JP3027600B2 - 高温耐蝕性層の製造方法 - Google Patents
高温耐蝕性層の製造方法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
- C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
- C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
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- Filtering Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、コバルト及び／又はニッケルマトリックス
内に埋設された金属合金粒子を含む電気的に沈積された
高温耐蝕性層の製造方法であって、マトリックス材を含
む電解質をクロム及び／又はアルミニウム含有合金粉末
からなる懸濁液と混合し、ここにおいて金属合金粉末は
クロム又はアルミニウムを主材とする合金であり、且つ
球状の形と不動態化された表面を有し、且つ電解質浴中
に被膜が被着されるべき構成部材を配置し、該構成部材
を陰極に接続し、通電して、前記合金粒子が中に埋設さ
れているコバルト及び／又はニッケル層を構成部材の上
に電気的に沈積した後、合金形成のために熱処理を行う
高温耐蝕性層の製造方法に関する。
内に埋設された金属合金粒子を含む電気的に沈積された
高温耐蝕性層の製造方法であって、マトリックス材を含
む電解質をクロム及び／又はアルミニウム含有合金粉末
からなる懸濁液と混合し、ここにおいて金属合金粉末は
クロム又はアルミニウムを主材とする合金であり、且つ
球状の形と不動態化された表面を有し、且つ電解質浴中
に被膜が被着されるべき構成部材を配置し、該構成部材
を陰極に接続し、通電して、前記合金粒子が中に埋設さ
れているコバルト及び／又はニッケル層を構成部材の上
に電気的に沈積した後、合金形成のために熱処理を行う
高温耐蝕性層の製造方法に関する。
（従来の技術） 高温耐蝕性層の構造及び表面の品質を向上させるため
に、基本の発明（Hauptpatent）の課題は、少ない製造
コストで、金属マトリックス中の懸濁粉末（Suspension
spulvers）の挿入率（Einbaurate）が40容量％以上であ
る一様な品質の価値の高強度の高温耐蝕性層を得ること
ができるディスパージョンコーティング法を提供するこ
とであった。
に、基本の発明（Hauptpatent）の課題は、少ない製造
コストで、金属マトリックス中の懸濁粉末（Suspension
spulvers）の挿入率（Einbaurate）が40容量％以上であ
る一様な品質の価値の高強度の高温耐蝕性層を得ること
ができるディスパージョンコーティング法を提供するこ
とであった。
この基本の発明において、金属合金粉末はクロム又は
アルミニウムを主材とする合金であって、球状の形状及
び不動態の表面を有するものであり、且つ合金粒子が中
に埋設されているコバルト及び／又はニッケル層を沈積
させた後、合金形成のために熱処理が行われることが提
案された。
アルミニウムを主材とする合金であって、球状の形状及
び不動態の表面を有するものであり、且つ合金粒子が中
に埋設されているコバルト及び／又はニッケル層を沈積
させた後、合金形成のために熱処理が行われることが提
案された。
この方法においては、層の厚さの一様性及び沈積され
た金属マトリックス中の金属合金粉末の埋設率について
の品質の予想外の落ち込みが不都合に発生する。上側と
下側の間並びに上側と側部の間で著しい埋設率の違いが
認められる。
た金属マトリックス中の金属合金粉末の埋設率について
の品質の予想外の落ち込みが不都合に発生する。上側と
下側の間並びに上側と側部の間で著しい埋設率の違いが
認められる。
対応する比較試験において、意外にも、電解質中に配
置された垂直な表面領域は10容量％以下の少ない金属合
金粉末の埋設率を有し、これは回転する電解質浴中のみ
ならずガス泡が還流する電解質浴においても発生するこ
とが見出された。
置された垂直な表面領域は10容量％以下の少ない金属合
金粉末の埋設率を有し、これは回転する電解質浴中のみ
ならずガス泡が還流する電解質浴においても発生するこ
とが見出された。
水平に配置された構成部材の場合も同様に、金属合金
粉末の10容量％未満（kleiner 10 Vol.％）の埋設率が
認められた。
粉末の10容量％未満（kleiner 10 Vol.％）の埋設率が
認められた。
（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、沈積されるべき金属マトリックス中
の金属合金粒子の極微の集塊並びに個々の表面領域内の
層中の金属合金粒子が部分的にまばらになることを回避
し、金属合金粒子を40容量％以上有する層の一様な構造
を得、且つ構成部材上の層の厚さの変動を最小限に抑え
ることである。
の金属合金粒子の極微の集塊並びに個々の表面領域内の
層中の金属合金粒子が部分的にまばらになることを回避
し、金属合金粒子を40容量％以上有する層の一様な構造
を得、且つ構成部材上の層の厚さの変動を最小限に抑え
ることである。
（課題を解決するための手段） この課題は、コバルト及び／又はニッケルマトリック
ス内に埋設された金属合金粒子を含む電気的に沈積され
た高温耐蝕性層の製造方法であって、マトリックス材を
含む電解質をクロム及び／又はアルミニウム含有合金粉
末からなる懸濁液と混合し、ここにおいて金属合金粉末
はクロム又はアルミニウムを主材とする合金であり、且
つ球状の形と不動態化された表面を有し、且つ電解質浴
中に被膜が被着されるべき構成部材を配置し、該構成部
材を陰極に接続し、通電して、前記合金粒子が中に埋設
されているコバルト及び／又はニッケル層を構成部材の
上に電気的に沈積した後、合金形成のために熱処理を行
う高温耐蝕性層の製造方法において、被膜を被着される
べき構成部材をガス泡が混入されている電解質浴中に水
平に配置し、水平軸を中心として構成部材を２乃至10回
／分の範囲の回転数で回転させることによって解決され
る。
ス内に埋設された金属合金粒子を含む電気的に沈積され
た高温耐蝕性層の製造方法であって、マトリックス材を
含む電解質をクロム及び／又はアルミニウム含有合金粉
末からなる懸濁液と混合し、ここにおいて金属合金粉末
はクロム又はアルミニウムを主材とする合金であり、且
つ球状の形と不動態化された表面を有し、且つ電解質浴
中に被膜が被着されるべき構成部材を配置し、該構成部
材を陰極に接続し、通電して、前記合金粒子が中に埋設
されているコバルト及び／又はニッケル層を構成部材の
上に電気的に沈積した後、合金形成のために熱処理を行
う高温耐蝕性層の製造方法において、被膜を被着される
べき構成部材をガス泡が混入されている電解質浴中に水
平に配置し、水平軸を中心として構成部材を２乃至10回
／分の範囲の回転数で回転させることによって解決され
る。
（作用） この解決法は、構成部材の上側と構成部材の下側の間
の埋設率と層の厚さの釣り合いの適性化（Vergleichmig
ung）が達成されると云う利点を有する。
の埋設率と層の厚さの釣り合いの適性化（Vergleichmig
ung）が達成されると云う利点を有する。
また、本発明において、２回／分乃至10回／分の回転
数領域で沈積が行われるが、この回転数領域は、構成部
材の上側と下側の間の周期的に起きる極微の埋設率の相
違が回避され、限界の40容量％より下へ埋設率の低下が
起こらないという利点を有する。それに対して回転数が
２回／分より下のとき構成部材の上側と下側の間の周期
的に起きる極微の埋設率の相違を回避できない。また回
転数が10回／分を越えるとき限界の40容量％より下への
埋設率の低下が起きる。
数領域で沈積が行われるが、この回転数領域は、構成部
材の上側と下側の間の周期的に起きる極微の埋設率の相
違が回避され、限界の40容量％より下へ埋設率の低下が
起こらないという利点を有する。それに対して回転数が
２回／分より下のとき構成部材の上側と下側の間の周期
的に起きる極微の埋設率の相違を回避できない。また回
転数が10回／分を越えるとき限界の40容量％より下への
埋設率の低下が起きる。
本発明の好ましい実施態様において、マトリックス材
として化学量論的モル比1:1でコバルトとニッケルが沈
積される。
として化学量論的モル比1:1でコバルトとニッケルが沈
積される。
比較試験は、この化学量論的沈積について、純正なコ
バルトマトリックスの沈積と比べて意外な有利さを示し
た。意外にも、層の品質が低下するところの臨界的な電
流密度が更にいっそう倍加されるので、沈積速度は更に
いっそう倍加される。純正なコバルトマトリックス沈積
において、臨界的な電流密度のとき、金属合金粉末の最
小に抑えられた埋設率と、他の表面領域と比べて例えば
縁、先端、湾曲部又は稜等の構成部材の曝される部分に
よりあらい層表面が発生する。
バルトマトリックスの沈積と比べて意外な有利さを示し
た。意外にも、層の品質が低下するところの臨界的な電
流密度が更にいっそう倍加されるので、沈積速度は更に
いっそう倍加される。純正なコバルトマトリックス沈積
において、臨界的な電流密度のとき、金属合金粉末の最
小に抑えられた埋設率と、他の表面領域と比べて例えば
縁、先端、湾曲部又は稜等の構成部材の曝される部分に
よりあらい層表面が発生する。
好ましい沈積方法において、化学量論的コバルト−ニ
ッケルマトリックスについては、500乃至800A/m2電流密
度が適用され、この電流密度は100μm/h乃至150μm/hの
高い沈積速度を有利に生ぜしめる。その場合10％未満
（kleiner10％）の層の厚さの変化が達成され、金属合
金の埋設率は45容量％に高められる。
ッケルマトリックスについては、500乃至800A/m2電流密
度が適用され、この電流密度は100μm/h乃至150μm/hの
高い沈積速度を有利に生ぜしめる。その場合10％未満
（kleiner10％）の層の厚さの変化が達成され、金属合
金の埋設率は45容量％に高められる。
合金粒子が埋設されているコバルト及び／又はニッケ
ル層を沈積した後の熱処理は真空下で拡散灼熱する（Di
ffusionsguehen）ことにより行われる。これによって合
金の形成が行われ、既知の溶射法と同等の層の品質を得
ることができる。
ル層を沈積した後の熱処理は真空下で拡散灼熱する（Di
ffusionsguehen）ことにより行われる。これによって合
金の形成が行われ、既知の溶射法と同等の層の品質を得
ることができる。
（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。
次の組成： NiSo4・6H2O 320g/ CoSO4・6H2O 30g/ NiCl2・6H2O 50g/ H3BO3 35g/ CrAlY（10μｍ未満の粒子の大きさの金属合金粒子） 20g/ の電解質浴中に長手軸を有するタービン羽根が水平に漬
けられ、その長手軸の回りを10回／分で回転せしめられ
る。そのとき構成部材に800A/m2の調整された直流電流
密度の電流が流される。
けられ、その長手軸の回りを10回／分で回転せしめられ
る。そのとき構成部材に800A/m2の調整された直流電流
密度の電流が流される。
60分以内にコバルト50モル％及びニッケル50モル％か
らなり、中にCr71モル％、Al27モル％、及びY2モル％か
らなる合金のCrAlY−粒子が埋設（Einlagerungen）され
ている層が、一様な層厚で羽根の上側及び下側に140±1
0μｍでCrAlY−粒子の45容量％の一定の埋設率で沈積さ
れた。
らなり、中にCr71モル％、Al27モル％、及びY2モル％か
らなる合金のCrAlY−粒子が埋設（Einlagerungen）され
ている層が、一様な層厚で羽根の上側及び下側に140±1
0μｍでCrAlY−粒子の45容量％の一定の埋設率で沈積さ
れた。
層の品質を良くするために、浸透剤、下地光沢剤（Gr
undglaenzer）又はその他の光沢剤添加物（Glanzmittel
zusaetze）が浴（Abscheidungsbad）中に添加される。
上の例において、オルトベンゾール酸硫化物（Ortho−B
enzolsaeuresulfid）0.4g/、ブチン−（２）−ジオー
ル（1,4）0.2g/及びSNAP A/M 3ml/が浴（Abscheide
bad）に添加、溶解された。
undglaenzer）又はその他の光沢剤添加物（Glanzmittel
zusaetze）が浴（Abscheidungsbad）中に添加される。
上の例において、オルトベンゾール酸硫化物（Ortho−B
enzolsaeuresulfid）0.4g/、ブチン−（２）−ジオー
ル（1,4）0.2g/及びSNAP A/M 3ml/が浴（Abscheide
bad）に添加、溶解された。
引き続く1050℃における15時間の熱処理中に、マトリ
ックス要素であるコバルトとニッケルが、CrAlY−粒子
の表面に、そして構成部材の主材料の表面に入り混じっ
て分散せしめられる。この主材料は、この例においては
次の合金の成分からなるものである。
ックス要素であるコバルトとニッケルが、CrAlY−粒子
の表面に、そして構成部材の主材料の表面に入り混じっ
て分散せしめられる。この主材料は、この例においては
次の合金の成分からなるものである。
炭素 0.15 ％ クロム 10.0 ％ コバルト 15.0 ％ モリブデン 3.0 ％ チタン 4.7 ％ アルミニウム 5.5 ％ ジルコニウム 0.05 ％ 硼素 0.015％ バナジウム 1.0 ％ ニッケル 残量 上に挙げたパラメータでタービン羽根は次の組成の被
膜により効果的に被覆される。
膜により効果的に被覆される。
クロム 9.0 ％ コバルト 5.0 ％ タングステン 9.5 ％ タンタル 2.9 ％ ニオブ 0.7 ％ アルミニウム 5.5 ％ チタン 1.8 ％ 炭素 0.03％ ニッケル 残量 （発明の効果） 以上詳記した通り、本発明によれば沈積された金属マ
トリックス中の金属合金粒子の極微の集塊並びに個々の
表面領域内の層中の金属合金粒子が部分的にまばらにな
ることを回避することができ、金属合金粒子を40容量％
以上有する層の一様な構造を得ることができ、且つ構成
部材上の層の厚さの変動を最小限に抑えることができ
る。
トリックス中の金属合金粒子の極微の集塊並びに個々の
表面領域内の層中の金属合金粒子が部分的にまばらにな
ることを回避することができ、金属合金粒子を40容量％
以上有する層の一様な構造を得ることができ、且つ構成
部材上の層の厚さの変動を最小限に抑えることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ・リンスカ ドイツ連邦共和国 8018 グラフィング シュロッスストラッセ 20 (56)参考文献 英国特許出願公開2182055（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25D 15/00 - 15/02
Claims (5)
- 【請求項１】コバルト及び／又はニッケルマトリックス
内に埋設された金属合金粒子を含む電気的に沈積された
高温耐蝕性層の製造方法であって、マトリックス材を含
む電解質をクロム及び／又はアルミニウム含有合金粉末
からなる懸濁液と混合し、ここにおいて金属合金粉末は
クロム又はアルミニウムを主材とする合金であり、且つ
球状の形と不動態化された表面を有し、且つ電解質浴中
に被膜が被着されるべき構成部材を配置し、該構成部材
を陰極に接続し、通電して、前記合金粒子が中に埋設さ
れているコバルト及び／又はニッケル層を構成部材の上
に電気的に沈積した後、合金形成のために熱処理を行う
高温耐蝕性層の製造方法において、被膜を被着されるべ
き構成部材をガス泡が混入されている電解質浴中に水平
に配置し、水平軸を中心として該構成部材を２乃至10回
／分の範囲の回転数で回転させることを特徴とする高温
耐蝕性層の製造方法。 - 【請求項２】化学量論的モル比が1:1のコバルトとニッ
ケルからなるマトリックス材を沈積させることを特徴と
する請求項１に記載の高温耐蝕性層の製造方法。 - 【請求項３】構成部材に、500乃至800A/m2の電流密度の
電流を流すことを特徴とする請求項１乃至２に記載の高
温耐蝕性層の製造方法。 - 【請求項４】前記熱処理を真空下で行うことを特徴とす
る請求項１乃至３の何れか一項に記載の高温耐蝕性層の
製造方法。 - 【請求項５】前記熱処理を、900乃至1000℃の温度で行
うことを特徴とする請求項４に記載の高温耐蝕性層の製
造方法。
Applications Claiming Priority (3)
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