JP2930497B2 - Method of forming high temperature corrosion resistant alloy spray coating - Google Patents

Method of forming high temperature corrosion resistant alloy spray coating

Info

Publication number
JP2930497B2
JP2930497B2 JP5094634A JP9463493A JP2930497B2 JP 2930497 B2 JP2930497 B2 JP 2930497B2 JP 5094634 A JP5094634 A JP 5094634A JP 9463493 A JP9463493 A JP 9463493A JP 2930497 B2 JP2930497 B2 JP 2930497B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
coating
temperature
mcralx
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP5094634A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06306567A (en
Inventor
良夫 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOOKARO KK
Original Assignee
TOOKARO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TOOKARO KK filed Critical TOOKARO KK
Priority to JP5094634A priority Critical patent/JP2930497B2/en
Publication of JPH06306567A publication Critical patent/JPH06306567A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2930497B2 publication Critical patent/JP2930497B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ボイラ, ガスタービ
ン、ジェットエンジン, ディーゼルエンジンなどの高温
被曝部や高炉, 熱処理炉などの高温部材のほか、ロケッ
トやスペースシャトルなどの構成部材の保護や性能改善
に供される溶射皮膜 (被覆部材) の形成方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to protection and performance of high-temperature exposed parts such as boilers, gas turbines, jet engines, and diesel engines, high-temperature members such as blast furnaces and heat treatment furnaces, and components such as rockets and space shuttles. The present invention relates to a method for forming a thermal spray coating (coating member) for improvement.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼル, ボイラ, ガスタービン, ジ
ェットエンジンなどの原動機関では、熱効率の向上を目
的として、精力的な開発研究が行われていることは周知
の通りである。
2. Description of the Related Art It is well known that intensive development research is being conducted on driving engines, such as diesel engines, boilers, gas turbines, and jet engines, for the purpose of improving thermal efficiency.

【0003】しかし、熱効率の向上は同時にそれらの構
成部材に対する苛酷な熱負荷の増大を強いる結果となっ
ていた。従って、これらの原動機関の高温部で使用され
る金属材料は、使用環境中で高い機械的強度を有すると
ともに、耐高温酸化性および耐高温腐食性に優れた特性
が要求される。
[0003] However, an increase in thermal efficiency has at the same time resulted in a severe increase in the thermal load on those components. Therefore, the metal material used in the high temperature part of these driving engines is required to have high mechanical strength in a use environment and to have excellent resistance to high-temperature oxidation and high-temperature corrosion.

【0004】とくに、V,Na, Pbなどの不純物を含む燃
料を使用している場合には、これらの不純物元素が高温
状態で激しく金属材料を腐食損耗させるので、このよう
な環境においても長時間安定した状態を維持することが
必要である。
[0004] In particular, when a fuel containing impurities such as V, Na, and Pb is used, these impurity elements violently corrode and wear the metal material at a high temperature. It is necessary to maintain a stable state.

【0005】このような要求に対応するため、従来か
ら、Cr, Ni, Mo, Co, W, Ta, Al, Tiなどの非鉄金属元
素を主成分とする、いわゆる超合金といわれる耐熱合金
類が多数開発されてきた。しかしながら、これらの超合
金類も高温強度を優先することが前提となっているた
め、強度の向上に役立たない金属元素の添加は必然的に
その割合が低く抑えられる傾向にあった。
In order to meet such demands, heat-resistant alloys called so-called superalloys mainly containing non-ferrous metal elements such as Cr, Ni, Mo, Co, W, Ta, Al and Ti have been developed. Many have been developed. However, since these superalloys are premised on giving priority to high-temperature strength, the ratio of addition of a metal element that does not contribute to improvement in strength tends to be necessarily suppressed to a low level.

【0006】強度の向上に役立たない金属元素の代表は
AlやCr, Siであるが、これらの元素は耐酸化性, 耐高温
腐食性に優れた有用な金属であることから、上記のよう
な高温強度に優れた超合金は耐酸化性、耐高温腐食性に
乏しいのが普通であった。
[0006] Representative of metal elements that do not contribute to the improvement of strength are
Al, Cr, and Si are useful metals with excellent oxidation resistance and high-temperature corrosion resistance. Poor corrosivity was common.

【0007】このような状況に鑑み、高温環境下で使用
される超合金部材に対しては、予めCr, Al, Siなどの金
属あるいは合金を溶射法や拡散浸透法などによってそれ
らの表面に被覆する方法が適用され、超合金の化学的損
傷に対する抵抗力の低下を補うようにしていた。
[0007] In view of such circumstances, for a superalloy member used in a high temperature environment, a metal or alloy such as Cr, Al, or Si is previously coated on the surface thereof by a thermal spraying method or a diffusion infiltration method. The method was applied to compensate for the reduced resistance of the superalloy to chemical damage.

【0008】しかしながら、従来の溶射法では、溶射材
料の種類は任意に選択できる利点はあるものの、大気中
で処理した皮膜は多孔質で密着性に乏しい欠点があっ
た。この点に関して近年では実質的に空気 (酸素) を含
まない低圧のArガス雰囲気中でプラズマ溶射する方法
(減圧プラズマ溶射法) が開発され大気溶射皮膜が保有
する欠点は大幅に改善されてはいるが、昨今の高温被曝
環境条件においてはこの皮膜でも十分とはいえない。
However, the conventional thermal spraying method has an advantage that the kind of thermal spraying material can be arbitrarily selected, but the coating treated in the air has a disadvantage that it is porous and has poor adhesion. In this regard, in recent years, plasma spraying has been carried out in a low-pressure Ar gas atmosphere that does not substantially contain air (oxygen).
Although the low-pressure plasma spraying method has been developed and the disadvantages of the atmospheric sprayed coating have been greatly improved, this coating is not sufficient under recent high-temperature exposure environment conditions.

【0009】また、従来の拡散浸透法では、Cr, Al, Si
などをそれぞれ単独で処理する場合は比較的容易である
が、耐酸化性、耐高温腐食性が十分ではなく、しかも10
00℃前後の高温状態で処理する必要があるため基材 (超
合金部材) の機械的性質が低下する欠点があった。
In the conventional diffusion infiltration method, Cr, Al, Si
It is relatively easy to treat each of them independently, but the oxidation resistance and hot corrosion resistance are not sufficient, and
Since it is necessary to perform the treatment at a high temperature of about 00 ° C., there is a disadvantage that the mechanical properties of the base material (superalloy member) deteriorate.

【0010】このような状況に対して例えば特開昭55-1
04471 号公報には、耐酸化性金属のNi- Cr合金を溶射し
たのち、AlあるいはCrの拡散浸透処理を施す方法が提案
されている。この方法は溶射皮膜の密着性や緻密性の向
上には見るべくものがあるが、この方法においても拡散
浸透法がもつ高温下の処理は避けがたいため基材の機械
的性質の低下は免れ得ない状況にあった。
For such a situation, see, for example,
JP-A-04471 proposes a method of spraying a Ni-Cr alloy of an oxidation-resistant metal and then performing a diffusion and penetration treatment of Al or Cr. Although this method can be seen to improve the adhesion and denseness of the thermal sprayed coating, even in this method, the treatment at high temperatures that the diffusion and infiltration method has is unavoidable, so that the mechanical properties of the substrate are not reduced. I couldn't get it.

【0011】一方、この種の高温環境下で使用する溶射
材料の開発も活発に行われていてその代表的なものとし
てMCrAlXで示される耐熱合金材料が知られている。
On the other hand, the development of thermal spraying materials used in a high-temperature environment of this kind has been actively conducted, and a heat-resistant alloy material represented by MCrAlX is known as a typical example.

【0012】上記MCrAlX合金において、MはNi,Co,Fe
あるいはこれらの複数合金を、XはY, Hf, Se, Ce, L
a, Th等の活性元素を示すものであり、このようなMCrAl
X合金を減圧プラズマ溶射することによって、極めて高
い耐酸化性、耐高温腐食性に富んだ皮膜を形成すること
が可能となり、高温部材の性能は一段と向上させること
ができるようになった。
In the above MCrAlX alloy, M is Ni, Co, Fe.
Alternatively, X is Y, Hf, Se, Ce, L
a, Th and other active elements, such as MCrAl
By subjecting the X alloy to low-pressure plasma spraying, it was possible to form a coating with extremely high oxidation resistance and high-temperature corrosion resistance, and the performance of high-temperature components could be further improved.

【0013】また、特公昭61-10034号公報には、このMC
rAlX合金の溶射皮膜を形成したのち、さらにCr, Al拡散
浸透処理を行う方法も提案されている。
Japanese Patent Publication No. 61-10034 discloses this MC.
A method has also been proposed in which a thermal spray coating of rAlX alloy is formed and then Cr and Al diffusion and penetration treatments are performed.

【0014】しかしながら、このような最新の溶射法お
よび溶射皮膜と拡散浸透処理を組み合わせても以下に述
べるように高温状況下で使用されるガスタービン部材の
耐久性は不十分であるとともに、如何に優秀な溶射皮膜
を用いても拡散浸透処理を組み合わせる限りは基材の機
械的性質の低下は免れ得なかったのである。
However, even if the latest thermal spraying method and the thermal spray coating are combined with the diffusion and infiltration treatment, the durability of the gas turbine member used under a high temperature condition is insufficient as described below. Even if an excellent thermal spray coating was used, the mechanical properties of the substrate could not be reduced as long as the diffusion and infiltration treatment was combined.

【0015】すなわち、一般に市販されている各種組成
のMCrAlX合金は、真空溶解炉中ですべて合金化(含金属
間化合物)されていて、その融点は非常に高く (融点の
低いAl(660 ℃) を含んでいても合金全体としては融点
が1400℃前後になる。) 、溶射状態のままでは皮膜に気
孔が存在するので通常はこれを真空中で1000〜1100℃に
加熱し、皮膜を構成する溶射粒子を相互に結合させて気
孔率を低下させるとともに、基材金属中へも拡散させる
ことによって皮膜の密着性の向上を図っているが、MCrA
lX合金は減圧プラズマ溶射をしてもなおかつ高温の熱処
理が必要 (MCrAlX合金は減圧プラズマ溶射後に900 〜10
00℃程度の温度に加熱しても皮膜を構成する合金粒子の
相互結合反応や基材合金との接合反応は緩慢、かつ不十
分であり、そのため真空中で1100℃前後の熱処理が必
要) であって、これに伴う基材金属の機械的性質の低下
が避けられず、また、余計な工程(熱処理工程)の付加
による経費、労力の増加が避けられない不利があったの
である。
That is, all commercially available MCrAlX alloys of various compositions are all alloyed (intermetallic compounds) in a vacuum melting furnace and have a very high melting point (a low melting point Al (660 ° C.)). Even if it contains, the melting point of the alloy as a whole is around 1400 ° C.) Since the coating has pores in the sprayed state, it is usually heated in a vacuum to 1000 to 1100 ° C to form the coating. Spray particles are bonded to each other to reduce porosity, and are also diffused into the base metal to improve the adhesion of the coating.
lX alloys require high-temperature heat treatment even after low-pressure plasma spraying (MCrAlX alloys require 900 to 10
Even when heated to a temperature of about 00 ° C, the mutual bonding reaction of the alloy particles constituting the coating and the bonding reaction with the base alloy are slow and inadequate, so a heat treatment at about 1100 ° C in a vacuum is required.) Therefore, there is a disadvantage that the mechanical properties of the base metal are inevitably reduced, and an increase in cost and labor due to the addition of an extra step (heat treatment step) is inevitable.

【0016】なお、ガスタービン翼材 (Ni基合金) を対
象にして、この翼材に前記先行技術のMCrAlX合金の溶射
皮膜を形成し、その後CrあるいはAl拡散浸透処理を施し
て実機として使用する場合には、拡散浸透処理に起因し
た基材の機械的性質の改善を図るために以下のような熱
履歴を経るのが普通である。 1) MCrAlX合金の溶射皮膜を形成した後、Cr,Al拡散浸
透処理 (900 〜1100℃,5〜10時間加熱) を行う。 2) 上記1)の処理後、基材 (Ni基合金) の溶体化処理 (1
050〜1150℃, 1〜8時間) を行う。 3) 上記2)の処理後、基材の時効処理 (750 〜900 ℃,
1〜10時間) を行う。
For a gas turbine blade material (Ni-based alloy), a sprayed coating of the above-mentioned prior art MCrAlX alloy is formed on the blade material, and then subjected to Cr or Al diffusion and penetration treatment to be used as an actual machine. In such a case, it is usual to go through the following heat history in order to improve the mechanical properties of the substrate caused by the diffusion and infiltration treatment. 1) After the thermal spray coating of MCrAlX alloy is formed, Cr and Al diffusion and infiltration treatment (heating at 900 to 1100 ° C for 5 to 10 hours) is performed. 2) After the treatment of 1) above, the solution treatment of the base material (Ni-based alloy) (1
(050-1150 ° C, 1-8 hours). 3) After the treatment in 2) above, aging treatment of the substrate (750 to 900 ° C,
1 to 10 hours).

【0017】MCrAlX合金については、使用目的に応じた
種々の組成のものがこれまでに多数提案されており、こ
れらの合金に関する先行技術を列挙すれば次のとおりで
ある。特開昭58-37145号公報、特開昭58-37146号公報、
特開昭59-6352 号公報、特開昭59-89745号公報、特開昭
50-29436号公報、特開昭51-30530号公報、特開昭50-158
531 号公報、特開昭51-10131号公報、特開昭52-33842号
公報、特開昭55-115941 号公報、特開昭53-112234 号公
報、特開昭52-66836号公報、特開昭52-88226号公報、特
開昭53-33931号公報、特開昭58-141355 号公報、特開昭
56-108850 号公報、特開昭54-16325号公報、特開昭57-1
55338 号公報、特開昭52-3522 号公報、特開昭54-66342
号公報、特開昭59-118847 号公報、特開昭56-62956号公
報、特開昭51-33717号公報、特開昭54-65718号公報、特
開昭56-93847号公報、特開昭51-94413号公報、特開昭56
-119766 号公報、特開昭55-161041 号公報、特開昭55-1
13871 号公報、特開昭53-85829号公報、特開昭57-18595
5 号公報、特開昭52-117826 号公報、特開昭60-141842
号公報、特開昭57-177952 号公報、特開昭59-1654号公
報。
Many MCrAlX alloys having various compositions according to the purpose of use have been proposed so far. Prior arts relating to these alloys are as follows. JP-A-58-37145, JP-A-58-37146,
JP-A-59-6352, JP-A-59-89745,
50-29436, JP-A-51-30530, JP-A-50-158
No. 531, JP-A-51-10131, JP-A-52-33842, JP-A-55-115941, JP-A-53-112234, JP-A-52-66836, JP-A-52-88226, JP-A-53-33931, JP-A-58-141355, JP-A-58-141355
JP-A-56-108850, JP-A-54-16325, JP-A-57-1
No. 55338, JP-A-52-3522, JP-A-54-66342
JP-A-59-118847, JP-A-56-62956, JP-A-51-33717, JP-A-54-65718, JP-A-56-93847, JP-A-51-94413, JP-A-56
-119766, JP-A-55-161041, JP-A-55-1
13871, JP-A-53-85829, JP-A-57-18595
No. 5, JP-A-52-117826, JP-A-60-141842
JP, JP-A-57-177952 and JP-A-59-1654.

【0018】なお、上記の公報で提案されているMCrAlX
合金の化学成分は概ね次のとおりである。
The MCrAlX proposed in the above publication is
The chemical composition of the alloy is as follows.

【0019】 M成分として Ni :0〜75wt%、 Co:0〜70wt%、F
e:0〜30wt%、 Cr:5〜70wt%、 Al:1〜29wt% X成分としてY:0〜5wt%、Hf:0〜10wt%、 その他、Ta:1〜20wt%、Si:0.1 〜14wt%、B:0〜
0.1 wt%、C:0〜0.25wt%、 Mn:0〜10wt%、Zn:0〜3wt%、W:0〜5.5 wt%、
Pt:0〜20wt%など、
As the M component, Ni: 0 to 75 wt%, Co: 0 to 70 wt%, F
e: 0 to 30 wt%, Cr: 5 to 70 wt%, Al: 1 to 29 wt% X component: Y: 0 to 5 wt%, Hf: 0 to 10 wt%, Other: Ta: 1 to 20 wt%, Si: 0.1 to 0.1 wt% 14wt%, B: 0
0.1 wt%, C: 0 to 0.25 wt%, Mn: 0 to 10 wt%, Zn: 0 to 3 wt%, W: 0 to 5.5 wt%,
Pt: 0-20wt% etc.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、MCrA
lX合金の溶射皮膜としての性能を向上させること、そし
て高温加熱による超合金基材の機械的性質の低下を招か
ずに拡散浸透法を併用した場合と同等もしくはそれを超
える皮膜特性 (高い緻密性, 密着性) を確保し得る方法
を提案するところにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide MCrA
Improve the performance of the lX alloy as a thermal spray coating and achieve coating properties equivalent to or better than those obtained by using the diffusion infiltration method without causing a decrease in the mechanical properties of the superalloy substrate due to high-temperature heating (high denseness) , Adhesion).

【0021】本発明は、以下に述べるような技術手段を
採用することにより前記のような問題の解決を図ったも
のである。すなわち本発明は、 (1) MCrAlX合金を使用し減圧プラズマ溶射によって基材
に皮膜を形成する際、MCrAlX合金材料の層とこれらの材
料にさらに遊離した金属Alを添加した合金材料よりなる
層を交互に積層配置した溶射皮膜を形成し、減圧プラズ
マのアークを用いて、あるいは真空炉中で700 ℃以上の
温度で1時間以上加熱する、 (2) MCrAlX合金材料に遊離した金属Alを添加してなる材
料の溶射皮膜を形成してから、減圧プラズマのアークを
用いて、あるいは真空炉中で700 ℃以上の温度で1時間
以上加熱する、 (3) MCrAlX合金材料の溶射皮膜を形成したのち、この皮
膜の上にさらに遊離した金属Alの溶射皮膜を形成し、減
圧プラズマのアークを用いて、あるいは真空炉中で700
℃以上の温度で1時間以上加熱する、 ことによって遊離した金属Alを溶解させ、基材の機械的
性質を劣化させることなしに溶射皮膜の緻密化と基材金
属との密着性の向上を図る。
The present invention has solved the above-mentioned problems by employing the technical means described below. That is, the present invention provides (1) a method of forming a film on a substrate by low-pressure plasma spraying using an MCrAlX alloy, a layer of an MCrAlX alloy material and a layer made of an alloy material obtained by further adding free metal Al to these materials. A thermal spray coating is formed by alternately stacking the layers, and heated for 1 hour or more at a temperature of 700 ° C. or more in a vacuum furnace or in a vacuum furnace. (2) Add the free metal Al to the MCrAlX alloy material After forming the sprayed coating of the material consisting of the above material, it is heated for 1 hour or more at a temperature of 700 ° C or more in a vacuum furnace using an arc of reduced pressure plasma. (3) After forming the sprayed coating of the MCrAlX alloy material Then, a sprayed coating of the released metal Al is further formed on this coating, and the sprayed coating is formed using a vacuum plasma arc or in a vacuum furnace.
Heating at a temperature of at least 1 ° C for 1 hour or more, thereby dissolving the metal Al released and aiming at densification of the thermal spray coating and improvement of adhesion to the substrate metal without deteriorating the mechanical properties of the substrate .

【0022】[0022]

【作用】まず最初に、本発明で提案する溶射皮膜 (金属
Alを添加したMCrAlX合金のプラズマ溶射皮膜) の作用機
構につき、これまでに知られているMCrAlX合金との相違
について説明する。
[Function] First, the thermal spray coating (metal
Regarding the mechanism of action of the plasma sprayed coating of the MCrAlX alloy to which Al is added, the difference from the previously known MCrAlX alloy will be described.

【0023】MCrAlX合金は、その化学成分から理解され
るように、酸素との化学的親和力の強い金属元素から構
成されているため、これを合金化するためには真空溶解
炉を用いるのが普通である。真空溶解炉で溶解されたMC
rAlX合金は、溶融状態において相互に冶金反応を起こ
し、多くの合金や金属間化合物 (例えばNiAl, Ni3Al,Co
3Ti,Ti3Al,FeAl,CrAl, Cr3Ta2 ) をつくるため、これを
溶射用の粉末にしてもその物理化 学的性質は合金や金
属間化合物としての性質を示すこととなる。
As can be understood from the chemical composition, MCrAlX alloy is composed of a metal element having a strong chemical affinity with oxygen. Therefore, it is common to use a vacuum melting furnace to alloy the alloy. It is. MC melted in a vacuum melting furnace
rAlX alloys cause a mutual metallurgical reaction in the molten state, causing many alloys and intermetallic compounds (e.g., NiAl, Ni 3 Al, Co
Since 3 Ti, Ti 3 Al, FeAl, CrAl, and Cr 3 Ta 2 ) are produced, even if they are used for thermal spraying, their physicochemical properties show properties as alloys and intermetallic compounds.

【0024】このため、MCrAlX合金中に融点の低いAl成
分が含まれていてもその融点は合金としての融点(1400
℃前後) を示すため、かかる合金材料の溶射後に皮膜の
緻密化を図るためには少なくとも1100℃前後に加熱する
熱処理が必要であり、これでもなお十分な粒子結合度は
得られないのである。
For this reason, even if the MCrAlX alloy contains an Al component having a low melting point, its melting point is as high as that of the alloy (1400).
(Approximately 100 ° C.), a heat treatment of heating to at least about 1100 ° C. is necessary in order to densify the coating after thermal spraying of such an alloy material, and a sufficient degree of particle bonding cannot be obtained even with this.

【0025】本発明においては、真空溶解によって製造
したMCrAlX合金を溶射材料として粉末化する過程におい
て、あるいは粉末として製造したのち、これに金属Al粉
末を添加するようにしたものであるため、もともとMCrA
lX合金中に含まれる固溶した合金化Alとはことなり、遊
離した金属Alとしての物理化学的性質を示すこととな
る。
In the present invention, in the process of pulverizing an MCrAlX alloy produced by vacuum melting as a thermal spraying material, or after producing as a powder, a metal Al powder is added to the powder.
Different from the solid solution alloyed Al contained in the lX alloy, it exhibits physicochemical properties as free metal Al.

【0026】すなわち、本発明のような遊離した金属Al
を添加したMCrAlX合金は、これを溶射成膜した状態にお
いては、既にAlが完全に固溶して合金化したAlを含むMC
rAlX合金と、遊離した金属Alの二種類の物理化学的性質
を示すという特徴がある。このため、700 ℃程度に加熱
しただけでも皮膜の緻密化は十分に行われることにな
る。
That is, free metal Al as in the present invention
The MCrAlX alloy with the addition of
It is characterized by showing two kinds of physicochemical properties of rAlX alloy and liberated metal Al. For this reason, even if it is heated to only about 700 ° C., the film is sufficiently densified.

【0027】本発明においては、遊離金属Alの酸化を防
止するため減圧プラズマ溶射法を用いるのが最適である
が、Ar, N2, Heなどのガスを供給して空気の混入を遮断
した溶射雰囲気とすれば大気圧プラズマ溶射法でも容易
に行うことができる。なお、減圧中におけるプラズマフ
レームは同一出力の大気中に比べフレームの速度が上昇
するとともに、温度は低下するので低融点の金属Alを含
むMCrAlX合金の溶射においてはとくに減圧プラズマ溶射
法が好適である。
In the present invention, in order to prevent oxidation of free metal Al, it is optimal to use a reduced pressure plasma spraying method. However, a spraying method in which a gas such as Ar, N 2 , He or the like is supplied to block air from entering. As long as the atmosphere is used, atmospheric pressure plasma spraying can be easily performed. In addition, the plasma flame during depressurization increases the speed of the flame as compared with the atmosphere of the same output, and the temperature decreases, so in the case of spraying the MCrAlX alloy containing low melting point metal Al, the decompression plasma spraying method is particularly preferable. .

【0028】本発明においては、溶射中においても遊離
金属Alが溶融状態にあるため、溶射成膜した状態におい
ても同じ組成の, 単に固溶した合金化Alのみを含むMCrA
lX合金の皮膜に比べると、はるかに気孔が少ない良質な
皮膜が得られる利点がある。
In the present invention, since the free metal Al is in a molten state even during the thermal spraying, the MCrA containing only the solid-solution alloyed Al having the same composition even in the state where the thermal sprayed film is formed.
Compared with the lX alloy film, there is an advantage that a good quality film with much less pores can be obtained.

【0029】なお、本発明に適合するMCrAlX合金 (固溶
合金化Alを含む合金) の粒子径は、10〜80μm が適当で
ある。というのは、粒子径がこれよりも小さいと溶射時
にヒューム (煙霧) が発生するほか、溶射粒子を溶射ガ
ンへ安定して供給するのが困難となるからであり、一
方、粒子径が80μm より大きい場合には未溶融粒子が多
くなり得策でないからである。
The particle size of the MCrAlX alloy (alloy containing solid solution alloyed Al) suitable for the present invention is suitably from 10 to 80 μm. This is because if the particle diameter is smaller than this, fumes (fumes) are generated at the time of spraying, and it is difficult to stably supply the sprayed particles to the spray gun, while the particle diameter is smaller than 80 μm. If the particle size is large, unmelted particles increase and it is not advisable.

【0030】MCrAlX合金中に添加する遊離金属Alの量
は、その比重 (2.7)が軽いこともあって、0.2 wt%でも
効果が認められ、MCrAlX合金中の固溶合金化Al含有量の
少ない合金、例えば10wt%Ni−57wt%Co−25wt%Cr−3
wt%Al− 0.5wt%Y−5wt%Ta合金については、25wt%
になるように添加しても優れた皮膜を得ることができ
る。
As for the amount of free metal Al added to the MCrAlX alloy, the effect is recognized even at 0.2 wt% because the specific gravity (2.7) is light, and the content of solid solution alloyed Al in the MCrAlX alloy is small. Alloy, for example, 10wt% Ni-57wt% Co-25wt% Cr-3
wt% Al-0.5wt% Y-5wt% Ta alloy has 25wt%
An excellent film can be obtained even if added so that

【0031】なお、遊離した金属Alの添加量の好適範囲
は、MCrAlX合金中の固溶した合金化Al含有量によっても
変化するが、市販のMCrAlX合金に対しては、0.5 〜15wt
%の範囲が推奨できる。さきに述べたように、先行特許
におけるMCrAlX合金中の固溶合金化Alの含有量は、1〜
29wt%の範囲にあるが、この固溶合金化Alが1〜10wt%
の範囲内のものに対しては、10〜15wt%の遊離金属Alの
添加を、そしてそれ以上の固溶合金化Alを含有する合金
に対しては、遊離金属Alの添加を 0.5〜10wt%の範囲に
することが適当である。
The preferred range of the amount of the free metal Al varies depending on the content of the solid-solution alloyed Al in the MCrAlX alloy. However, for a commercially available MCrAlX alloy, 0.5 to 15 wt.
A range of% can be recommended. As described above, the content of solid solution alloyed Al in the MCrAlX alloy in the prior patent is 1 to
Although it is in the range of 29wt%, this solid solution alloyed Al is 1-10wt%
For those within the range, the addition of 10-15 wt% of free metal Al, and for alloys containing higher solid solution alloyed Al, the addition of free metal Al of 0.5-10 wt% It is appropriate to set the range.

【0032】たとえば、 Ni−17%Cr−1%Al−3%
W− 0.3%Y− 0.1%Hf− 0.1%Cs、 Ni−15%Cr−
6%Al−0.5 %Y− 0.8%Mn− 0.3%B− 0.2%Th、
Ni−15%Co−18%Cr−10%Al−0.8 %Y− 0.5%Ta−
0.1%Ce− 0.1%Csなどの合金に対しては、遊離金属Al
の添加量は10〜15wt%の範囲内にすることが好適であ
る。また、 Ni−20%Cr−12%Al−0.8 %Y、 Ni
−15%Cr−17%Al−0.5 %Y− 00.%Cs、 Ni −15%
Co−29%Al−0.9 %Y− 0.8%Ta− 0.1%Ceなどの合金
に対しては、遊離金属Alの添加量は 0.5〜10wt%の範囲
内とすることが好適である。
For example, Ni-17% Cr-1% Al-3%
W- 0.3% Y- 0.1% Hf- 0.1% Cs, Ni-15% Cr-
6% Al-0.5% Y-0.8% Mn-0.3% B-0.2% Th,
Ni-15% Co-18% Cr-10% Al-0.8% Y-0.5% Ta-
For alloys such as 0.1% Ce-0.1% Cs, free metal Al
Is preferably in the range of 10 to 15% by weight. In addition, Ni-20% Cr-12% Al-0.8% Y, Ni
-15% Cr-17% Al-0.5% Y-00.% Cs, Ni -15%
For alloys such as Co-29% Al-0.9% Y-0.8% Ta-0.1% Ce, the amount of free metal Al added is preferably in the range of 0.5 to 10 wt%.

【0033】また、MCrAlX合金に遊離金属Alを添加する
方法としては合金粉末を用いたメカニカルアロイング法
やメカノフェージョン法 (文献:ホソカワミクロン
(株)粉体工学研究所編集「メカノフュージョン」日刊
工業新聞社製作 平成元年6月1日醗酵)が適している
が蒸着法でも可能であり、使用する金属Alの純度も市販
のAl (JIS H 2102の三種, Al純度99%以上) あればよ
い。なお、Al地金に含まれる通常の不純物元素にはとく
に影響されないのでこれに限定されるものではない。
As a method for adding free metal Al to the MCrAlX alloy, a mechanical alloying method using an alloy powder or a mechanophase method (document: Hosokawa Micron Co., Ltd., Powder Engineering Laboratory, edited by "Mechanofusion" Nikkan Kogyo It is suitable to be manufactured by Shimbunsha (fermented on June 1, 1989), but it is also possible to use a vapor deposition method. The purity of the metal Al to be used only needs to be commercially available Al (three kinds of JIS H 2102, Al purity 99% or more). . It should be noted that the present invention is not particularly limited because it is not particularly affected by ordinary impurity elements contained in the Al metal.

【0034】図1は通常のMCrAlX合金を用いて基材1の
表面に厚さ80μm の皮膜2を溶射成膜したのち、この皮
膜の上にさらに遊離金属Alを添加したMCrAlX合金を用い
て厚さ30μm の皮膜3を成膜する操作を交互に二回繰り
返した場合の要部の断面を示したものである。この皮膜
をプラズマフレームや真空炉中で遊離金属Alの融点以上
の700 ℃程度に加熱すると、皮膜中の遊離金属Alのみが
溶融し、未溶融のMCrAlX合金と冶金反応を起こして未溶
融合金相互の結合力が高まり、皮膜の気孔を消滅させる
ことができ、それと同時に遊離金属Al自体もMCrAlX合金
中のNi, Co, Crと冶金反応を起こして融点が上昇し、高
温の実環境下で使用してもとくに問題となるようなこと
はなくなる。
FIG. 1 shows that a coating 2 having a thickness of 80 μm is formed by thermal spraying on the surface of a substrate 1 using a normal MCrAlX alloy, and then a coating is formed on the coating by using an MCrAlX alloy to which free metal Al is added. This shows a cross section of a main part when the operation of forming a film 3 having a thickness of 30 μm is alternately repeated twice. When this film is heated in a plasma frame or vacuum furnace to about 700 ° C., which is higher than the melting point of free metal Al, only the free metal Al in the film melts, causing a metallurgical reaction with the unmelted MCrAlX alloy and causing the unmelted alloy to interact. The bonding force of the metal is increased, and the pores of the film can be eliminated, and at the same time, the free metal Al itself causes a metallurgical reaction with Ni, Co, Cr in the MCrAlX alloy and the melting point rises, and it is used in a high temperature real environment Nothing really matters.

【0035】また、図2は、通常のMCrAlX合金に遊離金
属Alを添加して機械的に混合したものを用いて溶射成膜
した場合における皮膜4の断面を示したものであり、こ
のような皮膜を加熱することによって上掲図1と同じよ
うな効果を得ることができる。
FIG. 2 shows a cross section of the coating 4 when a thermal spray coating is performed by using a material obtained by adding a free metal Al to a normal MCrAlX alloy and mechanically mixing it. By heating the film, the same effect as in FIG. 1 can be obtained.

【0036】図3は、通常のMCrAlX合金を用いて厚さ20
0 μm の皮膜2を溶射成膜してから、その上に遊離金属
Alを用いて厚さ20μm の皮膜5を溶射成膜した際の断面
を示したものである。この皮膜をプラズマフレームや真
空炉中で700 ℃程度に加熱すると金属Alの皮膜のみが溶
融して下層のMCrAlX合金皮膜中へ拡散浸透するので、皮
膜の気孔が減少するとともにMCrAlX合金粒子の相互結合
力が向上するなどの効果が得られる。
FIG. 3 is a diagram showing a conventional MCrAlX alloy having a thickness of 20 mm.
0 μm coating 2 is sprayed and then free metal
This shows a cross section when a film 5 having a thickness of 20 μm is formed by thermal spraying using Al. When this film is heated to about 700 ° C in a plasma frame or vacuum furnace, only the metal Al film melts and diffuses and penetrates into the underlying MCrAlX alloy film, reducing pores in the film and interconnecting MCrAlX alloy particles. Effects such as an improvement in power are obtained.

【0037】このようにして、成膜後、加熱処理した皮
膜は、必然的にAlを多く含むこととなるので通常のMCrA
lX合金の溶射皮膜に比べ一層高温耐酸化性に優れた皮膜
となる。
As described above, after the film is formed, the heat-treated film necessarily contains a large amount of Al.
This coating is more excellent in high-temperature oxidation resistance than spray coating of lX alloy.

【0038】[0038]

【実施例】実施例1 Ni合金(15.3 wt%Cr−7wt%Fe− 2.5wt%Ti−2wt%Mo
−10wt%Co−残Ni,)を幅30mm、長さ50mm, 厚さ5mmの板
状試験片に加工しこの試験片の片面に減圧プラズマ溶射
法によって下記の要領に従い溶射皮膜を形成した。
Example 1 Example 1 Ni alloy (15.3 wt% Cr-7 wt% Fe-2.5 wt% Ti-2 wt% Mo
-10 wt% Co-remaining Ni,) was processed into a plate-like test piece having a width of 30 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 5 mm, and a sprayed film was formed on one surface of the test piece by a low pressure plasma spraying method according to the following procedure.

【0039】 (1)溶射材料 (MCrAlX合金) (A) 10% Ni-56.5%Co-25 % Cr-3%Al- 5%Ta-0.5%Y. (B) 76.5% Ni-17% Cr-6% Al-0.5 %Y. (C) 63.4% Co-23% Cr-13% Al-0.6 %Y. (2)遊離金属Alを添加したMCrAlX合金. (D) (A)に遊離金属Alが5%になるように添加したもの. (E) (B)に遊離金属Alが5%になるように添加したもの. (F) (C)に遊離金属Alが5%になるように添加したもの. (1) Thermal spray material (MCrAlX alloy) (A) 10% Ni-56.5% Co-25% Cr-3% Al-5% Ta-0.5% Y. (B) 76.5% Ni-17% Cr- 6% Al-0.5% Y. (C) 63.4% Co-23% Cr-13% Al-0.6% Y. (2) MCrAlX alloy with added free metal Al. (D) (A) free metal Al (E) (B) free metal Al added to 5%. (F) (C) free metal Al added to 5%. thing.

【0040】本実施例では、上掲図1に示したように、
まず (A), (B),(C) の通常のMCrAlX合金を厚さがそれぞ
れ80μm になるように各試験片の表面に溶射したのち、
(A)を溶射したものについてはその上にさらに(D) を、
また(B) を溶射したものについてはその上にさらに (E)
を、(C) を溶射したものについては(F) のMCrAlX合金を
厚さ30μm になるように溶射する操作を各々交互に二回
繰り返し、全厚さで220 μm になるように仕上げた。そ
してその後、この各試験片を真空炉中で700 ℃, 800
℃, 900 ℃, 1000℃, 1100℃の温度でそれぞれ1時間加
熱した後、炉冷し、皮膜の断面を光学顕微鏡により観察
するとともに、画像解析装置によって皮膜の気孔率を測
定した。その結果を、通常のMCrAlX合金 ( (A)のみ、
(B) のみ、(C) のみ) を用い厚さが220 μm になるよう
に溶射してから真空炉中で同一の条件で熱処理した場合
の結果とともに表1に示す。
In the present embodiment, as shown in FIG.
First, the normal MCrAlX alloys (A), (B) and (C) were sprayed onto the surface of each test piece so that the thickness was 80 μm, respectively.
(A) is sprayed, and (D) is further added on it.
(B) is sprayed, and (E)
In the case of (C), the operation of spraying the MCrAlX alloy of (F) so as to have a thickness of 30 μm was alternately repeated twice, and the total thickness was 220 μm. Thereafter, each of the test pieces was placed in a vacuum furnace at 700 ° C, 800 ° C.
C., 900.degree. C., 1000.degree. C., and 1100.degree. C., each was heated for 1 hour, cooled in a furnace, the cross section of the coating was observed with an optical microscope, and the porosity of the coating was measured with an image analyzer. The results are shown for ordinary MCrAlX alloy ((A) only,
Table 1 shows the results of thermal spraying under the same conditions in a vacuum furnace after thermal spraying using (B) only and (C) only) to a thickness of 220 μm.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】表1において比較例 (No. 1〜3) の溶射
皮膜は溶射直後の気孔率が0.5 〜1.2 %の範囲にあり、
これを加熱することによってしだいに気孔率が低下して
くるが、1000℃に加熱した後でも0.3 〜0.6 %程度の気
孔率を示し、1100℃に加熱するとようやく0.1 〜0.3 %
に低下するなど加熱による気孔率の低下は非常に緩慢で
あった。
In Table 1, the sprayed coatings of Comparative Examples (Nos. 1 to 3) had a porosity in the range of 0.5 to 1.2% immediately after spraying.
The porosity gradually decreases by heating this, but it shows a porosity of about 0.3 to 0.6% even after heating to 1000 ° C, and finally 0.1 to 0.3% when heated to 1100 ° C.
The decrease in porosity due to heating was very slow.

【0043】これに対して、本発明 (No. 4〜5) にお
いては遊離金属Al添加の効果によって溶射直後の皮膜の
気孔率はすでに0.1 〜0.4 %に低減しており、700 ℃程
度の加熱によって0.1 %以下の気孔率となるなど、加熱
処理の効果が非常に強く現れることが確かめられた。ま
た、本発明においては皮膜の加熱処理に際して基材合金
中へAlの拡散が十分認められ密着性向上にも大きな効果
が期待できることが確かめられた。
On the other hand, in the present invention (Nos. 4 to 5), the porosity of the coating immediately after thermal spraying has already been reduced to 0.1 to 0.4% due to the effect of the addition of free metal Al. It was confirmed that the effect of the heat treatment was very strong, for example, the porosity was 0.1% or less. In addition, in the present invention, diffusion of Al into the base alloy during the heat treatment of the film was sufficiently recognized, and it was confirmed that a great effect could be expected to improve the adhesion.

【0044】実施例2 下記に示す組成になるMCrAlX合金に金属Alを添加して機
械的に混合し、得られた混合粉を溶射材料としてプラズ
マ溶射法によって成膜した後、加熱処理しその皮膜の緻
密性について調査した。
Example 2 Metallic Al was added to an MCrAlX alloy having the following composition and mechanically mixed, and the resulting mixed powder was used as a thermal spraying material to form a film by a plasma spraying method. Was investigated for its denseness.

【0045】 (1)溶射材料 (MCrAlX合金). (A) 10 %Ni−56.5%Co−25%Cr−3%Al−5%Ta−0.5 %Y. (B) 76.5 %Ni−17%Cr−6%Al−0.5 %Y. (C) 63.4 %Co−23%Cr−13%Al−0.6 %Y. (2)遊離金属Alを添加したMCrAlX合金. (D) (A)に遊離金属Alが8%となるように添加したもの. (E) (B)に遊離金属Alが8%となるように添加したもの. (F) (C)に遊離金属Alが8%となるように添加したもの. (3)本発明の溶射皮膜の混合率 (重量%). 1) (A)50%と (D)50%を混合したもので200 μm の厚さに成膜. 2) (B)40%と (E)60%を混合したもので200 μm の厚さに成膜. 3) (C)30%と (F)70%を混合したもので200 μm の厚さに成膜. 4) (A)50%と (B)70%を混合したのもで200 μm の厚さに成膜. 5) (B)20%と (B)80%を混合したのもで200 μm の厚さに成膜. (1) Thermal spray material (MCrAlX alloy). (A) 10% Ni-56.5% Co-25% Cr-3% Al-5% Ta-0.5% Y. (B) 76.5% Ni-17% Cr -6% Al-0.5% Y. (C) 63.4% Co-23% Cr-13% Al-0.6% Y. (2) MCrAlX alloy with free metal Al added. (D) Free metal Al added to (A). (E) Addition of free metal Al to 8% in (B). (F) Addition of free metal Al to 8% in (C). (3) Mixing ratio of the thermal spray coating of the present invention (% by weight). 1) A film having a thickness of 200 μm was formed by mixing (A) 50% and (D) 50%. 2) (B ) A film with a thickness of 200 μm is formed by mixing 40% and (E) 60%. 3) A film with a thickness of 200 μm is formed by mixing (C) 30% and (F) 70%. 4) (A) 50% and (B) 70% are mixed to form a 200 μm thick film. 5) (B) 20% and (B) 80% are mixed to form a 200 μm thick film. Deposited in thickness.

【0046】溶射皮膜はそれぞれ真空炉中で 750℃, 2
時間加熱したが、何れの皮膜も気孔率は0.03〜0.1 %で
あり非常に緻密化されていることが確認できた。
Each of the thermal sprayed coatings was placed in a vacuum furnace at 750 ° C., 2
After heating for a time, the porosity of each of the films was 0.03 to 0.1%, and it was confirmed that the films were very dense.

【0047】実施例3 実施例1で用いたNi基合金よりなる試験片の表面に (A)
の組成になるMCrAlX合金を用いて200 μm の厚さになる
皮膜を溶射成膜し、次いでその皮膜の上に純Al(純度99.
5%) の皮膜を20μm の厚さになるように溶射成膜して
図3に示すような構造の皮膜に仕上げた。得られた試験
片につき真空中で700 ℃, 800 ℃, 900℃, 1000℃にそ
れぞれ加熱した結果、皮膜の最上層部の金属Alは完全に
溶融するとともに、下層を構成するMCrAlX合金層内部へ
も拡散し溶射皮膜の気孔率の低下(0.01〜0.1 %)が顕
著に認められた。
Example 3 The surface of the test piece made of the Ni-based alloy used in Example 1 was (A)
A 200 μm-thick film was spray-sprayed using an MCrAlX alloy having the following composition, and then pure Al (purity 99.
(5%) was spray-coated to a thickness of 20 μm to obtain a film having a structure as shown in FIG. The obtained test specimen was heated in vacuum to 700 ° C, 800 ° C, 900 ° C, and 1000 ° C, respectively.As a result, the metal Al in the uppermost layer of the coating was completely melted and moved into the MCrAlX alloy layer that constituted the lower layer. And the porosity of the sprayed coating was significantly reduced (0.01 to 0.1%).

【0048】実施例4 幅30mm、長さ50mm、厚さ3mmになるNi基合金 (組成は実
施例1と同じ) の試験片を用いて、その表面に下記の条
件で (金属Al添加MCrAlX合金) + (金属Al無添加MCrAlX
合金) の積層皮膜を形成し高温耐食性について調査し
た。
Example 4 Using a test piece of a Ni-based alloy (the composition was the same as in Example 1) having a width of 30 mm, a length of 50 mm and a thickness of 3 mm, the surface thereof was treated under the following conditions (MCrAlX alloy with metal Al addition). ) + (MCrAlX with no metal Al added)
Alloy) was formed and the high-temperature corrosion resistance was investigated.

【0049】 (1)供試溶射材料の種類 . (A) 10 %Ni−56.5%Co−25%Cr−3%Al−5%Ta−0.5 %Y. (B) 76.5 %Ni−17%Cr−6%Al−0.5 %Y. (C) 63.4 %Co−23%Cr−13%Al−0.6 %Y. (D) (A)に遊離金属Alを5%になるように添加したもの. (E) (B)に遊離金属Alを5%になるように添加したもの. (F) (C)に遊離金属Alを5%になるように添加したもの. (G) 遊離金属Al (純度99.5%). (2)溶射皮膜の構造( Ni基合金側からの順と膜厚). (1) (A)80μm + (D)30μm + (A)80μm + (D)30μm. (2) (B)80μm + (E)30μm + (A)80μm + (E)30μm. (3) (C)80μm + (F)30μm + (C)80μm + (F)30μm. (4) (A)200 μm + (G)20μm. (3)熱処理条件. 熱処理条件はすべて真空炉中で800 ℃, 1時間加熱とした。 (4)高温腐食試験の種類と腐食条件. 1) バナジウム腐食試験:薬剤の組成 80%V2O5-20 %Na2SO4. 温度・時間 900℃, 3時間. 2) 高温硫化腐食試験:薬剤の組成 90%Na2SO4-10 %NaCl. 温度・時間 1000℃,4時間. なお、両試験とも薬剤の塗布量は溶射皮膜1cm2 当たり
25mg(25 mg/cm2)とし電気中で所定の温度と時間を保持
したのち取り出して腐食部の断面を光学顕微鏡によって
調査し腐食薬剤成分の侵入深さを測定することによって
耐食性を評価した。その結果を表2に示す。
(1) Types of thermal spraying materials to be tested (A) 10% Ni-56.5% Co-25% Cr-3% Al-5% Ta-0.5% Y. (B) 76.5% Ni-17% Cr -6% Al-0.5% Y. (C) 63.4% Co-23% Cr-13% Al-0.6% Y. (D) (A) to which 5% of free metal Al is added. E) Free metal Al added to 5% to (B). (F) Free metal Al added to 5% to (C). (G) Free metal Al (purity 99.5) (2) Structure of thermal sprayed coating (order and film thickness from Ni-base alloy side). (1) (A) 80 μm + (D) 30 μm + (A) 80 μm + (D) 30 μm. (2) ( (B) 80 μm + (E) 30 μm + (A) 80 μm + (E) 30 μm. (3) (C) 80 μm + (F) 30 μm + (C) 80 μm + (F) 30 μm. (4) (A) 200 μm + (G) 20 μm. (3) Heat treatment conditions. All heat treatment conditions were heating at 800 ° C. for 1 hour in a vacuum furnace. (4) Types of high-temperature corrosion test and corrosion conditions. 1) Vanadium corrosion test: Chemical composition 80% V 2 O 5 -20% Na 2 SO 4. Temperature / time 900 ° C, 3 hours. 2) High-temperature sulfide corrosion test. : Drug composition 90% Na 2 SO 4 -10% NaCl. Temperature ・ time 1000 ℃ 、 4 hours. In both tests, the applied amount of drug was 1cm 2 of sprayed coating.
25 mg (25 mg / cm 2 ), the temperature and time were maintained at a predetermined value in electricity, and then the sample was taken out, the cross section of the corroded portion was examined with an optical microscope, and the penetration depth of the corrosive agent component was measured to evaluate the corrosion resistance. Table 2 shows the results.

【0050】[0050]

【表2】 [Table 2]

【0051】表2における比較例 (No. 1〜3) は通常
のMCrAlX合金 ( (A), (B), (C))の溶射皮膜の腐食試
験結果を示したものである。この結果から明らかなよう
に、比較例の皮膜に対してはバナジウムや硫黄化合物の
内部浸透深さが大きく、耐食性に乏しいことがうかがえ
る。これに対し本発明 (No. 4〜7) に従う溶射皮膜で
はこれらの腐食成分の内部侵入深さが、バナジウム腐食
では比較例の20〜70μm の浸食深さに対し、5〜20μm
、高温硫化腐食でも前者の22〜70μm に対し15〜30μm
程度にとどまっており、優れた高温耐食性を発揮する
ことが確かめられた。
The comparative examples (Nos. 1 to 3) in Table 2 show the results of corrosion tests on the thermal spray coatings of ordinary MCrAlX alloys ((A), (B), (C)). As is clear from the results, it can be seen that the penetration depth of vanadium and the sulfur compound is large and the corrosion resistance is poor for the film of the comparative example. On the other hand, in the thermal spray coating according to the present invention (Nos. 4 to 7), the penetration depth of these corrosive components is 5 to 20 μm in the vanadium corrosion, compared to the erosion depth of 20 to 70 μm in the comparative example.
, Even in high temperature sulfurization corrosion, 15-30μm compared to the former 22-70μm
It was confirmed that it exhibited excellent high-temperature corrosion resistance.

【0052】なお、以上の実施例に使用したMCrAlX合金
の化学成分はNi, Co, Cr, Al, Ta,Yを含むものである
が、前述したようにMCrAlX合金にはこれらに加えHf, C
s, Ce, La, Th, W, Si, Mn,Bなどを添加したものが
あり、その化学成分の種類は非常に多い。しかしなが
ら、本発明の作用機構および実施例から明らかなよう
に、この種のMCrAlX合金に添加される遊離金属Alが合金
化されたAlとは異なる物理的挙動 (特に融点) を示す作
用を利用しているものであり、実施例以外の金属元素が
含まれるMCrAlX合金に対しても十分その機能を発揮する
ものである。従って、本発明においては上記の実施例の
MCrAlX合金のみに限定されず、この種耐熱耐酸化性合金
に対しても広く適用できるものである。
The chemical components of the MCrAlX alloy used in the above embodiments include Ni, Co, Cr, Al, Ta, and Y. As described above, the MCrAlX alloy contains Hf, C
Some include s, Ce, La, Th, W, Si, Mn, and B, and the types of chemical components are extremely large. However, as is evident from the action mechanism and examples of the present invention, the free metal Al added to this type of MCrAlX alloy utilizes the action of exhibiting a physical behavior (particularly, melting point) different from that of alloyed Al. Therefore, it sufficiently exerts its function even on MCrAlX alloys containing metal elements other than the examples. Therefore, in the present invention,
The present invention is not limited to the MCrAlX alloy, but can be widely applied to this kind of heat-resistant and oxidation-resistant alloy.

【0053】実施例5 遊離金属Alを含むMCrAlX合金粉末の高温特性をさらに
よく確認するため、示差熱分析装置(真空理工製、示差
熱重量分析装置TGD−3000型) を用いて調査した。供
試した比較例の合金は、市販の32.8wt%Ni−21.4wt%Cr
−8.90wt%Al−0.41wt%Y−36.49 wt%Coで、すべての
金属成分は真空溶解後、これを粉末として製造された溶
射材料である。また、本発明のMCrAlX合金は、前記比
較合金にさらにメカニアルアロイング法によって金属粉
末Alを5wt%になるように添加して作製したものであ
る。
Example 5 The high temperature properties of the MCrAlX alloy powder containing free metal Al were further
In order to confirm well, a differential thermal analyzer (manufactured by Vacuum Riko,
Investigation was carried out using a thermogravimetric analyzer TGD-3000). Offering
The alloy of the comparative example tested is a commercially available 32.8wt% Ni-21.4wt% Cr.
-8.90wt% Al-0.41wt% Y-36.49wt% Co
After the metal components are melted in vacuum, the powder
It is a shooting material. Further, the MCrAlX alloy of the present invention has the above-mentioned ratio.
Metal powder is further added to the comparative alloy by the mechanical alloying method.
It is made by adding powdered Al to 5 wt%.
You.

【0054】図4は、これらの試料の熱分析結果を示しFIG. 4 shows the results of thermal analysis of these samples.
たものである。図において、1-1 は温度目盛り、1-2 はIt is a thing. In the figure, 1-1 is the temperature scale, 1-2 is
市販のMCrAlX合金粉末、1-3 は本発明の遊離金属AlをCommercially available MCrAlX alloy powder, 1-3 is free metal Al of the present invention.
含むMCrAlX合金粉末の熱分析曲線である。この図に示4 is a thermal analysis curve of an MCrAlX alloy powder containing the same. As shown in this figure
す結果から明らかなように、市販のMCrAlX合金粉末はAs is clear from the results, the commercially available MCrAlX alloy powder
室温から900 ℃に加熱しても、この間全く熱的に変化がEven when heated from room temperature to 900 ° C, there is no thermal change during this time.
認められない。すなわち、MCrAlX合金を構成する各金unacceptable. That is, each of the gold constituting the MCrAlX alloy
属成分が完全に合金化し、1000℃までの温度範囲では変Alloys are completely alloyed and change in the temperature range up to 1000 ° C.
化しないことを示している。これに対し、本発明の遊離It does not change. In contrast, the liberation of the present invention
金属Alを含むMCrAlX合金粉末を昇温していくと、660 As the temperature of the MCrAlX alloy powder containing metallic Al increases, 660
℃付近で急激な発熱反応が起こることが認められる。こIt is recognized that a sharp exothermic reaction occurs around ℃. This
の現象は、次のように説明できる。すなわち、660 ℃はCan be explained as follows. That is, 660 ° C is
Alの融点であるため、この温度でAlが溶融してMCrAlXSince it is the melting point of Al, Al melts at this temperature and MCrAlX
合金成分と冶金反応を起こし、この結果、生成する金属Metallurgical reaction with the alloy components, resulting in the resulting metal
間化合物の生成熱によって発熱したものである。例えHeat is generated by the heat of formation of the inter-compound. example
ば、AlとNiが反応してNiAlが生成するとFor example, if Al and Ni react to form NiAl 、118kj/mol の, 118kj / mol
生成熱が発生するとともに、その融点は1639℃に上昇すAs the heat of formation is generated, its melting point rises to 1639 ° C
ることが知られている。 (「燃焼合成の化学」編者 焼It is known that (Edited by `` The Chemistry of Combustion Synthesis ''
結合成研究会 発行者 (株) ティー・アイ・シィー発行Combined Research Group Publisher Issued by T.I.C.
平成4年5月20日 34頁表1化合物の生成熱, 融点お May 20, 1992, page 34 Table 1 Heat of formation, melting point
よび断熱燃焼温度)And adiabatic combustion temperature)

【0055】以上の実験結果から明らかなように、本発As is clear from the above experimental results,
明の溶射材料は金属AlとMCrAlX合金本来の性質を保有Ming's thermal spray material retains the original properties of metal Al and MCrAlX alloy
しており、低い温度でAlが溶融し、この結果、溶射皮膜Al melts at low temperatures, resulting in a thermal spray coating
を構成する粒子が相互に結合したり、気孔の発生を抑制Suppress the generation of pores and the particles that constitute
する作用機構を有することがわかった。It has been found that it has an action mechanism.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明によれば、MCrAlX合金を用いた溶
射皮膜を形成する際に避けられなかった基材の機械的性
質の低下を防止したうえで、かかる合金の溶射皮膜の気
孔率,密着性、高温耐耐食性の皮膜特性を著しく向上さ
せることができる。また、本発明によれば、溶射皮膜の
高温下での熱処理が避けられるので、省エネルギーに有
利なだけでなく工程を簡略化することもできる。
According to the present invention, the porosity of the sprayed coating of such an alloy is controlled while preventing the mechanical properties of the base material, which cannot be avoided when forming the sprayed coating using the MCrAlX alloy, from being prevented. Adhesion and high-temperature corrosion-resistant film characteristics can be significantly improved. Further, according to the present invention, heat treatment of the thermal sprayed coating at a high temperature can be avoided, which is advantageous not only for energy saving but also for simplifying the process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に従って成膜した溶射皮膜の断面模式図
である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a thermal spray coating formed according to the present invention.

【図2】本発明に従って成膜した溶射皮膜の断面模式図
である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a thermal spray coating formed according to the present invention.

【図3】本発明に従って成膜した溶射皮膜の断面模式図
である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a thermal sprayed film formed according to the present invention.

【図4】市販の溶射材料と本発明溶射材料との熱分析曲
線の比較図である。
FIG. 4 is a comparison diagram of thermal analysis curves of a commercially available thermal spray material and the thermal spray material of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基材 2 皮膜 (MCrAlX合金) 3 皮膜 (遊離金属Alを添加したMCrAlX合金) 4 皮膜 (遊離金属Alを添加して機械的に混合) 5 皮膜 (遊離金属Al) 1 Base material 2 Coating (MCrAlX alloy) 3 Coating (MCrAlX alloy with free metal Al added) 4 Coating (free metal Al added and mechanically mixed) 5 Coating (free metal Al)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基材表面に、Co, Ni, Cr, Al, のうちの
少なくとも2種を含む合金材料,又はこれにY,Hf, Ta
,Cs ,Ce, La, Th, W , Si, Mn,B等を少なくとも1種
を添加した合金材料よりなる層と、これらの合金材料に
さらに合金化していない遊離金属Alを含む合金材料より
なる層を交互に積層した溶射皮膜を形成したのち、700
℃以上の温度で1時間以上加熱することを特徴とする高
温耐食性合金溶射皮膜の形成方法。
An alloy material containing at least two of Co, Ni, Cr and Al, or Y, Hf, Ta
, Cs, Ce, La, Th, W, Si, Mn, B, a layer made of an alloy material to which at least one kind is added, and an alloy material containing free metal Al which is not further alloyed with these alloy materials After forming a thermal spray coating with alternating layers, 700
A method for forming a high-temperature corrosion-resistant alloy sprayed coating, wherein the coating is heated at a temperature of not less than 1 ° C. for at least 1 hour.
【請求項2】 基材表面に、Co, Ni, Cr, Al, のうちの
少なくとも2種を含む合金材料、又はこれにY,Hf, Ta
,Cs ,Ce, La, Th, W , Si, Mn,B等を少なくとも1種
を含む合金材料にさらに合金化していない遊離金属Alを
含む合金材料、の溶射皮膜を形成したのち、700 ℃以上
の温度で1時間以上加熱することを特徴とする高温耐食
性合金溶射皮膜の形成方法。
2. An alloy material containing at least two of Co, Ni, Cr, Al, or Y, Hf, Ta
, Cs, Ce, La, Th, W, Si, Mn, B, etc. After forming a thermal sprayed coating of an alloy material containing free metal Al, which is not further alloyed with an alloy material containing at least one of the above, 700 ° C or more A method for forming a high-temperature corrosion-resistant alloy sprayed coating, comprising heating at a temperature of 1 hour or more.
【請求項3】 基材表面に、Co, Ni, Cr, Al, のうちの
少なくとも2種を含む合金材料、又はこれにY,Hf, Ta
,Cs ,Ce, La, Th, W , Si, Mn,B等を少なくとも1種
を含む合金材料よりなる溶射皮膜を形成したのち、該溶
射皮膜の上に合金化していない遊離金属Alの溶射皮膜を
形成し、700 ℃以上の温度で1時間以上加熱することを
特徴とする高温耐食性合金溶射皮膜の形成方法。
3. An alloy material containing at least two of Co, Ni, Cr, Al, or Y, Hf, Ta
, Cs, Ce, La, Th, W, Si, Mn, B, etc., after forming a thermal sprayed coating composed of an alloy material containing at least one of them, a thermal sprayed coating of unalloyed free metal Al on the thermal sprayed coating Forming a high-temperature corrosion-resistant alloy sprayed film by heating at a temperature of 700 ° C. or more for 1 hour or more.
JP5094634A 1993-04-21 1993-04-21 Method of forming high temperature corrosion resistant alloy spray coating Expired - Fee Related JP2930497B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5094634A JP2930497B2 (en) 1993-04-21 1993-04-21 Method of forming high temperature corrosion resistant alloy spray coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5094634A JP2930497B2 (en) 1993-04-21 1993-04-21 Method of forming high temperature corrosion resistant alloy spray coating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06306567A JPH06306567A (en) 1994-11-01
JP2930497B2 true JP2930497B2 (en) 1999-08-03

Family

ID=14115704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5094634A Expired - Fee Related JP2930497B2 (en) 1993-04-21 1993-04-21 Method of forming high temperature corrosion resistant alloy spray coating

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2930497B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110306148B (en) * 2019-06-26 2021-06-22 中国石油大学(华东) Method for preparing aluminum-based amorphous layer by combining thermal spraying and electron beam remelting technologies

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06306567A (en) 1994-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU626355B2 (en) Yttrium enriched aluminide coating for superalloys
US6126758A (en) Aluminide-silicide coatings, coating compositions, process for coating and improved coated products
US5238752A (en) Thermal barrier coating system with intermetallic overlay bond coat
JP2991991B2 (en) Thermal spray coating for high temperature environment and method of manufacturing the same
JP3370676B2 (en) Protective layer for protecting members against corrosion, oxidation and thermal overload, and method of manufacturing the same
JPS6136061B2 (en)
JP3865705B2 (en) Heat shielding coating material excellent in corrosion resistance and heat resistance, and method for producing the same
JP2991990B2 (en) Thermal spray coating for high temperature environment and method of manufacturing the same
US4910092A (en) Yttrium enriched aluminide coating for superalloys
JPH0447018B2 (en)
JP3614430B2 (en) Aluminide / silicide coatings, coating compositions, coating methods and improved coating products
JP2983454B2 (en) High temperature resistant thermal spray coated member and method of manufacturing the same
JP2930497B2 (en) Method of forming high temperature corrosion resistant alloy spray coating
JP2933799B2 (en) High temperature oxidation resistant thermal spray material and thermal spray coating thereof
JP3188666B2 (en) High temperature thermal spray coating member and method of manufacturing the same
JP4313459B2 (en) High temperature exposed member and manufacturing method thereof
EP2322684A1 (en) Oxide-forming protective coatings for niobium-based materials
JP3597709B2 (en) High temperature spray coating
JPH0693412A (en) Heat resistant ti-based alloy
JP3917568B2 (en) Heat- and oxidation-resistant thermal spray coating member and method for producing the same
JP4167465B2 (en) High temperature oxidation resistant coated member and method for producing the same
Khajavi et al. Aluminide coatings for nickel based superalloys
JP3917567B2 (en) Thermal spray alloy powder and manufacturing method thereof
JP3917564B2 (en) Heat- and oxidation-resistant thermal spray coating member and method for producing the same
JPH08311633A (en) Heat-resistant material and its production

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19990427

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080521

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090521

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090521

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100521

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100521

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110521

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120521

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees