JP2018524466A - コールドガススプレーコーティング法及び組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
高密度又は多孔質のコーティングを基材上に堆積するために、少なくとも1種のニッケル又は鉄系材料の第一相と、より軟質の剪断変形可能な金属及び/又は金属合金の第二相とをブレンドしたものを含有する組成物をスプレーすることを含む、コールドガススプレー法が記載されている。
本明細書に示された詳細は、一例であって、本発明の種々の実施形態の例証的な説明のみを目的とするものであり、本発明の原理及び概念的態様の最も有用で容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示される。この点に関して、本発明の基本的な理解に必要であるよりも詳細に本発明の詳細を示す試みはなされておらず、この記載により、当業者には本発明のいくつかの形態がどのように実際に具体化され得るかが明らかになる。
1)変形した微細構造及び高い欠陥濃度を伴う、大きなひずみに対する剪断変形。
2)例えば、鉄及び準安定なスチール及び金属合金の相変態等の相変化(参照:例えば、E.Moin、L.E.Murr、Mater.Sci.Eng.、37(3)(1979年)249及びC.J.Heathcock、B.E.Protheroe、A.Ball、Wear、81(1982年)311〜327頁)、又は融解のような物理的変化。
3)衝撃エネルギーによって反応速度が加速され、分解、酸化又は発熱反応等の反応を生じる化学変化。
ρA=粉末材料Aの密度、ρB=粉末材料Bの密度
CA=材料Aにおける音の速さ、CB=材料Bにおける音の速さ
σA=材料Aの降伏強度、σB=材料Bの降伏強度
以下のブレンドを下記のようにスプレーした。そのブレンドは、サンプル1がINCONEL718と5重量%のMetco480NS(Ni−5Al)とのブレンドであり;サンプル2がINCONEL718と5重量%の純粋なニッケルとのブレンドであり;サンプル3がHASTELLOY C276と5重量%の純粋なニッケルとのブレンドである。上記の粉末を、典型的に以下の条件下で、従来のKinetiks8000ガンを使用してコールドガススプレーパラメータを使用してスプレーした。その条件は、温度(プロセスフローガス)が900℃〜950℃であり;プロセスフローガス(m3/h)が92〜94であり;ガス圧力が40バールであり;スプレー距離が40〜60mmであり;コーティングの厚さが約1mmであり;粉末供給速度が30〜34g/分である。選択されたパラメータの場合、80%を超える堆積効率が得られ、各粉末混合物について、最適化されたパラメータを使用すると、少なくとも88%の堆積効率が得られた。
使用可能な材料の組合せのいくつかの例を、以下の表2から表4に示す。
Claims (22)
- 高密度又は多孔質のコーティングを基材上に堆積するために、少なくとも1種のニッケル又は鉄系材料の第一相と、より軟質の剪断変形可能な金属及び/又は金属合金の第二相とをブレンドしたものを含有する組成物をスプレーすることを含む、コールドガススプレー法。
- ニッケル又は鉄系材料の前記第一相が、スチール、ステンレススチール、ニッケル合金、ニッケル超合金、コバルト合金、チタン合金及び金属間化合物の1種以上を含有する、請求項1に記載の方法。
- ニッケル又は鉄系材料の前記第一相が、ニッケルクラッディング、ニッケル粉末、ブレンドされたニッケル−アルミニウム粉末、及びセラミックの1種以上を含有する、請求項1に記載の方法。
- 前記第二相が、銅、アルミニウム、銀、亜鉛、白金、パラジウム、及びそれらの合金の1種以上を含有する、請求項1に記載の方法。
- 前記第二相が、アルミニウムフレークで少なくとも部分的にクラッドされたニッケル粒子を含有する、請求項1に記載の方法。
- 前記セラミックが、YSZ、アルミナ、炭化タングステン、CrC、TiO2、TiOx=1.7〜1.9、及びSiCの1種以上を含有する、請求項3に記載の方法。
- 前記セラミックが、軟質の展延性の合金でクラッドされる、請求項3に記載の方法。
- 前記コーティングが、少なくとも1ミリメートルの厚さである、請求項1に記載の方法。
- 前記コーティングが、残留応力を実質的に有さず、空隙率が低く、酸化物含有量が低く、及び内部クラッキングを実質的に有さない、請求項1に記載の方法。
- 前記組成物が、少なくとも約600m/秒の平均速度で、約1000℃未満のスプレープルーム温度で、約20g/分より高い供給速度でスプレーされる、請求項1に記載の方法。
- 前記第一相の金属及び前記第二相の金属が、機械的ブレンド化、機械的合金化、機械的クラッディング、スプレー乾燥による凝集、ペレット化、化学蒸着、物理蒸着、電気化学的堆積及び/又はプラズマ高密度化の1種以上によって結合される、請求項1に記載の方法。
- 前記凝集が、ナノスケールの粉末の凝集を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記物理蒸着が、流動床物理蒸着を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記化学蒸着、前記物理蒸着、及び/又は前記電気化学的堆積が、少なくとも1種の第一相の金属の外側表面上への少なくとも1種の第二相の金属の堆積を含む、請求項11に記載の方法。
- 少なくとも1種のニッケル又は鉄系材料の第一相と、より軟質の剪断変形可能な金属及び/又は金属合金の第二相とをブレンドしたものを含有する、コールドスプレーコーティングでの使用に特に適合した組成物。
- ニッケル又は鉄系材料の前記第一相が、スチール、ステンレススチール、ニッケル合金、ニッケル超合金、コバルト合金、チタン合金、及び金属間化合物の1種以上を含有する、請求項15に記載の組成物。
- ニッケル又は鉄系材料の前記第一相が、ニッケルクラッディング、ニッケル粉末、ブレンドされたニッケル−アルミニウム粉末、及びセラミックの1種以上を含有する、請求項15に記載の組成物。
- 前記第二相が、銅、アルミニウム、銀、亜鉛、白金、パラジウム、及びそれらの合金の1種以上を含有する、請求項15に記載の組成物。
- 前記第二相が、アルミニウムフレークで少なくとも部分的にクラッドされたニッケル粒子を含有する、請求項15に記載の組成物
- 前記セラミックが、YSZ、アルミナ、炭化タングステン、CrC、TiO2、TiOx=1.7〜1.9、及びSiCの1種以上を含有する、請求項17に記載の組成物。
- 前記セラミックが、軟質の展延性の合金でクラッドされる、請求項17に記載の組成物。
- 請求項1に記載の方法によって製造される、コーティングされた物品。
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