JP3073180B2 - Ｎｂ合金への耐酸化表面コーティング - Google Patents
Ｎｂ合金への耐酸化表面コーティングInfo
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- JP3073180B2 JP3073180B2 JP09207846A JP20784697A JP3073180B2 JP 3073180 B2 JP3073180 B2 JP 3073180B2 JP 09207846 A JP09207846 A JP 09207846A JP 20784697 A JP20784697 A JP 20784697A JP 3073180 B2 JP3073180 B2 JP 3073180B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超高温耐熱材料とし
て有望なＮｂ合金の耐酸化表面コーティングに関するも
ので、発電用ガスタービン及び航空機用エンジンの燃焼
器、タービン、あるいは、宇宙往還機、ロケットのエン
ジン部材、機体部材に適用しうるものである。
て有望なＮｂ合金の耐酸化表面コーティングに関するも
ので、発電用ガスタービン及び航空機用エンジンの燃焼
器、タービン、あるいは、宇宙往還機、ロケットのエン
ジン部材、機体部材に適用しうるものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、発電用ガスタービン及び航空機用
エンジンの性能向上、あるいは宇宙往還機の実現等を目
的とした、超高温耐熱材料の開発が強く要望されてい
る。このような背景のもとで、高温強度が高く信頼性に
優れた耐熱合金の開発が進んでいる。例えば、高融点金
属であるＮｂをベースにしたＮｂ合金あるいはＮｂ3Ａ
ｌ金属間化合物は、現有の耐熱合金であるＮｉ基超合金
をはるかに凌ぐ高温強度を有することから有望視されて
おり、特開平６−１２２９３５号公報には、Ｗ，Ｔａを
添加元素とし１６００℃での圧縮強度が向上したＮｂ−
Ａｌ基金属間化合物が開示されている。
エンジンの性能向上、あるいは宇宙往還機の実現等を目
的とした、超高温耐熱材料の開発が強く要望されてい
る。このような背景のもとで、高温強度が高く信頼性に
優れた耐熱合金の開発が進んでいる。例えば、高融点金
属であるＮｂをベースにしたＮｂ合金あるいはＮｂ3Ａ
ｌ金属間化合物は、現有の耐熱合金であるＮｉ基超合金
をはるかに凌ぐ高温強度を有することから有望視されて
おり、特開平６−１２２９３５号公報には、Ｗ，Ｔａを
添加元素とし１６００℃での圧縮強度が向上したＮｂ−
Ａｌ基金属間化合物が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、無酸
化雰囲気における強度を保証するものであり、高温酸化
現象について考慮されていない。Ｎｂ3Ａｌ金属間化合
物やＮｂ合金では高温酸化が著しく、大気中において少
なくとも８００℃以上での使用は不可能である。Ｎｂ3
Ａｌは大気中で９００℃以上で激しく酸化し、１５００
℃以上では生成Ｎｂ酸化物が溶融して、もとの形状すら
保持することができなくなる。金属間化合物相を含まな
いｂｃｃ単相のＮｂ合金でも同様である。従って、Ｎｂ
3Ａｌ金属間化合物やＮｂ合金を実用耐熱部材として適
用するためには、耐酸化表面処理が不可欠である。
化雰囲気における強度を保証するものであり、高温酸化
現象について考慮されていない。Ｎｂ3Ａｌ金属間化合
物やＮｂ合金では高温酸化が著しく、大気中において少
なくとも８００℃以上での使用は不可能である。Ｎｂ3
Ａｌは大気中で９００℃以上で激しく酸化し、１５００
℃以上では生成Ｎｂ酸化物が溶融して、もとの形状すら
保持することができなくなる。金属間化合物相を含まな
いｂｃｃ単相のＮｂ合金でも同様である。従って、Ｎｂ
3Ａｌ金属間化合物やＮｂ合金を実用耐熱部材として適
用するためには、耐酸化表面処理が不可欠である。
【０００４】本発明の目的は、Ｎｂを主成分とする合金
への有効な耐酸化表面コーティングを提供することにあ
る。
への有効な耐酸化表面コーティングを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】Ｎｂを主成分とする合金
とは、Ｎｂ中に主として高温強度向上のためＭｏ，Ｗ，
Ｔａ，Ｚｒ，Ｃ等の元素を添加したｂｃｃ相を主構成相
とする合金や、ＮｂにＡｌを添加しＡ１５型の金属間化
合物を析出させた、あるいはＡ１５相が主構成相となる
ようなＮｂ−Ａｌ系合金を意味する。後者のＮｂ−Ａｌ
系合金は、高温強度向上を目的にＭｏ，Ｗ，Ｔａ等が添
加されている場合もあり、特にＭｏはＡ１５相を維持し
たままＮｂに１００％置換することができるため、Ｍｏ
含有量が原子％で４５％までのＡ１５型合金も、該Ｎｂ
−Ａｌ系合金の範疇に含む。
とは、Ｎｂ中に主として高温強度向上のためＭｏ，Ｗ，
Ｔａ，Ｚｒ，Ｃ等の元素を添加したｂｃｃ相を主構成相
とする合金や、ＮｂにＡｌを添加しＡ１５型の金属間化
合物を析出させた、あるいはＡ１５相が主構成相となる
ようなＮｂ−Ａｌ系合金を意味する。後者のＮｂ−Ａｌ
系合金は、高温強度向上を目的にＭｏ，Ｗ，Ｔａ等が添
加されている場合もあり、特にＭｏはＡ１５相を維持し
たままＮｂに１００％置換することができるため、Ｍｏ
含有量が原子％で４５％までのＡ１５型合金も、該Ｎｂ
−Ａｌ系合金の範疇に含む。
【０００６】上記の目的を達成するために、本発明で
は、Ｎｂを主成分とする合金の耐酸化表面コーティング
において、純度９５％以上のＩｒよりなる第１層の表面
に、ＡｕまたはＰｄよりなる第２層を備えたものであ
る。
は、Ｎｂを主成分とする合金の耐酸化表面コーティング
において、純度９５％以上のＩｒよりなる第１層の表面
に、ＡｕまたはＰｄよりなる第２層を備えたものであ
る。
【０００７】また、本発明では、Ｎｂを主成分とする合
金の耐酸化表面コーティングにおいて、純度９５％以上
のＩｒよりなる第１層の表面に、ＡｕまたはＰｄよりな
る第２層を備え、さらに該第２層の表面に純度９５％以
上のＩｒよりなる第３層を備えたものである。
金の耐酸化表面コーティングにおいて、純度９５％以上
のＩｒよりなる第１層の表面に、ＡｕまたはＰｄよりな
る第２層を備え、さらに該第２層の表面に純度９５％以
上のＩｒよりなる第３層を備えたものである。
【０００８】更に、Ｎｂを主成分とする合金の耐酸化表
面コーティングにおいて、純度９５％以上のＩｒよりな
る第１層の表面に、ＡｕまたはＰｄよりなる第２層を備
え、さらに該第２層の表面にＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，Ｚｒ
Ｏ2のうち少なくとも１種以上の物質よりなる第３層を
備えたものである。
面コーティングにおいて、純度９５％以上のＩｒよりな
る第１層の表面に、ＡｕまたはＰｄよりなる第２層を備
え、さらに該第２層の表面にＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，Ｚｒ
Ｏ2のうち少なくとも１種以上の物質よりなる第３層を
備えたものである。
【０００９】本発明では高温耐酸化被覆層のうち酸素を
遮断する層として、Ｉｒを用いる。このＩｒは貴金属の
一種であり、融点が２４００℃以上と高い。高温耐食性
及び高温耐酸化性が優れており、１５００℃を超える超
高温においてもほとんど酸化、腐食が進行せず安定に存
在しうることから、超高温におけるＮｂ合金の酸素遮断
層としてＩｒを用いる。酸素遮断層としてＡｌ2Ｏ3、ま
たはＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を使用した場合、９００℃程度
の温度に加熱した時点で、熱応力によって皮膜にクラッ
クが発生する。酸素がそのクラックを通って基材のＮｂ
合金に到達すると、Ｎｂが酸化し体積膨張が生じる。そ
のことによってＡｌ2Ｏ3皮膜がさらに破壊され、酸化が
加速される。
遮断する層として、Ｉｒを用いる。このＩｒは貴金属の
一種であり、融点が２４００℃以上と高い。高温耐食性
及び高温耐酸化性が優れており、１５００℃を超える超
高温においてもほとんど酸化、腐食が進行せず安定に存
在しうることから、超高温におけるＮｂ合金の酸素遮断
層としてＩｒを用いる。酸素遮断層としてＡｌ2Ｏ3、ま
たはＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2を使用した場合、９００℃程度
の温度に加熱した時点で、熱応力によって皮膜にクラッ
クが発生する。酸素がそのクラックを通って基材のＮｂ
合金に到達すると、Ｎｂが酸化し体積膨張が生じる。そ
のことによってＡｌ2Ｏ3皮膜がさらに破壊され、酸化が
加速される。
【００１０】最適な成膜方法により得られたＩｒ表面被
覆層は、前記Ａｌ2Ｏ3皮膜がもつ高温でのクラック発生
による酸素侵入という問題を全く生じない。Ｉｒは面心
立方構造をもつ金属元素であるので、Ａｌ2Ｏ3のような
脆性材料ではない。従って、熱応力が発生してもクラッ
クは生じにくいので、Ｉｒ皮膜そのものの物質内を拡散
していく以外に酸素が基材に侵入することはない。前述
したように、Ｉｒは高温においても酸素を拡散しにくい
ため、良好な耐酸化性が得られるものである。
覆層は、前記Ａｌ2Ｏ3皮膜がもつ高温でのクラック発生
による酸素侵入という問題を全く生じない。Ｉｒは面心
立方構造をもつ金属元素であるので、Ａｌ2Ｏ3のような
脆性材料ではない。従って、熱応力が発生してもクラッ
クは生じにくいので、Ｉｒ皮膜そのものの物質内を拡散
していく以外に酸素が基材に侵入することはない。前述
したように、Ｉｒは高温においても酸素を拡散しにくい
ため、良好な耐酸化性が得られるものである。
【００１１】一方で、このＩｒ表面被覆層は、１１００
℃以上の高温に長時間曝すと、粒成長を起こす。その結
果約μｍ程度に成長した粒の境界に直径μｍ程度のピン
ホールが発生し、そこから酸素が基材に到達してしまう
問題が生じる。一旦基材が酸化されると、前述したよう
にＮｂの酸化で基材表面に体積膨張が生じるため、Ｉｒ
表面被覆層が破壊され、酸化が加速される。
℃以上の高温に長時間曝すと、粒成長を起こす。その結
果約μｍ程度に成長した粒の境界に直径μｍ程度のピン
ホールが発生し、そこから酸素が基材に到達してしまう
問題が生じる。一旦基材が酸化されると、前述したよう
にＮｂの酸化で基材表面に体積膨張が生じるため、Ｉｒ
表面被覆層が破壊され、酸化が加速される。
【００１２】そこで、本発明では、Ｉｒ表面被覆層に発
生したピンホールをその場で封止するために、Ａｕまた
はＰｄよりなる第２層をＩｒ表面被覆層の表面に備え
る。Ａｕは融点が１０６３℃であり、Ｉｒ表面被覆層で
粒成長によるピンホールが発生する温度域では液体状態
となるため、Ｉｒ表面被覆層のピンホールに易動度の高
い高温液体状態で進入し、封止効果を発揮する。Ａｕは
液体状態でも酸化されないうえ、酸素もほとんど透過し
ないことから、Ｉｒ表面被覆層のピンホールを通じて酸
素が基材に達することがなく、基材の耐酸化性を向上さ
せることができる。
生したピンホールをその場で封止するために、Ａｕまた
はＰｄよりなる第２層をＩｒ表面被覆層の表面に備え
る。Ａｕは融点が１０６３℃であり、Ｉｒ表面被覆層で
粒成長によるピンホールが発生する温度域では液体状態
となるため、Ｉｒ表面被覆層のピンホールに易動度の高
い高温液体状態で進入し、封止効果を発揮する。Ａｕは
液体状態でも酸化されないうえ、酸素もほとんど透過し
ないことから、Ｉｒ表面被覆層のピンホールを通じて酸
素が基材に達することがなく、基材の耐酸化性を向上さ
せることができる。
【００１３】ＡｕとＩｒは互いに固溶しにくい元素であ
り、例えばＩｒ中にＡｕは最大で２ａｔ，％、逆にＡｕ
中にＩｒは最大で０．１ａｔ，％しか固溶しない。ま
た、Ｉｒ−Ａｌ二元系では、平衡状態で金属間化合物相
を形成せず、互いの固溶限を越えた組成域では液相線温
度まで２相共存状態である。従って、Ｉｒ層上にＡｕ層
を設けるという本発明の構成において、Ｉｒが溶融する
２４００℃以上の温度までは、ＡｕはＩｒ中にほとんど
溶け込むことなく液相状態で安定に存在しうるものであ
る。ここで、Ｉｒ表面被覆層のピンホール封止を担う第
２層の物質に、Ｉｒと反応性の高い物質を用いると、安
定に液相状態を保つことができず、易動度が不足しピン
ホールを封止することができないばかりか、Ｉｒ表面被
覆層中に第２層の物質が拡散し、Ｉｒそのものの耐酸化
性を劣化させるおそれがある。
り、例えばＩｒ中にＡｕは最大で２ａｔ，％、逆にＡｕ
中にＩｒは最大で０．１ａｔ，％しか固溶しない。ま
た、Ｉｒ−Ａｌ二元系では、平衡状態で金属間化合物相
を形成せず、互いの固溶限を越えた組成域では液相線温
度まで２相共存状態である。従って、Ｉｒ層上にＡｕ層
を設けるという本発明の構成において、Ｉｒが溶融する
２４００℃以上の温度までは、ＡｕはＩｒ中にほとんど
溶け込むことなく液相状態で安定に存在しうるものであ
る。ここで、Ｉｒ表面被覆層のピンホール封止を担う第
２層の物質に、Ｉｒと反応性の高い物質を用いると、安
定に液相状態を保つことができず、易動度が不足しピン
ホールを封止することができないばかりか、Ｉｒ表面被
覆層中に第２層の物質が拡散し、Ｉｒそのものの耐酸化
性を劣化させるおそれがある。
【００１４】Ａｕの代わりにＰｄを第２層として用いる
場合も、同様の効果が得られる。ＰｄはＩｒと同じ貴金
属元素の一つであり、それ自身高い耐酸化性を有する。
また、ＩｒとＰｄは高温では全率固溶型の元素ではある
が、１４８２℃以下の温度では２相分離をすることから
分かるように、反応性はそれほど高くない。Ｐｄの融点
が１５５２℃であることから、１５５２℃以上の高温で
使用する場合に第２相のＰｄが液体状態になり、Ｉｒ層
のピンホールを封止する効果を発揮する。
場合も、同様の効果が得られる。ＰｄはＩｒと同じ貴金
属元素の一つであり、それ自身高い耐酸化性を有する。
また、ＩｒとＰｄは高温では全率固溶型の元素ではある
が、１４８２℃以下の温度では２相分離をすることから
分かるように、反応性はそれほど高くない。Ｐｄの融点
が１５５２℃であることから、１５５２℃以上の高温で
使用する場合に第２相のＰｄが液体状態になり、Ｉｒ層
のピンホールを封止する効果を発揮する。
【００１５】Ａｕは融点が１０６３℃であるため、例え
ば１５００℃以上の高温に曝されるとかなり大きい速度
で蒸発してしまう。そこで、液相状態になったＡｕの高
温での蒸発を防止するために、Ａｕの第２層の上にさら
に層を設けることが有効となる。もう一つの本発明で
は、この蒸発防止の第３層にＩｒか、高温酸化雰囲気で
安定なＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2のうち少なくとも１
種以上の物質よりなる酸化物を用いる。これら第３層に
用いる物質は、いずれも本発明の対象とする高温酸化雰
囲気で安定であり、それ自身高い耐酸化性を示す。従っ
て、第２層のＡｕが液体状態にある場合も、安定な状態
で存在し、Ａｕが蒸発するのを防止する。
ば１５００℃以上の高温に曝されるとかなり大きい速度
で蒸発してしまう。そこで、液相状態になったＡｕの高
温での蒸発を防止するために、Ａｕの第２層の上にさら
に層を設けることが有効となる。もう一つの本発明で
は、この蒸発防止の第３層にＩｒか、高温酸化雰囲気で
安定なＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2のうち少なくとも１
種以上の物質よりなる酸化物を用いる。これら第３層に
用いる物質は、いずれも本発明の対象とする高温酸化雰
囲気で安定であり、それ自身高い耐酸化性を示す。従っ
て、第２層のＡｕが液体状態にある場合も、安定な状態
で存在し、Ａｕが蒸発するのを防止する。
【００１６】第３層にＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2等の
酸化物を用いた場合、酸化物に亀裂が発生してＡｕ蒸発
防止効果が部分的に失われても、Ａｕで封止されたＩｒ
表面被覆層上のピンホールが、第３層の酸化物皮膜の亀
裂によって雰囲気に曝される確率は極めて低い。従っ
て、第３層にＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2等の酸化物を
用いたとしても、全体としてのＡｕ蒸発防止効果は十分
に発揮される。Ａｕとこれら酸化物は高温においてもほ
とんど反応しないために、それぞれの層が独立に機能す
ると言う点において極めて有効である。同様に、Ａｕ層
の蒸発防止のための第３層にＩｒを用いることは、上記
の酸化物を第３層に用いた場合と同様、高い耐酸化性、
Ａｕとの低反応性から有効である。
酸化物を用いた場合、酸化物に亀裂が発生してＡｕ蒸発
防止効果が部分的に失われても、Ａｕで封止されたＩｒ
表面被覆層上のピンホールが、第３層の酸化物皮膜の亀
裂によって雰囲気に曝される確率は極めて低い。従っ
て、第３層にＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2等の酸化物を
用いたとしても、全体としてのＡｕ蒸発防止効果は十分
に発揮される。Ａｕとこれら酸化物は高温においてもほ
とんど反応しないために、それぞれの層が独立に機能す
ると言う点において極めて有効である。同様に、Ａｕ層
の蒸発防止のための第３層にＩｒを用いることは、上記
の酸化物を第３層に用いた場合と同様、高い耐酸化性、
Ａｕとの低反応性から有効である。
【００１７】また、ピンホールを封止したＡｕ以外が全
て蒸発してしまうような極めて長時間の酸化において
も、第１層のＩｒと第３層のＩｒが接するだけであり、
反応物によるＩｒの耐酸化性劣化等の問題は全く生じな
い。その場合は、見掛け上Ｉｒ粗大粒間のいくつかのピ
ンホール中にＡｕが存在する以外は、全てＩｒにより構
成された表面被覆層となり、高い耐酸化性を示すことに
なる。第２層にＡｕの代わりにＰｄを用いる場合にも、
第３層として上記蒸発防止層を設けることは同様の理由
から有効である。その場合も第３層の物質して、Ｉｒ、
及びＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2等の酸化物が有効であ
ることは言うまでもない。
て蒸発してしまうような極めて長時間の酸化において
も、第１層のＩｒと第３層のＩｒが接するだけであり、
反応物によるＩｒの耐酸化性劣化等の問題は全く生じな
い。その場合は、見掛け上Ｉｒ粗大粒間のいくつかのピ
ンホール中にＡｕが存在する以外は、全てＩｒにより構
成された表面被覆層となり、高い耐酸化性を示すことに
なる。第２層にＡｕの代わりにＰｄを用いる場合にも、
第３層として上記蒸発防止層を設けることは同様の理由
から有効である。その場合も第３層の物質して、Ｉｒ、
及びＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2等の酸化物が有効であ
ることは言うまでもない。
【００１８】本発明では、Ｉｒの表面被覆層と基材の間
に、例えばＴａ，Ｒｅ，Ｗ等の高融点金属からなる中間
層を挿入する場合もある。１７００℃を越える高温域で
は、ＩｒとＮｂは互いに拡散しやすい性質を持ち、１７
００℃以上で長時間保持するとＩｒ層はＮｂ合金の中に
拡散して消失してしまう。このようにＩｒが消失してし
まえば、高温酸化雰囲気においてＮｂ合金の耐酸化性は
確保されず、激しく酸化してしまう。ＩｒがＮｂ合金中
に拡散するのを防ぐために、Ｎｂ合金とＩｒ層の間にＴ
ａ，Ｒｅ，Ｗの３種類の高融点金属のいずれかからなる
拡散防止層を設ければ、Ｉｒが剥離したり拡散により消
失したりすることなく、本来の酸素遮断効果を十分に発
揮することが可能となる。
に、例えばＴａ，Ｒｅ，Ｗ等の高融点金属からなる中間
層を挿入する場合もある。１７００℃を越える高温域で
は、ＩｒとＮｂは互いに拡散しやすい性質を持ち、１７
００℃以上で長時間保持するとＩｒ層はＮｂ合金の中に
拡散して消失してしまう。このようにＩｒが消失してし
まえば、高温酸化雰囲気においてＮｂ合金の耐酸化性は
確保されず、激しく酸化してしまう。ＩｒがＮｂ合金中
に拡散するのを防ぐために、Ｎｂ合金とＩｒ層の間にＴ
ａ，Ｒｅ，Ｗの３種類の高融点金属のいずれかからなる
拡散防止層を設ければ、Ｉｒが剥離したり拡散により消
失したりすることなく、本来の酸素遮断効果を十分に発
揮することが可能となる。
【００１９】これら拡散防止層に用いるＴａ，Ｒｅ，Ｗ
自身には雰囲気中の酸素を遮断する効果が無いので、Ｉ
ｒ層とＡｕのピンホール封止層の組合せで酸素遮断効果
を持たせる。拡散防止層に用いる物質に要求される特性
として、第一に融点が使用温度以上であること、第ニに
使用温度でのＩｒとＮｂ合金の拡散を防止できること、
そして第三にＮｂ合金との密着性がよく、Ｉｒ層の密着
性も損なわないことが挙げられる。Ｔａ，Ｒｅ，Ｗはこ
れらの条件をいずれも満たしており、拡散防止層の物質
として適当である。
自身には雰囲気中の酸素を遮断する効果が無いので、Ｉ
ｒ層とＡｕのピンホール封止層の組合せで酸素遮断効果
を持たせる。拡散防止層に用いる物質に要求される特性
として、第一に融点が使用温度以上であること、第ニに
使用温度でのＩｒとＮｂ合金の拡散を防止できること、
そして第三にＮｂ合金との密着性がよく、Ｉｒ層の密着
性も損なわないことが挙げられる。Ｔａ，Ｒｅ，Ｗはこ
れらの条件をいずれも満たしており、拡散防止層の物質
として適当である。
【００２０】拡散防止層、Ｉｒ層という多層構造では、
前記第三の条件である基材との境界部を含めた各々の層
境界での皮膜の密着性が特に重要である。拡散防止層と
Ｉｒ層の密着性が悪いと、耐熱部材の使用温度に至るま
での過程でＩｒ皮膜が一部剥離する。前述した通り、Ｔ
ａ，Ｒｅ，Ｗ自身には雰囲気中の酸素を遮断する効果が
無いので、剥離した部分から酸素アタックを受けて、生
成した酸化物の体積膨張によって皮膜全体が破壊する。
この皮膜の破壊によって基材の耐酸化性は完全に失われ
てしまう。
前記第三の条件である基材との境界部を含めた各々の層
境界での皮膜の密着性が特に重要である。拡散防止層と
Ｉｒ層の密着性が悪いと、耐熱部材の使用温度に至るま
での過程でＩｒ皮膜が一部剥離する。前述した通り、Ｔ
ａ，Ｒｅ，Ｗ自身には雰囲気中の酸素を遮断する効果が
無いので、剥離した部分から酸素アタックを受けて、生
成した酸化物の体積膨張によって皮膜全体が破壊する。
この皮膜の破壊によって基材の耐酸化性は完全に失われ
てしまう。
【００２１】本発明のＴａ，Ｒｅ，Ｗ上へのＩｒ皮膜の
密着性は、Ｉｒの成膜プロセスによらずいずれも良好で
あり、成膜直後から高温酸化雰囲気に至るまでＩｒ皮膜
の剥離の問題は生じない。特にＴａがＩｒ層の密着性の
観点から最も有効である。Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2
等の高融点酸化物は、拡散防止層としての前記第一及び
第ニの条件を満たすが、Ｉｒとの密着性が悪く第三の条
件を満たさないため不適である。酸化物層の上部のＩｒ
層は成膜直後に既に一部剥離してしまい、更に１０００
℃を越えると熱膨張差による酸化物層に亀裂が発生する
ことにより酸化物層とＮｂ合金との密着性も著しく低下
する。前記Ｉｒの酸素遮断層の成分は、Ｉｒが重量で純
度９５％以上で常時酸素遮断の効果が得られるものであ
る。
密着性は、Ｉｒの成膜プロセスによらずいずれも良好で
あり、成膜直後から高温酸化雰囲気に至るまでＩｒ皮膜
の剥離の問題は生じない。特にＴａがＩｒ層の密着性の
観点から最も有効である。Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2
等の高融点酸化物は、拡散防止層としての前記第一及び
第ニの条件を満たすが、Ｉｒとの密着性が悪く第三の条
件を満たさないため不適である。酸化物層の上部のＩｒ
層は成膜直後に既に一部剥離してしまい、更に１０００
℃を越えると熱膨張差による酸化物層に亀裂が発生する
ことにより酸化物層とＮｂ合金との密着性も著しく低下
する。前記Ｉｒの酸素遮断層の成分は、Ｉｒが重量で純
度９５％以上で常時酸素遮断の効果が得られるものであ
る。
【００２２】一方、ＡｕあるいはＰｄの第２層は、重量
比で８０％以上あることが望ましいが、使用温度で液体
状態になり、Ｉｒ層のピンホール封止効果を発揮する状
態であれば特に純度を規定するものでは無い。
比で８０％以上あることが望ましいが、使用温度で液体
状態になり、Ｉｒ層のピンホール封止効果を発揮する状
態であれば特に純度を規定するものでは無い。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により具体
的に説明する。
的に説明する。
【００２４】（実施例１）本発明による耐酸化表面コー
ティングの一例の断面模式図を図１に示す。この耐熱部
材の製造方法を以下に説明する。基材１０１（Ｎｂ3Ａ
ｌ基金属間化合物）となるＮｂを主成分とする合金に
は、真空スカル溶解により鋳造したＮｂ−１９ａｔ，％
Ａｌ−４０ａｔ，％Ｍｏ組成のインゴットを放電加工に
より、１０×１０×２ｍｍの寸法に切り出し、表面をエ
ミリー紙で＃１０００まで研磨したものを用いた。ここ
で用いた合金はほぼ同量のＮｂとＭｏを含むが、その結
晶構造はＮｂ3Ａｌと同じＡ１５型である。この基材
を、有機溶剤で超音波洗浄したのち、高周波スパッタ成
膜装置に移してセットした。
ティングの一例の断面模式図を図１に示す。この耐熱部
材の製造方法を以下に説明する。基材１０１（Ｎｂ3Ａ
ｌ基金属間化合物）となるＮｂを主成分とする合金に
は、真空スカル溶解により鋳造したＮｂ−１９ａｔ，％
Ａｌ−４０ａｔ，％Ｍｏ組成のインゴットを放電加工に
より、１０×１０×２ｍｍの寸法に切り出し、表面をエ
ミリー紙で＃１０００まで研磨したものを用いた。ここ
で用いた合金はほぼ同量のＮｂとＭｏを含むが、その結
晶構造はＮｂ3Ａｌと同じＡ１５型である。この基材
を、有機溶剤で超音波洗浄したのち、高周波スパッタ成
膜装置に移してセットした。
【００２５】本装置には、予め純度９９．９％以上のＩ
ｒターゲットを装着しておく。チャンバー内を１×１０
−６Ｔｏｒｒまで真空引きしたのち、純度９９．９９％
以上のＡｒガスをチャンバー内に導入して圧力を１×１
０−３Ｔｏｒｒに調整して、プラズマを発生させ、Ｉｒ
のコーティングを実施した。プラズマ出力を３００ｋＷ
とし、１５０分間成膜処理を行って約２０μｍのＩｒ膜
の第１層１０７を基材１０１上に形成する。
ｒターゲットを装着しておく。チャンバー内を１×１０
−６Ｔｏｒｒまで真空引きしたのち、純度９９．９９％
以上のＡｒガスをチャンバー内に導入して圧力を１×１
０−３Ｔｏｒｒに調整して、プラズマを発生させ、Ｉｒ
のコーティングを実施した。プラズマ出力を３００ｋＷ
とし、１５０分間成膜処理を行って約２０μｍのＩｒ膜
の第１層１０７を基材１０１上に形成する。
【００２６】本発明のＩｒの表面被覆層１０２は第１層
１０７と第２層１０５とより成り、第１層１０７のＩｒ
層は上述したようなスパッタ法で成膜することが望まし
い。スパッタ法では、緻密な皮膜が形成できるため、酸
素を遮断する効果が高く望ましい酸素遮断層が形成でき
る。高融点のＩｒを成膜する方法としては、他に電子ビ
ーム蒸着法や該方法とイオン照射を組合せたダイナミッ
クミキシング法（又はイオンビームアシステッドデポジ
ション法）があるが、これらの手法では皮膜の緻密性が
悪く、Ｉｒ粒間の空壁から酸素がＮｂ合金に侵入してし
まい、酸素遮断の効果は減少する。
１０７と第２層１０５とより成り、第１層１０７のＩｒ
層は上述したようなスパッタ法で成膜することが望まし
い。スパッタ法では、緻密な皮膜が形成できるため、酸
素を遮断する効果が高く望ましい酸素遮断層が形成でき
る。高融点のＩｒを成膜する方法としては、他に電子ビ
ーム蒸着法や該方法とイオン照射を組合せたダイナミッ
クミキシング法（又はイオンビームアシステッドデポジ
ション法）があるが、これらの手法では皮膜の緻密性が
悪く、Ｉｒ粒間の空壁から酸素がＮｂ合金に侵入してし
まい、酸素遮断の効果は減少する。
【００２７】スパッタ法には、高周波スパッタ法、イオ
ンビームスパッタ法等があるが、特に前者の方法が、成
膜速度の点で有利である。前記Ｉｒの酸素遮断層の膜厚
は５μｍ以上１００μｍ以下が望ましい。膜厚が５μｍ
以下ではＩｒ自身の酸化による蒸発、或いは拡散防止層
との拡散等により酸素遮断層が消失、変質してしまい十
分な高温耐酸化の効果が得られない。膜厚が１００μｍ
以上の場合は、剥離、クラック等の問題が生じ易くなり
不適である。
ンビームスパッタ法等があるが、特に前者の方法が、成
膜速度の点で有利である。前記Ｉｒの酸素遮断層の膜厚
は５μｍ以上１００μｍ以下が望ましい。膜厚が５μｍ
以下ではＩｒ自身の酸化による蒸発、或いは拡散防止層
との拡散等により酸素遮断層が消失、変質してしまい十
分な高温耐酸化の効果が得られない。膜厚が１００μｍ
以上の場合は、剥離、クラック等の問題が生じ易くなり
不適である。
【００２８】その後、基材１０１を真空蒸着装置に移
し、純度９９．９％以上のＡｕを加熱溶解して蒸発さ
せ、基材表面に約２０μｍのＡｕ膜である第２層１０５
を第１層１０７上に形成した。Ａｕ層としての第２層１
０５は、高温の液体状態で機能を発揮するので、成膜時
の緻密性に注意する必要がない。従って、第２層の成膜
方法は、前記方法に限定する必要はない。
し、純度９９．９％以上のＡｕを加熱溶解して蒸発さ
せ、基材表面に約２０μｍのＡｕ膜である第２層１０５
を第１層１０７上に形成した。Ａｕ層としての第２層１
０５は、高温の液体状態で機能を発揮するので、成膜時
の緻密性に注意する必要がない。従って、第２層の成膜
方法は、前記方法に限定する必要はない。
【００２９】（実施例２）本発明による別の耐酸化表面
コーティングの断面模式図を図２に示す。実施例１で得
られた第１層１０７のＩｒ膜に、Ａｕ膜の第３層１０５
を備えた基材１０１を、更に真空成膜装置にセットし、
第３層１０５上にＩｒ膜の第３層１０７´としてＩｒを
イオンビームスパッタ法で約１μｍ成膜した。この第３
層１０７´のＩｒは、高温酸化雰囲気における第２層１
０５であるＡｕ膜の蒸発を防止する役割を担うので、膜
厚はそれほど必要ない。むしろ緻密性が必要になるた
め、本実施例では成膜速度は小さいがより緻密な成膜が
可能なイオンビームスパッタ法を用いた。ただし、他の
成膜手法で形成しても、Ａｕ蒸発防止効果が発現できれ
ば、何も問題を生じるものではない。
コーティングの断面模式図を図２に示す。実施例１で得
られた第１層１０７のＩｒ膜に、Ａｕ膜の第３層１０５
を備えた基材１０１を、更に真空成膜装置にセットし、
第３層１０５上にＩｒ膜の第３層１０７´としてＩｒを
イオンビームスパッタ法で約１μｍ成膜した。この第３
層１０７´のＩｒは、高温酸化雰囲気における第２層１
０５であるＡｕ膜の蒸発を防止する役割を担うので、膜
厚はそれほど必要ない。むしろ緻密性が必要になるた
め、本実施例では成膜速度は小さいがより緻密な成膜が
可能なイオンビームスパッタ法を用いた。ただし、他の
成膜手法で形成しても、Ａｕ蒸発防止効果が発現できれ
ば、何も問題を生じるものではない。
【００３０】（実施例３）本発明による他の耐酸化表面
コーティングの断面模式図を図３に示す。実施例１で得
られた第１層１０７にＩｒ、第２層１０５にＡｕを備え
た基材を、真空成膜装置にセットし、第２層１０５上に
第３層１０８としてＡｌ2Ｏ3を成膜した。第３層１０８
の成膜方法は以下の通りである。圧力１〜５×１０−５
Ｔｏｒｒの条件でＡｌ2Ｏ3を電子ビームで溶解し、成膜
速度５ｎｍ／ｓで蒸着した。また、皮膜の密着性を高め
るために蒸着と同時に酸素イオンをイオン源から打ち出
し基材に照射した。酸素イオンの照射条件は、加速電圧
３０ｋＶ、イオン電流０．５μＡである。
コーティングの断面模式図を図３に示す。実施例１で得
られた第１層１０７にＩｒ、第２層１０５にＡｕを備え
た基材を、真空成膜装置にセットし、第２層１０５上に
第３層１０８としてＡｌ2Ｏ3を成膜した。第３層１０８
の成膜方法は以下の通りである。圧力１〜５×１０−５
Ｔｏｒｒの条件でＡｌ2Ｏ3を電子ビームで溶解し、成膜
速度５ｎｍ／ｓで蒸着した。また、皮膜の密着性を高め
るために蒸着と同時に酸素イオンをイオン源から打ち出
し基材に照射した。酸素イオンの照射条件は、加速電圧
３０ｋＶ、イオン電流０．５μＡである。
【００３１】このような方法で１６．７分間蒸着し、Ａ
ｕの蒸発防止層として約５μｍのＡｌ2Ｏ3皮膜を得た。
電子ビーム蒸着とイオン照射を併用して密着性の高い皮
膜を得る成膜方法は、ダイナミックミキシングデポジシ
ョンあるいはイオンビームアシステッドデポジション
（ＩＢＡＤ）と呼ばれており、前述したように高密着性
Ａｌ2Ｏ3皮膜製造に有効な手法である。
ｕの蒸発防止層として約５μｍのＡｌ2Ｏ3皮膜を得た。
電子ビーム蒸着とイオン照射を併用して密着性の高い皮
膜を得る成膜方法は、ダイナミックミキシングデポジシ
ョンあるいはイオンビームアシステッドデポジション
（ＩＢＡＤ）と呼ばれており、前述したように高密着性
Ａｌ2Ｏ3皮膜製造に有効な手法である。
【００３２】この第３層１０８にＡｌ2Ｏ3のかわりにＳ
ｉＯ2，ＺｒＯ2或いはＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2のう
ちから選ばれた混合酸化物をいても、同様な効果が得ら
れる。また、これら酸化物の第３層を他の成膜手法で形
成しても、Ａｕ蒸発防止効果が発現できれば、何も問題
を生じるものではない。
ｉＯ2，ＺｒＯ2或いはＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2のう
ちから選ばれた混合酸化物をいても、同様な効果が得ら
れる。また、これら酸化物の第３層を他の成膜手法で形
成しても、Ａｕ蒸発防止効果が発現できれば、何も問題
を生じるものではない。
【００３３】（実施例４）本発明の耐酸化表面コーティ
ングの別の例の断面模式図を図４に示す。基材として、
実施例１と同じものを用いた。この基材１０１を電子ビ
ーム蒸着源とイオン源を備えた成膜装置にセットし、５
×１０−６Ｔｏｒｒまで真空引きした。その後、基材１
０１を温度３００℃に保持し、Ｒｅを電子ビームで溶解
し、基材１０１上にＲｅ層を成膜速度２ｎｍ／ｓで蒸着
した。蒸着原料として、純度９９．９％以上の純Ｒｅを
用いた。成膜中の真空度は１〜５×１０−５Ｔｏｒｒで
ある。このような方法で１６．７分間蒸着し、Ｒｅ層を
拡散防止層１１１として約２μｍのＲｅ皮膜を得た。
ングの別の例の断面模式図を図４に示す。基材として、
実施例１と同じものを用いた。この基材１０１を電子ビ
ーム蒸着源とイオン源を備えた成膜装置にセットし、５
×１０−６Ｔｏｒｒまで真空引きした。その後、基材１
０１を温度３００℃に保持し、Ｒｅを電子ビームで溶解
し、基材１０１上にＲｅ層を成膜速度２ｎｍ／ｓで蒸着
した。蒸着原料として、純度９９．９％以上の純Ｒｅを
用いた。成膜中の真空度は１〜５×１０−５Ｔｏｒｒで
ある。このような方法で１６．７分間蒸着し、Ｒｅ層を
拡散防止層１１１として約２μｍのＲｅ皮膜を得た。
【００３４】このＲｅ皮膜を有する基材を、前記成膜装
置から取り出し、高周波スパッタ成膜装置に移してセッ
トした後、実施例２と同じ方法で拡散防止層１１１上に
酸素防止層としての約２０μｍのＩｒ層、ピンホール封
止用Ａｕ層、Ｉｒ蒸発防止層を順次成膜して耐酸化表面
コーティングを完成させた。
置から取り出し、高周波スパッタ成膜装置に移してセッ
トした後、実施例２と同じ方法で拡散防止層１１１上に
酸素防止層としての約２０μｍのＩｒ層、ピンホール封
止用Ａｕ層、Ｉｒ蒸発防止層を順次成膜して耐酸化表面
コーティングを完成させた。
【００３５】（実施例５）本発明による耐酸化表面コー
ティングの耐酸化性効果を検証するための酸化試験を実
施した。用いた基材の模式図を図５に示す。円柱状の穴
を開けたＩｒ製の基体１１０の中にＮｂ3Ａｌ基金属間
化合物１１５であるＮｂ−１９ａｔ，％Ａｌ−４０ａ
ｔ，％Ｍｏを埋め込み、ＩｒとＮｂ3Ａｌ系金属間化合
物１１５との境界部を接着させる目的で真空中１６００
℃以上の温度で熱処理した後、表面をエミリー紙で＃１
０００まで研磨して作製した。Ｎｂ−１９ａｔ，％Ａｌ
−４０ａｔ，％ＭｏはＮｂ−ｒｉｃｈ，Ｎｂ3ＡｌのＮ
ｂに対して、ほぼ同量のＭｏを置換し、高温強度を高め
た合金である。本基材の使用により、Ｎｂ合金が露出し
た面のみのコーティングで耐酸化試験が可能となる。
ティングの耐酸化性効果を検証するための酸化試験を実
施した。用いた基材の模式図を図５に示す。円柱状の穴
を開けたＩｒ製の基体１１０の中にＮｂ3Ａｌ基金属間
化合物１１５であるＮｂ−１９ａｔ，％Ａｌ−４０ａ
ｔ，％Ｍｏを埋め込み、ＩｒとＮｂ3Ａｌ系金属間化合
物１１５との境界部を接着させる目的で真空中１６００
℃以上の温度で熱処理した後、表面をエミリー紙で＃１
０００まで研磨して作製した。Ｎｂ−１９ａｔ，％Ａｌ
−４０ａｔ，％ＭｏはＮｂ−ｒｉｃｈ，Ｎｂ3ＡｌのＮ
ｂに対して、ほぼ同量のＭｏを置換し、高温強度を高め
た合金である。本基材の使用により、Ｎｂ合金が露出し
た面のみのコーティングで耐酸化試験が可能となる。
【００３６】酸化試験は、大気中に所定の温度で保持し
た試験機の中に、試験片を挿入し、重量変化量を測定す
ることで実施した。図５で示したような基材を用いた場
合は、測定結果として得られる重量変化量はコーティン
グした上面以外のＩｒの面の変化量も含むため、次式に
よって上面の中のＮｂ3Ａｌの領域のみの酸化重量変化
を見積もった。
た試験機の中に、試験片を挿入し、重量変化量を測定す
ることで実施した。図５で示したような基材を用いた場
合は、測定結果として得られる重量変化量はコーティン
グした上面以外のＩｒの面の変化量も含むため、次式に
よって上面の中のＮｂ3Ａｌの領域のみの酸化重量変化
を見積もった。
【００３７】
【数１】 △ｗＮ＝（Ｗ−△ｗＩｒ・ＡＩｒ）／ＡＮ…（数１） △ｗＮ ：Ｎｂ3Ａｌの単位面積当りの重量変化量（ｋ
ｇ／ｍ2）、 Ｗ ：測定により得られた重量変化量（ｋｇ）、 △ｗＩｒ ：Ｉｒの単位面積当りの重量変化量（ｋｇ／
ｍ2）、 ＡＩｒ ：試験片中の露出されたＩｒの表面積
（ｍ2）、 ＡＮ ：試験片中のＮｂ3Ａｌの表面積（ｍ2） ここで、ＡＩｒ、ＡＮは試験片形状から計算でき、ＡＩ
ｒは４．０×１０−７ｍ2（ただし、コーティングしな
い場合は４．９×１０−７ｍ2）、ＡＮは７．０７×１
０−６ｍ2となる。また、△ｗＩｒはあらかじめ実験よ
り求めることができ、例えば１５００℃では１時間後で
−２．２１×１０−２ｋｇ／ｍ2であった。
ｇ／ｍ2）、 Ｗ ：測定により得られた重量変化量（ｋｇ）、 △ｗＩｒ ：Ｉｒの単位面積当りの重量変化量（ｋｇ／
ｍ2）、 ＡＩｒ ：試験片中の露出されたＩｒの表面積
（ｍ2）、 ＡＮ ：試験片中のＮｂ3Ａｌの表面積（ｍ2） ここで、ＡＩｒ、ＡＮは試験片形状から計算でき、ＡＩ
ｒは４．０×１０−７ｍ2（ただし、コーティングしな
い場合は４．９×１０−７ｍ2）、ＡＮは７．０７×１
０−６ｍ2となる。また、△ｗＩｒはあらかじめ実験よ
り求めることができ、例えば１５００℃では１時間後で
−２．２１×１０−２ｋｇ／ｍ2であった。
【００３８】図６は、図５に示した基材に実施例１で示
した方法で表面被覆層１０２を形成した試験片を、１７
００℃で大気中保持した時の重量変化曲線を示した特性
図である。比較のために表面被覆層をもたない試験片、
Ｒｅの拡散防止層１１１を備えたＩｒの表面被覆層１０
２を有する試験片の結果も示した。コーティングの無い
試験片では、保持開始直後から急激に重量が増加する
が、その後重量減少に転じる。この重量減少は、主にＭ
ｏの酸化物が蒸発することによる。
した方法で表面被覆層１０２を形成した試験片を、１７
００℃で大気中保持した時の重量変化曲線を示した特性
図である。比較のために表面被覆層をもたない試験片、
Ｒｅの拡散防止層１１１を備えたＩｒの表面被覆層１０
２を有する試験片の結果も示した。コーティングの無い
試験片では、保持開始直後から急激に重量が増加する
が、その後重量減少に転じる。この重量減少は、主にＭ
ｏの酸化物が蒸発することによる。
【００３９】一方、Ｒｅの拡散防止層１１１を備えたＩ
ｒの表面被覆層１０２を有する試験片では、酸化による
重量変化が大幅に抑制されているものの、保持時間とと
もに除々に重量が増加していく。これは、１７００℃に
おいてＩｒ表面被覆層中にピンホールが発生して、そこ
から酸化が進行していることが原因と考えられる。これ
に対して、本発明による表面被覆層を備えた試験片は、
保持中の重量変化がほとんどなく、Ａｕ層のピンホール
封止効果によって良好な耐酸化性を示す。
ｒの表面被覆層１０２を有する試験片では、酸化による
重量変化が大幅に抑制されているものの、保持時間とと
もに除々に重量が増加していく。これは、１７００℃に
おいてＩｒ表面被覆層中にピンホールが発生して、そこ
から酸化が進行していることが原因と考えられる。これ
に対して、本発明による表面被覆層を備えた試験片は、
保持中の重量変化がほとんどなく、Ａｕ層のピンホール
封止効果によって良好な耐酸化性を示す。
【００４０】図７は、図６と同様の試験を１８００℃大
気中で実施した時の各試験片の重量変化曲線を示した特
性図である。本発明による表面被覆層１０２は、実施例
２に記載した方法で形成した。コーティングの無い試験
片は図６に示した１７００℃の場合と同様な挙動を示し
た。またＩｒの表面被覆層を有する試験片では、酸化に
よる重量変化が大幅に抑制されているものの、保持時間
とともに除々に重量が増加していく。これは、１７００
℃の場合と同様Ｉｒ表面被覆層中にピンホールが発生し
て、そこから酸化が進行していることが原因と考えられ
る。これに対して、本発明による表面被覆層１０２を備
えた試験片は、保持中の重量変化がほとんどなく、Ａｕ
層のピンホール封止効果及び最表面のＩｒ層によるＡｕ
蒸発防止効果によって良好な耐酸化性を示すことが明か
になった。
気中で実施した時の各試験片の重量変化曲線を示した特
性図である。本発明による表面被覆層１０２は、実施例
２に記載した方法で形成した。コーティングの無い試験
片は図６に示した１７００℃の場合と同様な挙動を示し
た。またＩｒの表面被覆層を有する試験片では、酸化に
よる重量変化が大幅に抑制されているものの、保持時間
とともに除々に重量が増加していく。これは、１７００
℃の場合と同様Ｉｒ表面被覆層中にピンホールが発生し
て、そこから酸化が進行していることが原因と考えられ
る。これに対して、本発明による表面被覆層１０２を備
えた試験片は、保持中の重量変化がほとんどなく、Ａｕ
層のピンホール封止効果及び最表面のＩｒ層によるＡｕ
蒸発防止効果によって良好な耐酸化性を示すことが明か
になった。
【００４１】このように、本発明による耐酸化表面コー
ティングにより、Ｎｂ合金の高温耐酸化性を大幅に向上
させることが出来る。
ティングにより、Ｎｂ合金の高温耐酸化性を大幅に向上
させることが出来る。
【００４２】（実施例６）本発明による別の耐酸化表面
コーティングの断面模式図を図８に示す。実施例１と同
じ基材１０１を用いて、また、同じ方法でＩｒ表面被覆
層である第１層１０７のＩｒ層を設ける。その後、Ｉｒ
層を電子ビーム蒸着源を備えた成膜装置にセットし、５
×１０−６Ｔｏｒｒまで真空引きし、Ｐｄを電子ビーム
で溶解し、成膜速度２ｎｍ／ｓで約５μｍ蒸着したＰｄ
層１１３をＩｒ層の第１層１０７に設けた。このように
して得られた耐酸化表面コーティングは、Ｐｄの融点１
５５２℃以上でＰｄ層１１３がＩｒ層である第１層１０
７のピンホールを封止するため、該温度以上での使用に
効果を発揮するが、一旦１５５２℃以上に昇温すれば、
封止は完了するので、その後の使用温度は該温度以上に
限定されるものではない。
コーティングの断面模式図を図８に示す。実施例１と同
じ基材１０１を用いて、また、同じ方法でＩｒ表面被覆
層である第１層１０７のＩｒ層を設ける。その後、Ｉｒ
層を電子ビーム蒸着源を備えた成膜装置にセットし、５
×１０−６Ｔｏｒｒまで真空引きし、Ｐｄを電子ビーム
で溶解し、成膜速度２ｎｍ／ｓで約５μｍ蒸着したＰｄ
層１１３をＩｒ層の第１層１０７に設けた。このように
して得られた耐酸化表面コーティングは、Ｐｄの融点１
５５２℃以上でＰｄ層１１３がＩｒ層である第１層１０
７のピンホールを封止するため、該温度以上での使用に
効果を発揮するが、一旦１５５２℃以上に昇温すれば、
封止は完了するので、その後の使用温度は該温度以上に
限定されるものではない。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、１１００℃以上の温度
でも優れた耐酸化性を示すＮｂ合金耐熱部材を供給する
ことが可能となる。
でも優れた耐酸化性を示すＮｂ合金耐熱部材を供給する
ことが可能となる。
【図１】本発明による耐酸化表面コーティングの断面模
式図。
式図。
【図２】本発明による耐酸化表面コーティングの断面模
式図。
式図。
【図３】本発明による耐酸化表面コーティングの断面模
式図。
式図。
【図４】本発明による耐酸化表面コーティングの断面模
式図。
式図。
【図５】（ａ）、（ｂ）は耐酸化性評価用基材の説明
図。
図。
【図６】大気中１７００℃での酸化試験結果を示す特性
図。
図。
【図７】大気中１８００℃での酸化試験結果を示す特性
図。
図。
【図８】本発明による耐酸化表面コーティングの断面模
式図。
式図。
１０１…基材、１０２…表面被覆層、１０５…第２層、
１０７…第１層、１０７´…第３層、１０８…第３層、
１１０…基体、１１１…拡散防止層、１１３…Ｐｄ層、
１１５…Ｎｂ３Ａｌ基金属間化合物。
１０７…第１層、１０７´…第３層、１０８…第３層、
１１０…基体、１１１…拡散防止層、１１３…Ｐｄ層、
１１５…Ｎｂ３Ａｌ基金属間化合物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−104069（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−140333（ＪＰ，Ａ) 産業科学技術研究開発超耐環境性先進 材料シンポジウム講演集 ６藤原 外２ 名（1995）ｐ．197−205 日本機械学会通常総会講演会講演論文 集 73［２］尾花 外２名（1996）ｐ. 215−216 腐食防食シンポジウム 101藤原 外 １名（1994）ｐ．48−57 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｎｂを主成分とする合金の耐酸化表面コ
ーティングにおいて、純度９５％以上のＩｒよりなる第
１層の表面に、Ａｕよりなる第２層を備えたことを特徴
とする耐酸化表面コーティング。 - 【請求項２】 Ｎｂを主成分とする合金の耐酸化表面コ
ーティングにおいて、純度９５％以上のＩｒよりなる第
１層の表面に、Ａｕよりなる第２層を備え、さらに該第
２層の表面に純度９５％以上のＩｒよりなる第３層を備
えたことを特徴とする耐酸化表面コーティング。 - 【請求項３】 Ｎｂを主成分とする合金の耐酸化表面コ
ーティングにおいて、純度９５％以上のＩｒよりなる第
１層の表面に、Ａｕよりなる第２層を備え、さらに該第
２層の表面にＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2のうち少なく
とも１種以上の物質よりなる第３層を備えたことを特徴
とする耐酸化表面コーティング。 - 【請求項４】 Ｎｂを主成分とする合金の耐酸化表面コ
ーティングにおいて、純度９５％以上のＩｒよりなる第
１層の表面に、Ｐｄよりなる第２層を備えたことを特徴
とする耐酸化表面コーティング。 - 【請求項５】 Ｎｂを主成分とする合金の耐酸化表面コ
ーティングにおいて、純度９５％以上のＩｒよりなる第
１層の表面に、Ｐｄよりなる第２層を備え、さらに該第
２層の表面に純度９５％以上のＩｒよりなる第３層を備
えたことを特徴とする耐酸化表面コーティング。 - 【請求項６】 Ｎｂを主成分とする合金の耐酸化表面コ
ーティングにおいて、純度９５％以上のＩｒよりなる第
１層の表面に、Ｐｄよりなる第２層を備え、さらに該第
２層の表面にＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2のうち少なく
とも１種以上の物質よりなる第３層を備えたことを特徴
とする耐酸化表面コーティング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09207846A JP3073180B2 (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Ｎｂ合金への耐酸化表面コーティング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09207846A JP3073180B2 (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Ｎｂ合金への耐酸化表面コーティング |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1150235A JPH1150235A (ja) | 1999-02-23 |
| JP3073180B2 true JP3073180B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=16546504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09207846A Expired - Fee Related JP3073180B2 (ja) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Ｎｂ合金への耐酸化表面コーティング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3073180B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002027067A1 (fr) * | 2000-09-28 | 2002-04-04 | Japan Ultra-High Temperature Materials Research Institute | Materiau resistant a la chaleur comprenant un alliage a base de niobium |
-
1997
- 1997-08-01 JP JP09207846A patent/JP3073180B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 日本機械学会通常総会講演会講演論文集 ７３［２］尾花 外２名（１９９６）ｐ．２１５−２１６ |
| 産業科学技術研究開発超耐環境性先進材料シンポジウム講演集 ６藤原 外２名（１９９５）ｐ．１９７−２０５ |
| 腐食防食シンポジウム １０１藤原 外１名（１９９４）ｐ．４８−５７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1150235A (ja) | 1999-02-23 |
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