JP2528336B2 - イットリウム含有量の高い拡散アルミナイド被覆の形成方法 - Google Patents
イットリウム含有量の高い拡散アルミナイド被覆の形成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、拡散アルミナイド被覆に係り、特にイット
リウムを含有する拡散アルミナイド被覆に係る。
リウムを含有する拡散アルミナイド被覆に係る。
従来の技術 アルミナイド被覆はガスタービンエンジンに使用され
る超合金部材を酸化及び腐食による劣化より保護するた
めにガスタービンエンジン工業に於て広く使用されてい
る。アルミナイド被覆に関する従来技術を示す特許とし
て、米国特許第3,079,276号、同第3,276,903号、同第3,
667,985号、同第3,801,353号、同第3,837,901号、同第
3,958,047号、同第4,132,816号、同第4,142,023号、同
第4,148,275号、同第4,332,843号がある。一般にアルミ
ナイド被覆はアルミニウム供給源と活性体と不活性の希
釈材とを含む粉末混合物を被覆されるべき物品の存在下
にて加熱することにより形成される。物品は粉末混合物
中に埋設され（この方法はパック浸透法と呼ばれる）、
又は物品は粉末混合物より離れた状態に維持される（こ
の方法は気相法と呼ばれる）。
る超合金部材を酸化及び腐食による劣化より保護するた
めにガスタービンエンジン工業に於て広く使用されてい
る。アルミナイド被覆に関する従来技術を示す特許とし
て、米国特許第3,079,276号、同第3,276,903号、同第3,
667,985号、同第3,801,353号、同第3,837,901号、同第
3,958,047号、同第4,132,816号、同第4,142,023号、同
第4,148,275号、同第4,332,843号がある。一般にアルミ
ナイド被覆はアルミニウム供給源と活性体と不活性の希
釈材とを含む粉末混合物を被覆されるべき物品の存在下
にて加熱することにより形成される。物品は粉末混合物
中に埋設され（この方法はパック浸透法と呼ばれる）、
又は物品は粉末混合物より離れた状態に維持される（こ
の方法は気相法と呼ばれる）。
アルミニウム供給源は純金属アルミニウムであっても
よく、また米国特許第4,132,816号に記載されている如
くCo2Al5の如きアルミニウム合金であってもよい。米国
特許第3,958,047号にはアルミニウム供給源としてNi3Al
を使用することが記載されており、また米国特許第4,33
2,843号にはFe2Al5を使用することが記載されている。
アルミナイジング法に従来より使用されている活性体は
一般にアルカリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン化
物を含んでいる。例えば前述の米国特許第4,132,816号
を参照されたい。粉末混合物のアルミニウムの活性を制
御すべく、典型的には酸化アルミニウムが緩衝材、即ち
希釈材として粉末混合物に添加される。また酸化アルミ
ニウムは粉末混合物が被覆プロセス中に焼結することを
防止することを示す文献がある。例えば米国特許第3,66
7,985号を参照されたい。
よく、また米国特許第4,132,816号に記載されている如
くCo2Al5の如きアルミニウム合金であってもよい。米国
特許第3,958,047号にはアルミニウム供給源としてNi3Al
を使用することが記載されており、また米国特許第4,33
2,843号にはFe2Al5を使用することが記載されている。
アルミナイジング法に従来より使用されている活性体は
一般にアルカリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン化
物を含んでいる。例えば前述の米国特許第4,132,816号
を参照されたい。粉末混合物のアルミニウムの活性を制
御すべく、典型的には酸化アルミニウムが緩衝材、即ち
希釈材として粉末混合物に添加される。また酸化アルミ
ニウムは粉末混合物が被覆プロセス中に焼結することを
防止することを示す文献がある。例えば米国特許第3,66
7,985号を参照されたい。
米国特許第3,794,511号には、ミッシュメタルを含有
するアルミナイド被覆を有するニッケル合金は、ミッシ
ュメタルを含有しないアルミナイド被覆を有する同一の
合金よりもスルフィド化に対する良好な耐性を有してい
ることが記載されている。この被覆は27〜45wt％のアル
ミニウムを含有するアルミニウム−ミッシュメタル合金
粉末中にて物品を加熱することにより形成される。
するアルミナイド被覆を有するニッケル合金は、ミッシ
ュメタルを含有しないアルミナイド被覆を有する同一の
合金よりもスルフィド化に対する良好な耐性を有してい
ることが記載されている。この被覆は27〜45wt％のアル
ミニウムを含有するアルミニウム−ミッシュメタル合金
粉末中にて物品を加熱することにより形成される。
米国特許第3,996,021号に於ては、Al−Ti−Ｃ合金とN
H4Fの如き活性体と酸化アルミニウムとを含有する粉末
混合物に少量のハフニウムが添加される。この粉末混合
物は0.1〜10wt％のハフニウムを含有するアルミナイド
被覆を形成するといわれている。
H4Fの如き活性体と酸化アルミニウムとを含有する粉末
混合物に少量のハフニウムが添加される。この粉末混合
物は0.1〜10wt％のハフニウムを含有するアルミナイド
被覆を形成するといわれている。
米国特許第3,993,454号には、ハフニウムを含有する
被覆はイットリウムを含有する被覆よりも良好な高温特
性（例えば耐酸化性及び耐食性）を有することが示され
ている。
被覆はイットリウムを含有する被覆よりも良好な高温特
性（例えば耐酸化性及び耐食性）を有することが示され
ている。
拡散被覆に関連する他の特許として、米国特許第2,80
1,187号、同第3,625,750号、同第4,123,595号、同第4,1
56,042号、米国特許第Re26,001号、特公昭55−82769号
がある。
1,187号、同第3,625,750号、同第4,123,595号、同第4,1
56,042号、米国特許第Re26,001号、特公昭55−82769号
がある。
上述の如くアルミナイド被覆が従来より開発研究され
ているが、エンジニアは現在も改善された特性を有する
被覆を開発する多大の努力を払っている。
ているが、エンジニアは現在も改善された特性を有する
被覆を開発する多大の努力を払っている。
発明の概要 本発明によれば、約20〜35wt％のアルミニウム及び約
0.2〜2.0wt％のイットリウムを含有するイットリウム含
有量の高い拡散アルミナイド被覆がニッケル基又はコバ
ルト基超合金物品上に形成される。この被覆は従来の拡
散被覆よりも遥かに優れた高温特性を有している。本発
明の被覆は、アルミニウム及びイットリウム及びケイ
素、クロム、コバルト、チタニウム、ニッケルよりなる
群より選択された一種又はそれ以上の元素の合金又は混
合物と、ハロゲン化物を含有する活性体と、被覆形成プ
ロセス中に発生されるイットリウムを含有する蒸気によ
り還元されない不活性の材料とを含有する粉末混合物の
存在下にて（即ち粉末混合物中に埋設され又はこれより
隔置された状態で）物品を加熱することにより形成され
る。アルミニウム及びイットリウムは互いに、また一種
又はそれ以上の上述の元素、即ちケイ素、クロム、コバ
ルト、ニッケル、チタニウムである第三成分Ｘと合金化
されることが好ましい。Ｘはケイ素、クロム、又はコバ
ルトであることが好ましく、ケイ素であることが最も好
ましい。活性体中のハロゲン化物はヨウ化物であること
が好ましく、アルミニウム−イットリウム−ケイ素粉末
混合物に使用される最も好ましい活性体はヨウ化コバル
トである。使用される充填材は酸化イットリウムである
ことが好ましい。
0.2〜2.0wt％のイットリウムを含有するイットリウム含
有量の高い拡散アルミナイド被覆がニッケル基又はコバ
ルト基超合金物品上に形成される。この被覆は従来の拡
散被覆よりも遥かに優れた高温特性を有している。本発
明の被覆は、アルミニウム及びイットリウム及びケイ
素、クロム、コバルト、チタニウム、ニッケルよりなる
群より選択された一種又はそれ以上の元素の合金又は混
合物と、ハロゲン化物を含有する活性体と、被覆形成プ
ロセス中に発生されるイットリウムを含有する蒸気によ
り還元されない不活性の材料とを含有する粉末混合物の
存在下にて（即ち粉末混合物中に埋設され又はこれより
隔置された状態で）物品を加熱することにより形成され
る。アルミニウム及びイットリウムは互いに、また一種
又はそれ以上の上述の元素、即ちケイ素、クロム、コバ
ルト、ニッケル、チタニウムである第三成分Ｘと合金化
されることが好ましい。Ｘはケイ素、クロム、又はコバ
ルトであることが好ましく、ケイ素であることが最も好
ましい。活性体中のハロゲン化物はヨウ化物であること
が好ましく、アルミニウム−イットリウム−ケイ素粉末
混合物に使用される最も好ましい活性体はヨウ化コバル
トである。使用される充填材は酸化イットリウムである
ことが好ましい。
厚さ0.001〜0.0035inch（0.025〜0.089mm）の被覆
が、1800〜2000゜F（982〜1093℃）にて４〜20時間に亙
る被覆プロセスにてニッケル基超合金上に形成される。
被覆は20〜35％のAl及び0.2〜2.0％のＹを含有している
ことに加えて、従来の（イットリウムを含有しない）ア
ルミナイド被覆と同様の量にて基礎材料よりの元素を含
有している。本発明の被覆はイットリウムを含有しない
従来のアルミナイド被覆に比して約300％優れた酸化に
対する寿命を有している。
が、1800〜2000゜F（982〜1093℃）にて４〜20時間に亙
る被覆プロセスにてニッケル基超合金上に形成される。
被覆は20〜35％のAl及び0.2〜2.0％のＹを含有している
ことに加えて、従来の（イットリウムを含有しない）ア
ルミナイド被覆と同様の量にて基礎材料よりの元素を含
有している。本発明の被覆はイットリウムを含有しない
従来のアルミナイド被覆に比して約300％優れた酸化に
対する寿命を有している。
以下に本発明を実施例について詳細に説明する。
発明を実施するための最良の形態 本発明は当業者に知られた拡散被覆法を用いて実施さ
れてよい。かかる方法の代表的な例として、本願出願人
と同一の譲受人に譲渡された米国特許第3,544,348号、
及び同第4,132,816号を参照されたい。
れてよい。かかる方法の代表的な例として、本願出願人
と同一の譲受人に譲渡された米国特許第3,544,348号、
及び同第4,132,816号を参照されたい。
アルミナイジング粉末混合物は少くとも三つの部分を
含んでいる。第一の部分はアルミニウムとイットリウム
とＸにて示される第三の成分とを含む合金又は混合物で
あり、Ｘはケイ素、クロム、コバルト、ニッケル、及び
チタニウムよりなる群より選択された一種の元素又は元
素の組合せである。アルミナイジング粉末混合物の第一
の部分は元素の粉末の混合物ではなく合金の粉末である
ことが好ましく、この合金は本明細書に於てはアルミニ
ウム−イットリウム−Ｘ合金と呼ばれる。本発明の実施
に於ては特に三つのアルミニウム−イットリウム−Ｘ合
金が好ましい。それらの合金はアルミニウム−イットリ
ウム−ケイ素（Al−Ｙ−Si）合金、アルミニウム−イッ
トリウム−クロム（Al−Ｙ−Cr）合金、アルミニウム−
イットリウム−コバルト（Al−Ｙ−Co）合金である。最
も好ましい合金はAl−Ｙ−Si合金である。
含んでいる。第一の部分はアルミニウムとイットリウム
とＸにて示される第三の成分とを含む合金又は混合物で
あり、Ｘはケイ素、クロム、コバルト、ニッケル、及び
チタニウムよりなる群より選択された一種の元素又は元
素の組合せである。アルミナイジング粉末混合物の第一
の部分は元素の粉末の混合物ではなく合金の粉末である
ことが好ましく、この合金は本明細書に於てはアルミニ
ウム−イットリウム−Ｘ合金と呼ばれる。本発明の実施
に於ては特に三つのアルミニウム−イットリウム−Ｘ合
金が好ましい。それらの合金はアルミニウム−イットリ
ウム−ケイ素（Al−Ｙ−Si）合金、アルミニウム−イッ
トリウム−クロム（Al−Ｙ−Cr）合金、アルミニウム−
イットリウム−コバルト（Al−Ｙ−Co）合金である。最
も好ましい合金はAl−Ｙ−Si合金である。
アルミニウム−イットリウム−Ｘ合金の組成は重量で
約２〜20％イットリウム、６〜50％Ｘ、残部アルミニウ
ムでなければならない。より好ましい組成範囲は２〜12
％イットリウム、８〜48％Ｘ、残部アルミニウムであ
る。Ｘがクロム又はコバルトである場合には、好ましい
組成範囲は30〜44％クロム又はコバルト、２〜12％イッ
トリウム、残部アルミニウムである。Ｘがケイ素である
場合には好ましい組成範囲は６〜20％ケイ素、２〜12％
イットリウム、残部アルミニウムである。この特定の組
成範囲の合金は純アルミニウムよりも僅に低い融点を有
する。
約２〜20％イットリウム、６〜50％Ｘ、残部アルミニウ
ムでなければならない。より好ましい組成範囲は２〜12
％イットリウム、８〜48％Ｘ、残部アルミニウムであ
る。Ｘがクロム又はコバルトである場合には、好ましい
組成範囲は30〜44％クロム又はコバルト、２〜12％イッ
トリウム、残部アルミニウムである。Ｘがケイ素である
場合には好ましい組成範囲は６〜20％ケイ素、２〜12％
イットリウム、残部アルミニウムである。この特定の組
成範囲の合金は純アルミニウムよりも僅に低い融点を有
する。
粉末混合物の第二の部分は、高温度に於ける被覆プロ
セス中にアルミニウム及びイットリウムを含有する粉末
と反応し、これにより被覆されるべき物品の表面へ搬送
されるアルミニウム及びイットリウムを含有する蒸気を
生成する活性体である。活性体は何れかの遷移金属のハ
ロゲン化物であることが好ましい。最も好ましいハロゲ
ン化物はヨウ化物であり、最も好ましい遷移金属ハロゲ
ン化物はヨウ化コバルト（CoI2）である。好ましい活性
体であるCoI2を使用することにより、一般にイットリウ
ムがアルミニウムと同時に被覆中に拡散し、イットリウ
ムが被覆全体に均一に分配されることが確保される。ア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属をベースとするハロゲ
ン化物を含む活性体も使用されてよいが、CoI2を使用す
る場合に得られる結果が優れていることは明らかであ
る。
セス中にアルミニウム及びイットリウムを含有する粉末
と反応し、これにより被覆されるべき物品の表面へ搬送
されるアルミニウム及びイットリウムを含有する蒸気を
生成する活性体である。活性体は何れかの遷移金属のハ
ロゲン化物であることが好ましい。最も好ましいハロゲ
ン化物はヨウ化物であり、最も好ましい遷移金属ハロゲ
ン化物はヨウ化コバルト（CoI2）である。好ましい活性
体であるCoI2を使用することにより、一般にイットリウ
ムがアルミニウムと同時に被覆中に拡散し、イットリウ
ムが被覆全体に均一に分配されることが確保される。ア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属をベースとするハロゲ
ン化物を含む活性体も使用されてよいが、CoI2を使用す
る場合に得られる結果が優れていることは明らかであ
る。
粉末混合物の第三の部分は、アルミニウム及びイット
リウムを含有する粉末混合物の活性を制御し、また混合
物が被覆プロセス中に焼結することを防止する不活性の
充填材である。本発明に於て使用される充填材金属は、
Al−Ｙ−Ｘ合金の特性に起因して特定の特性を有してい
なければなれない。粉末混合物が加熱された場合に生成
されるイットリウムを含有する蒸気の反応性が非常に高
いので、充填材金属はかかる蒸気と反応するものであっ
てはならない。換言すれば、充填材金属はイットリウム
による反応を受けるものであってはならず、さもなくば
殆ど又は全くイットリウムが被覆される物品中に拡散し
ない。被覆工業に於て従来の拡散アルミナイド被覆用粉
末混合物に使用されている充填材金属である酸化アルミ
ニウムは、もしそれが本発明の方法に於て使用されれば
イットリウムにより還元され、より一層安定な酸化イッ
トリウムを形成し、従って酸化アルミニウムは本発明の
実施に於ては有用ではない。酸化イットリウムは本発明
の方法に於ては還元されず、従って好ましい充填材金属
である。他の使用可能な充填材は酸化イットリウムより
も安定な材料、即ちイットリウムと反応しない材料であ
る。
リウムを含有する粉末混合物の活性を制御し、また混合
物が被覆プロセス中に焼結することを防止する不活性の
充填材である。本発明に於て使用される充填材金属は、
Al−Ｙ−Ｘ合金の特性に起因して特定の特性を有してい
なければなれない。粉末混合物が加熱された場合に生成
されるイットリウムを含有する蒸気の反応性が非常に高
いので、充填材金属はかかる蒸気と反応するものであっ
てはならない。換言すれば、充填材金属はイットリウム
による反応を受けるものであってはならず、さもなくば
殆ど又は全くイットリウムが被覆される物品中に拡散し
ない。被覆工業に於て従来の拡散アルミナイド被覆用粉
末混合物に使用されている充填材金属である酸化アルミ
ニウムは、もしそれが本発明の方法に於て使用されれば
イットリウムにより還元され、より一層安定な酸化イッ
トリウムを形成し、従って酸化アルミニウムは本発明の
実施に於ては有用ではない。酸化イットリウムは本発明
の方法に於ては還元されず、従って好ましい充填材金属
である。他の使用可能な充填材は酸化イットリウムより
も安定な材料、即ちイットリウムと反応しない材料であ
る。
好ましい粉末混合物（即ちアルミニウム及びイットリ
ウムを含有する合金、活性体、及び充填材）の組成は重
量で約５〜35％アルミニウム−イットリウム−Ｘ（ここ
にＸはケイ素、クロム、コバルト、ニッケル、チタニウ
ムより選択された一種又はそれ以上の元素である）、１
〜20％ハロゲン化物の活性体、及び残部としての充填材
であり、充填材は高温の被覆形成温度に於てもアルミニ
ウム供給源により還元されないものである。混合物は５
〜35％Al−Ｙ−Si、１〜20％CoI2、残部Y2O3であること
が好ましく、特に５〜10％Al−Ｙ−Si、５〜10％CoI2、
残部Y2O3であることが最も好ましい。
ウムを含有する合金、活性体、及び充填材）の組成は重
量で約５〜35％アルミニウム−イットリウム−Ｘ（ここ
にＸはケイ素、クロム、コバルト、ニッケル、チタニウ
ムより選択された一種又はそれ以上の元素である）、１
〜20％ハロゲン化物の活性体、及び残部としての充填材
であり、充填材は高温の被覆形成温度に於てもアルミニ
ウム供給源により還元されないものである。混合物は５
〜35％Al−Ｙ−Si、１〜20％CoI2、残部Y2O3であること
が好ましく、特に５〜10％Al−Ｙ−Si、５〜10％CoI2、
残部Y2O3であることが最も好ましい。
本発明はその特徴を説明する以下の例を参照すること
によりより一層良好に理解される。下記の各例に於て
は、被覆されたニッケル基超合金の試験標本は本願出願
人と同一の譲受人に譲渡された米国特許第4,209,348号
に記載された組成を有していた。
によりより一層良好に理解される。下記の各例に於て
は、被覆されたニッケル基超合金の試験標本は本願出願
人と同一の譲受人に譲渡された米国特許第4,209,348号
に記載された組成を有していた。
例 １ 重量で５％のAl−Ｙ−Siと10％のCoI2と残部としての
Y2O3とを含有する被覆パック混合物が形成された。Al−
Ｙ−Si合金の組成は約77％Al、11％Ｙ、12％Siであり、
粉末の形態をなし、約10〜40μの平均粒子寸法を有して
いた。CoI2活性体は無水粉末であり、Y2O3の粒子寸法は
公称で約25μであった。粉末混合物は完全に混合され、
次いで試験標本及びパック混合物が保護ガス雰囲気（即
ち非酸化性）のレトルト内に配置された。レトルトを約
1900゜F（1038℃）に16時間加熱した後、約0.002〜0.00
25inch（0.051〜0.064mm）の厚さを有するイットリウム
含有量の高いアルミナイド被覆が形成され、該被覆は添
付の図に示された微細組織と同様の微細組織を有してい
た。2100゜F（1149℃）に於けるサイクリックバーナリ
グ酸化試験に於て、この被覆は1mil（25.4μ）当たり約
255時間の寿命を有していた。
Y2O3とを含有する被覆パック混合物が形成された。Al−
Ｙ−Si合金の組成は約77％Al、11％Ｙ、12％Siであり、
粉末の形態をなし、約10〜40μの平均粒子寸法を有して
いた。CoI2活性体は無水粉末であり、Y2O3の粒子寸法は
公称で約25μであった。粉末混合物は完全に混合され、
次いで試験標本及びパック混合物が保護ガス雰囲気（即
ち非酸化性）のレトルト内に配置された。レトルトを約
1900゜F（1038℃）に16時間加熱した後、約0.002〜0.00
25inch（0.051〜0.064mm）の厚さを有するイットリウム
含有量の高いアルミナイド被覆が形成され、該被覆は添
付の図に示された微細組織と同様の微細組織を有してい
た。2100゜F（1149℃）に於けるサイクリックバーナリ
グ酸化試験に於て、この被覆は1mil（25.4μ）当たり約
255時間の寿命を有していた。
例 ２ 試験標本が５％のAl−Ｙ−Siと５％のCoI2と残部とし
てのY2O3とを含有するパック混合物を使用して例１に記
載された要領にて被覆された。Al−Ｙ−Si合金は例１の
合金と同一であった。形成された厚さ0.003inch（0.076
mm）の被覆は2100゜F（1149℃）に於けるサイクリック
酸化試験に於て1mil（25.4μ）当たり約300時間の寿命
を有していた。
てのY2O3とを含有するパック混合物を使用して例１に記
載された要領にて被覆された。Al−Ｙ−Si合金は例１の
合金と同一であった。形成された厚さ0.003inch（0.076
mm）の被覆は2100゜F（1149℃）に於けるサイクリック
酸化試験に於て1mil（25.4μ）当たり約300時間の寿命
を有していた。
例 ３ 前述の米国特許第3,544,348号に記載された方法と同
様の方法が従来の（即ちイットリウムを含有しない）ア
ルミナイド被覆を適用するために使用された。かかる従
来の方法を用いて形成された被覆は約0.002〜0.003inch
（0.051〜0.076mm）の厚さを有し、2100゜F（1149℃）
に於けるサイクリック酸化試験に於て1mil（25.4μ）当
たり約90時間の寿命を有していた。
様の方法が従来の（即ちイットリウムを含有しない）ア
ルミナイド被覆を適用するために使用された。かかる従
来の方法を用いて形成された被覆は約0.002〜0.003inch
（0.051〜0.076mm）の厚さを有し、2100゜F（1149℃）
に於けるサイクリック酸化試験に於て1mil（25.4μ）当
たり約90時間の寿命を有していた。
かくして例１及び例２に記載された被覆の耐酸化性に
鑑みれば、本発明の被覆は従来の被覆よりも約300％優
れた耐酸化性を有することが解る。
鑑みれば、本発明の被覆は従来の被覆よりも約300％優
れた耐酸化性を有することが解る。
例 ４ 本発明による被覆が10％のAl−Ｙ−Crと５％のCoI2と
残部としてのY2O3とを含有する粉末混合物を1900゜F（1
038℃）に６時間加熱することにより形成された。Al−
Ｙ−Cr合金の組成は約60％Al、38％Cr、２％Ｙであっ
た。かくして厚さ0.02〜0.0025inch（0.051〜0.064mm）
のイットリウム含有量の高いアルミナイド被覆が形成さ
れ、この被覆は2100゜F（1149℃）に於けるサイクリッ
ク酸化試験に於て1mil（25.4μ）当たり約180時間の寿
命を有していた。この値は従来のアルミナイド被覆より
も約200％優れた値である。
残部としてのY2O3とを含有する粉末混合物を1900゜F（1
038℃）に６時間加熱することにより形成された。Al−
Ｙ−Cr合金の組成は約60％Al、38％Cr、２％Ｙであっ
た。かくして厚さ0.02〜0.0025inch（0.051〜0.064mm）
のイットリウム含有量の高いアルミナイド被覆が形成さ
れ、この被覆は2100゜F（1149℃）に於けるサイクリッ
ク酸化試験に於て1mil（25.4μ）当たり約180時間の寿
命を有していた。この値は従来のアルミナイド被覆より
も約200％優れた値である。
例 ５ 試験標本が20％のAl−Ｙ−Crと10％のCoI2と残部とし
てのY2O3とを含有する粉末混合物中に於て1900゜F（103
8℃）にて６時間に亙りパックアルミナイジングされ
た。Al−Ｙ−Cr合金の組成は約60％Al、34％Cr、６％Ｙ
であった。かくして形成された厚さ0.02〜0.0025inch
（0.051〜0.064mm）のイットリウム含有量の高いアルミ
ナイド被覆は2100゜F（1149℃）に於けるサイクリック
酸化試験に於て1mil（25.4μ）当たり約195時間の寿命
を有していた。
てのY2O3とを含有する粉末混合物中に於て1900゜F（103
8℃）にて６時間に亙りパックアルミナイジングされ
た。Al−Ｙ−Cr合金の組成は約60％Al、34％Cr、６％Ｙ
であった。かくして形成された厚さ0.02〜0.0025inch
（0.051〜0.064mm）のイットリウム含有量の高いアルミ
ナイド被覆は2100゜F（1149℃）に於けるサイクリック
酸化試験に於て1mil（25.4μ）当たり約195時間の寿命
を有していた。
例 ６ 試験標本が50％のAl−Ｙ−Coと５％のCoI2と残部とし
てのY2O3とを含有する粉末混合物中に於て1900゜F（103
8℃）にて６時間に亙りパックアルミナイジングされ
た。Al−Ｙ−Co合金の組成は約56％Al、６％Ｙ、40％Co
であった。かくして形成された厚さ0.0025〜0.003inch
（0.064〜0.076mm）のアルミナイド被覆は、2100゜F（1
149℃）に於けるサイクリック酸化試験に於て1mil（25.
4μ）当たり約140時間の寿命を有していた。上述の各例
に示された本発明の被覆の寿命に比してこの被覆の寿命
が短いことは、パック混合物中の金属成分の量が高い
（50％）ことによる。金属含有量が高いことにより被覆
中に過剰量（即ち約２％以上）のイットリウムが拡散
し、これにより被覆の融点が低下し、これにより耐酸化
性が低下する。本発明の被覆は最大で約0.5％、最も好
ましくは約0.3％のイットリウムを含有している。
てのY2O3とを含有する粉末混合物中に於て1900゜F（103
8℃）にて６時間に亙りパックアルミナイジングされ
た。Al−Ｙ−Co合金の組成は約56％Al、６％Ｙ、40％Co
であった。かくして形成された厚さ0.0025〜0.003inch
（0.064〜0.076mm）のアルミナイド被覆は、2100゜F（1
149℃）に於けるサイクリック酸化試験に於て1mil（25.
4μ）当たり約140時間の寿命を有していた。上述の各例
に示された本発明の被覆の寿命に比してこの被覆の寿命
が短いことは、パック混合物中の金属成分の量が高い
（50％）ことによる。金属含有量が高いことにより被覆
中に過剰量（即ち約２％以上）のイットリウムが拡散
し、これにより被覆の融点が低下し、これにより耐酸化
性が低下する。本発明の被覆は最大で約0.5％、最も好
ましくは約0.3％のイットリウムを含有している。
例 ７ 試験標本が15％のニッケル−イットリウム合金と1.5
％のNH4Fと残部としてのAl2O3とを含有する粉末混合物
中にてパックアルミナイジングされた。試験標本を約20
00゜F（1093℃）に加熱した後に、厚さ0.002inch（0.05
1mm）のアルミナイド被覆が形成された。被覆を化学的
に分析した結果、被覆はイットリウムを含有していない
ことが認められた。被覆プロセス中にイットリウムを含
有する蒸気が先ずAl2O3充填材と反応し、Al2O3をより一
層安定なY2O3に還元し、その結果試験標本中にイットリ
ウムが全く拡散しなかったことは明らかである。2100゜
F（1149℃）に於けるサイクリック酸化試験により、こ
の被覆は例３のイットリウムを含有しない被覆と同様の
性能を有することが認められた。
％のNH4Fと残部としてのAl2O3とを含有する粉末混合物
中にてパックアルミナイジングされた。試験標本を約20
00゜F（1093℃）に加熱した後に、厚さ0.002inch（0.05
1mm）のアルミナイド被覆が形成された。被覆を化学的
に分析した結果、被覆はイットリウムを含有していない
ことが認められた。被覆プロセス中にイットリウムを含
有する蒸気が先ずAl2O3充填材と反応し、Al2O3をより一
層安定なY2O3に還元し、その結果試験標本中にイットリ
ウムが全く拡散しなかったことは明らかである。2100゜
F（1149℃）に於けるサイクリック酸化試験により、こ
の被覆は例３のイットリウムを含有しない被覆と同様の
性能を有することが認められた。
以上の説明より、本発明の重要な特徴が理解され、ま
た本発明を種々の用途や条件に適合されるべく本発明に
種々の変更や修正が行われてよいことが理解されよう。
例えば米国特許第4,374,183号及び同第4,132,816号に記
載されている如く、パック法の代りにスラリー法又は気
相被覆法が採用されてもよい。更に適当な不活性の緩衝
材が選定され、またプロセスに所要の変更が行われるな
らば、任意の他の希土類元素がイットリウムとの組合せ
にて又はイットリウムの代りに存在していてよい（これ
らは当業者により容易に決定される）。例えば米国特許
第3,542,530号、同第3,918,139号、同第3,928,026号、
同第3,993,454号、同第4,034,142号、同第4,535,033
号、同第Re32,121号を参照されたい。
た本発明を種々の用途や条件に適合されるべく本発明に
種々の変更や修正が行われてよいことが理解されよう。
例えば米国特許第4,374,183号及び同第4,132,816号に記
載されている如く、パック法の代りにスラリー法又は気
相被覆法が採用されてもよい。更に適当な不活性の緩衝
材が選定され、またプロセスに所要の変更が行われるな
らば、任意の他の希土類元素がイットリウムとの組合せ
にて又はイットリウムの代りに存在していてよい（これ
らは当業者により容易に決定される）。例えば米国特許
第3,542,530号、同第3,918,139号、同第3,928,026号、
同第3,993,454号、同第4,034,142号、同第4,535,033
号、同第Re32,121号を参照されたい。
添付の図は本発明に従って形成されたイットリウム含有
量の高いアルミナイド被覆の金属組織を示す顕微鏡写真
である。
量の高いアルミナイド被覆の金属組織を示す顕微鏡写真
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディネシュ・クマー・グプタ アメリカ合衆国コネチカット州、ヴァー ノン、パートリッジ・ホロー・レーン 12
Claims (4)
- 【請求項１】ニッケル基又はコバルト基超合金上にイッ
トリウム含有量の高い拡散アルミナイド被覆を形成する
方法にして、実質的にAl−Ｙ−Si合金と、CoI2活性体
と、Y2O3充填材とよりなる粉末混合物中にて物品を加熱
し、これにより前記物品の表面にアルミニウム及びイッ
トリウムを拡散させることを含む方法。 - 【請求項２】ニッケル基又はコバルト基超合金物品上に
イットリウム含有量の高い拡散アルミナイド被覆を形成
する方法にして、重量で実質的に５〜10％のAl−Ｙ−Si
合金と、５〜10％のCoI2と、残部としてのY2O3とよりな
り、前記Al−Ｙ−Si合金は２〜12％のＹと８〜15％のSi
と残部としてのAlとを含有するパック混合物中に物品を
配置し、厚さ0.001〜0.0035inch（0.025〜0.089mm）の
被覆を形成するに十分な条件にて前記混合物を加熱する
ことを含む方法。 - 【請求項３】ニッケル基又はコバルト基超合金物品上に
イットリウム含有量の高い拡散アルミナイド被覆を形成
する方法にして、重量で実質的に５〜10％のAl−Ｙ−Si
合金と、５〜10％のCoI2と、残部としてのY2O3とよりな
り、前記Al−Ｙ−Si合金は２〜12％のＹと８〜15％のSi
と残部としてのAlとを含有するレトルト内のパック混合
物と接触しないよう前記レトルト内に物品を配置し、厚
さ0.001〜0.0035inch（0.025〜0.089mm）の被覆を形成
するに十分な条件にて前記レトルトを加熱することを含
む方法。 - 【請求項４】ニッケル基又はコバルト基超合金物品の表
面にアルミナイド被覆を形成するための粉末混合物にし
て、重量で実質的に５〜10％のAl−Ｙ−Si合金と、５〜
10％のCoI2と、残部としてのY2O3とよりなり、前記Al−
Ｙ−Si合金は２〜12％のＹと、８〜15％のSiと、残部と
してのAlとを含んでいる粉末混合物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/926,166 US4835011A (en) | 1986-11-03 | 1986-11-03 | Yttrium enriched aluminide coatings |
| US926,166 | 1992-08-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63130761A JPS63130761A (ja) | 1988-06-02 |
| JP2528336B2 true JP2528336B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=25452841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62278157A Expired - Lifetime JP2528336B2 (ja) | 1986-11-03 | 1987-11-02 | イットリウム含有量の高い拡散アルミナイド被覆の形成方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4835011A (ja) |
| EP (1) | EP0267142B1 (ja) |
| JP (1) | JP2528336B2 (ja) |
| AU (1) | AU601235B2 (ja) |
| CA (1) | CA1304195C (ja) |
| DE (1) | DE3785644T2 (ja) |
| IL (1) | IL84354A (ja) |
| MX (1) | MX165823B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4933239A (en) * | 1989-03-06 | 1990-06-12 | United Technologies Corporation | Aluminide coating for superalloys |
| US6689422B1 (en) * | 1994-02-16 | 2004-02-10 | Howmet Research Corporation | CVD codeposition of A1 and one or more reactive (gettering) elements to form protective aluminide coating |
| US5650235A (en) * | 1994-02-28 | 1997-07-22 | Sermatech International, Inc. | Platinum enriched, silicon-modified corrosion resistant aluminide coating |
| US5824423A (en) * | 1996-02-07 | 1998-10-20 | N.V. Interturbine | Thermal barrier coating system and methods |
| US5989733A (en) | 1996-07-23 | 1999-11-23 | Howmet Research Corporation | Active element modified platinum aluminide diffusion coating and CVD coating method |
| US6110262A (en) * | 1998-08-31 | 2000-08-29 | Sermatech International, Inc. | Slurry compositions for diffusion coatings |
| US6273678B1 (en) * | 1999-08-11 | 2001-08-14 | General Electric Company | Modified diffusion aluminide coating for internal surfaces of gas turbine components |
| CN100338255C (zh) * | 2003-10-13 | 2007-09-19 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种铝硅钇扩散合金化涂层的制备方法 |
| US20060057418A1 (en) * | 2004-09-16 | 2006-03-16 | Aeromet Technologies, Inc. | Alluminide coatings containing silicon and yttrium for superalloys and method of forming such coatings |
| PL1802784T3 (pl) * | 2004-09-16 | 2012-07-31 | Mt Coatings Llc | Elementy silnika turbogazowego z powłokami aluminidkowymi i sposób wytwarzania takich powłok aluminidkowych na elementach silnika |
| US9133718B2 (en) * | 2004-12-13 | 2015-09-15 | Mt Coatings, Llc | Turbine engine components with non-aluminide silicon-containing and chromium-containing protective coatings and methods of forming such non-aluminide protective coatings |
| US20100159136A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-06-24 | Rolls-Royce Corporation | STATIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF y-Ni + y'-Ni3AI COATINGS |
| EP2432912B1 (en) * | 2009-05-18 | 2018-08-15 | Sifco Industries, Inc. | Forming reactive element modified aluminide coatings with low reactive element content using vapor phase diffusion techniques |
| US10533255B2 (en) * | 2015-08-27 | 2020-01-14 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Slurry formulations for formation of reactive element-doped aluminide coatings and methods of forming the same |
| CN109881146A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-06-14 | 合肥工业大学 | 一种稀土元素y改性纯钨包埋渗铝抗氧化涂层的制备方法 |
| CN114525507A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-24 | 东北电力大学 | 一种在az91hp镁合金表面制备铝合金涂层的方法 |
Family Cites Families (14)
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|---|---|---|---|---|
| US26001A (en) * | 1859-11-01 | Pocket-alarm | ||
| US2801187A (en) * | 1950-12-13 | 1957-07-30 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Methods for obtaining superficial diffusion alloys, in particular chromium alloys |
| US3625750A (en) * | 1970-01-09 | 1971-12-07 | Avco Corp | Coating process |
| US3779719A (en) * | 1970-12-03 | 1973-12-18 | Chromalloy American Corp | Diffusion coating of jet engine components and like structures |
| US3794511A (en) * | 1971-10-22 | 1974-02-26 | Avco Corp | Coating process for a superalloy article |
| US3996021A (en) * | 1974-11-07 | 1976-12-07 | General Electric Company | Metallic coated article with improved resistance to high temperature environmental conditions |
| US4156042A (en) * | 1975-04-04 | 1979-05-22 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Coating articles having fine bores or narrow cavities in a pack-cementation process |
| US3993454A (en) * | 1975-06-23 | 1976-11-23 | United Technologies Corporation | Alumina forming coatings containing hafnium for high temperature applications |
| US4123595A (en) * | 1977-09-22 | 1978-10-31 | General Electric Company | Metallic coated article |
| SU740861A1 (ru) * | 1977-11-25 | 1980-06-15 | Предприятие П/Я Г-4361 | Способ изготовлени инструмента дл изотермической деформации |
| JPS5582769A (en) * | 1978-12-15 | 1980-06-21 | Hitachi Ltd | Manufacture of diffusion-coated layer of aluminum-boron |
| JPS5687661A (en) * | 1979-12-19 | 1981-07-16 | Hitachi Ltd | Metal article coating method |
| FR2576916B1 (fr) * | 1985-02-01 | 1987-02-20 | Centre Nat Rech Scient | Procede de formation en phase gazeuse constamment renouvelee, sous pression reduite, de revetements protecteurs sur des pieces en alliages refractaires, et dispositif pour sa mise en oeuvre |
| JPH115945A (ja) * | 1997-06-16 | 1999-01-12 | Jsr Corp | コーティング用組成物 |
-
1986
- 1986-11-03 US US06/926,166 patent/US4835011A/en not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-11-02 JP JP62278157A patent/JP2528336B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-11-02 AU AU80687/87A patent/AU601235B2/en not_active Expired
- 1987-11-02 CA CA000550803A patent/CA1304195C/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-11-03 MX MX009115A patent/MX165823B/es unknown
- 1987-11-03 IL IL84354A patent/IL84354A/xx not_active IP Right Cessation
- 1987-11-03 DE DE8787630224T patent/DE3785644T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-11-03 EP EP87630224A patent/EP0267142B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL84354A (en) | 1992-01-15 |
| EP0267142A2 (en) | 1988-05-11 |
| EP0267142B1 (en) | 1993-04-28 |
| DE3785644D1 (de) | 1993-06-03 |
| AU601235B2 (en) | 1990-09-06 |
| EP0267142A3 (en) | 1989-03-22 |
| US4835011A (en) | 1989-05-30 |
| DE3785644T2 (de) | 1993-08-05 |
| IL84354A0 (en) | 1988-04-29 |
| CA1304195C (en) | 1992-06-30 |
| JPS63130761A (ja) | 1988-06-02 |
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