0のHEAT耐浸食性指数および少なくとも11.0MPa・m1/2のK1C破壊靱性を有することを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記耐熱浸食性サーメット内張りまたはインサートが、精油所および石油化学プロセスの流動接触変換装置、流体コーカーおよびフレキシコーキング装置の領域に使用されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記領域が、プロセス容器、移送ラインおよびプロセス配管、熱交換器、サイクロン、滑り弁ゲートおよびガイド、フィードノズル、曝気ノズル、サーモウェル、弁体、内部ライザー、偏向シールド並びにそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記耐熱浸食性サーメット内張りまたはインサートが、オイルおよびガスの探査および生産用途に使用されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記オイルおよびガスの探査および生産用途が、サンドスクリーンまたはオイルサンド/タールサンド採掘設備であることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記耐熱浸食性サーメット内張りが、粉末冶金処理によって形成されたタイルを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記タイルが、正方形、長方形、三角形、六角形、八角形、五角形、平行四辺形、菱形、円または楕円の形状にあることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記セラミック相は(PQ)(式中、Pは、IV族、V族、VI族元素からなる群から選択された少なくとも1つの金属であり、Qはホウ化物である)であり、
前記金属バインダー相は(RS)(式中、Rは、Fe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択され、Sは、Cr、Al、SiおよびYからなる群から選択された少なくとも1つの元素を含む)である
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記Rは、前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として少なくとも30重量%のFe並びにNi、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属を含み、
前記Sは、前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として0.1〜3.0重量%の範囲でTiを更に含む
ことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記セラミック相(PQ)が、多峰性分布の粒子を有し、前記多峰性分布の粒子が、
3〜60ミクロンのサイズ範囲の微細グリット粒子;および
61〜800ミクロンのサイズ範囲の粗いグリット粒子
を含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記多峰性分布の粒子が、40容量%〜50容量%の前記微細グリット粒子および50容量%〜60容量%の前記粗いグリット粒子を含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記セラミック相は(PQ)(式中、Pは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Qは、炭窒化物である)であり、
前記金属バインダー相は(RS)(式中、Rは、Fe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Sは、Cr、Al、SiおよびYからなる群から選択された少なくとも1つの元素を含む)である
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記Rは、
Fe;および
Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属
を含み、
前記Sは、
Cr;
Al、SiおよびYからなる群から選択された少なくとも1つの元素;および
Y、Ti、Zr、Hf、Ta、V、Nb、Cr、Mo、Wからなる群から選択された少なくとも1つの異原子価元素
を含み、
前記Cr、Al、Si、Yおよびそれらの混合物の総合重量は、前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として少なくとも12重量%であり、
前記少なくとも1つの異原子価元素の総合重量は、0.01〜5重量%である
ことを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 前記セラミック相は(PQ)(式中、Pは、Si、Mn、Fe、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Qは窒化物である)であり、
前記金属バインダー相は(RS)(式中、Rは、Fe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Sは本質的に、Cr、Al、SiおよびYから選択された少なくとも1つの元素およびTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wおよびそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも1つの反応性湿潤異原子価元素からなる)である
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記Sは本質的に、Cr、Si、Yおよびそれらの混合物から選択された少なくとも1つの元素並びにTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wおよびそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも1つの反応性湿潤異原子価元素からなり
前記Cr、Si、Yおよびそれらの混合物の総合重量は、前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として少なくとも12重量%である
ことを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記セラミック相は(PQ)(式中、Pは、Al、Si、Mg、Ca、Y、Fe、Mn、IV族、V族、VI族元素およびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Qは酸化物である)であり、
前記金属バインダー相は(RS)(式中、Rは、Fe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択されたベース金属であり、Sは本質的に、Cr、AlおよびSiからなる群から選択された少なくとも1つの元素並びにTi、Zr、Hf、Ta、Sc、Y、La、およびCeからなる群から選択された少なくとも1つの反応性湿潤元素からなる)である
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記セラミック相(PQ)は、前記サーメット内張りまたはインサートの容量を基準として55〜95容量%の範囲であり、100ミクロン〜7000ミクロン直径のサイズ範囲の粒子として前記金属バインダー相(RS)中に分散されることを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記セラミック相は(PQ)であり、前記金属バインダー相は(RS)であり、再析出相(G)を更に含み、前記(PQ)および前記Gが前記(RS)中に分散され、
前記サーメット内張りまたはインサート組成物(PQ)(RS)(G)は、
(a)30容量%〜95容量%の前記セラミック相(PQ)(前記セラミック相(PQ)の少なくとも50容量%は、Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Moおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属の炭化物である);および
(b)前記サーメット内張りまたはインサート組成物の総容量を基準として0.1容量%〜10容量%の、金属炭化物MxCy(式中、Mは、Cr、Fe、Ni、Co、Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Moまたはそれらの混合物であり、Cは炭素であり、xおよびyは、整数値または分数値(xは1〜30、yは1〜6)である)からなる前記再析出相(G)
を含み、
(c)残りの容量パーセントは、前記金属バインダー相(RS)(式中、RはFe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Sは、前記金属バインダー相(RS)の総重量を基準として、少なくとも12重量%のCr並びに35重量%以下のAl、Si、Yおよびそれらの混合物からなる群から選択された元素を含む)を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として、0.02重量%〜5重量%の酸化物分散質Eを更に含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として、0.02重量%〜5重量%の金属間分散質Fを更に含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記セラミック相(PQ)は、
単一の金属の炭化物からなるコア;および
Nb、Moおよび前記コアの金属の混合炭化物からなるシェル
を有する粒子を含むことを特徴とする請求項21に記載の方法。 - 前記セラミック相は、前記サーメット内張りまたはインサートの50〜95容量%を占め、
前記セラミック相は、Cr23C6、Cr7C3、Cr3C2およびそれらの混合物からなる群から選択された炭化クロムを含み、
前記金属バインダー相は、
(i)合金の総重量を基準として、
60重量%〜98重量%のNi、
2重量%〜35重量%のCr、および
5重量%以下のAl、Si、Mn、Tiおよびそれらの混合物からなる群から選択された元素
を含有する合金;および
(ii)0.01重量%〜35重量%のFe、
25重量%〜97.99重量%のNi、
2重量%〜35重量%のCr、および
5重量%以下のAl、Si、Mn、Tiおよびそれらの混合物からなる群から選択された元素
を含有する合金
からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記セラミック相は、Cr23C6、Cr7C3またはそれらの混合物であり、
前記サーメット内張りまたはインサートは、0.1〜10容量%未満の気孔率を有する
ことを特徴とする請求項25に記載の方法。 - 前記セラミック相は(PQ)であり、前記金属バインダー相は(RS)であり、Xを更に含み、
前記Xは、酸化物分散質E、金属間化合物Fおよび誘導体化合物Gからなる群から選択された少なくとも一種であり、
前記セラミック相(PQ)は、0.5〜3000ミクロンの範囲の直径の粒子として前記金属バインダー相(RS)中に分散され、
前記Xは、1nm〜400nmのサイズ範囲の粒子として前記金属バインダー相(RS)中に分散される
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記金属バインダー相(RS)は、
Fe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択されたベース金属R;および
Si、Cr、Ti、Al、Nb、Moおよびそれらの混合物からなる群から選択された合金化金属S
を含むことを特徴とする請求項27に記載の方法。 - 前記サーメット内張りまたはインサートは、
クロムおよびチタンの少なくとも1つを含有する金属合金を600℃〜1150℃の範囲の温度で加熱して、加熱金属合金を形成する工程;
前記加熱金属合金を、反応性炭素、反応性窒素、反応性ホウ素、反応性酸素およびそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも一種を含む反応性環境に、600℃〜1150℃の範囲で、反応合金を与えるのに十分な時間曝す工程;および
前記反応合金を40℃未満の温度に冷却して、組成勾配サーメット材料を与える工程
を含む方法によって製造された組成勾配サーメット材料であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記金属合金は、12重量%〜60重量%のクロムを含み、
前記反応合金は、前記金属合金の表面上またはバルクマトリックス中の、厚さ1.5mm〜30mmの層である
ことを特徴とする請求項29に記載の方法。 - オイルおよびガスの探査および生産、精油所並びに石油化学プロセス用途において、1000℃以下の温度で固体微粒子浸食にさらされる金属表面の保護方法であって、前記金属表面に耐熱浸食性サーメットコーティングを提供する工程を含み、
前記サーメットコーティングは、a)セラミック相およびb)金属バインダー相を含み、
前記セラミック相は、前記サーメットコーティングの容量の30〜95容量%を占め、
前記サーメットコーティングは、少なくとも5.0のHEAT耐浸食性指数を有する
ことを特徴とする方法。 - 前記耐熱浸食性サーメットコーティングの全体厚さは、1ミクロン〜5000ミクロンであることを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記耐熱浸食性サーメットコーティングは、少なくとも7.0のHEAT耐浸食性指数を有することを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記耐熱浸食性サーメットコーティングは、少なくとも10.0のHEAT耐浸食性指数を有することを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 前記耐熱浸食性サーメットコーティングは、精油所および石油化学プロセスの流動接触変換装置、流体コーカーおよびフレキシコーキング装置の領域に使用されることを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記領域は、プロセス容器、移送ラインおよびプロセス配管、熱交換器、サイクロン、滑り弁ゲートおよびガイド、フィードノズル、曝気ノズル、サーモウェル、弁体、内部ライザー、偏向シールド並びにそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項35に記載の方法。
- 前記耐熱浸食性サーメットコーティングは、オイルおよびガスの探査および生産用途に使用されることを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記オイルおよびガス探査および生産用途は、サンドスクリーンまたはオイルサンド採掘設備であることを特徴とする請求項37に記載の方法。
- 前記耐熱浸食性サーメットコーティングは、熱吹き付け塗装法によって形成されることを特徴とする請求項31に記載の方法。
- 前記熱吹き付け塗装法は、プラズマスプレー、燃焼スプレー、アークスプレー、フレーム溶射、高速オキシ燃料および爆発銃からなる群から選択されることを特徴とする請求項39に記載の方法。
- 前記セラミック相は(PQ)(式中、Pは、IV族、V族、VI族元素からなる群から選択された少なくとも1つの金属であり、Qはホウ化物である)であり、
前記金属バインダー相は(RS)(式中、Rは、Fe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択され、Sは、Cr、Al、SiおよびYからなる群から選択された少なくとも1つの元素を含む)である
ことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 前記Rは、前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として少なくとも30重量%のFe並びにNi、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属を含み、
前記Sは、前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として0.1〜3.0重量%の範囲でTiを更に含む
ことを特徴とする請求項41に記載の方法。 - 前記セラミック相(PQ)は、多峰性分布の粒子を有し、前記多峰性分布の粒子は、
3〜60ミクロンのサイズ範囲の微細グリット粒子;および
61〜800ミクロンのサイズ範囲の粗いグリット粒子
を含むことを特徴とする請求項41に記載の方法。 - 前記多峰性分布の粒子は、40容量%〜50容量%の前記微細グリット粒子および50容量%〜60容量%の前記粗いグリット粒子を含むことを特徴とする請求項43に記載の方法。
- 前記セラミック相は(PQ)(式中、Pは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Qは炭窒化物である)であり、
前記金属バインダー相は(RS)(式中、Rは、Fe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Sは、Cr、Al、SiおよびYからなる群から選択された少なくとも1つの元素を含む)である
ことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - Rは、
Fe;および
Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属
を含み、
Sは、
Cr;
Al、SiおよびYからなる群から選択された少なくとも1つの元素;および
Y、Ti、Zr、Hf、Ta、V、Nb、Cr、Mo、Wからなる群から選択された少なくとも1つの異原子価元素
を含み、
前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として前記Cr、Al、Si、Yおよびそれらの混合物の総合重量は、少なくとも12重量%であり、
前記少なくとも1つの異原子価元素の総合重量は、0.01〜5重量%である
ことを特徴とする請求項45に記載の方法。 - 前記セラミック相は(PQ)(式中、Pは、Si、Mn、Fe、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Qは窒化物である)であり、
前記金属バインダー相は(RS)(式中、Rは、Fe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Sは本質的に、Cr、Al、SiおよびYから選択された少なくとも1つの元素並びにTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wおよびそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも1つの反応性湿潤異原子価元素からなる)である
ことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - Sは本質的に、Cr、Si、Yおよびそれらの混合物から選択された少なくとも1つの元素並びにTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wおよびそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも1つの反応性湿潤異原子価元素からなり、
前記Cr、Si、Yおよびそれらの混合物の総合重量は、前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として少なくとも12重量%である
ことを特徴とする請求項47に記載の方法。 - 前記セラミック相は(PQ)(式中、Pは、Al、Si、Mg、Ca、Y、Fe、Mn、IV族、V族、VI族元素およびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Qは酸化物である)であり、
前記金属バインダー相は(RS)(式中、Rは、Fe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択されたベース金属であり、Sは本質的に、Cr、AlおよびSiからなる群から選択された少なくとも1つの元素並びにTi、Zr、Hf、Ta、Sc、Y、LaおよびCeからなる群から選択された少なくとも1つの反応性湿潤元素からなる)である
ことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 前記セラミック相(PQ)は、前記サーメットコーティングの容量を基準として55〜95容量%の範囲であり、100ミクロン〜7000ミクロン直径のサイズ範囲の粒子として前記金属バインダー相(RS)中に分散されることを特徴とする請求項49に記載の方法。
- 前記セラミック相は(PQ)であり、前記金属バインダー相は(RS)であり、そして再析出相(G)を更に含み、前記(PQ)および前記Gが前記(RS)中に分散され、
前記サーメットコーティング組成物(PQ)(RS)(G)は、
(a)30容量%〜95容量%の前記セラミック相(PQ)(前記セラミック相(PQ)の少なくとも50容量%は、Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Moおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属の炭化物である);および
(b)前記サーメットコーティング組成物の総容量を基準として0.1容量%〜10容量%の、金属炭化物MxCy(式中、Mは、Cr、Fe、Ni、Co、Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Moまたはそれらの混合物であり、Cは炭素であり、xおよびyは、整数値または分数値(xは1〜30、yは1〜6の範囲)である)からなる前記再析出相(G)
を含み、
(c)残りの容量パーセントは、前記金属バインダー相(RS)(式中、RはFe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択された金属であり、Sは、前記金属バインダー相(RS)の総重量を基準として、少なくとも12重量%のCr並びに35重量%以下のAl、Si、Yおよびそれらの混合物からなる群から選択された元素を含む)を含む
ことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として、0.02重量%〜5重量%の酸化物分散質Eを更に含むことを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記金属バインダー相(RS)の重量を基準として、0.02重量%〜5重量%の金属間分散質Fを更に含むことを特徴とする請求項51に記載の方法。
- 前記セラミック相(PQ)は、
単一の金属の炭化物からなるコア;および
Nb、Moおよび前記コアの金属の混合炭化物からなるシェル
を有する粒子を含むことを特徴とする請求項51に記載の方法。 - 前記セラミック相は、前記サーメットコーティングの容量の50〜95容量%を占め、
前記セラミック相は、Cr23C6、Cr7C3、Cr3C2およびそれらの混合物からなる群から選択された炭化クロムを含み、
前記金属バインダー相は、
(i)合金の総重量を基準として、
60重量%〜98重量%のNi、
2重量%〜35重量%のCr、および
5重量%以下のAl、Si、Mn、Tiおよびそれらの混合物からなる群から選択された元素
を含有する合金;および
(ii)0.01重量%〜35重量%のFe、
25重量%〜97.99重量%のNi、
2重量%〜35重量%のCr、および
5重量%以下のAl、Si、Mn、Tiおよびそれらの混合物からなる群から選択された元素
を含有する合金
からなる群から選択されることを特徴とする請求項51に記載の方法。 - 前記セラミック相は、Cr23C6、Cr7C3またはそれらの混合物であり、
前記サーメットコーティングは、0.1〜10容量%未満の気孔率を有する
ことを特徴とする請求項55に記載の方法。 - 前記セラミック相は(PQ)であり、前記金属バインダー相は(RS)であり、Xを更に含む方法であって、
Xは、酸化物分散質E、金属間化合物Fおよび誘導体化合物Gからなる群から選択された少なくとも一種であり、
前記セラミック相(PQ)は、0.5〜3000ミクロンの範囲の直径の粒子として前記金属バインダー相(RS)中に分散され、
前記Xは、1nm〜400nmのサイズ範囲の粒子として前記金属バインダー相(RS)中に分散される
ことを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 前記金属バインダー相(RS)は、Fe、Ni、Co、Mnおよびそれらの混合物からなる群から選択されたベース金属R並びにSi、Cr、Ti、Al、Nb、Moおよびそれらの混合物からなる群から選択された合金化金属Sを含むことを特徴とする請求項57に記載の方法。
- 前記耐熱浸食性サーメットコーティングは、
クロムおよびチタンの少なくとも1つを含有する金属合金を600℃〜1150℃の範囲の温度で加熱して、加熱金属合金を形成する工程;
前記加熱金属合金を、反応性炭素、反応性窒素、反応性ホウ素、反応性酸素およびそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも1つのメンバーを含む反応性環境に、600℃〜1150℃の範囲で、反応合金を与えるのに十分な時間曝す工程;および
前記反応合金を40℃未満の温度に冷却して、組成勾配サーメット材料を与える工程
を含む方法によって製造された組成勾配サーメット材料であることを特徴とする請求項31に記載の方法。 - 前記金属合金は、12重量%〜60重量%のクロムを含み、
前記反応合金は、前記金属合金の表面上またはバルクマトリックス中の厚さ1.5mm〜30mmの層である
ことを特徴とする請求項59に記載の方法。
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