JP2024005333A - Heat resistant metal member, method for manufacturing the same, high temperature device and plating solution - Google Patents

Heat resistant metal member, method for manufacturing the same, high temperature device and plating solution Download PDF

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敏夫 成田
Toshio Narita
拓郎 成田
Takuro Narita
泰道 加藤
Taido Kato
小関 和彦
Kazuhiko Koseki
真由美 荒
Mayumi Ara
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat resistant metal member capable of: using various kinds of metal bases; continuously obtaining a diffusion barrier function in a high temperature oxidizing atmosphere or high temperature corrosive atmosphere; continuously maintaining a protective oxide film on the outermost surface over a long period, thereby; and replacing even a process required for manufacturing with a simple process, such as electroplating method, and a method for manufacturing the same.
SOLUTION: A heat resistant metal member includes: a boundary layer (200) including Co on a metal base (100); a diffusion barrier layer (300) including a Re containing Co-based alloy as a main component; and an Al containing alloy layer (500) in this order. A method for manufacturing the heat resistant metal member comprises: forming a Co film, a Re (Ni) film and a Co film or a Ni film in this order on the metal base by an electroplating method; burying and heating the metal base into a powder mixture including Cr powder and Al2O3 powder to form the diffusion barrier layer; and subjecting the diffusion barrier layer to Al diffusion to form an Al containing alloy layer on the diffusion barrier layer.
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Description

この発明は、耐熱金属部材およびその製造方法ならびに高温装置ならびにめっき液に関し、特に、高温酸化性雰囲気または高温腐食性雰囲気において使用される、焼却炉、排ガス系部材、ボイラー、内燃機関、ガスタービン、ジェットエンジン、人工衛星スラスターエンジン、燃料電池、等に適用して好適なものである。 The present invention relates to a heat-resistant metal member, a method for manufacturing the same, a high-temperature device, and a plating solution, and particularly relates to incinerators, exhaust gas system members, boilers, internal combustion engines, gas turbines, etc. used in high-temperature oxidizing or high-temperature corrosive atmospheres It is suitable for application to jet engines, satellite thruster engines, fuel cells, etc.

各種燃焼機器、内燃機関、ボイラー、焼却炉、排ガス系部材、タービン、ジェットエンジン、燃料電池、等に使用される耐熱合金基材には耐高温酸化性コーティング皮膜が施工されている。代表的な皮膜として、保護的アルミナ(Al2 3 )を形成するAl含有合金皮膜[(Ni-Al合金皮膜(β-NiAl)、γ’-(Ni,Pt)3 Al(あるいはPt添加γ’-Ni3 Al)、MCrAlY(M=Ni,Co)等]および保護的クロミア(Cr2 3 )を形成するCr含有合金皮膜[γ-Ni(Cr),Fe-Cr等]が使用されている。 High-temperature oxidation-resistant coatings are applied to heat-resistant alloy base materials used in various combustion equipment, internal combustion engines, boilers, incinerators, exhaust gas system components, turbines, jet engines, fuel cells, etc. Typical coatings include Al-containing alloy coatings that form protective alumina (Al 2 O 3 ) [(Ni-Al alloy coating (β-NiAl), γ'-(Ni, Pt) 3 Al (or Pt-added γ Cr-containing alloy coatings [γ - Ni(Cr), Fe-Cr, etc.] forming protective chromia (Cr 2 O 3 ) are used. ing.

上述のAl含有合金皮膜は、しかしながら、高温で使用中にAl濃度が低下し、早期に耐高温酸化能を喪失する(非特許文献1参照)。 However, in the above-mentioned Al-containing alloy film, the Al concentration decreases during use at high temperatures, and the high-temperature oxidation resistance ability is lost at an early stage (see Non-Patent Document 1).

Al含有合金皮膜のAl濃度の低下を抑制するため、本発明者らにより、Re-Cr-Ni系σ-相の拡散バリア層(σ-Re系バリアと呼称)を基材上に形成した後、その表面にAl含有Ni基合金層を積層する技術が提案されている。σ-Re系バリアとAl含有Ni基合金層とを含めて拡散バリアコーティング(Diffusion Barrier Coating : DBC)および基材と拡散バリアとAl含有Ni基合金層と保護的アルミナ皮膜とを総称して拡散バリアコーティングシステム、とそれぞれ呼称している。拡散バリア層の詳細については特許文献1~4に記載されている。 In order to suppress the decrease in Al concentration of the Al-containing alloy film, the present inventors formed a Re-Cr-Ni-based σ-phase diffusion barrier layer (referred to as σ-Re-based barrier) on the base material. , a technique has been proposed in which an Al-containing Ni-based alloy layer is laminated on the surface thereof. Diffusion Barrier Coating (DBC), which includes the σ-Re barrier and the Al-containing Ni-based alloy layer, and the base material, the diffusion barrier, the Al-containing Ni-based alloy layer, and the protective alumina coating are collectively referred to as diffusion barrier coatings (DBC). They are called barrier coating systems. Details of the diffusion barrier layer are described in Patent Documents 1 to 4.

特許文献1~4のσ-Re系バリアでは、Re-Cr-Ni系σ-相が連続・単層で構成されており、高温で長時間経過すると、Ni基単結晶超合金とσ-Re系バリアとの間に存在する境界層にはボイドが形成し、同時に、拡散バリア層内に亀裂を生じることがあることから、特許文献5~7では、拡散バリア層はRe-Cr-Ni系σ-相とNi-Cr系γ-相の複相構造を有し、このσ-相がγ-相の母相内に析出した、いわゆるσ-Re層の不連続な形態の拡散バリア層を三層構造にすることを提案している。 In the σ-Re based barriers of Patent Documents 1 to 4, the Re-Cr-Ni σ-phase is composed of a continuous/single layer, and after a long period of time at high temperature, the Ni-based single crystal superalloy and the σ-Re Since voids may be formed in the boundary layer existing between the diffusion barrier layer and the diffusion barrier layer, and at the same time, cracks may occur within the diffusion barrier layer, Patent Documents 5 to 7 disclose that the diffusion barrier layer is a Re-Cr-Ni-based diffusion barrier layer. The diffusion barrier layer has a multi-phase structure of a σ-phase and a Ni-Cr based γ-phase, and the σ-phase is precipitated within the matrix of the γ-phase, which is a so-called discontinuous σ-Re layer. A three-layer structure is proposed.

上記の高温で長時間加熱される過程で、基材とσ-Re系バリア層との間の境界層にボイドが形成・成長する現象は、Ni基耐熱合金(一例として、Ni-25Cr-20Fe-10Mo合金(質量%))に形成したσ-Re系バリアコーティングにも見られる。この問題に関し、特許文献8は、基材とσ-Re系バリア層との間に挿入したNi層の厚さを60μm以上にすることによって、ボイドの形成を抑制できることを提案している。 The phenomenon in which voids form and grow in the boundary layer between the base material and the σ-Re barrier layer during the process of heating at high temperatures and for long periods of time is caused by the formation and growth of voids in the boundary layer between the base material and the σ-Re barrier layer. It is also seen in the σ-Re based barrier coating formed on -10Mo alloy (mass%). Regarding this problem, Patent Document 8 proposes that the formation of voids can be suppressed by increasing the thickness of the Ni layer inserted between the base material and the σ-Re barrier layer to 60 μm or more.

特許文献5~7記載の拡散バリア層を構成するγ-Ni(Cr)相はAl含有合金層のAlと基材に含まれる元素の拡散経路となることから、特許文献1~4記載のσ-Re系バリアに比較して、拡散障壁能に劣る。特許文献8記載のNi層の厚さの増大は、σ-Re系バリアのCrとReはNi層に固溶してσ-Re系バリアの分解・消失を促進し、拡散障壁能を喪失することになる。 Since the γ-Ni (Cr) phase constituting the diffusion barrier layer described in Patent Documents 5 to 7 serves as a diffusion path for Al in the Al-containing alloy layer and elements contained in the base material, the σ phase described in Patent Documents 1 to 4 - Inferior to diffusion barrier ability compared to Re-based barriers. The increase in the thickness of the Ni layer described in Patent Document 8 causes the Cr and Re of the σ-Re based barrier to dissolve in the Ni layer and promote the decomposition and disappearance of the σ-Re based barrier, resulting in loss of diffusion barrier ability. It turns out.

特許文献1~8では、拡散バリア層を形成するため高温と低温の熱処理温度がそれぞれ採用されている。すなわち、特許文献1~4、8のσ-Re系バリアは比較的高温(1200℃以上)で形成するため、基材の組織変化や結晶粒の粗大化を生じさせる可能性がある。一方、特許文献5~7のγ-相内にσ-相を析出した拡散バリア層は比較的低温(1120℃以下)での熱処理で形成できることから組織変化や結晶粒の粗大化を抑制することができる、という特徴を有するが、三層構造を採用しても、拡散障壁能に劣る。 In Patent Documents 1 to 8, high and low heat treatment temperatures are respectively used to form a diffusion barrier layer. That is, since the σ-Re-based barriers of Patent Documents 1 to 4 and 8 are formed at a relatively high temperature (1200° C. or higher), there is a possibility that the structure of the base material changes and the crystal grains become coarser. On the other hand, the diffusion barrier layers in which the σ-phase is precipitated within the γ-phase described in Patent Documents 5 to 7 can be formed by heat treatment at a relatively low temperature (below 1120°C), so that structural changes and coarsening of crystal grains can be suppressed. However, even if a three-layer structure is adopted, the diffusion barrier ability is inferior.

一方、Cr含有合金皮膜[(Fe-Cr、γ-Ni(Cr)]には、以下のような問題が指摘されている。すなわち、Cr含有合金としてステンレス鋼(Fe-Cr、Fe-Cr-Ni)が使用されており、保護的皮膜としてCr2 3 を形成するが、非特許文献2によれば、高温(1000℃以上)での酸化(O2 、H2 O、等) と浸炭(CH4 等)、等の過酷な腐食環境ではその特性を早期に喪失することが知られている。従って、コーティングとして、(Cr+NH4 Cl+Al2 3 )混合粉末中で加熱処理するCrパック処理法により、Cr含有Ni基合金皮膜が形成されているが、しかし、部材の形状に依存して、例えば角の部分には、高Cr(α-Cr相)層が形成し、亀裂と剥離を誘発することが問題となっている。 On the other hand, the following problems have been pointed out with Cr-containing alloy films [(Fe-Cr, γ-Ni(Cr)]. Namely, as Cr-containing alloys, stainless steels (Fe-Cr, Fe-Cr- Ni) is used and forms Cr 2 O 3 as a protective film, but according to Non-Patent Document 2, oxidation (O 2 , H 2 O, etc.) and carburization at high temperatures (above 1000°C) It is known that it loses its properties early in harsh corrosive environments such as (CH 4 etc.).Therefore, as a coating, Cr pack treatment, which is heat treated in a (Cr + NH 4 Cl + Al 2 O 3 ) mixed powder, is used. However, depending on the shape of the component, a high Cr (α-Cr phase) layer may be formed at the corners, which can cause cracking and peeling. The problem is inducing it.

特許第3857689号公報Patent No. 3857689 特許第3857690号公報Patent No. 3857690 特許第3910588号公報Patent No. 3910588 特許第4753720号公報Patent No. 4753720 特許第5905336号明細書Patent No. 5905336 specification 特許第5905354号明細書Patent No. 5905354 specification 特許第5905355号明細書Patent No. 5905355 specification

「ジェットエンジンへの耐熱コーティング」大寺一生、津田義弘、荒木隆人、森信義、佐藤彰洋;表面技術、Vol.63, No.1, pp.19-23,(2012)“Heat-resistant coating for jet engines” Issei Otera, Yoshihiro Tsuda, Takato Araki, Nobuyoshi Mori, Akihiro Sato; Surface Technology, Vol.63, No.1, pp.19-23, (2012) 中森正治監修 ボイラ燃焼ガスによる高温腐食事例とその対策、ISBN978-4-924728-66-OC 3050Supervised by Masaharu Nakamori High-temperature corrosion cases caused by boiler combustion gas and countermeasures, ISBN978-4-924728-66-OC 3050

上述のように、特許文献1~4、8のσ-Re系バリアの形成には1200℃以上の高温の熱処理が必要であるため、基材の組織変化や結晶粒の粗大化を生じさせる可能性があることから、基材はNi基単結晶超合金のような単結晶に限られ、例えばステンレス鋼のようなFe基合金や例えばハステロイ(Hastelloy)のようなNi基合金に代表される汎用基材を使用することが困難であった。また、特許文献5~7では、拡散バリア層の形成に必要な熱処理の温度は低いものの、拡散障壁能が低かった。さらに、Cr含有合金皮膜に関しては、Crパック処理法により形成されるCr含有Ni基合金皮膜には亀裂や剥離を誘発する高Crのα-Cr相が形成されるのを避けることができない。 As mentioned above, the formation of the σ-Re-based barriers of Patent Documents 1 to 4 and 8 requires heat treatment at a high temperature of 1200°C or higher, which can cause changes in the structure of the base material and coarsening of crystal grains. Due to the nature of the It was difficult to use the base material. Further, in Patent Documents 5 to 7, although the temperature of the heat treatment required to form the diffusion barrier layer was low, the diffusion barrier ability was low. Furthermore, regarding the Cr-containing alloy film, it is impossible to avoid the formation of a high-Cr α-Cr phase that induces cracking and peeling in the Cr-containing Ni-based alloy film formed by the Cr pack treatment method.

そこで、この発明が解決しようとする課題は、汎用基材を含む各種の金属基材を使用することができ、高温酸化性雰囲気または高温腐食性雰囲気中において使用された場合に、拡散バリア機能を継続的に得ることができることにより、最表面に保護的酸化物皮膜を長期に亘って維持し続けることができ、さらには特にCr含有合金層を用いる場合には保護的酸化物皮膜の亀裂や剥離を抑えることができ、製造に必要なプロセスもめっき法、パック処理法、等の簡単なプロセスで済む耐熱金属部材およびその製造方法ならびにそのような耐熱金属部材を含む高温装置ならびに耐熱金属部材の製造方法に用いて好適なめっき液を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by this invention is that various metal substrates including general-purpose substrates can be used, and when used in a high-temperature oxidizing atmosphere or a high-temperature corrosive atmosphere, the diffusion barrier function can be improved. By being able to continuously obtain the protective oxide film, it is possible to maintain the protective oxide film on the outermost surface for a long period of time, and in particular, when using a Cr-containing alloy layer, the protective oxide film can be prevented from cracking or peeling. Heat-resistant metal parts and manufacturing methods thereof that can reduce the amount of heat resistant and require simple processes such as plating and pack processing, as well as high-temperature equipment including such heat-resistant metal parts and manufacturing of heat-resistant metal parts. An object of the present invention is to provide a plating solution suitable for use in a method.

上記課題を解決するために、この発明は、
金属基材と、
上記金属基材上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層と、
上記金属基材と上記拡散バリア層との間の少なくともCoを含有する境界層と、
上記拡散バリア層上のAl含有合金層またはCr含有合金層と、
を有する耐熱金属部材である。
In order to solve the above problems, this invention
a metal base material;
a diffusion barrier layer containing at least a Co-based alloy containing Re as a main component on the metal base material;
a boundary layer containing at least Co between the metal base material and the diffusion barrier layer;
an Al-containing alloy layer or a Cr-containing alloy layer on the diffusion barrier layer;
It is a heat-resistant metal member having.

拡散バリア層のRe濃度は、典型的には1原子%以上である。拡散バリア層は、好適には、Reを10原子%含有するα-Co(Re)連続層からなり、当該α-Co(Re)連続層はε-Re(Co)相の析出物を含有する。ここで、Co(Re)はReを含有するCoを意味し、Co-Re合金と同義である。Re(Co)や後述のRe(Ni)も同様である。拡散バリア層の厚さは、必要に応じて選ばれるが、典型的には、10μm以上100μm以下である。拡散バリア層は、ReおよびCo以外に金属基材およびAl含有合金層またはCr含有合金層が含有する元素を1種または2種以上含有することもある。この場合、ε-Re(Co)相が例えばCoに加えてNiを含有するときはε-Re(Co、Ni)相と記載されるが、ε-Re(Co)相はε-Re(Co、Ni)相も含むものとする。ε-Re(Co)相がCoおよびNiに加えて他の元素を含む場合も同様である。 The Re concentration of the diffusion barrier layer is typically 1 atomic % or more. The diffusion barrier layer preferably consists of an α-Co(Re) continuous layer containing 10 atomic % of Re, and the α-Co(Re) continuous layer contains ε-Re(Co) phase precipitates. . Here, Co(Re) means Co containing Re, and is synonymous with Co--Re alloy. The same applies to Re(Co) and Re(Ni), which will be described later. The thickness of the diffusion barrier layer is selected as necessary, but is typically 10 μm or more and 100 μm or less. In addition to Re and Co, the diffusion barrier layer may contain one or more elements contained in the metal base material and the Al-containing alloy layer or the Cr-containing alloy layer. In this case, when the ε-Re(Co) phase contains Ni in addition to Co, it is described as an ε-Re(Co, Ni) phase, but the ε-Re(Co) phase is , Ni) phase. The same applies when the ε-Re(Co) phase contains other elements in addition to Co and Ni.

拡散バリア層上のAl含有合金層を有する場合、このAl含有合金層はPtを含有することもある。この場合、Al含有合金層のPt濃度は、典型的には1.5原子%以上である。このようにAl含有合金層がPtを含有することにより、耐熱金属部材の使用中にAl含有合金層のAl濃度を高く維持することができる。境界層がCoを含有することにより、耐熱金属部材の使用時に境界層にボイドが形成されるのを抑制することができる。また、この場合、典型的には、境界層はAlを含有する。この境界層のAl濃度は、典型的には1原子%以上であるが、好適には3原子%以上25原子%以下である。このように境界層がAlを含有すると、耐熱金属部材の使用時に、Al含有合金層の分解が遅延するため、Al濃度の低下を防止することができる。また、Al含有合金層へのReの溶解度が小さいことから、境界層が含有するAlは拡散バリア層の分解を抑制するため、拡散バリア層を安定に維持することができる。境界層の厚さは、特に制限はないが、典型的には5μm以上200μm以下、好適には10μm以上100μm以下である。 When having an Al-containing alloy layer on the diffusion barrier layer, this Al-containing alloy layer may also contain Pt. In this case, the Pt concentration in the Al-containing alloy layer is typically 1.5 at.% or more. Since the Al-containing alloy layer contains Pt in this manner, the Al concentration of the Al-containing alloy layer can be maintained high during use of the heat-resistant metal member. By containing Co in the boundary layer, it is possible to suppress the formation of voids in the boundary layer when the heat-resistant metal member is used. Also, in this case, the boundary layer typically contains Al. The Al concentration of this boundary layer is typically 1 atomic % or more, but preferably 3 atomic % or more and 25 atomic % or less. When the boundary layer contains Al in this way, the decomposition of the Al-containing alloy layer is delayed when the heat-resistant metal member is used, so that a decrease in the Al concentration can be prevented. Further, since the solubility of Re in the Al-containing alloy layer is low, Al contained in the boundary layer suppresses decomposition of the diffusion barrier layer, so that the diffusion barrier layer can be stably maintained. The thickness of the boundary layer is not particularly limited, but is typically 5 μm or more and 200 μm or less, preferably 10 μm or more and 100 μm or less.

Al含有合金層は、耐熱金属部材の使用時にその最表面に保護的アルミナ(Al2 3 )を形成し、金属基材、境界層および拡散バリア層を含む耐熱金属部材の全体を高温酸化性雰囲気および高温腐食性雰囲気から保護する機能を有する。Al含有合金層は、特に制限はないが、例えば、β-NiAl、γ’-Ni3 Al、CoAl、FeAl、等からなり、典型的には、Al以外の元素はCoおよびNiを主体とする。Al含有合金層は、金属基材、境界層および拡散バリア層が含有する元素を不可避的に含有することもある。Al含有合金層のAl濃度は、特に限定されないが、典型的には、10原子%以上60原子%以下である。Al含有合金層の厚さは、必要に応じて選ばれるが、典型的には、20μm以上100μm以下である。Cr含有合金層は、耐熱金属部材の使用時にその最表面に保護的クロミア(Cr2 3 )を形成し、金属基材、境界層および拡散バリア層を含む耐熱金属部材の全体を高温酸化性雰囲気および高温腐食性雰囲気から保護する機能を有する。Cr含有合金層は、典型的には、NiCrAl、FeCrAlまたはCr粒子を含有するNi-Al合金、等からなり、典型的にはCr以外の元素としてCoおよびNiを主体とする。Cr含有合金層は、金属基材、境界層および拡散バリア層が含有する元素を不可避的に含有することもある。Cr含有合金層のCr濃度は、特に限定されないが、典型的には、10原子%以上50原子%以下である。Cr含有合金層の厚さは、必要に応じて選ばれるが、一般的には20μm以上100μm以下である。 The Al-containing alloy layer forms protective alumina (Al 2 O 3 ) on the outermost surface of the heat-resistant metal member when the heat-resistant metal member is used, and makes the entire heat-resistant metal member, including the metal base material, boundary layer, and diffusion barrier layer, susceptible to high-temperature oxidation. It has the function of protecting from atmosphere and high temperature corrosive atmosphere. The Al-containing alloy layer is not particularly limited, but is made of, for example, β-NiAl, γ'-Ni 3 Al, CoAl, FeAl, etc. Typically, the elements other than Al are mainly Co and Ni. . The Al-containing alloy layer may inevitably contain elements contained in the metal substrate, boundary layer, and diffusion barrier layer. Although the Al concentration of the Al-containing alloy layer is not particularly limited, it is typically 10 atomic % or more and 60 atomic % or less. The thickness of the Al-containing alloy layer is selected as required, but is typically 20 μm or more and 100 μm or less. The Cr-containing alloy layer forms protective chromia (Cr 2 O 3 ) on the outermost surface of the heat-resistant metal member when the heat-resistant metal member is used, making the entire heat-resistant metal member including the metal base material, boundary layer, and diffusion barrier layer susceptible to high-temperature oxidation. It has the function of protecting from atmosphere and high temperature corrosive atmosphere. The Cr-containing alloy layer is typically made of NiCrAl, FeCrAl, or a Ni--Al alloy containing Cr particles, and typically mainly contains Co and Ni as elements other than Cr. The Cr-containing alloy layer may inevitably contain elements contained in the metal substrate, boundary layer and diffusion barrier layer. The Cr concentration of the Cr-containing alloy layer is not particularly limited, but is typically 10 atomic % or more and 50 atomic % or less. The thickness of the Cr-containing alloy layer is selected as required, but is generally 20 μm or more and 100 μm or less.

この耐熱金属部材は、拡散バリア層とAl含有合金層またはCr含有合金層との間の遷移層をさらに有することもある。この遷移層は、典型的には、Re濃度が1原子%未満、Al濃度またはCr濃度が10原子%以下であるが、これに限定されるものではない。 The refractory metal component may further include a transition layer between the diffusion barrier layer and the Al-containing alloy layer or the Cr-containing alloy layer. This transition layer typically has a Re concentration of less than 1 atomic % and an Al or Cr concentration of 10 atomic % or less, but is not limited thereto.

金属基材は、必要に応じて選ばれ、各種のものを使用することができるが、例えば、Fe基合金、Co基合金、Ni基合金、Ni基単結晶超合金、等からなるものである。このうち、Fe基合金は、例えば、SUS304、SUS310、等、Co基合金は、例えば、Coを主成分とし、Cr、W等を含有する合金、Coを主成分とし、Mo、Cr、Si、Fe等を含有する合金、等、Ni基合金は、例えば、ハステロイ(Hastelloy)-X、インコネル(Inconel)、等からなる。金属基材の形状は特に限定されず、用途等に応じて選ばれるが、例えば、平板状、棒状(角棒、丸棒、等)、管状、箱状、等である。 The metal base material is selected as necessary and various materials can be used, and examples thereof include Fe-based alloys, Co-based alloys, Ni-based alloys, Ni-based single crystal superalloys, etc. . Among these, Fe-based alloys include, for example, SUS304, SUS310, etc.; Co-based alloys include, for example, alloys containing Co as a main component and Cr, W, etc.; Ni-based alloys such as alloys containing Fe and the like include, for example, Hastelloy-X, Inconel, and the like. The shape of the metal base material is not particularly limited and is selected depending on the intended use, and examples thereof include a flat plate, a rod (square rod, round rod, etc.), a tube, a box, and the like.

耐熱金属部材は、特に限定されないが、具体的には、例えば、焼却炉、ボイラー、ガスタービンの部材、ジェットエンジンの部材、排ガス系部材、等が挙げられる。 Heat-resistant metal members are not particularly limited, but specific examples include incinerators, boilers, gas turbine members, jet engine members, exhaust gas system members, and the like.

また、この発明は、
金属基材上に少なくとも第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第1のCo膜、上記Re(Ni)膜および上記第2のCo膜または上記Ni膜を形成した上記金属基材をCr粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層および当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層を形成する工程と、
上記境界層および上記拡散バリア層を形成した上記金属基材に対してAl拡散処理を行うことにより上記拡散バリア層上にAl含有合金層を形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法である。
Moreover, this invention
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, and a second Co film or Ni film on a metal base material by a plating method;
The metal base material on which the first Co film, the Re(Ni) film, and the second Co film or the Ni film are formed is embedded in a mixed powder containing Cr powder and Al 2 O 3 powder. A step of forming a boundary layer containing at least Co and a diffusion barrier layer on the boundary layer containing at least a Co-based alloy containing Re as a main component by performing heat treatment;
forming an Al-containing alloy layer on the diffusion barrier layer by performing an Al diffusion treatment on the metal base material on which the boundary layer and the diffusion barrier layer are formed;
A method of manufacturing a heat-resistant metal member having the following steps.

めっき法は電気めっき法を意味する。第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜を形成した金属基材の熱処理の温度および時間は必要に応じて選ばれるが、温度は例えば1050℃以上1150℃以下、時間は例えば1時間以上20時間以下、典型的には2時間以上12時間以下である。この熱処理は好適には不活性ガス雰囲気中で行われる。不活性ガス雰囲気は、特に限定されないが、好適には、Ar(アルゴン)とHe(ヘリウム)との混合ガスまたはArとH2 (水素)との混合ガスであり、取り分けArと3vol%H2 との混合ガスが好適なものである。Al拡散処理の温度および時間は必要に応じて選ばれるが、温度は例えば950℃以上1100℃以下、典型的には1000℃以上1050℃以下、時間は例えば1時間以上20時間以下である。このAl拡散処理も好適には上記と同様な不活性ガス雰囲気中で行われる。 Plating method means electroplating method. The temperature and time of heat treatment of the metal substrate on which the first Co film, Re(Ni) film, and second Co film or Ni film are formed are selected as necessary, but the temperature is, for example, 1050°C or more and 1150°C or less. The time is, for example, 1 hour or more and 20 hours or less, typically 2 hours or more and 12 hours or less. This heat treatment is preferably performed in an inert gas atmosphere. The inert gas atmosphere is not particularly limited, but is preferably a mixed gas of Ar (argon) and He (helium) or a mixed gas of Ar and H 2 (hydrogen), especially Ar and 3 vol% H 2 A mixed gas with The temperature and time of the Al diffusion treatment are selected as necessary, but the temperature is, for example, 950° C. or more and 1100° C. or less, typically 1000° C. or more and 1050° C. or less, and the time is, for example, 1 hour or more and 20 hours or less. This Al diffusion treatment is also preferably performed in the same inert gas atmosphere as above.

この発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、上記の耐熱金属部材の発明に関連して説明したことが成立する。 In this invention, with respect to matters other than the above, the same as described in connection with the invention of the above-mentioned heat-resistant metal member applies unless it is contrary to the nature thereof.

また、この発明は、
金属基材上に少なくとも第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第1のCo膜、上記Re(Ni)膜および上記第2のCo膜または上記Ni膜を形成した上記金属基材をTi粉末および/またはMg粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のAl含有合金層を同時に形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法である。
Moreover, this invention
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, and a second Co film or Ni film on a metal base material by a plating method;
The metal base material on which the first Co film, the Re(Ni) film and the second Co film or the Ni film are formed is a mixed powder containing Ti powder and/or Mg powder and Al 2 O 3 powder. A boundary layer containing at least Co, a diffusion barrier layer on the boundary layer whose main component is at least a Co-based alloy containing Re, and an Al-containing layer on the diffusion barrier layer are buried in the interior and subjected to heat treatment. a step of simultaneously forming an alloy layer;
A method of manufacturing a heat-resistant metal member having the following steps.

この発明においては、金属基材をTi粉末および/またはMg粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、TiとAl2 3 との反応によりAlとTiOとを生成し、あるいは、MgとAl2 3 との反応によりAlとMgOとを生成することにより、Al拡散を可能とし、Al含有合金層を形成する。必要に応じて、混合粉末にFeAl、NiAl等のAl源の粉末を混合させてもよい。 In this invention, by immersing the metal base material in a mixed powder containing Ti powder and/or Mg powder and Al 2 O 3 powder and performing heat treatment, Al and Al are formed by the reaction between Ti and Al 2 O 3 . By generating TiO or Al and MgO through a reaction between Mg and Al 2 O 3 , Al diffusion is enabled and an Al-containing alloy layer is formed. If necessary, powder of an Al source such as FeAl or NiAl may be mixed with the mixed powder.

第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜を形成した金属基材の熱処理の温度および時間ならびに雰囲気は上記の耐熱金属部材の製造方法の発明と同様である。 The temperature, time, and atmosphere for the heat treatment of the metal base material on which the first Co film, Re(Ni) film, and second Co film or Ni film are formed are the same as in the invention of the method for manufacturing a heat-resistant metal member described above.

Al含有合金層にPtを含有させる場合には、例えば、第2のCo膜上にPt膜をめっき法により形成し、または、Pt粉末(例えば粒径1μm程度)をスラリー法により塗布する。こうすることで、熱処理を行うことにより、Ptを含有するAl含有合金層を形成することができる。 When the Al-containing alloy layer contains Pt, for example, a Pt film is formed on the second Co film by a plating method, or Pt powder (for example, particle size of about 1 μm) is applied by a slurry method. In this way, an Al-containing alloy layer containing Pt can be formed by performing heat treatment.

この発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、上記の耐熱金属部材の発明および耐熱金属部材の製造方法の発明に関連して説明したことが成立する。 In this invention, with respect to matters other than the above, the explanations in connection with the invention of the heat-resistant metal member and the invention of the method of manufacturing the heat-resistant metal member described above hold true unless contrary to the nature thereof.

また、この発明は、
金属基材上に少なくとも第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第1のCo膜、上記Re(Ni)膜および上記第2のCo膜またはNi膜を形成した上記金属基材をNi粉末とNiAl粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のAl含有合金層を同時に形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法である。
Moreover, this invention
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, and a second Co film or Ni film on a metal base material by a plating method;
The metal base material on which the first Co film, the Re(Ni) film, and the second Co film or Ni film are formed contains Ni powder, NiAl powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder. By embedding it in the mixed powder and performing heat treatment, a boundary layer containing at least Co, a diffusion barrier layer on the boundary layer containing at least a Co-based alloy containing Re, and a diffusion barrier layer on the diffusion barrier layer are formed. simultaneously forming an Al-containing alloy layer;
A method of manufacturing a heat-resistant metal member having the following steps.

第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜を形成した金属基材の熱処理の温度および時間ならびに雰囲気は上記の耐熱金属部材の製造方法の発明と同様である。 The temperature, time, and atmosphere for the heat treatment of the metal base material on which the first Co film, Re(Ni) film, and second Co film or Ni film are formed are the same as in the invention of the method for manufacturing a heat-resistant metal member described above.

この発明においては、その性質に反しない限り、上記の耐熱金属部材の発明および耐熱金属部材の製造方法の発明に関連して説明したことが成立する。 In this invention, the explanations regarding the invention of the heat-resistant metal member and the invention of the method of manufacturing the heat-resistant metal member described above hold true unless contrary to the nature thereof.

また、この発明は、
金属基材上に、Coめっき液とRe(Ni)めっき液とを混合しためっき液を用いためっき法により少なくとも、Niを含有するCo-Re合金膜を形成する工程と、
上記Co(Re)合金膜を形成した上記金属基材をTi粉末および/またはMg粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のAl含有合金層を同時に形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法である。
Moreover, this invention
forming at least a Co--Re alloy film containing Ni on the metal substrate by a plating method using a plating solution containing a mixture of a Co plating solution and a Re(Ni) plating solution;
By immersing the metal base material on which the Co(Re) alloy film is formed in a mixed powder containing Ti powder and/or Mg powder and Al 2 O 3 powder and performing heat treatment, a boundary containing at least Co is formed. simultaneously forming a diffusion barrier layer containing at least a Co-based alloy containing Re as a main component on the boundary layer, and an Al-containing alloy layer on the diffusion barrier layer;
A method of manufacturing a heat-resistant metal member having the following steps.

めっき液におけるCoめっき液(Coイオンを含む電解液)とRe(Ni)めっき液(ReイオンおよびNiイオンを含む電解液)との混合割合(vol%)は必要に応じて選択されるが、典型的には、Coめっき液10vol%、Re(Ni)めっき液90vol%からCoめっき液60vol%、Re(Ni)めっき液40vol%の範囲であり、好適にはCoめっき液20vol%、Re(Ni)めっき液80vol%からCoめっき液50vol%、Re(Ni)めっき液50vol%の範囲である。このようなめっき液を用いてめっきを行うことにより、様々な組成の、Niを含有するCo-Re合金膜を形成することができる。 The mixing ratio (vol%) of the Co plating solution (electrolytic solution containing Co ions) and the Re(Ni) plating solution (electrolytic solution containing Re ions and Ni ions) in the plating solution is selected as necessary. Typically, the range is 10 vol% Co plating solution, 90 vol% Re(Ni) plating solution to 60 vol% Co plating solution, 40 vol% Re(Ni) plating solution, preferably 20 vol% Co plating solution, 90 vol% Re(Ni) plating solution. The range is from 80 vol% Ni) plating solution to 50 vol% Co plating solution and 50 vol% Re(Ni) plating solution. By performing plating using such a plating solution, Co--Re alloy films containing Ni can be formed with various compositions.

Ti粉末および/またはMg粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて行う熱処理については上記の発明に関連して説明した通りである。 The heat treatment carried out by embedding it in a mixed powder containing Ti powder and/or Mg powder and Al 2 O 3 powder is as explained in connection with the above invention.

この発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、上記の耐熱金属部材の発明および耐熱金属部材の製造方法の発明に関連して説明したことが成立する。 In this invention, with respect to matters other than the above, the explanations in connection with the invention of the heat-resistant metal member and the invention of the method of manufacturing the heat-resistant metal member described above hold true unless contrary to the nature thereof.

また、この発明は、
金属基材上に、Coめっき液とRe(Ni)めっき液とを混合しためっき液を用いためっき法により少なくとも、Niを含有するCo(Re)合金膜を形成する工程と、
上記Co-Re合金膜上にCo膜をめっき法により形成する工程と、
上記Co-Re合金膜および上記Co膜を形成した上記金属基材をCr粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層および当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層を同時に形成する工程と、
上記境界層および上記拡散バリア層を形成した上記金属基材に対してAl拡散処理を行うことにより上記拡散バリア層上にAl含有合金層を形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法である。
Moreover, this invention
forming at least a Co(Re) alloy film containing Ni on the metal substrate by a plating method using a plating solution containing a mixture of a Co plating solution and a Re(Ni) plating solution;
forming a Co film on the Co-Re alloy film by plating;
By immersing the metal base material on which the Co--Re alloy film and the Co film are formed in a mixed powder containing Cr powder and Al 2 O 3 powder and performing heat treatment, a boundary layer containing at least Co and a simultaneously forming a diffusion barrier layer containing at least a Co-based alloy containing Re as a main component on the boundary layer;
forming an Al-containing alloy layer on the diffusion barrier layer by performing an Al diffusion treatment on the metal base material on which the boundary layer and the diffusion barrier layer are formed;
A method of manufacturing a heat-resistant metal member having the following steps.

熱処理の温度および時間ならびに雰囲気は上記の発明に関連して説明した通りである。 The temperature, time, and atmosphere of the heat treatment are as explained in connection with the above invention.

この発明においては、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、上記の耐熱金属部材の発明および耐熱金属部材の製造方法の発明に関連して説明したことが成立する。 In this invention, with respect to matters other than the above, the explanations in connection with the invention of the heat-resistant metal member and the invention of the method of manufacturing the heat-resistant metal member described above hold true unless contrary to the nature thereof.

また、この発明は、
金属基材上に少なくとも第1のCo膜、Re(Ni)膜、第2のCo膜およびNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第1のCo膜、上記Re(Ni)膜、上記第2のCo膜および上記Ni膜を形成した上記金属基材をNi粉末とCr粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のCr含有合金層を同時に形成する工程と、
上記境界層、上記拡散バリア層および上記Cr含有合金層を形成した上記金属基材に対してAl拡散処理を行うことにより上記Cr含有合金層上にAl含有合金層を形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法である。
Moreover, this invention
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, a second Co film, and a Ni film on a metal base material by a plating method;
The metal base material on which the first Co film, the Re(Ni) film, the second Co film, and the Ni film are formed is treated with Ni powder, Cr powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder. A boundary layer containing at least Co, a diffusion barrier layer on the boundary layer containing at least a Co-based alloy containing Re, and a diffusion barrier layer on the diffusion barrier layer are embedded in a mixed powder containing Co and subjected to heat treatment. simultaneously forming a Cr-containing alloy layer;
forming an Al-containing alloy layer on the Cr-containing alloy layer by performing an Al diffusion treatment on the metal base material on which the boundary layer, the diffusion barrier layer, and the Cr-containing alloy layer are formed;
A method of manufacturing a heat-resistant metal member having the following steps.

この発明においては、その性質に反しない限り、上記の耐熱金属部材の発明および耐熱金属部材の製造方法の発明に関連して説明したことが成立する。 In this invention, the explanations regarding the invention of the heat-resistant metal member and the invention of the method of manufacturing the heat-resistant metal member described above hold true unless contrary to the nature thereof.

また、この発明は、
金属基材上に少なくとも、第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第1のCo膜、上記Re(Ni)膜および上記第2のCo膜を形成した上記金属基材をNi粉末とCr粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のCr含有合金層を同時に形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法である。
Moreover, this invention
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, and a second Co film or Ni film on a metal base material by a plating method;
The metal base material on which the first Co film, the Re(Ni) film, and the second Co film are formed is placed in a mixed powder containing Ni powder, Cr powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder. A boundary layer containing at least Co, a diffusion barrier layer on the boundary layer whose main component is at least a Co-based alloy containing Re, and a Cr-containing alloy on the diffusion barrier layer. forming layers simultaneously;
A method of manufacturing a heat-resistant metal member having the following steps.

この発明においては、その性質に反しない限り、上記の耐熱金属部材の発明および耐熱金属部材の製造方法の発明に関連して説明したことが成立する。 In this invention, the explanations regarding the invention of the heat-resistant metal member and the invention of the method of manufacturing the heat-resistant metal member described above hold true unless contrary to the nature thereof.

また、この発明は、
金属基材上に少なくとも、第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第2のCo膜上に少なくとも、Ni粉末とCr粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末を含むスラリーを塗布した後、当該スラリーを塗布した上記金属基材をCr粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のCr含有合金層を同時に形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法である。
Moreover, this invention
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, and a second Co film or Ni film on a metal base material by a plating method;
After applying a slurry containing a mixed powder containing at least Ni powder, Cr powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder on the second Co film, the metal substrate coated with the slurry is coated with Cr. A boundary layer containing at least Co is formed by immersing it in a mixed powder containing powder and Al 2 O 3 powder and performing heat treatment, and a Co-based alloy containing Re is the main component on the boundary layer. simultaneously forming a diffusion barrier layer and a Cr-containing alloy layer on the diffusion barrier layer;
A method of manufacturing a heat-resistant metal member having the following steps.

この発明においては、その性質に反しない限り、上記の耐熱金属部材の発明および耐熱金属部材の製造方法の発明に関連して説明したことが成立する。 In this invention, the explanations regarding the invention of the heat-resistant metal member and the invention of the method of manufacturing the heat-resistant metal member described above hold true unless contrary to the nature thereof.

また、この発明は、
金属基材と、
上記金属基材上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層と、
上記金属基材と上記拡散バリア層との間の少なくともCoを含有する境界層と、
上記拡散バリア層上のAl含有合金層またはCr含有合金層と、
を有する耐熱金属部材
を有する高温装置である。
Moreover, this invention
a metal base material;
a diffusion barrier layer containing at least a Co-based alloy containing Re as a main component on the metal base material;
a boundary layer containing at least Co between the metal base material and the diffusion barrier layer;
an Al-containing alloy layer or a Cr-containing alloy layer on the diffusion barrier layer;
This is a high-temperature device having a heat-resistant metal member.

高温装置は、上記の耐熱金属部材を一部または全部に含む各種のものであってよいが、具体的には、例えば、ガスタービン、ジェットエンジン、排ガス装置、ボイラー、熱処理炉、焼却炉、等である。 The high-temperature device may be any type of device that partially or entirely includes the above-mentioned heat-resistant metal members, and specifically includes, for example, a gas turbine, a jet engine, an exhaust gas device, a boiler, a heat treatment furnace, an incinerator, etc. It is.

この高温装置の発明においては、特にその性質に反しない限り、上記の耐熱金属部材の発明の発明に関連して説明したことが成立する。 In the invention of this high-temperature device, the explanations regarding the above-described invention of the heat-resistant metal member hold true unless it is contrary to its nature.

また、この発明は、
Coめっき液とRe(Ni)めっき液とを混合しためっき液である。
Moreover, this invention
This is a plating solution that is a mixture of Co plating solution and Re(Ni) plating solution.

この発明においては、このめっき液を用いる上記の耐熱金属部材の製造方法の発明に関連して説明したことが成立する。 In this invention, what has been described in connection with the invention of the method for manufacturing a heat-resistant metal member described above using this plating solution holds true.

この発明によれば、耐熱金属部材が、金属基材上に少なくともCoを含有する境界層、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層およびAl含有合金層またはCr含有合金層とを有することにより、拡散バリア機能を継続的に得ることができるため、高温酸化性雰囲気または高温腐食性雰囲気中で使用された場合に長期に亘って最表面に保護的酸化物皮膜を維持し続けることができ、特にCr含有合金層を用いる場合に保護的酸化物皮膜の亀裂や剥離を抑えることができ、さらには、拡散バリア層の形成を含めて1100℃以下の温度で耐熱金属部材を製造することができることによりFe基合金、Co基合金、Ni基合金、等からなる汎用基材を含む各種の金属基材を使用することができ、製造に必要なプロセスもめっき法、パック処理法、等の簡単なプロセスで済むため耐熱金属部材の製造コストを低く抑えることができる。 According to this invention, the heat-resistant metal member includes a boundary layer containing at least Co on a metal base material, a diffusion barrier layer containing at least a Co-based alloy containing Re as a main component, and an Al-containing alloy layer or a Cr-containing alloy layer. By having this, it is possible to continuously obtain a diffusion barrier function, so that when used in a high temperature oxidizing atmosphere or a high temperature corrosive atmosphere, a protective oxide film can be maintained on the outermost surface for a long period of time. In particular, when a Cr-containing alloy layer is used, cracking and peeling of the protective oxide film can be suppressed, and furthermore, heat-resistant metal parts can be processed at temperatures below 1100°C, including the formation of a diffusion barrier layer. By being able to manufacture various metal substrates, including general-purpose substrates made of Fe-based alloys, Co-based alloys, Ni-based alloys, etc., the processes required for manufacturing include plating methods and pack processing methods. , etc., the manufacturing cost of heat-resistant metal members can be kept low.

この発明の第1の実施の形態による耐熱金属部材を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a heat-resistant metal member according to a first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施の形態による耐熱金属部材を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a heat-resistant metal member according to a first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施の形態による耐熱金属部材の製造方法の第1の例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a first example of a method for manufacturing a heat-resistant metal member according to a first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施の形態による耐熱金属部材の製造方法の第1の例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a first example of a method for manufacturing a heat-resistant metal member according to a first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施の形態による耐熱金属部材の製造方法の第5の例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a fifth example of the method for manufacturing a heat-resistant metal member according to the first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施の形態による耐熱金属部材の製造方法の第7の例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a seventh example of the method for manufacturing a heat-resistant metal member according to the first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施の形態による耐熱金属部材の製造方法の第8の例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing an eighth example of the method for manufacturing a heat-resistant metal member according to the first embodiment of the present invention. この発明の第2の実施の形態による耐熱金属部材を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a heat-resistant metal member according to a second embodiment of the invention. この発明の第2の実施の形態による耐熱金属部材を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a heat-resistant metal member according to a second embodiment of the invention. 実施例1の金属基材のめっきおよび熱処理後の断面組織を示す図面代用写真である。2 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 1 after plating and heat treatment. 図10Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。10A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 10A. FIG. 図10Aに示す金属基材の一部を拡大して示す図面代用写真である。10A is a photograph substituted for a drawing showing an enlarged part of the metal base material shown in FIG. 10A. 図11Aに示す金属基材の断面におけるReの濃度分布の測定結果を示す略線図である。11A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of Re in the cross section of the metal base material shown in FIG. 11A. FIG. Co-Re系二元系状態図を示す略線図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a phase diagram of a Co--Re binary system. 図10Aに示す金属基材に追加のNi膜を形成した後に行ったAl拡散処理後の断面組織を示す図面代用写真である。10A is a photograph substituted for a drawing showing a cross-sectional structure after an Al diffusion treatment performed after forming an additional Ni film on the metal base material shown in FIG. 10A. 図13Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。13A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 13A. FIG. 実施例2の金属基材のめっき、熱処理、追加NiめっきおよびAl拡散処理後の断面組織を示す図面代用写真である。3 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 2 after plating, heat treatment, additional Ni plating, and Al diffusion treatment. 図14Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。14A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 14A. FIG. 実施例3の金属基材のめっきおよび熱処理後の断面組織を示す図面代用写真である。3 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 3 after plating and heat treatment. 図15Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。15A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 15A. FIG. 図15Aに示す金属基材に追加のNi膜を形成した後に行ったAl拡散処理後の断面組織を示す図面代用写真である。15A is a photograph substituted for a drawing showing a cross-sectional structure after an Al diffusion treatment performed after forming an additional Ni film on the metal base material shown in FIG. 15A. 図16Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。16A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 16A. FIG. 図16Aに示す金属基材の一部を拡大して示す図面代用写真である。16A is a photograph substituted for a drawing showing an enlarged part of the metal base material shown in FIG. 16A. 図17Aに示す金属基材の断面におけるReの濃度分布の測定結果を示す略線図である。FIG. 17A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of Re in the cross section of the metal base material shown in FIG. 17A. 実施例4の金属基材のめっきおよびTi処理後の断面組織を示す図面代用写真である。3 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 4 after plating and Ti treatment. 図18Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。18A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 18A. FIG. 実施例5の金属基材のめっきおよびTi処理後の断面組織を示す図面代用写真である。3 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 5 after plating and Ti treatment. 図18Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。18A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 18A. FIG. 実施例6の金属基材のめっきおよび(Ti+Mg)処理後の断面組織を示す図面代用写真である。It is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 6 after plating and (Ti+Mg) treatment. 図20Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。20A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 20A. FIG. 実施例7の金属基材のめっきおよび(Ti+FeAl)処理後の断面組織を示す図面代用写真である。It is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 7 after plating and (Ti+FeAl) treatment. 図21Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。21A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 21A. FIG. 実施例8の金属基材のめっきおよび(Ti+NiAl)処理後の断面組織を示す図面代用写真である。It is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 8 after plating and (Ti+NiAl) treatment. 図22Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。22A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 22A. FIG. 実施例9の金属基材のめっきおよび(Ti+NiAl)処理後の断面組織を示す図面代用写真である。12 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 9 after plating and (Ti+NiAl) treatment. 図23Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。23A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 23A. FIG. 実施例10の金属基材のめっきおよび(Ti+NiAl)処理後の断面組織を示す図面代用写真である。3 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 10 after plating and (Ti+NiAl) treatment. 図24Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。24A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 24A. FIG. 実施例11の金属基材のめっきおよび(Ti+NiAl)処理後の断面組織を示す図面代用写真である。3 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 11 after plating and (Ti+NiAl) treatment. 図25Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。25A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 25A. FIG. 実施例12の金属基材のめっきおよび(Ti+NiAl)処理後の断面組織を示す図面代用写真である。12 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 12 after plating and (Ti+NiAl) treatment. 図26Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。26A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 26A. FIG. 実施例13の金属基材のめっきおよび(Ti+NiAl)処理後の断面組織を示す図面代用写真である。12 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 13 after plating and (Ti+NiAl) treatment. 図27Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。27A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 27A. FIG. 実施例9~13の結果から求められたAl含有合金層のAl、NiおよびCoの濃度の、Al含有合金層に添加するPt濃度依存性を示す略線図である。3 is a schematic diagram showing the dependence of the concentrations of Al, Ni, and Co in the Al-containing alloy layer on the Pt concentration added to the Al-containing alloy layer, which was determined from the results of Examples 9 to 13. FIG. 実施例14の金属基材のめっきおよび(Ni+NiAl)処理後の断面組織を示す図面代用写真である。12 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 14 after plating and (Ni+NiAl) treatment. 図29Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。29A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 29A. FIG. 実施例15の金属基材のめっきおよび(Cr+Ni)処理後の断面組織を示す図面代用写真である。12 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 15 after plating and (Cr+Ni) treatment. 図30Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。30A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 30A. FIG. 実施例15の金属基材のFeAl処理後の断面組織を示す図面代用写真である。12 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 15 after FeAl treatment. 図31Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。31A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 31A. FIG. 実施例16の金属基材のめっきおよび(Cr+Ni)処理後の断面組織を示す図面代用写真である。12 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 16 after plating and (Cr+Ni) treatment. 図32Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。32A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 32A. FIG. 実施例16の金属基材のFeAl処理後の断面組織を示す図面代用写真である。12 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 16 after FeAl treatment. 図33Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。33A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 33A. FIG. 実施例17において金属基材のめっき液(1)を用いためっき後の断面組織を示す図面代用写真である。3 is a photograph substituted for a drawing showing a cross-sectional structure of a metal base material after plating using plating solution (1) in Example 17. 図34Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。34A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 34A. FIG. 実施例17において金属基材のめっき液(1)を用いためっき後の断面組織を示す図面代用写真である。3 is a photograph substituted for a drawing showing a cross-sectional structure of a metal base material after plating using plating solution (1) in Example 17. 図35Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。35A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 35A. FIG. 実施例17において金属基材のめっき液(2)を用いためっき後の断面組織を示す図面代用写真である。11 is a photograph substituted for a drawing showing a cross-sectional structure of a metal base material after plating using plating solution (2) in Example 17. 図36Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。36A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 36A. FIG. 実施例17において金属基材のめっき液(2)を用いためっき後の断面組織を示す図面代用写真である。11 is a photograph substituted for a drawing showing a cross-sectional structure of a metal base material after plating using plating solution (2) in Example 17. 図37Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。37A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 37A. FIG. 実施例17において金属基材のめっき液(3)を用いためっき後の断面組織を示す図面代用写真である。11 is a photograph substituted for a drawing showing a cross-sectional structure of a metal base material after plating using plating solution (3) in Example 17. 図38Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。38A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 38A. FIG. 実施例17の結果から求められためっき液中のCoめっき液の容積割合とめっき皮膜中のCo、ReおよびNiの濃度との関係を示す略線図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing the relationship between the volume ratio of Co plating solution in the plating solution and the concentrations of Co, Re, and Ni in the plating film, which were determined from the results of Example 17. 実施例18における図34Aに示す金属基材のTi処理後の断面組織を示す図面代用写真である。34A is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material shown in FIG. 34A in Example 18 after Ti treatment. 図40Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。40A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 40A. FIG. 実施例19における図35Aに示す金属基材のTi処理後の断面組織を示す図面代用写真である。35A is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material shown in FIG. 35A in Example 19 after Ti treatment. 図40Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。40A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 40A. FIG. 実施例20における図37Aに示す金属基材のTi処理後の断面組織を示す図面代用写真である。37A is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material shown in FIG. 37A in Example 20 after Ti treatment. 図40Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。40A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 40A. FIG. 実施例21の金属基材のめっきおよび熱処理後の断面組織を示す図面代用写真である。12 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 21 after plating and heat treatment. 図43Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。43A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 43A. FIG. 実施例22の金属基材のめっきおよび熱処理後の断面組織を示す図面代用写真である。12 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 22 after plating and heat treatment. 図44Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。44A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 44A. FIG. 実施例23の金属基材のめっきおよび熱処理後の断面組織を示す図面代用写真である。12 is a photograph substituted for a drawing showing the cross-sectional structure of the metal base material of Example 23 after plating and heat treatment. 図45Aに示す金属基材の断面における各元素の濃度分布の測定結果を示す略線図である。45A is a schematic diagram showing the measurement results of the concentration distribution of each element in the cross section of the metal base material shown in FIG. 45A. FIG.

以下、発明を実施するための形態(以下、単に「実施の形態」という。)について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the invention (hereinafter simply referred to as "embodiments") will be described.

〈第1の実施の形態〉
[耐熱金属部材]
図1は第1の実施の形態による耐熱金属部材を示す。図1に示すように、この耐熱金属部材においては、金属基材100の表面に境界層200、拡散バリア層300およびAl含有合金層500がこの順に積層されている。拡散バリア層300とAl含有合金層500との間に遷移層400が存在する場合もあり、その場合の積層構造を図2に示す。
<First embodiment>
[Heat-resistant metal parts]
FIG. 1 shows a heat-resistant metal member according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, in this heat-resistant metal member, a boundary layer 200, a diffusion barrier layer 300, and an Al-containing alloy layer 500 are laminated in this order on the surface of a metal base material 100. A transition layer 400 may exist between the diffusion barrier layer 300 and the Al-containing alloy layer 500, and the stacked structure in that case is shown in FIG.

金属基材100は必要に応じて選ばれ、例えば、既に挙げたものの中から選ばれるが、具体的には、例えば、Fe基合金、Co基合金、Ni基合金、Ni基単結晶超合金、等からなるものである。境界層200は少なくともCoを含有し、そのほかに金属基材100を構成する一種または二種以上の元素と拡散バリア層300を構成する一種または二種以上の元素と場合によってはさらに、Al含有合金層500を構成する一種または二種以上の元素とを含有する層である。境界層200はAlを含有しない場合と含有する場合とがある。境界層200がAlを含有する場合、境界層200のAl濃度が25原子%を超えると、耐熱金属部材の使用時に境界層200と拡散バリア層300との間にボイドが形成されやすくなるため、Al濃度は典型的には25原子%以下、好適には15原子%以下に選ばれる。境界層200にAlが存在すると、Reの拡散による拡散バリア層300の分解およびAlの拡散によるAl含有合金層500の分解を抑制することができる。拡散バリア層300はReを含有するCo基合金からなり、金属基材100を構成する一種または二種以上の元素とAl含有合金層500を構成する一種または二種以上の元素とを含有し、典型的には、Reを10原子%含有するα-Co(Re)相の連続層の中にε-Re(Co)相が析出した構造を有する。拡散バリア層300により、耐熱金属部材の使用時に、Al含有合金層500のAl濃度の維持を図ることができるとともに、保護的Al2 3 の形成および維持を図ることができ、再生能にも優れている。Al含有合金層500は、典型的にはAl以外はCoおよびNiを主体とし、金属基材100を構成する一種または二種以上の元素と拡散バリア層300を構成する一種または二種以上の元素を含有する。Al含有合金層500のAl濃度は特に限定されないが、典型的には10原子%以上60原子%以下である。Al含有合金層500はPtを例えば1.5原子%以上含有することもある。Al含有合金層500中のPtはAl濃度を高く維持する機能を有し、耐酸化性を確保することができる。遷移層400は、拡散バリア層300を構成する一種または二種以上の元素とAl含有合金層500を構成する一種または二種以上の元素とを含有する層である。境界層200の厚さは、特に制限はないが、典型的には5μm以上200μm以下、より典型的には10μm以上100μm以下である。拡散バリア層300の厚さは必要に応じて選ばれるが、好適には、10μm以上100μm以下である。遷移層400の厚さは、特に制限はない。Al含有合金層500の厚さは必要に応じて選ばれるが、典型的には、20μm以上100μm以下である。 The metal base material 100 is selected as necessary, for example, from among those already listed, but specifically, for example, Fe-based alloy, Co-based alloy, Ni-based alloy, Ni-based single crystal superalloy, etc. The boundary layer 200 contains at least Co, and in addition, one or more elements constituting the metal base material 100, one or more elements constituting the diffusion barrier layer 300, and optionally an Al-containing alloy. This is a layer containing one or more elements constituting the layer 500. The boundary layer 200 may or may not contain Al. When the boundary layer 200 contains Al, if the Al concentration of the boundary layer 200 exceeds 25 at%, voids are likely to be formed between the boundary layer 200 and the diffusion barrier layer 300 when the heat-resistant metal member is used. The Al concentration is typically selected to be 25 atomic % or less, preferably 15 atomic % or less. The presence of Al in the boundary layer 200 can suppress the decomposition of the diffusion barrier layer 300 due to the diffusion of Re and the decomposition of the Al-containing alloy layer 500 due to the diffusion of Al. The diffusion barrier layer 300 is made of a Co-based alloy containing Re, and contains one or more elements constituting the metal base 100 and one or more elements constituting the Al-containing alloy layer 500, Typically, it has a structure in which an ε-Re(Co) phase is precipitated within a continuous layer of an α-Co(Re) phase containing 10 at % of Re. The diffusion barrier layer 300 makes it possible to maintain the Al concentration in the Al-containing alloy layer 500 when the heat-resistant metal member is used, as well as form and maintain protective Al 2 O 3 and improve regeneration performance. Are better. Typically, the Al-containing alloy layer 500 is mainly composed of Co and Ni other than Al, and includes one or more elements constituting the metal base material 100 and one or more elements constituting the diffusion barrier layer 300. Contains. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is not particularly limited, but is typically 10 atomic % or more and 60 atomic % or less. The Al-containing alloy layer 500 may contain, for example, 1.5 atomic % or more of Pt. Pt in the Al-containing alloy layer 500 has a function of maintaining a high Al concentration and can ensure oxidation resistance. The transition layer 400 is a layer containing one or more elements forming the diffusion barrier layer 300 and one or more elements forming the Al-containing alloy layer 500. The thickness of the boundary layer 200 is not particularly limited, but is typically 5 μm or more and 200 μm or less, more typically 10 μm or more and 100 μm or less. The thickness of the diffusion barrier layer 300 is selected as necessary, but is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. The thickness of transition layer 400 is not particularly limited. The thickness of the Al-containing alloy layer 500 is selected as necessary, but is typically 20 μm or more and 100 μm or less.

[耐熱金属部材の製造方法]
この耐熱金属部材の製造方法について説明する。ここでは、製造方法の第1の例~第7の例(製造方法1~7)について説明する。
[Method for manufacturing heat-resistant metal parts]
A method of manufacturing this heat-resistant metal member will be explained. Here, first to seventh examples of manufacturing methods (manufacturing methods 1 to 7) will be described.

(1)製造方法1
図3に示すように、まず、金属基材100上にNiストライク膜(図示せず)、第1のCo膜110、Re(Ni)膜120および第2のCo膜130をめっき法により順に形成する。Niストライク膜は、金属基材100に対するめっき皮膜の密着性の向上を図ること等を目的として形成されるものであり、そのめっきは、例えば、電流密度0.5A/cm2 で1分行う。第1のCo膜110および第2のCo膜130のめっきは、典型的には、電流密度0.03A/cm2 で10~25分行う。Re(Ni)膜120のめっきは、典型的には、電流密度0.04A/cm2 で10~60分行う。第2のCo膜130の代わりにNi膜を形成することもある。
(1) Manufacturing method 1
As shown in FIG. 3, first, a Ni strike film (not shown), a first Co film 110, a Re(Ni) film 120, and a second Co film 130 are sequentially formed on a metal base material 100 by a plating method. do. The Ni strike film is formed for the purpose of improving the adhesion of the plating film to the metal base material 100, and the plating is performed at a current density of 0.5 A/cm 2 for 1 minute, for example. Plating of the first Co film 110 and the second Co film 130 is typically performed at a current density of 0.03 A/cm 2 for 10 to 25 minutes. Plating of the Re(Ni) film 120 is typically performed at a current density of 0.04 A/cm 2 for 10 to 60 minutes. A Ni film may be formed instead of the second Co film 130.

次に、こうして第1のCo膜110、Re(Ni)膜120および第2のCo膜130を形成した金属基材100をCr粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末(例えば、(10~15)質量%Cr粉末+(90~85)質量%Al2 3 粉末)中に埋没させて熱処理を行うことにより、図4に示すように、境界層200および拡散バリア層300を形成する。熱処理の温度は例えば1050℃以上1150℃以下(例えば、1100℃)、時間は例えば2時間以上12時間以下である。熱処理の雰囲気は不活性ガス雰囲気、好適には例えばAr+3vol%H2 雰囲気である。 Next, the metal base material 100 on which the first Co film 110, the Re(Ni) film 120, and the second Co film 130 have been formed is treated with a mixed powder containing Cr powder and Al 2 O 3 powder (for example, (10 ~15) By embedding in mass % Cr powder + (90 to 85 mass % Al 2 O 3 powder) and performing heat treatment, a boundary layer 200 and a diffusion barrier layer 300 are formed as shown in FIG. . The temperature of the heat treatment is, for example, 1050° C. or more and 1150° C. or less (for example, 1100° C.), and the time is, for example, 2 hours or more and 12 hours or less. The atmosphere for the heat treatment is an inert gas atmosphere, preferably an Ar+3vol% H2 atmosphere, for example.

次に、こうして境界層200および拡散バリア層300を形成した金属基材100に対してAl拡散処理を行うことにより、図1に示すように、拡散バリア層300上にAl含有合金層500を形成する。Al拡散処理は、境界層200および拡散バリア層300を形成した金属基材100を、例えば、FeAl粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末(例えば、(10~15)質量%FeAl粉末+(1~2)質量%NH4 Cl粉末+(89~83)質量%Al2 3 粉末)に埋没させ、不活性ガス雰囲気、好適にはAr+3vol%H2 雰囲気中において950℃以上1100℃以下、好適には1000℃以上1050℃以下の温度で1時間以上10時間以下加熱することにより行う。このAl拡散処理では、例えばAl濃度が50原子%以上60原子%以下のAl含有合金層500を形成することができる。このAl含有合金層500の形成の段階で拡散バリア層300とこのAl含有合金層500との間に両者が混合した遷移層400が形成されることがある。 Next, by performing an Al diffusion treatment on the metal base material 100 on which the boundary layer 200 and the diffusion barrier layer 300 have been formed, an Al-containing alloy layer 500 is formed on the diffusion barrier layer 300, as shown in FIG. do. In the Al diffusion treatment, the metal base material 100 on which the boundary layer 200 and the diffusion barrier layer 300 have been formed is treated with a mixed powder (for example, (10 to 15)) containing FeAl powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder. Mass % FeAl powder + (1 to 2) mass % NH 4 Cl powder + (89 to 83) mass % Al 2 O 3 powder) and immersed in an inert gas atmosphere, preferably Ar + 3 vol % H 2 atmosphere. This is carried out by heating at a temperature of 1000°C or more and 1050°C or less, preferably 1000°C or more and 1050°C or less, for 1 hour or more and 10 hours or less. In this Al diffusion treatment, it is possible to form an Al-containing alloy layer 500 having an Al concentration of, for example, 50 atomic % or more and 60 atomic % or less. At the stage of forming the Al-containing alloy layer 500, a transition layer 400 in which the diffusion barrier layer 300 and the Al-containing alloy layer 500 are mixed may be formed between the diffusion barrier layer 300 and the Al-containing alloy layer 500.

以上により、図1に示す目的とする耐熱金属部材が製造される。 Through the above steps, the intended heat-resistant metal member shown in FIG. 1 is manufactured.

(2)製造方法2
まず、製造方法1と同様に、金属基材100上にNiストライク膜(図示せず)、第1のCo膜110、Re(Ni)膜120および第2のCo膜130をめっき法により順に形成する。
(2) Manufacturing method 2
First, similarly to manufacturing method 1, a Ni strike film (not shown), a first Co film 110, a Re(Ni) film 120, and a second Co film 130 are sequentially formed on a metal base material 100 by a plating method. do.

次に、第1のCo膜110、Re(Ni)膜120および第2のCo膜130を形成した金属基材100をTi粉末および/またはMg粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、図1に示すように、境界層200、拡散バリア層300およびAl含有合金層500を同時に形成する。混合粉末は、Ti粉末とAl2 3 粉末とを含む場合は、例えば、(10~22)質量%Ti粉末+(90~78)質量%Al2 3 粉末である。この場合、例えばAl濃度が10原子%以上30原子%以下のAl含有合金層500を形成することができる。混合粉末は、Ti粉末とMg粉末とAl2 3 粉末とを含む場合は、例えば、(10~20)質量%Ti粉末+(0~2)質量%Mg粉末+(90~78)質量%Al2 3 粉末である。この場合、例えばAl濃度が10原子%以上55原子%以下のAl含有合金層500を形成することができる。混合粉末は、Mg粉末とAl2 3 粉末とを含む場合は、例えば、(10~22)重量%Mg粉末+(90~78)重量%Al2 3 粉末である。熱処理の温度は例えば1050℃以上1150℃以下(例えば、1100℃)、時間は例えば2時間以上12時間以下である。熱処理の雰囲気は不活性ガス雰囲気、好適には例えばAr+3vol%H2 雰囲気である。こうして形成される境界層200のAl濃度は典型的には25原子%以下、好適には15原子%以下である。必要に応じて、混合粉末にAl源となるFeAl、NiAl等の粉末を混合させてもよい。 Next, the metal base material 100 on which the first Co film 110, Re(Ni) film 120, and second Co film 130 are formed is placed in a mixed powder containing Ti powder and/or Mg powder and Al 2 O 3 powder. As shown in FIG. 1, a boundary layer 200, a diffusion barrier layer 300, and an Al-containing alloy layer 500 are simultaneously formed by embedding the layer in the substrate and performing heat treatment. When the mixed powder contains Ti powder and Al 2 O 3 powder, it is, for example, (10-22) mass % Ti powder + (90-78) mass % Al 2 O 3 powder. In this case, for example, an Al-containing alloy layer 500 having an Al concentration of 10 atomic % or more and 30 atomic % or less can be formed. When the mixed powder contains Ti powder, Mg powder, and Al 2 O 3 powder, for example, (10 to 20) mass% Ti powder + (0 to 2) mass% Mg powder + (90 to 78) mass% It is Al 2 O 3 powder. In this case, for example, an Al-containing alloy layer 500 having an Al concentration of 10 atomic % or more and 55 atomic % or less can be formed. When the mixed powder contains Mg powder and Al 2 O 3 powder, it is, for example, (10 to 22) weight % Mg powder + (90 to 78) weight % Al 2 O 3 powder. The temperature of the heat treatment is, for example, 1050° C. or more and 1150° C. or less (for example, 1100° C.), and the time is, for example, 2 hours or more and 12 hours or less. The atmosphere for the heat treatment is an inert gas atmosphere, preferably an Ar+3vol% H2 atmosphere, for example. The Al concentration of the boundary layer 200 thus formed is typically 25 atomic % or less, preferably 15 atomic % or less. If necessary, a powder of FeAl, NiAl, etc., which serves as an Al source, may be mixed with the mixed powder.

以上により、図1に示す目的とする耐熱金属部材が製造される。 Through the above steps, the intended heat-resistant metal member shown in FIG. 1 is manufactured.

(3)製造方法3
製造方法3は、金属基材100上にNiストライク膜(図示せず)、第1のCo膜110、Re(Ni)膜120および第2のCo膜130をめっき法により順に形成することに加えてさらに、第2のCo膜130上に同じくめっき法によりPt膜(図示せず)を形成し、あるいは、Ptの粉末(図示せず)をスラリー法により塗布することが製造方法2と異なり、その他は製造方法2と同様である。Pt膜のめっきは、例えば、電流密度0.02A/cm2 で1~10分行う。こうして第1のCo膜110、Re(Ni)膜120、第2のCo膜130およびPt膜またはPt粉末層を形成した金属基材100をTi粉末および/またはMg粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、境界層200、拡散バリア層300およびAl含有合金層500を同時に形成するとともに、Al含有合金層500にPtを含有させる。こうしてPtが添加されたAl含有合金層500のAl濃度は、例えば30原子%以上40原子%以下である。
(3) Manufacturing method 3
Manufacturing method 3 includes sequentially forming a Ni strike film (not shown), a first Co film 110, a Re(Ni) film 120, and a second Co film 130 on the metal base material 100 by plating. Furthermore, unlike manufacturing method 2, a Pt film (not shown) is formed on the second Co film 130 by the same plating method, or a Pt powder (not shown) is applied by a slurry method. The rest is the same as manufacturing method 2. Plating of the Pt film is performed, for example, at a current density of 0.02 A/cm 2 for 1 to 10 minutes. The metal base material 100 on which the first Co film 110, Re(Ni) film 120, second Co film 130, and Pt film or Pt powder layer were formed in this way is mixed with Ti powder and/or Mg powder and Al 2 O 3 powder. The boundary layer 200, the diffusion barrier layer 300, and the Al-containing alloy layer 500 are simultaneously formed by embedding the powder in a mixed powder containing Pt, and the Al-containing alloy layer 500 is made to contain Pt. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 to which Pt is added is, for example, 30 atomic % or more and 40 atomic % or less.

以上により、図1に示す目的とする耐熱金属部材が製造される。 Through the above steps, the intended heat-resistant metal member shown in FIG. 1 is manufactured.

(4)製造方法4
まず、製造方法1と同様に、金属基材100上にNiストライク膜(図示せず)、第1のCo膜110、Re(Ni)膜120および第2のCo膜130をめっき法により順に形成する。
(4) Manufacturing method 4
First, similarly to manufacturing method 1, a Ni strike film (not shown), a first Co film 110, a Re(Ni) film 120, and a second Co film 130 are sequentially formed on a metal base material 100 by a plating method. do.

次に、第1のCo膜110、Re(Ni)膜120および第2のCo膜130を形成した金属基材100をNi粉末とNiAl粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、図1に示すように、境界層200、拡散バリア層300およびAl含有合金層500を同時に形成する。混合粉末は、例えば、(1~5)質量%Ni粉末+(25~29)質量%NiAl粉末+(1~2)質量%NH4 Cl粉末+(73~64)質量%Al2 3 粉末である。この場合、例えばAl濃度が40原子%以上55原子%以下のAl含有合金層500を形成することができる。熱処理の温度は例えば950℃以上1100℃以下、典型的には1000℃以上1050℃以下(例えば、1100℃)、時間は例えば2時間以上12時間以下である。熱処理の雰囲気は不活性ガス雰囲気、好適には例えばAr+3vol%H2 雰囲気である。 Next, the metal base material 100 on which the first Co film 110, the Re(Ni) film 120, and the second Co film 130 have been formed is made of a material containing Ni powder, NiAl powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder. By immersing it in the mixed powder and performing heat treatment, a boundary layer 200, a diffusion barrier layer 300, and an Al-containing alloy layer 500 are simultaneously formed as shown in FIG. The mixed powder is, for example, (1-5) mass% Ni powder + (25-29) mass% NiAl powder + (1-2) mass% NH 4 Cl powder + (73-64) mass% Al 2 O 3 powder. It is. In this case, for example, an Al-containing alloy layer 500 having an Al concentration of 40 atomic % or more and 55 atomic % or less can be formed. The temperature of the heat treatment is, for example, 950° C. or more and 1100° C. or less, typically 1000° C. or more and 1050° C. or less (for example, 1100° C.), and the time is, for example, 2 hours or more and 12 hours or less. The atmosphere for the heat treatment is an inert gas atmosphere, preferably an Ar+3vol% H2 atmosphere, for example.

以上により、図1に示す目的とする耐熱金属部材が製造される。 Through the above steps, the intended heat-resistant metal member shown in FIG. 1 is manufactured.

(5)製造方法5
図5に示すように、製造方法4では、金属基材100上にNiストライク膜(図示せず)を形成した後、Coめっき液とRe(Ni)めっき液とを混合しためっき液を用いためっき法により、Niを含有するCo(Re)合金膜600を形成する。このめっき液におけるCoめっき液とRe(Ni)めっき液との混合割合(vol%)は、典型的には、Coめっき液10vol%、Re(Ni)めっき液90vol%からCoめっき液60vol%、Re(Ni)めっき液40vol%の範囲であり、好適にはCoめっき液20vol%、Re(Ni)めっき液80vol%からCoめっき液50vol%、Re(Ni)めっき液50vol%の範囲である。必要に応じて、Co(Re)合金膜600上にさらにNi膜(図示せず)をめっき法により形成する。Ni膜のめっきの条件は製造方法1と同様である。
(5) Manufacturing method 5
As shown in FIG. 5, in manufacturing method 4, after forming a Ni strike film (not shown) on the metal base material 100, a plating solution containing a Co plating solution and a Re(Ni) plating solution was used. A Co(Re) alloy film 600 containing Ni is formed by a plating method. The mixing ratio (vol%) of the Co plating solution and the Re(Ni) plating solution in this plating solution is typically 10 vol% for the Co plating solution, 90 vol% for the Re(Ni) plating solution, 60 vol% for the Co plating solution, The range is 40 vol% of the Re(Ni) plating solution, preferably 20 vol% of the Co plating solution, and 80 vol% of the Re(Ni) plating solution to 50 vol% of the Co plating solution and 50 vol% of the Re(Ni) plating solution. If necessary, a Ni film (not shown) is further formed on the Co(Re) alloy film 600 by plating. The conditions for plating the Ni film are the same as in manufacturing method 1.

次に、製造方法2と同様に、Niを含有するCo(Re)合金膜600あるいはさらにNi膜を形成した金属基材100をTi粉末および/またはMg粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、境界層200、拡散バリア層300およびAl含有合金層500を同時に形成する。 Next, similarly to manufacturing method 2, the Co(Re) alloy film 600 containing Ni or the metal base material 100 further formed with the Ni film is mixed with Ti powder and/or Mg powder and Al 2 O 3 powder. The boundary layer 200, the diffusion barrier layer 300, and the Al-containing alloy layer 500 are simultaneously formed by immersing it in powder and performing heat treatment.

以上により、図1に示す目的とする耐熱金属部材が製造される。 Through the above steps, the intended heat-resistant metal member shown in FIG. 1 is manufactured.

(6)製造方法6
製造方法6では、製造方法5と同様に、金属基材100上にNiストライク膜(図示せず)を形成し、Coめっき液とRe(Ni)めっき液とを混合しためっき液を用いためっき法により、Niを含有するCo(Re)合金膜600を形成する。必要に応じて、Co(Re)合金膜600上にさらにCo膜(図示せず)をめっき法により形成する。Co膜のめっきは、典型的には、電流密度0.03A/cm2 で20~60分行う。
(6) Manufacturing method 6
In manufacturing method 6, similarly to manufacturing method 5, a Ni strike film (not shown) is formed on the metal base material 100, and plating is performed using a plating solution that is a mixture of a Co plating solution and a Re(Ni) plating solution. A Co(Re) alloy film 600 containing Ni is formed by a method. If necessary, a Co film (not shown) is further formed on the Co(Re) alloy film 600 by plating. Co film plating is typically performed at a current density of 0.03 A/cm 2 for 20 to 60 minutes.

次に、製造方法1と同様に、Niを含有するCo(Re)合金膜700あるいはさらにCo膜を形成した金属基材100をCr粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて不活性ガス雰囲気、例えばAr+3vol%H2 雰囲気中において例えば1050℃以上1150℃以下(例えば、1100℃)で例えば2時間以上12時間以下熱処理を行うことにより、境界層200および拡散バリア層300を同時に形成する。 Next, similarly to manufacturing method 1, the Co(Re) alloy film 700 containing Ni or the metal base material 100 on which a Co film is further formed is embedded in a mixed powder containing Cr powder and Al 2 O 3 powder. The boundary layer 200 and the diffusion barrier layer 300 are heat-treated at 1050° C. or more and 1150° C. or less (for example, 1100° C.) for 2 hours or more and 12 hours or less in an inert gas atmosphere, such as an Ar + 3 vol% H 2 atmosphere. form at the same time.

次に、製造方法1と同様に、こうして境界層200および拡散バリア層300を形成した金属基材100に対してAl拡散処理を行うことにより、拡散バリア層300上にAl含有合金層500を形成する。 Next, similarly to manufacturing method 1, an Al-containing alloy layer 500 is formed on the diffusion barrier layer 300 by performing an Al diffusion treatment on the metal base material 100 on which the boundary layer 200 and the diffusion barrier layer 300 are formed. do.

以上により、図1に示す目的とする耐熱金属部材が製造される。 Through the above steps, the intended heat-resistant metal member shown in FIG. 1 is manufactured.

(7)製造方法7
製造方法7では、製造方法1と同様に、金属基材100上にNiストライク膜(図示せず)、第1のCo膜110、Re(Ni)膜120および第2のCo膜130をめっき法により順に形成した後、第2のCo膜130上に同じくめっき法によりNi膜(図示せず)を形成する。
(7) Manufacturing method 7
In manufacturing method 7, similarly to manufacturing method 1, a Ni strike film (not shown), a first Co film 110, a Re(Ni) film 120, and a second Co film 130 are formed on the metal base material 100 using a plating method. After forming the second Co film 130 in this order, a Ni film (not shown) is formed on the second Co film 130 by the same plating method.

次に、こうして第1のCo膜110、Re(Ni)膜120、第2のCo膜130およびNi膜を形成した金属基材100をNi粉末とCr粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理(Cr拡散処理)を行うことにより、図6に示すように、境界層200、ReとCrとを含有する拡散バリア層300およびCr含有合金層700を同時に形成する。混合粉末は、例えば、(15~25)質量%Ni粉末+(10~15)質量%Cr粉末+(1~2)質量%NH4 Cl粉末+(74~58)質量%Al2 3 粉末である。熱処理の温度は例えば1050℃以上1150℃以下(例えば、1100℃)、時間は例えば2時間以上12時間以下である。熱処理の雰囲気は不活性ガス雰囲気、好適には例えばAr+3vol%H2 雰囲気である。こうして形成されるCr含有合金層700のCr濃度は例えば10原子%以上50原子%以下である。Cr含有合金層700は、典型的にはγ-Co(Cr,Ni)層であり、高Cr相(例えばα-Cr相)を含まない。 Next, the metal base material 100 on which the first Co film 110, the Re(Ni) film 120, the second Co film 130, and the Ni film are formed is mixed with Ni powder, Cr powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 . As shown in FIG. 6, a boundary layer 200, a diffusion barrier layer 300 containing Re and Cr, and a Cr-containing alloy layer 700 are buried in a mixed powder containing Re and Cr and subjected to heat treatment (Cr diffusion treatment). are formed at the same time. The mixed powder is, for example, (15-25) mass% Ni powder + (10-15) mass% Cr powder + (1-2) mass% NH 4 Cl powder + (74-58) mass% Al 2 O 3 powder. It is. The temperature of the heat treatment is, for example, 1050° C. or more and 1150° C. or less (for example, 1100° C.), and the time is, for example, 2 hours or more and 12 hours or less. The atmosphere for the heat treatment is an inert gas atmosphere, preferably an Ar+3vol% H2 atmosphere, for example. The Cr concentration of the Cr-containing alloy layer 700 thus formed is, for example, 10 atomic % or more and 50 atomic % or less. Cr-containing alloy layer 700 is typically a γ-Co (Cr, Ni) layer and does not contain a high Cr phase (eg, α-Cr phase).

次に、製造方法1と同様にして、こうして境界層200、拡散バリア層300およびCr含有合金層700を形成した金属基材100に対してAl拡散処理を行うことにより、図7に示すように、Cr含有合金層700をAl含有合金層500に変換する。この際、拡散バリア層300とAl含有合金層500との間にCr含有合金層700からのCrを含有する遷移層400が形成される。 Next, in the same manner as in manufacturing method 1, the metal base material 100 on which the boundary layer 200, the diffusion barrier layer 300, and the Cr-containing alloy layer 700 have been formed is subjected to an Al diffusion treatment, thereby producing a structure as shown in FIG. , converting the Cr-containing alloy layer 700 into an Al-containing alloy layer 500. At this time, a transition layer 400 containing Cr from the Cr-containing alloy layer 700 is formed between the diffusion barrier layer 300 and the Al-containing alloy layer 500.

以上により、目的とする耐熱金属部材が製造される。 Through the above steps, the desired heat-resistant metal member is manufactured.

以上のように、第1の実施の形態によれば、耐熱金属部材が金属基材100上に境界層200、拡散バリア層300およびAl含有合金層500からなる積層構造を有することにより、Fe基合金、Co基合金、Ni基合金、等からなる汎用基材を含む各種の金属基材100を用いることができ、拡散バリア層300により拡散バリア機能を継続的に得ることができるため、耐熱金属部材が高温酸化性雰囲気または高温腐食性雰囲気において使用された場合に、Al含有合金層500のAl濃度を高く維持し続けることができ、それによって長期に亘って最表面に保護的Al2 3 皮膜を維持し続けることができることにより優れた耐高温酸化性または耐高温腐食性を得ることができるだけでなく、境界層200にボイドが形成されるのを抑制することができることにより耐熱金属部材の長寿命化を図ることができる。また、耐熱金属部材の製造に必要なプロセスは、めっき法、パック処理法、等の簡単なプロセスで済むため、製造コストを低く抑えることができる。 As described above, according to the first embodiment, the heat-resistant metal member has a laminated structure consisting of the boundary layer 200, the diffusion barrier layer 300, and the Al-containing alloy layer 500 on the metal base material 100, so that the Fe-based Various metal substrates 100 can be used, including general-purpose substrates made of alloys, Co-based alloys, Ni-based alloys, etc., and the diffusion barrier function can be continuously obtained by the diffusion barrier layer 300. When the component is used in a high-temperature oxidizing atmosphere or a high-temperature corrosive atmosphere, the Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 can be maintained at a high level, thereby providing a protective Al 2 O 3 on the outermost surface for a long period of time. Not only can excellent high-temperature oxidation resistance or high-temperature corrosion resistance be obtained by maintaining the film, but also the ability to suppress the formation of voids in the boundary layer 200 increases the length of the heat-resistant metal member. It is possible to extend the service life. In addition, the process required to manufacture the heat-resistant metal member is simple, such as plating, pack processing, etc., so manufacturing costs can be kept low.

〈第2の実施の形態〉
[耐熱金属部材]
図8は第2の実施の形態による耐熱金属部材を示す。図8に示すように、この耐熱金属部材においては、金属基材100の表面に境界層200、拡散バリア層300およびCr含有合金層700がこの順に積層されている。拡散バリア層300とCr含有合金層700との間に遷移層400が存在する場合もあり、その場合の積層構造を図9に示す。
<Second embodiment>
[Heat-resistant metal parts]
FIG. 8 shows a heat-resistant metal member according to a second embodiment. As shown in FIG. 8, in this heat-resistant metal member, a boundary layer 200, a diffusion barrier layer 300, and a Cr-containing alloy layer 700 are laminated in this order on the surface of a metal base material 100. A transition layer 400 may exist between the diffusion barrier layer 300 and the Cr-containing alloy layer 700, and the stacked structure in that case is shown in FIG.

金属基材100については第1の実施の形態と同様である。境界層200は少なくともCoを含有し、そのほかに金属基材100を構成する一種または二種以上の元素と拡散バリア層300を構成する一種または二種以上の元素と場合によってはさらに、Cr含有合金層700を構成する一種または二種以上の元素とを含有する層である。境界層200はAlを含有しない場合と含有する場合とがあることや、境界層200がAlを含有する場合のAl濃度や得られる効果については第1の実施の形態と同様である。拡散バリア層300はReを含有するCo基合金からなり、金属基材100を構成する一種または二種以上の元素とCr含有合金層700を構成する一種または二種以上の元素とを含有し、典型的には、Reを10原子%含有するα-Co(Re)相の連続層の中にε-Re(Co)相が析出した構造を有する。拡散バリア層300により、耐熱金属部材の使用時に、Cr含有合金層600のCr濃度の維持を図ることができるとともに、保護的Cr2 3 の形成および維持を図ることができ、再生能にも優れている。遷移層400は、拡散バリア層300を構成する一種または二種以上の元素とCr含有合金層700を構成する一種または二種以上の元素とを含有する層である。Cr含有合金層700のCr濃度は特に限定されないが、典型的には10原子%以上50原子%以下であり、Cr以外はCoおよびNiを主体とする。境界層200、拡散バリア層300および遷移層400の厚さについては第1の実施の形態と同様である。Cr含有合金層700の厚さはAl含有合金層500と同様である。 The metal base material 100 is the same as that in the first embodiment. The boundary layer 200 contains at least Co, and in addition, one or more elements constituting the metal base material 100, one or more elements constituting the diffusion barrier layer 300, and optionally a Cr-containing alloy. This is a layer containing one or more elements constituting the layer 700. The boundary layer 200 may or may not contain Al, and when the boundary layer 200 contains Al, the Al concentration and the effects obtained are the same as in the first embodiment. The diffusion barrier layer 300 is made of a Co-based alloy containing Re, and contains one or more elements constituting the metal base 100 and one or more elements constituting the Cr-containing alloy layer 700. Typically, it has a structure in which an ε-Re(Co) phase is precipitated within a continuous layer of an α-Co(Re) phase containing 10 at % of Re. The diffusion barrier layer 300 makes it possible to maintain the Cr concentration in the Cr-containing alloy layer 600 when the heat-resistant metal member is used, and also to form and maintain protective Cr 2 O 3 , which also improves regeneration ability. Are better. The transition layer 400 is a layer containing one or more elements forming the diffusion barrier layer 300 and one or more elements forming the Cr-containing alloy layer 700. The Cr concentration of the Cr-containing alloy layer 700 is not particularly limited, but is typically 10 atomic % or more and 50 atomic % or less, and other than Cr is mainly composed of Co and Ni. The thicknesses of the boundary layer 200, diffusion barrier layer 300, and transition layer 400 are the same as in the first embodiment. The thickness of the Cr-containing alloy layer 700 is the same as that of the Al-containing alloy layer 500.

[耐熱金属部材の製造方法]
この耐熱金属部材の製造方法について説明する。ここでは、製造方法の第8の例~第9の例(製造方法8~9)について説明する。
[Method for manufacturing heat-resistant metal parts]
A method of manufacturing this heat-resistant metal member will be explained. Here, eighth to ninth examples of manufacturing methods (manufacturing methods 8 to 9) will be described.

(1)製造方法8
まず、製造方法6と同様にして、金属基材100上にNiストライク膜(図示せず)、第1のCo膜110、Re(Ni)膜120および第2のCo膜130をめっき法により順に形成した後、こうして第1のCo膜110、Re(Ni)膜120、第2のCo膜130およびNi膜を形成した金属基材100をNi粉末とCr粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、図8に示すように、境界層200、拡散バリア層300およびCr含有合金層700を同時に形成する。
(1) Manufacturing method 8
First, in the same manner as in manufacturing method 6, a Ni strike film (not shown), a first Co film 110, a Re(Ni) film 120, and a second Co film 130 are sequentially formed on a metal base material 100 by plating. After the formation, the first Co film 110, the Re(Ni) film 120, the second Co film 130, and the metal base material 100 on which the Ni film has been formed are mixed with Ni powder, Cr powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O. As shown in FIG. 8 , a boundary layer 200, a diffusion barrier layer 300, and a Cr-containing alloy layer 700 are formed at the same time by embedding the layer in a mixed powder containing three powders and performing heat treatment.

以上により、図8に示す目的とする耐熱金属部材が製造される。 Through the above steps, the intended heat-resistant metal member shown in FIG. 8 is manufactured.

(2)製造方法9
まず、製造方法6と同様にして、金属基材100上に第1のCo膜110、Re-Ni膜120および第2のCo膜130をめっき法により順に形成する。
(2) Manufacturing method 9
First, in the same manner as manufacturing method 6, a first Co film 110, a Re-Ni film 120, and a second Co film 130 are sequentially formed on a metal base material 100 by plating.

次に、第2のCo膜130上に、Ni粉末とCr粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末を含むスラリー(組成は例えば、20質量%Ni粉末+10質量%Cr粉末+2質量%NH4 Cl粉末+68質量%Al2 3 粉末)を塗布し、乾燥させた後、こうしてスラリーを塗布した金属基材100をCr粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、境界層200、拡散バリア層300およびCr含有合金層600を同時に形成する。 Next, a slurry containing a mixed powder containing Ni powder, Cr powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder (composition is, for example, 20 mass % Ni powder + 10 mass % Cr powder) is applied on the second Co film 130. powder + 2% by mass NH 4 Cl powder + 68% by mass Al 2 O 3 powder) is applied and dried, and then the metal substrate 100 coated with the slurry is placed in a mixed powder containing Cr powder and Al 2 O 3 powder. The boundary layer 200, the diffusion barrier layer 300, and the Cr-containing alloy layer 600 are formed at the same time by embedding the layer in the substrate and performing heat treatment.

以上により、図8に示す目的とする耐熱金属部材が製造される。 Through the above steps, the intended heat-resistant metal member shown in FIG. 8 is manufactured.

以上のように、第2の実施の形態によれば、耐熱金属部材が金属基材100上に境界層200、拡散バリア層300およびCr含有合金層700からなる積層構造を有することにより、例えばFe基合金、Co基合金、Ni基合金、等からなる汎用基材を含む各種の金属基材100を用いることができる。また、拡散バリア層300により拡散バリア機能を継続的に得ることができるため、耐熱金属部材が高温酸化性雰囲気または高温腐食性雰囲気において使用された場合に、Cr含有合金層700のCr濃度を高く維持し続けることができ、それによって長期に亘って最表面に保護的Cr2 3 皮膜を維持し続けることができることにより優れた耐高温酸化性または耐高温腐食性を得ることができるだけでなく、境界層200にボイドが形成されるのを抑制することができることにより耐熱金属部材の長寿命化を図ることができ、さらにはCr含有合金層700がα-Cr相を含まないようにすることができることにより保護的Cr2 3 皮膜の亀裂や剥離を抑えることができる。また、耐熱金属部材の製造に必要なプロセスは、めっき法、パック処理法、等の簡単なプロセスで済むため、製造コストを低く抑えることができる。 As described above, according to the second embodiment, the heat-resistant metal member has a laminated structure consisting of the boundary layer 200, the diffusion barrier layer 300, and the Cr-containing alloy layer 700 on the metal base material 100. Various metal substrates 100 can be used, including general-purpose substrates made of base alloys, Co-based alloys, Ni-based alloys, and the like. Furthermore, since the diffusion barrier function can be continuously obtained by the diffusion barrier layer 300, when the heat-resistant metal member is used in a high-temperature oxidizing atmosphere or a high-temperature corrosive atmosphere, the Cr concentration of the Cr-containing alloy layer 700 can be increased. By being able to maintain the protective Cr 2 O 3 film on the outermost surface for a long period of time, it is possible to not only obtain excellent high temperature oxidation resistance or high temperature corrosion resistance. By suppressing the formation of voids in the boundary layer 200, it is possible to extend the life of the heat-resistant metal member, and furthermore, it is possible to prevent the Cr-containing alloy layer 700 from containing the α-Cr phase. By doing so, cracking and peeling of the protective Cr 2 O 3 film can be suppressed. In addition, the process required to manufacture the heat-resistant metal member is simple, such as plating, pack processing, etc., so manufacturing costs can be kept low.

実施例について説明する。 An example will be explained.

以下の実施例1~23では、金属基材100として次の4種類の基材を用いた。 In Examples 1 to 23 below, the following four types of base materials were used as the metal base material 100.

(1)SCH-2基材(Fe基合金基材)
(2)SUS310基材(Fe基合金基材)
(3)Hastelloy -X基材(Ni基合金基材)
(4)CMSX-4基材(Ni基単結晶超合金基材)
(1) SCH-2 base material (Fe-based alloy base material)
(2) SUS310 base material (Fe-based alloy base material)
(3) Hastelloy-X base material (Ni-based alloy base material)
(4) CMSX-4 base material (Ni-based single crystal superalloy base material)

各基材の組成(質量%)は次の通りである。 The composition (mass%) of each base material is as follows.

含有元素の組成(質量%)
Fe Co Ni Cr Al Mn Mo W Ta Re
SCH-2基材 73 27
SUS310基材 53 20 25 1.5
Hastelloy -X基材 19 1.5 47 22 0.5 9
CMSX-4基材 9.6 60 6.6 5.6 0.6 6.4 6.5 3.0
Composition of contained elements (mass%)
Fe Co Ni Cr Al Mn Mo W Ta Re
SCH-2 base material 73 27
SUS310 base material 53 20 25 1.5
Hastelloy -X base material 19 1.5 47 22 0.5 9
CMSX-4 base material 9.6 60 6.6 5.6 0.6 6.4 6.5 3.0

(実施例1)
実施例1は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 1)
Example 1 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてSUS310基材を用い、製造方法1により耐熱金属部材を作製した。 A heat-resistant metal member was manufactured by manufacturing method 1 using a SUS310 base material as the metal base material 100.

まず、SUS310基材の表面を平滑研磨し、脱脂を行った後、その表面にめっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜およびNi膜を順に形成した。Niストライク膜のめっきは電流密度0.5A/cm2 で1分行った。Co膜のめっきは電流密度0.03A/cm2 で10分行い、Re(Ni)膜およびNi膜のめっきは電流密度0.04A/cm2 で10分行った。Niストライク膜の厚さは約2μm、Co膜の厚さは約10μm、Re(Ni)膜の厚さは約4.5μm、Ni膜の厚さは約7.5μmであった。次に、こうしてめっき皮膜を形成したSUS310基材をCr粉末とAl2 3 粉末との混合粉末(10質量%Cr粉末+90質量%Al2 3 粉末)中に埋没させて、Ar+3vol%H2 雰囲気中において1100℃で7時間、熱処理を行った。 First, the surface of the SUS310 base material was smoothed and degreased, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, and a Ni film were sequentially formed on the surface by plating. The Ni strike film was plated at a current density of 0.5 A/cm 2 for 1 minute. Co film plating was performed at a current density of 0.03 A/cm 2 for 10 minutes, and Re(Ni) film and Ni film plating was performed at a current density of 0.04 A/cm 2 for 10 minutes. The Ni strike film had a thickness of about 2 μm, the Co film had a thickness of about 10 μm, the Re(Ni) film had a thickness of about 4.5 μm, and the Ni film had a thickness of about 7.5 μm. Next, the SUS310 base material on which the plating film was formed was immersed in a mixed powder of Cr powder and Al 2 O 3 powder (10 mass % Cr powder + 90 mass % Al 2 O 3 powder) and mixed with Ar + 3 vol% H 2 Heat treatment was performed at 1100° C. for 7 hours in an atmosphere.

SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察と各元素の濃度分布の測定とをSEM-EDX装置(走査型電子顕微鏡-エネルギー分散分光装置)で行った。図10Aおよび図10Bにそれぞれ断面SEM写真およびEDXを用いて測定した各元素の濃度分布(図10Aに示す写真の分析線LG1に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図10Aおよび図10Bより、Reを約10原子%固溶したα-Co(Re)相の連続層にε-Re(Co,Ni,Cr,Fe)相が析出した組織からなる、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。図11Aおよび図11Bは図10Aの拡散バリア層300付近を拡大して示す断面SEM写真およびReの濃度分布(図11Aに示す写真の分析線LG1に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図11Aおよび図11Bより、拡散バリア層300を構成するReを含有するCo基合金層は、Reを約10原子%固溶したα-Co(Re)相の連続層の中にε-Re(Co,Ni,Cr,Fe)相が析出した組織となっていることが分かる。ε-Re(Co,Ni,Cr,Fe)相は図11B中では単にε-Re(Co)と表記されている。拡散バリア層300のα-Co(Re)相とε-Re(Co)相の相関係は、図12に示すCo-Re系二元系状態図により説明することができる。また、図10Aおよび図10Bより、拡散バリア層300の上層には、Feを数原子%含むNi-Co合金からなる遷移層400が観察される。また、SUS310基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含有する境界層200が観察される。 A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured using a SEM-EDX device (scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer). 10A and 10B show the measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG1 in the photograph shown in FIG. 10A) measured using a cross-sectional SEM photograph and EDX, respectively. From FIG. 10A and FIG. 10B, it is clear that the structure contains Re, consisting of a continuous layer of α-Co(Re) phase with about 10 atomic % of Re as a solid solution, and an ε-Re (Co, Ni, Cr, Fe) phase precipitated therein. A diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer is observed. 11A and 11B show a cross-sectional SEM photograph showing an enlarged view of the vicinity of the diffusion barrier layer 300 in FIG. 10A and measurement results of the concentration distribution of Re (concentration distribution along the analysis line LG1 in the photograph shown in FIG. 11A). 11A and 11B, the Re-containing Co-based alloy layer constituting the diffusion barrier layer 300 contains ε-Re( It can be seen that the structure has a precipitated phase (Co, Ni, Cr, Fe). The ε-Re (Co, Ni, Cr, Fe) phase is simply expressed as ε-Re (Co) in FIG. 11B. The phase relationship between the α-Co(Re) phase and the ε-Re(Co) phase of the diffusion barrier layer 300 can be explained using the Co-Re binary system phase diagram shown in FIG. Furthermore, from FIGS. 10A and 10B, a transition layer 400 made of a Ni--Co alloy containing several atomic percent of Fe is observed above the diffusion barrier layer 300. Further, a boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the SUS310 base material and the diffusion barrier layer 300.

図10Aに示すSUS310基材の表面にめっき法により追加のNi膜を形成した後、Al拡散処理を行った。Al拡散処理は、図10Aに示すSUS310基材をFeAl粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末との混合粉末(10質量%FeAl粉末+1質量%NH4 Cl粉末+89質量%Al2 3 粉末)中に埋没させ、Ar+3vol%H2 雰囲気中において1000℃で4時間加熱することにより行った。Al拡散処理後のSUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図13Aおよび図13Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図13Aに示す写真の分析線LG3に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図13Aおよび図13Bより、遷移層400の上層にAl以外はNiおよびCoを主体とするAl含有合金層500が観察される。境界層200、拡散バリア層300および遷移層400の構造は維持されている。拡散バリア層300に含有されるAlの濃度は僅少であり、境界層200およびSUS310基材側へのAlの拡散侵入は認められない。 After forming an additional Ni film on the surface of the SUS310 base material shown in FIG. 10A by plating, an Al diffusion treatment was performed. In the Al diffusion treatment, the SUS310 base material shown in FIG. 10A is mixed with a mixed powder of FeAl powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder (10 mass % FeAl powder + 1 mass % NH 4 Cl powder + 89 mass % Al 2 O 3 The test was carried out by immersing the sample in powder) and heating it at 1000° C. for 4 hours in an Ar+3 vol% H 2 atmosphere. A part of the SUS310 base material/coating surface after Al diffusion treatment was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 13A and 13B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG3 in the photograph shown in FIG. 13A). 13A and 13B, an Al-containing alloy layer 500 containing Ni and Co as main constituents other than Al is observed in the upper layer of the transition layer 400. The structures of boundary layer 200, diffusion barrier layer 300 and transition layer 400 are maintained. The concentration of Al contained in the diffusion barrier layer 300 is very small, and no diffusion of Al into the boundary layer 200 and the SUS310 base material side is observed.

(実施例2)
実施例2は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 2)
Example 2 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてHastelloy -X基材を用い、実施例1と同様に工程を進めてAl拡散処理まで行い、耐熱金属部材を作製した。 A Hastelloy-X base material was used as the metal base material 100, and the steps were performed in the same manner as in Example 1, including Al diffusion treatment, to produce a heat-resistant metal member.

Hastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図14Aおよび図14Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図14Aに示す写真の分析線LG1に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図14Aおよび図14Bより、実施例1と同様に、境界層200、拡散バリア層300、遷移層400およびAl含有合金層500が観察される。 A part of the Hastelloy-X base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 14A and 14B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG1 in the photograph shown in FIG. 14A). 14A and 14B, similarly to Example 1, a boundary layer 200, a diffusion barrier layer 300, a transition layer 400, and an Al-containing alloy layer 500 are observed.

(実施例3)
実施例3は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 3)
Example 3 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてHastelloy -X基材を用い、製造方法1により耐熱金属部材を作製した。 A Hastelloy-X base material was used as the metal base material 100, and a heat-resistant metal member was manufactured by Manufacturing Method 1.

まず、Hastelloy -X基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜、Re(Ni)膜およびNi膜を順に形成した。これらの膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the Hastelloy-X base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, a Re(Ni) film, and a Ni film were sequentially formed by plating. did. The thickness of these films and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、実施例1と同様に、こうしてめっき皮膜を形成したHastelloy -X基材をCr粉末とAl2 3 粉末との混合粉末中に埋没させて、Ar+3vol%H2 雰囲気中において1100℃で7時間、熱処理を行った。 Next, in the same manner as in Example 1, the Hastelloy-X substrate on which the plating film was formed was embedded in a mixed powder of Cr powder and Al 2 O 3 powder, and heated at 1100°C in an Ar + 3 vol% H 2 atmosphere. Heat treatment was performed for 7 hours.

Hastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図15Aおよび図15Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図15Aに示す写真の分析線LG2に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図15Aおよび図15Bより、α-Co(Re)相の連続層に複層のε-Re(Co)相が析出した組織からなる、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。拡散バリア層300の上層には、Ni-Co合金からなる遷移層400が観察される。同様に、Hastelloy -X基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含む境界層200が観察される。 A part of the Hastelloy-X base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 15A and 15B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG2 in the photograph shown in FIG. 15A). 15A and 15B, the diffusion barrier layer 300 is made of a Co-based alloy layer containing Re, which has a structure in which multiple layers of ε-Re(Co) phase are precipitated on a continuous layer of α-Co(Re) phase. be observed. A transition layer 400 made of a Ni--Co alloy is observed above the diffusion barrier layer 300. Similarly, a boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the Hastelloy-X substrate and the diffusion barrier layer 300.

図15Aに示すHastelloy -X基材に対してAl拡散処理を行った。Al拡散処理は実施例1と同様の条件で行った。 Al diffusion treatment was performed on the Hastelloy-X substrate shown in FIG. 15A. The Al diffusion treatment was performed under the same conditions as in Example 1.

Al拡散処理後のHastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図16Aおよび図16Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図16Aに示す写真の分析線LGに沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図16Aおよび図16Bより、図15Aに示す境界層200および拡散バリア層300の構造は維持されていることが分かる。Al含有合金層500のAl濃度は36.4原子%~57.1原子%と高いにもかかわらず、境界層200および金属基材100側へのAlの拡散侵入は認められない。 A part of the Hastelloy-X base material/coating surface after Al diffusion treatment was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 16A and 16B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG in the photograph shown in FIG. 16A). It can be seen from FIGS. 16A and 16B that the structures of the boundary layer 200 and diffusion barrier layer 300 shown in FIG. 15A are maintained. Although the Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is as high as 36.4 atomic % to 57.1 atomic %, no diffusion of Al into the boundary layer 200 and the metal base material 100 side is observed.

図17Aおよび図17Bは図16Aの拡散バリア層300付近を拡大して示す断面SEM写真およびReの濃度分布(図17Aに示す写真の分析線LG2に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図17Aおよび図17Bより、拡散バリア層300を構成するReを含有するCo基合金層は、Reを約10原子%固溶したα-Co(Re)相の連続層の中にε-Re(Co)相が析出した複相組織となっていることが分かる。 17A and 17B show a cross-sectional SEM photograph showing an enlarged view of the vicinity of the diffusion barrier layer 300 in FIG. 16A and measurement results of the concentration distribution of Re (concentration distribution along the analysis line LG2 in the photograph shown in FIG. 17A). 17A and 17B, the Re-containing Co-based alloy layer constituting the diffusion barrier layer 300 contains ε-Re( It can be seen that the sample has a multi-phase structure in which the Co) phase precipitates.

(実施例4)
実施例4は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 4)
Example 4 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてHastelloy -X基材を用い、製造方法2により耐熱金属部材を作製した。 A Hastelloy-X base material was used as the metal base material 100, and a heat-resistant metal member was manufactured by manufacturing method 2.

まず、Hastelloy -X基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜およびCo膜を順に形成した。これらの膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the Hastelloy-X base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, and a Co film were sequentially formed by plating. The thickness of these films and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したHastelloy -X基材をTi粉末とAl2 3 粉末との混合粉末(20質量%Ti粉末+80質量%Al2 3 粉末)中に埋没させて、Ar+3vol%H2 雰囲気中において1100℃で7時間熱処理を行った(Ti処理)。 Next, the Hastelloy -X base material on which the plating film was formed was immersed in a mixed powder of Ti powder and Al 2 O 3 powder (20 mass% Ti powder + 80 mass% Al 2 O 3 powder), and Ar+3vol% Heat treatment was performed at 1100° C. for 7 hours in an H 2 atmosphere (Ti treatment).

Hastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図18Aおよび図18Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図18Aに示す写真の分析線LG2に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図18Aおよび図18Bより、Reを約10原子%固溶したα-Co(Re)相の厚い連続層にε-Re(Co)相が析出した組織からなる、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。拡散バリア層300の上層には、Al含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は14.0原子%~14.9原子%(Max35.0原子%)である。Hastelloy -X基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr、Mo等を含む境界層200が観察される。AlはHastelloy
-X基材および境界層200側にも拡散侵入している。遷移層400は観察されない。
A part of the Hastelloy-X base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 18A and 18B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG2 in the photograph shown in FIG. 18A). From FIG. 18A and FIG. 18B, a Co-based alloy layer containing Re consists of a structure in which an ε-Re(Co) phase is precipitated in a thick continuous layer of an α-Co(Re) phase containing about 10 atomic % Re as a solid solution. A diffusion barrier layer 300 consisting of is observed. An Al-containing alloy layer 500 is observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is 14.0 atomic % to 14.9 atomic % (Max 35.0 atomic %). A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, Mo, etc. is observed between the Hastelloy-X base material and the diffusion barrier layer 300. Al is Hastelloy
-X also diffuses into the base material and boundary layer 200 side. No transition layer 400 is observed.

(実施例5)
実施例5は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 5)
Example 5 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてCMSX-4基材を用い、製造方法2により耐熱金属部材を作製した。 A heat-resistant metal member was manufactured by manufacturing method 2 using a CMSX-4 base material as the metal base material 100.

まず、CMSX-4基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜およびNi膜を順に形成した。これらの膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the CMSX-4 base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, and a Ni film were sequentially formed by plating. The thickness of these films and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したCMSX-4基材に対して実施例4と同様のTi処理を行った。ただし、Ti処理は12時間行った。 Next, the same Ti treatment as in Example 4 was performed on the CMSX-4 base material on which the plating film was formed. However, the Ti treatment was carried out for 12 hours.

CMSX-4基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図19Aおよび図19Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図19Aに示す写真の分析線に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図19Aおよび図19Bより、Reを約10原子%固溶したα-Co(Re)相の連続層にε-Re(Co)相が析出した組織からなる、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。拡散バリア層300の上層には遷移層400およびAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は13.2原子%~14.7原子%(Max36.3原子%)である。CMSX-4基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含む境界層200が観察される。境界層200のAl濃度は約9原子%であるが、拡散バリア層300にはAlは検出されない。境界層200に存在するAlはCMSX-4基材およびAl含有合金層500の両方から拡散侵入したものと考えられるが、CMSX-4基材からのAlが優勢であり、その結果、Reの境界層200側への拡散が阻止されている様子が見られる。 A part of the CMSX-4 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 19A and 19B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line of the photograph shown in FIG. 19A). From FIG. 19A and FIG. 19B, it can be seen that from a Co-based alloy layer containing Re, which has a structure in which an ε-Re(Co) phase is precipitated in a continuous layer of an α-Co(Re) phase containing about 10 atomic percent of Re as a solid solution. A diffusion barrier layer 300 is observed. A transition layer 400 and an Al-containing alloy layer 500 are observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is 13.2 atomic % to 14.7 atomic % (Max 36.3 atomic %). A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the CMSX-4 base material and the diffusion barrier layer 300. Although the Al concentration in the boundary layer 200 is about 9 atomic %, no Al is detected in the diffusion barrier layer 300. Al existing in the boundary layer 200 is considered to have diffused into the boundary layer 500 from both the CMSX-4 base material and the Al-containing alloy layer 500, but Al from the CMSX-4 base material is predominant, and as a result, the Re boundary It can be seen that diffusion toward the layer 200 side is prevented.

(実施例6)
実施例6は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 6)
Example 6 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてHastelloy -X基材を用い、製造方法2により耐熱金属部材を作製した。 A Hastelloy-X base material was used as the metal base material 100, and a heat-resistant metal member was manufactured by manufacturing method 2.

まず、Hastelloy -X基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜およびNi膜を順に形成した。これらの膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the Hastelloy-X base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, and a Ni film were sequentially formed by plating. The thickness of these films and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したHastelloy -X基材をTi粉末とMg粉末とAl2 3 粉末との混合粉末(20質量%Ti粉末+2質量%Mg粉末+78質量%Al2 3 粉末)中に埋没させて、Ar+3vol%H2 雰囲気中において1100℃で2時間熱処理を行った((Ti+Mg)処理)。 Next, the Hastelloy-X base material on which the plating film was formed was mixed with a mixed powder of Ti powder, Mg powder, and Al 2 O 3 powder (20 mass % Ti powder + 2 mass % Mg powder + 78 mass % Al 2 O 3 powder). The sample was buried in a heat treatment at 1100° C. for 2 hours in an Ar+3 vol% H 2 atmosphere ((Ti+Mg) treatment).

Hastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図20Aおよび図20Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図20Aに示す写真の分析線LG2に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図20Aおよび図20Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。Hastelloy -X基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr、Mo等を含む境界層200が観察される。拡散バリア層300の上層には、Al含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は36.3原子%~49.0原子%と高く、境界層200側にAlの拡散侵入が観察される。遷移層400は観察されない。 A part of the Hastelloy-X base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 20A and 20B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG2 in the photograph shown in FIG. 20A). From FIGS. 20A and 20B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, Mo, etc. is observed between the Hastelloy-X base material and the diffusion barrier layer 300. An Al-containing alloy layer 500 is observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is as high as 36.3 atomic % to 49.0 atomic %, and diffusion of Al is observed on the boundary layer 200 side. No transition layer 400 is observed.

(実施例7)
実施例7は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 7)
Example 7 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてHastelloy -X基材を用い、製造方法2により耐熱金属部材を作製した。 A Hastelloy-X base material was used as the metal base material 100, and a heat-resistant metal member was manufactured by manufacturing method 2.

まず、Hastelloy -X基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜およびNi膜を順に形成した。これらの膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the Hastelloy-X base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, and a Ni film were sequentially formed by plating. The thickness of these films and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したHastelloy -X基材をTi粉末とFeAl粉末とAl2 3 粉末との混合粉末(20質量%Ti粉末+2質量%FeAl粉末+78質量%Al2 3 粉末)中に埋没させて、Ar+3vol%H2 雰囲気中において1100℃で2時間熱処理を行った((Ti+FeAl)処理)。 Next, the Hastelloy-X base material on which the plating film was formed was mixed with a mixed powder of Ti powder, FeAl powder, and Al 2 O 3 powder (20 mass % Ti powder + 2 mass % FeAl powder + 78 mass % Al 2 O 3 powder). The substrate was buried in a heat treatment at 1100° C. for 2 hours in an Ar+3 vol% H 2 atmosphere ((Ti+FeAl) treatment).

Hastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図21Aおよび図21Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図21Aに示す写真の分析線LG4に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図21Aおよび図21Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。Hastelloy -X基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr、Mo等を含む境界層200が観察される。拡散バリア層300の上層には遷移層400およびAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は13.6原子%~18.8原子%(Max37.3原子%)であり、境界層200側へのAlの拡散は抑制されている。 A part of the Hastelloy-X base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 21A and 21B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG4 in the photograph shown in FIG. 21A). From FIGS. 21A and 21B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, Mo, etc. is observed between the Hastelloy-X base material and the diffusion barrier layer 300. A transition layer 400 and an Al-containing alloy layer 500 are observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is 13.6 atomic % to 18.8 atomic % (Max 37.3 atomic %), and diffusion of Al toward the boundary layer 200 side is suppressed.

(実施例8)
実施例8は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 8)
Example 8 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてHastelloy -X基材を用い、製造方法2により耐熱金属部材を作製した。 A Hastelloy-X base material was used as the metal base material 100, and a heat-resistant metal member was manufactured by manufacturing method 2.

まず、Hastelloy -X基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜およびNi膜を順に形成した。これらの膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the Hastelloy-X base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, and a Ni film were sequentially formed by plating. The thickness of these films and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したHastelloy -X基材をTi粉末とNiAl粉末とAl2 3 粉末との混合粉末(20質量%Ti粉末+2質量%NiAl粉末+78質量%Al2 3 粉末)中に埋没させて、Ar+3vol%H2 雰囲気中において1100℃で2時間熱処理を行った((Ti+NiAl)処理)。 Next, the Hastelloy-X base material on which the plating film was formed was mixed with a mixed powder of Ti powder, NiAl powder, and Al 2 O 3 powder (20 mass % Ti powder + 2 mass % NiAl powder + 78 mass % Al 2 O 3 powder). The substrate was buried in a heat treatment at 1100° C. for 2 hours in an Ar+3 vol% H 2 atmosphere ((Ti+NiAl) treatment).

Hastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図22Aおよび図22Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図22Aに示す写真の分析線LG4に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図22Aおよび図22Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。図示は省略するが、Hastelloy -X基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr、Mo等を含む境界層200が観察される。拡散バリア層300の上層にはAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は36.3原子%~49.0原子%であり、境界層200側へのAlの拡散が認められた。 A part of the Hastelloy-X base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 22A and 22B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG4 in the photograph shown in FIG. 22A). From FIGS. 22A and 22B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. Although not shown, a boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, Mo, etc. is observed between the Hastelloy-X base material and the diffusion barrier layer 300. An Al-containing alloy layer 500 is observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 was 36.3 atomic % to 49.0 atomic %, and diffusion of Al toward the boundary layer 200 side was observed.

(実施例9)
実施例9は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 9)
Example 9 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてHastelloy -X基材を用い、製造方法3により耐熱金属部材を作製した。 A Hastelloy-X base material was used as the metal base material 100, and a heat-resistant metal member was manufactured according to manufacturing method 3.

まず、Hastelloy -X基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜およびPt膜を順に形成した。Pt膜の厚さは約3μmであった。Pt膜のめっきは電流密度0.02A/cm2 で10分行った。Pt膜以外の膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the Hastelloy-X base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, and a Pt film were sequentially formed by plating. The thickness of the Pt film was approximately 3 μm. The Pt film was plated at a current density of 0.02 A/cm 2 for 10 minutes. The thickness of the films other than the Pt film and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したHastelloy -X基材に対して実施例4と同様にTi処理を行った。 Next, the Hastelloy-X base material on which the plating film was formed was subjected to Ti treatment in the same manner as in Example 4.

Hastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図23Aおよび図23Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図23Aに示す写真の分析線LG1に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図23Aおよび図23Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。Hastelloy -X基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr、Mo等を含む境界層200が観察される。拡散バリア層300の上層にはAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は31.4原子%~32.7原子%であり、境界層200側へのAlの拡散が認められる。 A part of the Hastelloy-X base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 23A and 23B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG1 in the photograph shown in FIG. 23A). From FIGS. 23A and 23B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, Mo, etc. is observed between the Hastelloy-X base material and the diffusion barrier layer 300. An Al-containing alloy layer 500 is observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is 31.4 atomic % to 32.7 atomic %, and diffusion of Al toward the boundary layer 200 side is observed.

(実施例10)
実施例10は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 10)
Example 10 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてHastelloy -X基材を用い、製造方法3により耐熱金属部材を作製した。 A Hastelloy-X base material was used as the metal base material 100, and a heat-resistant metal member was manufactured according to manufacturing method 3.

まず、Hastelloy -X基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜およびPt膜を順に形成した。Pt膜の厚さおよびめっきの条件は実施例9と同様である。Pt膜以外の膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the Hastelloy-X base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, and a Pt film were sequentially formed by plating. The thickness of the Pt film and the plating conditions are the same as in Example 9. The thickness of the films other than the Pt film and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したHastelloy -X基材に対して実施例4と同様にしてTi処理を行った。 Next, the Hastelloy-X base material on which the plating film was formed was subjected to Ti treatment in the same manner as in Example 4.

Hastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図24Aおよび図24Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図24Aに示す写真の分析線に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図24Aおよび図24Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。Hastelloy -X基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr、Mo等を含有する境界層200が観察される。拡散バリア層300の上層にはAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は31.8原子%~35.5原子%である。境界層200側へのAlの拡散が認められる。 A part of the Hastelloy-X base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 24A and 24B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line of the photograph shown in FIG. 24A). A diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed from FIGS. 24A and 24B. A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, Mo, etc. is observed between the Hastelloy-X base material and the diffusion barrier layer 300. An Al-containing alloy layer 500 is observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is 31.8 atomic % to 35.5 atomic %. Diffusion of Al toward the boundary layer 200 side is observed.

(実施例11)
実施例11は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 11)
Example 11 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてSUS310基材を用い、製造方法3により耐熱金属部材を作製した。 A heat-resistant metal member was produced by manufacturing method 3 using a SUS310 base material as the metal base material 100.

まず、SUS310基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜およびPt膜を順に形成した。Pt膜の厚さおよびめっきの条件は実施例9と同様である。Pt膜以外の膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the SUS310 base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, and a Pt film were sequentially formed by plating. The thickness of the Pt film and the plating conditions are the same as in Example 9. The thickness of the films other than the Pt film and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したSUS310基材に対して実施例4と同様にしてTi処理を行った。 Next, the SUS310 base material on which the plating film was formed was subjected to Ti treatment in the same manner as in Example 4.

SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図25Aおよび図25Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図25Aに示す写真の分析線に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図25Aおよび図25Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。SUS310基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含む境界層200が観察される。拡散バリア層300の上層にはAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は29.1原子%~33.9原子%である。 A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 25A and 25B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line of the photograph shown in FIG. 25A). From FIGS. 25A and 25B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the SUS310 base material and the diffusion barrier layer 300. An Al-containing alloy layer 500 is observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is 29.1 atomic % to 33.9 atomic %.

(実施例12)
実施例12は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 12)
Example 12 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてSUS310基材を用い、製造方法3により耐熱金属部材を作製した。 A heat-resistant metal member was produced by manufacturing method 3 using a SUS310 base material as the metal base material 100.

まず、SUS310基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜およびPt膜を順に形成した。Pt膜の厚さおよびめっきの条件は実施例9と同様である。Pt膜以外の膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the SUS310 base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, and a Pt film were sequentially formed by plating. The thickness of the Pt film and the plating conditions are the same as in Example 9. The thickness of the films other than the Pt film and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したSUS310基材に対して実施例4と同様にしてTi処理を行った。 Next, the SUS310 base material on which the plating film was formed was subjected to Ti treatment in the same manner as in Example 4.

SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図26Aおよび図26Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図26Aに示す写真の分析線LG2に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図26Aおよび図26Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。SUS310基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含む境界層200が観察される。拡散バリア層300の上層には遷移層400およびAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は32.9原子%~37.6原子%であり、境界層200側へのAlの拡散が認められる。 A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 26A and 26B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG2 in the photograph shown in FIG. 26A). From FIGS. 26A and 26B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the SUS310 base material and the diffusion barrier layer 300. A transition layer 400 and an Al-containing alloy layer 500 are observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is 32.9 atomic % to 37.6 atomic %, and diffusion of Al toward the boundary layer 200 side is observed.

(実施例13)
実施例13は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 13)
Example 13 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてSUS310基材を用い、製造方法3により耐熱金属部材を作製した。 A heat-resistant metal member was produced by manufacturing method 3 using a SUS310 base material as the metal base material 100.

まず、SUS310基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜およびPt膜を順に形成した。Pt膜の厚さおよびめっきの条件は実施例9と同様である。Pt膜以外の膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the SUS310 base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, and a Pt film were sequentially formed by plating. The thickness of the Pt film and the plating conditions are the same as in Example 9. The thickness of the films other than the Pt film and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したSUS310基材に対して実施例4と同様にしてTi処理を行った。 Next, the SUS310 base material on which the plating film was formed was subjected to Ti treatment in the same manner as in Example 4.

SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図27Aおよび図27Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図27Aに示す写真の分析線LG7に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図27Aおよび図27Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。SUS310基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含む境界層200が観察される。拡散バリア層300の上層にはAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は34.8原子%~41.3原子%であり、境界層200側へのAl拡散が認められる。 A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 27A and 27B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG7 in the photograph shown in FIG. 27A). From FIGS. 27A and 27B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the SUS310 base material and the diffusion barrier layer 300. An Al-containing alloy layer 500 is observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is 34.8 atomic % to 41.3 atomic %, and Al diffusion toward the boundary layer 200 side is observed.

図28は、実施例9~13に示した結果から得られたAl含有合金層500のAl、Ni、Coの濃度のPt濃度依存性を示す。図28より、Pt濃度が約1.5原子%以上では、Co濃度は低下し、Ni濃度は増大し、Al濃度は30原子%から42原子%まで増大した。 FIG. 28 shows the Pt concentration dependence of the Al, Ni, and Co concentrations in the Al-containing alloy layer 500 obtained from the results shown in Examples 9 to 13. From FIG. 28, when the Pt concentration was about 1.5 atomic % or more, the Co concentration decreased, the Ni concentration increased, and the Al concentration increased from 30 atomic % to 42 atomic %.

(実施例14)
実施例14は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 14)
Example 14 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてSUS310基材を用い、製造方法4を用いて耐熱金属部材を作製した。 A SUS310 base material was used as the metal base material 100, and a heat-resistant metal member was produced using manufacturing method 4.

まず、SUS310基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜およびCo膜を順に形成した。これらの膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the SUS310 base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, and a Co film were sequentially formed by plating. The thickness of these films and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したSUS310基材をNi粉末とNiAl粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末との混合粉末(3質量%Ni粉末+10質量%NiAl粉末+1.5質量%NH4 Cl粉末+16質量%Al2 3 粉末)中に埋没させて、Ar+3vol%H2 雰囲気中において1100℃で2時間熱処理を行った((Ni+NiAl)処理)。 Next, the SUS310 base material on which the plating film was formed was mixed with a mixed powder of Ni powder, NiAl powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder (3 mass % Ni powder + 10 mass % NiAl powder + 1.5 mass % NH 4 Cl powder + 16 mass % Al 2 O 3 powder) and heat treated at 1100° C. for 2 hours in an Ar + 3 vol % H 2 atmosphere ((Ni+NiAl) treatment).

SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図29Aおよび図29Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図29Aに示す写真の分析線に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図29Aおよび図29Bより、境界層200、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300、遷移層400およびAl濃度が37.5~44.6原子%のAl含有合金層が形成されていることが分かる。Alは境界層200に20μm程度拡散侵入している。 A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 29A and 29B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line of the photograph shown in FIG. 29A). 29A and 29B, a boundary layer 200, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re, a transition layer 400, and an Al-containing alloy layer with an Al concentration of 37.5 to 44.6 at.% are formed. I can see that Al diffuses into the boundary layer 200 by about 20 μm.

(実施例15)
実施例15は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 15)
Example 15 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてSUS310基材を用い、製造方法7を用いて耐熱金属部材を作製した。 A SUS310 base material was used as the metal base material 100, and a heat-resistant metal member was produced using manufacturing method 7.

まず、SUS310基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜およびNi膜を順に形成した。これらの膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the SUS310 base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, and a Ni film were sequentially formed by plating. The thickness of these films and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したSUS310基材をNi粉末とCr粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末との混合粉末(20質量%Ni粉末+10質量%Cr粉末+1.5質量%NH4 Cl粉末+68質量%Al2 3 粉末)中に埋没させて、Ar+3vol%H2 雰囲気中において1100℃で8時間熱処理を行った((Cr+Ni)処理)。 Next, the SUS310 base material on which the plating film was formed was mixed with a mixed powder of Ni powder, Cr powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder (20 mass % Ni powder + 10 mass % Cr powder + 1.5 mass % NH 4 Cl powder + 68% by mass Al 2 O 3 powder) and heat treated at 1100° C. for 8 hours in an Ar + 3vol% H 2 atmosphere ((Cr+Ni) treatment).

SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図30Aおよび図30Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図30Aに示す写真の分析線LG1に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図30Aおよび図30Bより、境界層200、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300および遷移層400が形成されていることが分かる。拡散バリア層300はCrとFeとを含有している。遷移層400はCr含有合金層であるγ-Ni(Co、Cr)層からなり、α-Cr相は検出されなかった。 A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 30A and 30B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG1 in the photograph shown in FIG. 30A). It can be seen from FIGS. 30A and 30B that a boundary layer 200, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re, and a transition layer 400 are formed. Diffusion barrier layer 300 contains Cr and Fe. The transition layer 400 consists of a γ-Ni (Co, Cr) layer which is a Cr-containing alloy layer, and no α-Cr phase was detected.

次に、図30Aに示すSUS310基材に対してAl拡散処理を行った。Al拡散処理は、実施例1と同様の混合粉末および雰囲気を用いて1050℃で5時間行った。 Next, an Al diffusion treatment was performed on the SUS310 base material shown in FIG. 30A. The Al diffusion treatment was performed at 1050° C. for 5 hours using the same mixed powder and atmosphere as in Example 1.

Al拡散処理後のSUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図31Aおよび図31Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図31Aに示す写真の分析線LG1に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図31Aおよび図31Bより、図30Aに示す境界層200および拡散バリア層300の構造は維持されている。Al含有合金層500のAl濃度は48.1原子%~60.6原子%と高いにもかかわらず、境界層200および金属基材100側へのAlの拡散侵入は認められない。すなわち、Cr拡散処理で形成した拡散バリア層300はAlの拡散バリアとして機能していることが分かる。さらに、遷移層400にはCrの濃化が見られる。これは、Ni(Cr)合金層にAlが拡散侵入するとき、γ' -Ni3 Alとβ-NiAlへのCr溶解度が低いことから、Crが拡散バリア層300側に濃縮してできたものである。 A part of the SUS310 base material/coating surface after Al diffusion treatment was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 31A and 31B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG1 in the photograph shown in FIG. 31A). From FIGS. 31A and 31B, the structure of the boundary layer 200 and diffusion barrier layer 300 shown in FIG. 30A is maintained. Although the Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is as high as 48.1 atomic % to 60.6 atomic %, no diffusion of Al into the boundary layer 200 and the metal base material 100 side is observed. That is, it can be seen that the diffusion barrier layer 300 formed by Cr diffusion processing functions as an Al diffusion barrier. Furthermore, enrichment of Cr is observed in the transition layer 400. This is because when Al diffuses into the Ni(Cr) alloy layer, Cr is concentrated on the diffusion barrier layer 300 side because the solubility of Cr in γ'-Ni 3 Al and β-NiAl is low. It is.

(実施例16)
実施例16は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 16)
Example 16 corresponds to the first embodiment.

金属基材100としてHastelloy -X基材を用い、製造方法7により耐熱金属部材を作製した。 A Hastelloy-X base material was used as the metal base material 100, and a heat-resistant metal member was manufactured according to manufacturing method 7.

まず、Hastelloy -X基材の表面を実施例1と同様に処理した後、めっき法によりNiストライク膜、Co膜、Re(Ni)膜、Co膜およびNi膜を順に形成した。これらの膜の厚さおよびめっきの条件は実施例1と同様である。 First, the surface of the Hastelloy-X base material was treated in the same manner as in Example 1, and then a Ni strike film, a Co film, a Re(Ni) film, a Co film, and a Ni film were sequentially formed by plating. The thickness of these films and the plating conditions are the same as in Example 1.

次に、こうしてめっき皮膜を形成したHastelloy -X基材に対して実施例15と同様の(Cr+Ni)処理を行った。 Next, the Hastelloy-X base material on which the plating film was formed was subjected to the same (Cr+Ni) treatment as in Example 15.

Hastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図32Aおよび図32Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図32Aに示す写真の分析線LG2に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図32Aおよび図32Bより、Co含有合金層からなる境界層200、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300および遷移層400が形成されていることが分かる。拡散バリア層300はCrとFeとを含有している。遷移層400は、Cr含有合金層であるγ-Ni(Co、Cr)層からなり、α-Cr相は検出されなかった。 A part of the Hastelloy-X base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 32A and 32B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG2 in the photograph shown in FIG. 32A). It can be seen from FIGS. 32A and 32B that a boundary layer 200 made of a Co-containing alloy layer, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re, and a transition layer 400 are formed. Diffusion barrier layer 300 contains Cr and Fe. The transition layer 400 consists of a γ-Ni (Co, Cr) layer which is a Cr-containing alloy layer, and no α-Cr phase was detected.

次に、図32Aに示すHastelloy -X基材に対してAl拡散処理を行った。Al拡散処理は実施例15と同様の条件で行った。 Next, Al diffusion treatment was performed on the Hastelloy-X base material shown in FIG. 32A. The Al diffusion treatment was performed under the same conditions as in Example 15.

Al拡散処理後のHastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図33Aおよび図33Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図33Aに示す写真の分析線LG3に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図33Aおよび図33Bより、図32Aに示す境界層200および拡散バリア層300の構造は維持されている。境界層200はCo含有合金層である。拡散バリア層300上にはβ-NiAl層からなるAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は45.4原子%~60.17原子%と高いにもかかわらず、境界層200へのAlの拡散侵入は認められない。遷移層400にはCrの濃化が見られる。 A part of the Hastelloy-X base material/coating surface after Al diffusion treatment was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 33A and 33B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG3 in the photograph shown in FIG. 33A). From FIGS. 33A and 33B, the structure of the boundary layer 200 and diffusion barrier layer 300 shown in FIG. 32A is maintained. Boundary layer 200 is a Co-containing alloy layer. An Al-containing alloy layer 500 made of a β-NiAl layer is observed on the diffusion barrier layer 300. Although the Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is as high as 45.4 atomic % to 60.17 atomic %, no diffusion of Al into the boundary layer 200 is observed. Concentration of Cr is seen in the transition layer 400.

(実施例17)
実施例17では、Coめっき液とRe(Ni)めっき液とを種々の割合で混合して調製しためっき液を用いてNiを含有するCo(Re)合金膜をめっき法により形成する場合について説明する。
(Example 17)
Example 17 describes a case where a Co(Re) alloy film containing Ni is formed by a plating method using a plating solution prepared by mixing a Co plating solution and a Re(Ni) plating solution at various ratios. do.

すなわち、下記の通り3種類の混合割合のめっき液を調製した。
Coめっき液 Re(Ni)めっき液
めっき液(1) 50vol% 50vol%
めっき液(2) 25vol% 75vol%
めっき液(3) 20vol% 80vol%
That is, plating solutions having three types of mixing ratios were prepared as shown below.
Co plating solution Re(Ni) plating solution Plating solution (1) 50vol% 50vol%
Plating solution (2) 25vol% 75vol%
Plating solution (3) 20vol% 80vol%

SUS310基材の表面を実施例1と同様に処理し、Niストライク膜を形成した後、めっき液(1)を用いためっき法によりNiを含有するCo(Re)合金膜を形成し、さらにその上にめっき法によりNi膜を形成した。Niを含有するCo(Re)合金膜のめっきは、電流密度0.03A/cm2 で20分行った。Ni膜のめっきは実施例1と同様の条件で行った。 The surface of the SUS310 base material was treated in the same manner as in Example 1 to form a Ni strike film, and then a Co(Re) alloy film containing Ni was formed by plating using plating solution (1). A Ni film was formed thereon by plating. The Co(Re) alloy film containing Ni was plated at a current density of 0.03 A/cm 2 for 20 minutes. Plating of the Ni film was performed under the same conditions as in Example 1.

SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図34Aおよび図34Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図34Aに示す写真の分析線LG1に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。 A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 34A and 34B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG1 in the photograph shown in FIG. 34A).

SUS310基材の表面を実施例1と同様に処理し、Niストライク膜を形成し、めっき法によりCo膜を形成し、続いてめっき液(1)を用いためっき法によりNiを含有するCo(Re)合金膜を形成し、さらにその上にめっき法によりCo膜を形成した。Niを含有するCo(Re)合金膜のめっきは、電流密度0.03A/cm2 で20分行った。Ni膜およびCo膜のめっきは実施例1と同様の条件で行った。SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図35Aおよび図35Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図35Aに示す写真の分析線LG3に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。 The surface of the SUS310 base material was treated in the same manner as in Example 1 to form a Ni strike film, a Co film was formed by plating, and then Co (containing Ni) was formed by plating using plating solution (1). A Re) alloy film was formed, and a Co film was further formed thereon by plating. The Co(Re) alloy film containing Ni was plated at a current density of 0.03 A/cm 2 for 20 minutes. Plating of the Ni film and Co film was performed under the same conditions as in Example 1. A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 35A and 35B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG3 in the photograph shown in FIG. 35A).

SUS310基材の表面を実施例1と同様に処理した後、Niストライク膜を形成し、めっき液(2)を用いためっき法によりNiを含有するCo(Re)合金膜を形成し、さらにその上にめっき法によりNi膜を形成した。Niを含有するCo(Re)合金膜のめっきは、電流密度0.03A/cm2 で20分行った。Ni膜のめっきは実施例1と同様の条件で行った。SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図36Aおよび図36Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図36Aに示す写真の分析線LG2に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。 After treating the surface of the SUS310 base material in the same manner as in Example 1, a Ni strike film was formed, and a Co(Re) alloy film containing Ni was formed by plating using plating solution (2). A Ni film was formed thereon by plating. The Co(Re) alloy film containing Ni was plated at a current density of 0.03 A/cm 2 for 20 minutes. Plating of the Ni film was performed under the same conditions as in Example 1. A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 36A and 36B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG2 in the photograph shown in FIG. 36A).

SUS310基材の表面を実施例1と同様に処理した後、Niストライク膜を形成し、その上にめっき法によりNi膜を形成し、続いてめっき液(2)を用いためっき法によりNiを含有するCo(Re)合金膜を形成し、さらにその上にめっき法によりNi膜を形成した。Niを含有するCo(Re)合金膜のめっきは、電流密度0.03A/cm2 で20分行った。Ni膜のめっきは実施例1と同様の条件で行った。SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図37Aおよび図37Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図37Aに示す写真の分析線LG4に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。 After treating the surface of the SUS310 base material in the same manner as in Example 1, a Ni strike film was formed, a Ni film was formed thereon by plating, and then Ni was deposited by plating using plating solution (2). A Co(Re) alloy film was formed, and a Ni film was further formed thereon by plating. The Co(Re) alloy film containing Ni was plated at a current density of 0.03 A/cm 2 for 20 minutes. Plating of the Ni film was performed under the same conditions as in Example 1. A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 37A and 37B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along analysis line LG4 in the photograph shown in FIG. 37A).

SUS310基材の表面を実施例1と同様に処理した後、Niストライク膜を形成し、めっき液(3)を用いためっき法によりNiを含有するCo(Re)合金膜を形成し、さらにその上にめっき法によりNi膜を形成した。Niを含有するCo(Re)合金膜のめっきは、電流密度0.03A/cm2 で20分行った。Ni膜のめっきは実施例1と同様の条件で行った。SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図38Aおよび図38Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図38Aに示す写真の分析線LG5に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。 After treating the surface of the SUS310 base material in the same manner as in Example 1, a Ni strike film was formed, and a Co(Re) alloy film containing Ni was formed by plating using plating solution (3). A Ni film was formed thereon by plating. The Co(Re) alloy film containing Ni was plated at a current density of 0.03 A/cm 2 for 20 minutes. Plating of the Ni film was performed under the same conditions as in Example 1. A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 38A and 38B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG5 in the photograph shown in FIG. 38A).

上述のようにめっき液(1)、めっき液(2)およびめっき液(3)を用いてNiを含有するCo(Re)合金膜を形成した結果から、めっき液中のCoめっき液の容積比を変化させたときのNiを含有するCo(Re)合金膜中の各元素(Co,Re,Ni)の濃度の変化を図39に示す。なお、Re(Ni)めっき液を用いて形成したRe(Ni)合金皮膜中のReおよびNiの濃度は、Reは40~75原子%、Niは60~25原子%である。 From the results of forming a Co(Re) alloy film containing Ni using plating solution (1), plating solution (2), and plating solution (3) as described above, the volume ratio of Co plating solution in the plating solution is FIG. 39 shows the changes in the concentration of each element (Co, Re, Ni) in the Co(Re) alloy film containing Ni when the values were changed. Note that the concentrations of Re and Ni in the Re(Ni) alloy film formed using the Re(Ni) plating solution are 40 to 75 atomic % for Re and 60 to 25 atomic % for Ni.

図39より、めっき液中のCoめっき液の容積比が減少するにつれてCo(Re)合金膜中のRe濃度は増大し、Co濃度は100~0原子%に低下する。なお、Co(Re)合金膜中のNi濃度はRe(Ni)合金の値に向かって漸増している。 From FIG. 39, as the volume ratio of the Co plating solution in the plating solution decreases, the Re concentration in the Co(Re) alloy film increases, and the Co concentration decreases from 100 to 0 atomic %. Note that the Ni concentration in the Co(Re) alloy film gradually increases toward the value of the Re(Ni) alloy.

これらの結果から、めっき液の組成を選択することによって、任意のCo濃度またはNi濃度のCo(Re)合金膜を形成することができることが分かる。 These results show that a Co(Re) alloy film with an arbitrary Co concentration or Ni concentration can be formed by selecting the composition of the plating solution.

(実施例18)
実施例18は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 18)
Example 18 corresponds to the first embodiment.

実施例17においてめっき液(1)を用いてSUS310基材上に図35Aに示すようにめっき皮膜を形成した後、こうしてめっき皮膜を形成したSUS310基材に対しTi処理を行い、耐熱金属部材を作製した。Ti処理は実施例4と同様に行った。 In Example 17, a plating film was formed on the SUS310 base material as shown in FIG. 35A using the plating solution (1), and then Ti treatment was performed on the SUS310 base material on which the plating film was formed to form a heat-resistant metal member. Created. The Ti treatment was performed in the same manner as in Example 4.

SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図40Aおよび図40Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図40Aに示す写真の分析線LG2に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。 A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 40A and 40B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG2 in the photograph shown in FIG. 40A).

図40Aおよび図40Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。拡散バリア層300ではReはCo基合金層の全体に固溶している。SUS310基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含む境界層200が観察される。拡散バリア層300の上層には遷移層400およびAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は6.8原子%~12.8原子%である。境界層200側へのAlの拡散は認められない。 From FIG. 40A and FIG. 40B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. In the diffusion barrier layer 300, Re is dissolved throughout the Co-based alloy layer. A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the SUS310 base material and the diffusion barrier layer 300. A transition layer 400 and an Al-containing alloy layer 500 are observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is 6.8 atomic % to 12.8 atomic %. No diffusion of Al toward the boundary layer 200 side is observed.

(実施例19)
実施例19は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 19)
Example 19 corresponds to the first embodiment.

実施例17においてめっき液(2)を用いてSUS310基材上に図36Aに示すようにめっき皮膜を形成した後、こうしてめっき皮膜を形成したSUS310基材に対しTi処理を行い、耐熱金属部材を作製した。Ti処理は実施例4と同様に行った。 In Example 17, a plating film was formed on the SUS310 base material as shown in FIG. 36A using the plating solution (2), and then Ti treatment was performed on the SUS310 base material on which the plating film was formed to form a heat-resistant metal member. Created. The Ti treatment was performed in the same manner as in Example 4.

SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図41Aおよび図41Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図41Aに示す写真の分析線LG3に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図41Aおよび図41Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。拡散バリア層300では、Co(Re)固溶体中にRe濃化層(20原子%)が存在している。SUS310基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含む境界層200が観察される。拡散バリア層300の上層には遷移層400およびAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は4.3原子%~6.6原子%であり、境界層200側へのAlの拡散は認められない。 A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 41A and 41B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG3 in the photograph shown in FIG. 41A). From FIGS. 41A and 41B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. In the diffusion barrier layer 300, a Re enriched layer (20 atomic %) exists in a Co(Re) solid solution. A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the SUS310 base material and the diffusion barrier layer 300. A transition layer 400 and an Al-containing alloy layer 500 are observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is 4.3 atomic % to 6.6 atomic %, and no diffusion of Al toward the boundary layer 200 is observed.

(実施例20)
実施例20は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 20)
Example 20 corresponds to the first embodiment.

実施例17においてめっき液(3)を用いてSUS310基材上に図38Aに示すようにめっき皮膜を形成した後、こうしてめっき皮膜を形成したSUS310基材に対しTi処理を行い、耐熱金属部材を作製した。Ti処理は実施例4と同様に行った。 In Example 17, a plating film was formed on the SUS310 base material as shown in FIG. 38A using the plating solution (3), and then Ti treatment was performed on the SUS310 base material on which the plating film was formed to form a heat-resistant metal member. Created. The Ti treatment was performed in the same manner as in Example 4.

SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図42Aおよび図42Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図42Aに示す写真の分析線LG4に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図42Aおよび図42Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。拡散バリア層300では、Co(Re)固溶体中にRe濃化層(20~25原子%)が存在している。SUS310基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含む境界層200が観察される。拡散バリア層300の上層には遷移層400およびAl含有合金層500が観察される。Al含有合金層500のAl濃度は10原子%~40.2原子%であり、境界層200側へのAl拡散が認められる。 A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 42A and 42B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG4 in the photograph shown in FIG. 42A). From FIGS. 42A and 42B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. In the diffusion barrier layer 300, a Re enriched layer (20 to 25 atomic %) exists in a Co(Re) solid solution. A boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the SUS310 base material and the diffusion barrier layer 300. A transition layer 400 and an Al-containing alloy layer 500 are observed above the diffusion barrier layer 300. The Al concentration of the Al-containing alloy layer 500 is 10 atomic % to 40.2 atomic %, and Al diffusion toward the boundary layer 200 side is observed.

(実施例21)
実施例21は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 21)
Example 21 corresponds to the first embodiment.

SUS310基材の表面を実施例1と同様に処理した後、Niストライク膜を形成し、めっき液(2)を用いためっき法によりNiを含有するCo(Re)合金膜を形成し、さらにその上にめっき法によりCo膜を形成した。次に、こうしてめっき皮膜を形成したSUS310基材をCr粉末とAl2 3 粉末との混合粉末(10質量%Cr粉末+90質量%Al2 3 粉末)中に埋没させて、Ar+3vol%H2 雰囲気中において1100℃で2時間加熱を行った。 After treating the surface of the SUS310 base material in the same manner as in Example 1, a Ni strike film was formed, and a Co(Re) alloy film containing Ni was formed by plating using plating solution (2). A Co film was formed thereon by plating. Next, the SUS310 base material on which the plating film was formed was immersed in a mixed powder of Cr powder and Al 2 O 3 powder (10 mass % Cr powder + 90 mass % Al 2 O 3 powder) and mixed with Ar + 3 vol% H 2 Heating was performed at 1100° C. for 2 hours in an atmosphere.

SUS310基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図43Aおよび図43Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図43Aに示す写真の分析線LG3に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図43Aおよび図43Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。また、拡散バリア層300の上層には、Feを含有するNi-Co合金からなる遷移層400が観察される。また、SUS310基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含む境界層200が観察される。 A part of the SUS310 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 43A and 43B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG3 in the photograph shown in FIG. 43A). From FIGS. 43A and 43B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. Furthermore, a transition layer 400 made of a Ni--Co alloy containing Fe is observed above the diffusion barrier layer 300. Further, a boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the SUS310 base material and the diffusion barrier layer 300.

図示は省略するが、この後、実施例1と同様にしてAl拡散処理を行うことにより最上層にAl含有合金層500を形成した。 Although not shown, an Al-containing alloy layer 500 was then formed on the uppermost layer by performing an Al diffusion treatment in the same manner as in Example 1.

(実施例22)
実施例22は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 22)
Example 22 corresponds to the first embodiment.

SCH-2基材の表面を実施例1と同様に処理した後、Niストライク膜を形成し、めっき液(2)を用いためっき法によりNiを含有するCo(Re)合金膜を形成し、さらにその上にめっき法によりCo膜を形成した。次に、こうしてめっき皮膜を形成したSCH-2基材に対し、実施例21と同様な熱処理を行った。 After treating the surface of the SCH-2 base material in the same manner as in Example 1, a Ni strike film was formed, and a Co(Re) alloy film containing Ni was formed by a plating method using plating solution (2). Further, a Co film was formed thereon by plating. Next, the SCH-2 base material on which the plating film was formed was subjected to the same heat treatment as in Example 21.

SCH-2基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図44Aおよび図44Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図44Aに示す写真の分析線LG2に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図44Aおよび図44Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。また、拡散バリア層300の上層には、Feを含有するNi-Co合金からなる遷移層400が観察される。また、SUS310基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含む境界層200が観察される。 A part of the SCH-2 base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 44A and 44B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG2 in the photograph shown in FIG. 44A). From FIGS. 44A and 44B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. Furthermore, a transition layer 400 made of a Ni--Co alloy containing Fe is observed above the diffusion barrier layer 300. Further, a boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the SUS310 base material and the diffusion barrier layer 300.

図示は省略するが、この後、実施例1と同様にしてAl拡散処理を行うことにより最上層にAl含有合金層500を形成した。 Although not shown, an Al-containing alloy layer 500 was then formed on the uppermost layer by performing an Al diffusion treatment in the same manner as in Example 1.

(実施例23)
実施例23は第1の実施の形態に対応するものである。
(Example 23)
Example 23 corresponds to the first embodiment.

Hastelloy -X基材の表面を実施例1と同様に処理した後、Niストライク膜を形成し、めっき液(2)を用いためっき法によりNiを含有するCo(Re)合金膜を形成し、さらにその上にめっき法によりCo膜を形成した。次に、こうしてめっき皮膜を形成したHastelloy -X基材に対し、実施例21と同様な熱処理を行った。 After treating the surface of the Hastelloy-X base material in the same manner as in Example 1, a Ni strike film was formed, and a Co(Re) alloy film containing Ni was formed by plating using plating solution (2). Further, a Co film was formed thereon by plating. Next, the Hastelloy-X base material on which the plating film was formed was subjected to the same heat treatment as in Example 21.

Hastelloy -X基材/皮膜施工面の一部を切断し、その断面組織観察および各元素の濃度分布の測定を行った。図45Aおよび図45Bにそれぞれ断面SEM写真および各元素の濃度分布(図45Aに示す写真の分析線LG1に沿っての濃度分布)の測定結果を示す。図45Aおよび図45Bより、Reを含有するCo基合金層からなる拡散バリア層300が観察される。また、拡散バリア層300の上層には、Feを含有するNi-Co合金からなる遷移層400が観察される。また、SUS310基材と拡散バリア層300との間にはCo、Ni、Fe、Cr等を含む境界層200が観察される。 A part of the Hastelloy-X base material/coating surface was cut, and its cross-sectional structure was observed and the concentration distribution of each element was measured. 45A and 45B respectively show a cross-sectional SEM photograph and measurement results of the concentration distribution of each element (concentration distribution along the analysis line LG1 in the photograph shown in FIG. 45A). From FIGS. 45A and 45B, a diffusion barrier layer 300 made of a Co-based alloy layer containing Re is observed. Furthermore, a transition layer 400 made of a Ni--Co alloy containing Fe is observed above the diffusion barrier layer 300. Further, a boundary layer 200 containing Co, Ni, Fe, Cr, etc. is observed between the SUS310 base material and the diffusion barrier layer 300.

以上、この発明の実施の形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 Although the embodiments and examples of this invention have been specifically described above, this invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications based on the technical idea of this invention can be made. is possible.

本明細書に記載した耐熱金属部材の製造方法の発明においては、金属基材上に複数層の各種の金属膜をめっき法により順に形成しているが、最も広義には、金属基材上にめっき法により形成する金属膜は全体としてCo、ReおよびNiを含有する金属膜と表現することができる。この金属膜は単層であっても複数層であってもよい。例えば、金属基材上に少なくとも第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜を順に形成する耐熱金属部材の製造方法の発明において、第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜の代わりに、全体としてCo、ReおよびNiを含有する単層または複数層の金属膜を形成すればよい。第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜はこのような金属膜の一例である。 In the invention of the method for manufacturing a heat-resistant metal member described in this specification, multiple layers of various metal films are sequentially formed on a metal base material by a plating method, but in the broadest sense, The metal film formed by the plating method can be expressed as a metal film containing Co, Re, and Ni as a whole. This metal film may be a single layer or multiple layers. For example, in the invention of a method for manufacturing a heat-resistant metal member in which at least a first Co film, a Re(Ni) film, and a second Co film or Ni film are sequentially formed on a metal base material, the first Co film, Re(Ni) film, Instead of the Ni) film and the second Co film or Ni film, a single-layer or multi-layer metal film containing Co, Re, and Ni as a whole may be formed. The first Co film, Re(Ni) film, and second Co film or Ni film are examples of such metal films.

100…金属基材、200…境界層、300…拡散バリア層、400…遷移層、500…Al含有合金層、700…Cr含有合金層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Metal base material, 200... Boundary layer, 300... Diffusion barrier layer, 400... Transition layer, 500... Al-containing alloy layer, 700... Cr-containing alloy layer

Claims (23)

金属基材と、
上記金属基材上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層と、
上記金属基材と上記拡散バリア層との間の少なくともCoを含有する境界層と、
上記拡散バリア層上のAl含有合金層またはCr含有合金層と、
を有する耐熱金属部材。
a metal base material;
a diffusion barrier layer containing at least a Co-based alloy containing Re as a main component on the metal base material;
a boundary layer containing at least Co between the metal base material and the diffusion barrier layer;
an Al-containing alloy layer or a Cr-containing alloy layer on the diffusion barrier layer;
A heat-resistant metal member having
上記拡散バリア層はReを10原子%含有するα-Co(Re)連続層からなり、当該α-Co(Re)連続層はε-Re(Co)相の析出物を含有する請求項1記載の耐熱金属部材。 2. The diffusion barrier layer comprises an α-Co(Re) continuous layer containing 10 atomic % of Re, and the α-Co(Re) continuous layer contains ε-Re(Co) phase precipitates. heat-resistant metal parts. 上記拡散バリア層上の上記Al含有合金層を有し、上記Al含有合金層はPtを含有する請求項1記載の耐熱金属部材。 The heat-resistant metal member according to claim 1, comprising the Al-containing alloy layer on the diffusion barrier layer, and the Al-containing alloy layer contains Pt. 上記拡散バリア層上の上記Al含有合金層を有し、上記境界層はAlを含有する請求項1記載の耐熱金属部材。 The heat-resistant metal member according to claim 1, comprising the Al-containing alloy layer on the diffusion barrier layer, and wherein the boundary layer contains Al. 上記境界層のAl濃度は1原子%以上25原子%以下である請求項4記載の耐熱金属部材。 5. The heat-resistant metal member according to claim 4, wherein the boundary layer has an Al concentration of 1 atomic % or more and 25 atomic % or less. 上記拡散バリア層上の上記Al含有合金層を有し、上記Al含有合金層はAl以外はCoおよびNiを主体とする請求項1記載の耐熱金属部材。 2. The heat-resistant metal member according to claim 1, comprising the Al-containing alloy layer on the diffusion barrier layer, the Al-containing alloy layer mainly consisting of Co and Ni other than Al. 上記拡散バリア層上の上記Cr含有合金層を有し、上記Cr含有合金層はCr以外はCoおよびNiを主体とする請求項1記載の耐熱金属部材。 2. The heat-resistant metal member according to claim 1, comprising the Cr-containing alloy layer on the diffusion barrier layer, the Cr-containing alloy layer mainly consisting of Co and Ni other than Cr. 上記拡散バリア層と上記Al含有合金層または上記Cr含有合金層との間の遷移層をさらに有する請求項1記載の耐熱金属部材。 The heat-resistant metal member according to claim 1, further comprising a transition layer between the diffusion barrier layer and the Al-containing alloy layer or the Cr-containing alloy layer. 上記遷移層はRe濃度が1原子%未満、Al濃度が10原子%以下である請求項8記載の耐熱金属部材。 9. The heat-resistant metal member according to claim 8, wherein the transition layer has a Re concentration of less than 1 atomic % and an Al concentration of 10 atomic % or less. 上記金属基材はFe基合金、Co基合金、Ni基合金またはNi基単結晶超合金からなる請求項1記載の耐熱金属部材。 2. The heat-resistant metal member according to claim 1, wherein the metal base material is made of an Fe-based alloy, a Co-based alloy, a Ni-based alloy, or a Ni-based single crystal superalloy. 金属基材上に少なくとも第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第1のCo膜、上記Re(Ni)膜および上記第2のCo膜またはNi膜を形成した上記金属基材をCr粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層および当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層を形成する工程と、
上記境界層および上記拡散バリア層を形成した上記金属基材に対してAl拡散処理を行うことにより上記拡散バリア層上にAl含有合金層を形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法。
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, and a second Co film or Ni film on a metal base material by a plating method;
The metal base material on which the first Co film, the Re(Ni) film, and the second Co film or Ni film are formed is immersed in a mixed powder containing Cr powder and Al 2 O 3 powder and heat treated. forming a boundary layer containing at least Co and a diffusion barrier layer on the boundary layer containing at least a Co-based alloy containing Re as a main component;
forming an Al-containing alloy layer on the diffusion barrier layer by performing an Al diffusion treatment on the metal base material on which the boundary layer and the diffusion barrier layer are formed;
A method for manufacturing a heat-resistant metal member having the following.
金属基材上に少なくとも第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第1のCo膜、上記Re(Ni)膜および上記第2のCo膜またはNi膜を形成した上記金属基材をTi粉末および/またはMg粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のAl含有合金層を同時に形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法。
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, and a second Co film or Ni film on a metal base material by a plating method;
The first Co film, the Re(Ni) film, and the second Co film or Ni film are formed on the metal base material in a mixed powder containing Ti powder and/or Mg powder and Al 2 O 3 powder. A boundary layer containing at least Co, a diffusion barrier layer on the boundary layer whose main component is at least a Co-based alloy containing Re, and an Al-containing alloy on the diffusion barrier layer. forming layers simultaneously;
A method for manufacturing a heat-resistant metal member having the following.
上記第2のCo膜を形成した後、上記熱処理を行う前に、上記第2のCo膜上にPt膜をめっき法により形成し、または、Pt粉末をスラリー法により塗布する請求項12記載の耐熱金属部材の製造方法。 13. The method according to claim 12, wherein after forming the second Co film and before performing the heat treatment, a Pt film is formed on the second Co film by a plating method, or a Pt powder is applied by a slurry method. A method for manufacturing heat-resistant metal parts. 金属基材上に少なくとも第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第1のCo膜、上記Re(Ni)膜および上記第2のCo膜またはNi膜を形成した上記金属基材をNi粉末とNiAl粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のAl含有合金層を同時に形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法。
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, and a second Co film or Ni film on a metal base material by a plating method;
The metal base material on which the first Co film, the Re(Ni) film, and the second Co film or Ni film are formed contains Ni powder, NiAl powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder. By embedding it in the mixed powder and performing heat treatment, a boundary layer containing at least Co, a diffusion barrier layer on the boundary layer whose main component is at least a Co-based alloy containing Re, and a diffusion barrier layer on the diffusion barrier layer are formed. simultaneously forming an Al-containing alloy layer;
A method for manufacturing a heat-resistant metal member having the following.
金属基材上に、Coめっき液とRe(Ni)めっき液とを混合しためっき液を用いためっき法により少なくとも、Niを含有するCo-Re合金膜を形成する工程と、
上記Co(Re)合金膜を形成した上記金属基材をTi粉末および/またはMg粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のAl含有合金層を同時に形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法。
forming at least a Co--Re alloy film containing Ni on the metal substrate by a plating method using a plating solution containing a mixture of a Co plating solution and a Re(Ni) plating solution;
By immersing the metal base material on which the Co(Re) alloy film is formed in a mixed powder containing Ti powder and/or Mg powder and Al 2 O 3 powder and performing heat treatment, a boundary containing at least Co is formed. simultaneously forming a diffusion barrier layer containing at least a Co-based alloy containing Re as a main component on the boundary layer, and an Al-containing alloy layer on the diffusion barrier layer;
A method for manufacturing a heat-resistant metal member having the following.
上記Co-Re合金膜を形成した後、上記熱処理を行う前に、上記Co-Re合金膜上にNi膜をめっき法により形成する請求項15記載の耐熱金属部材の製造方法。 16. The method for manufacturing a heat-resistant metal member according to claim 15, wherein after forming the Co--Re alloy film and before performing the heat treatment, a Ni film is formed on the Co--Re alloy film by plating. 金属基材上に、Coめっき液とRe(Ni)めっき液とを混合しためっき液を用いためっき法により少なくとも、Niを含有するCo(Re)合金膜を形成する工程と、
上記Co-Re合金膜を形成した上記金属基材をCr粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層および当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層を同時に形成する工程と、
上記境界層および上記拡散バリア層を形成した上記金属基材に対してAl拡散処理を行うことにより上記拡散バリア層上にAl含有合金層を形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法。
forming at least a Co(Re) alloy film containing Ni on the metal substrate by a plating method using a plating solution containing a mixture of a Co plating solution and a Re(Ni) plating solution;
By immersing the metal base material on which the Co--Re alloy film is formed in a mixed powder containing Cr powder and Al 2 O 3 powder and performing heat treatment, a boundary layer containing at least Co and on the boundary layer is formed. simultaneously forming a diffusion barrier layer containing at least a Co-based alloy containing Re as a main component;
forming an Al-containing alloy layer on the diffusion barrier layer by performing an Al diffusion treatment on the metal base material on which the boundary layer and the diffusion barrier layer are formed;
A method for manufacturing a heat-resistant metal member having the following.
上記Co-Re合金膜を形成した後、上記熱処理を行う前に、上記Co-Re合金膜上にCo膜をめっき法により形成する請求項17記載の耐熱金属部材の製造方法。 18. The method for manufacturing a heat-resistant metal member according to claim 17, wherein after forming the Co--Re alloy film and before performing the heat treatment, a Co film is formed on the Co--Re alloy film by a plating method. 金属基材上に少なくとも第1のCo膜、Re(Ni)膜、第2のCo膜およびNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第1のCo膜、上記Re(Ni)膜、上記第2のCo膜および上記Ni膜を形成した上記金属基材をNi粉末とCr粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のCr含有合金層を同時に形成する工程と、
上記境界層、上記拡散バリア層および上記Cr含有合金層を形成した上記金属基材に対してAl拡散処理を行うことにより上記Cr含有合金層をAl含有合金層に変換する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法。
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, a second Co film, and a Ni film on a metal base material by a plating method;
The metal base material on which the first Co film, the Re(Ni) film, the second Co film, and the Ni film are formed is treated with Ni powder, Cr powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder. A boundary layer containing at least Co, a diffusion barrier layer on the boundary layer whose main component is at least a Co-based alloy containing Re, and a diffusion barrier layer on the diffusion barrier layer are embedded in a mixed powder containing Co and subjected to heat treatment. simultaneously forming a Cr-containing alloy layer;
converting the Cr-containing alloy layer into an Al-containing alloy layer by performing an Al diffusion treatment on the metal base material on which the boundary layer, the diffusion barrier layer, and the Cr-containing alloy layer are formed;
A method for manufacturing a heat-resistant metal member having the following.
金属基材上に少なくとも、第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第1のCo膜、上記Re(Ni)膜および上記第2のCo膜またはNi膜を形成した上記金属基材をNi粉末とCr粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のCr含有合金層を同時に形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法。
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, and a second Co film or Ni film on a metal base material by a plating method;
The metal base material on which the first Co film, the Re(Ni) film, and the second Co film or Ni film are formed contains Ni powder, Cr powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder. By embedding it in the mixed powder and performing heat treatment, a boundary layer containing at least Co, a diffusion barrier layer on the boundary layer containing at least a Co-based alloy containing Re, and a diffusion barrier layer on the diffusion barrier layer are formed. simultaneously forming a Cr-containing alloy layer;
A method for manufacturing a heat-resistant metal member having the following.
金属基材上に少なくとも、第1のCo膜、Re(Ni)膜および第2のCo膜またはNi膜をめっき法により順に形成する工程と、
上記第2のCo膜上に少なくとも、Ni粉末とCr粉末とNH4 Cl粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末を含むスラリーを塗布した後、当該スラリーを塗布した上記金属基材をCr粉末とAl2 3 粉末とを含む混合粉末中に埋没させて熱処理を行うことにより、少なくともCoを含有する境界層、当該境界層上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層および当該拡散バリア層上のCr含有合金層を同時に形成する工程と、
を有する耐熱金属部材の製造方法。
a step of sequentially forming at least a first Co film, a Re(Ni) film, and a second Co film or Ni film on a metal base material by a plating method;
After applying a slurry containing a mixed powder containing at least Ni powder, Cr powder, NH 4 Cl powder, and Al 2 O 3 powder on the second Co film, the metal base material coated with the slurry is coated with Cr. A boundary layer containing at least Co is formed by embedding it in a mixed powder containing powder and Al 2 O 3 powder and heat-treating it, and a Co-based alloy containing Re is the main component on the boundary layer. simultaneously forming a diffusion barrier layer and a Cr-containing alloy layer on the diffusion barrier layer;
A method for manufacturing a heat-resistant metal member having the following.
金属基材と、
上記金属基材上の、Reを含有するCo基合金を少なくとも主成分とする拡散バリア層と、
上記金属基材と上記拡散バリア層との間の少なくともCoを含有する境界層と、
上記拡散バリア層上のAl含有合金層またはCr含有合金層と、
を有する耐熱金属部材
を有する高温装置。
a metal base material;
a diffusion barrier layer containing at least a Co-based alloy containing Re as a main component on the metal base material;
a boundary layer containing at least Co between the metal base material and the diffusion barrier layer;
an Al-containing alloy layer or a Cr-containing alloy layer on the diffusion barrier layer;
A high-temperature device having a heat-resistant metal member.
Coめっき液とRe(Ni)めっき液とを混合しためっき液。 A plating solution that is a mixture of Co plating solution and Re(Ni) plating solution.
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