JP3202408B2 - 溶射用合金粉末 - Google Patents
溶射用合金粉末Info
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- JP3202408B2 JP3202408B2 JP11147493A JP11147493A JP3202408B2 JP 3202408 B2 JP3202408 B2 JP 3202408B2 JP 11147493 A JP11147493 A JP 11147493A JP 11147493 A JP11147493 A JP 11147493A JP 3202408 B2 JP3202408 B2 JP 3202408B2
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- corrosion resistance
- thermal spraying
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐高温腐食特性に優れた
溶射用合金粉末に関し、特に、硫黄やバナジウムを多く
含む燃料を用いたガスタービンの高温部品に適用される
耐食コーティング用の溶射用合金粉末材料として有利に
適用できる同合金粉末に関する。
溶射用合金粉末に関し、特に、硫黄やバナジウムを多く
含む燃料を用いたガスタービンの高温部品に適用される
耐食コーティング用の溶射用合金粉末材料として有利に
適用できる同合金粉末に関する。
【0002】
【従来の技術】最新の燃焼ガス温度が1000℃を越え
るようなガスタービンに適用できる耐食コーティング、
特に硫黄やバナジウムによる腐食に対する耐食コーティ
ングは未だ存在しない。
るようなガスタービンに適用できる耐食コーティング、
特に硫黄やバナジウムによる腐食に対する耐食コーティ
ングは未だ存在しない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年電力需給が著しく
ひっぱくしてきている。そのため、発電効率を高めるた
めに燃焼ガス温度が1300℃からそれ以上の高温に達
しようとしている。また工場内に自家発電設備を設置す
る事業所も増加してきており、このような設備ではコス
ト低減のため硫黄やバナジウムを多く含む低品質油の使
用が増えている。このような使用環境の変化に伴い使用
部材もクロム鋼、ニッケル・クロム鋼からニッケル基、
コバルト基の超合金が使用されるようになった。しか
し、それでも耐熱性は得られても、硫黄やバナジウムに
よる腐食に対しては充分な性能は得られず、現在では部
材表面に高温耐食材料を減圧溶射し、さらに寿命延長が
はかられている。このような溶射材料としてMCrAl
Yがある。(ここでMとはNi,Co,Co−Niをさ
す。)従来まではこれら溶射施工を施すことにより、高
温耐食性が充分維持することができた。しかし、近年に
みられるように更に高温に、更に硫黄・バナジウム濃度
が高くなって環境が過酷になるにつれて、従来使われて
いる溶射皮膜では充分な耐食性が得られず、保護皮膜と
しての機能を維持することができなくなってきた。
ひっぱくしてきている。そのため、発電効率を高めるた
めに燃焼ガス温度が1300℃からそれ以上の高温に達
しようとしている。また工場内に自家発電設備を設置す
る事業所も増加してきており、このような設備ではコス
ト低減のため硫黄やバナジウムを多く含む低品質油の使
用が増えている。このような使用環境の変化に伴い使用
部材もクロム鋼、ニッケル・クロム鋼からニッケル基、
コバルト基の超合金が使用されるようになった。しか
し、それでも耐熱性は得られても、硫黄やバナジウムに
よる腐食に対しては充分な性能は得られず、現在では部
材表面に高温耐食材料を減圧溶射し、さらに寿命延長が
はかられている。このような溶射材料としてMCrAl
Yがある。(ここでMとはNi,Co,Co−Niをさ
す。)従来まではこれら溶射施工を施すことにより、高
温耐食性が充分維持することができた。しかし、近年に
みられるように更に高温に、更に硫黄・バナジウム濃度
が高くなって環境が過酷になるにつれて、従来使われて
いる溶射皮膜では充分な耐食性が得られず、保護皮膜と
しての機能を維持することができなくなってきた。
【0004】本発明は上記技術水準に鑑み、従来材料よ
り更に硫黄、バナジウムを含む環境下での高温耐食性に
優れた溶射皮膜を得られる溶射粉末材料を提供しようと
するものである。
り更に硫黄、バナジウムを含む環境下での高温耐食性に
優れた溶射皮膜を得られる溶射粉末材料を提供しようと
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は(1)クロムを
20〜35wt%、アルミニウムを3〜15wt%、イ
ットリウムを含む希土類元素を0.01〜1.5wt
%、レニウムを1〜12wt%、残部がコバルトと不可
避不純物よりなる高温での硫黄、バナジウムに対する耐
食性に優れた溶射用合金粉末、(2)クロムを20〜3
5wt%、アルミニウムを3〜15wt%、イットリウ
ムを含む希土類元素を0.01〜1.5wt%、レニウ
ムを1〜12wt%、30wt%までのニッケルと残部
がコバルトと不可避不純物よりなる高温での硫黄、バナ
ジウムに対する耐食性に優れた溶射用合金粉末、であ
る。
20〜35wt%、アルミニウムを3〜15wt%、イ
ットリウムを含む希土類元素を0.01〜1.5wt
%、レニウムを1〜12wt%、残部がコバルトと不可
避不純物よりなる高温での硫黄、バナジウムに対する耐
食性に優れた溶射用合金粉末、(2)クロムを20〜3
5wt%、アルミニウムを3〜15wt%、イットリウ
ムを含む希土類元素を0.01〜1.5wt%、レニウ
ムを1〜12wt%、30wt%までのニッケルと残部
がコバルトと不可避不純物よりなる高温での硫黄、バナ
ジウムに対する耐食性に優れた溶射用合金粉末、であ
る。
【0006】
【作用】各成分範囲の限定について述べる。クロムはア
ルミニウムとともに耐高温腐食性を維持するためには不
可欠である。クロムとアルミニウムの複合酸化物が保護
皮膜となり耐食性が向上する。そのためどちらか一方が
なければ充分な耐食性が得られない。充分な耐食性を得
るためにはクロムは20wt%以上必要で、35wt%
を越えると皮膜が脆化し、高温での伸びが得られず、ま
た、熱衝撃性も劣化する。また、アルミニウムも3wt
%以上必要で15wt%を越える添加はクロム同様皮膜
が脆化し、高温での伸びが得られず、また、熱衝撃性も
劣化する。
ルミニウムとともに耐高温腐食性を維持するためには不
可欠である。クロムとアルミニウムの複合酸化物が保護
皮膜となり耐食性が向上する。そのためどちらか一方が
なければ充分な耐食性が得られない。充分な耐食性を得
るためにはクロムは20wt%以上必要で、35wt%
を越えると皮膜が脆化し、高温での伸びが得られず、ま
た、熱衝撃性も劣化する。また、アルミニウムも3wt
%以上必要で15wt%を越える添加はクロム同様皮膜
が脆化し、高温での伸びが得られず、また、熱衝撃性も
劣化する。
【0007】イットリウムを含む希土類元素は保護皮膜
中及び保護皮膜と金属皮膜の剥離を抑制し、堅固な保護
皮膜を形成する。そのためには、0.01wt%以上必
要で、1.5wt%を越える添加は皮膜が脆化し、高温
での伸びが得られず、また、熱衝撃性も劣化する。
中及び保護皮膜と金属皮膜の剥離を抑制し、堅固な保護
皮膜を形成する。そのためには、0.01wt%以上必
要で、1.5wt%を越える添加は皮膜が脆化し、高温
での伸びが得られず、また、熱衝撃性も劣化する。
【0008】レニウムはタービン使用温度ではコバル
ト、クロムの双方に固溶し、原子半径の差によりマトリ
ックスを強化する。その結果、皮膜の靱性を向上させる
と共に、皮膜内への硫黄、バナジウム、酸素などの拡散
速度を遅らせ、皮膜の耐食性を向上させる。また、イッ
トリウムを含む希土類元素とは金属間化合物、例えばR
eY、ReCeなどを形成し、イットリウムを含む希土
類元素の特性をさらに向上させる働きがある。これらの
効果を得るためには1wt%以上必要で12wt%を越
える添加は皮膜の硬度が上がるが、かえって靱性を低下
させ、皮膜や保護皮膜に熱衝撃による破壊が発生して耐
食性も劣化させる。
ト、クロムの双方に固溶し、原子半径の差によりマトリ
ックスを強化する。その結果、皮膜の靱性を向上させる
と共に、皮膜内への硫黄、バナジウム、酸素などの拡散
速度を遅らせ、皮膜の耐食性を向上させる。また、イッ
トリウムを含む希土類元素とは金属間化合物、例えばR
eY、ReCeなどを形成し、イットリウムを含む希土
類元素の特性をさらに向上させる働きがある。これらの
効果を得るためには1wt%以上必要で12wt%を越
える添加は皮膜の硬度が上がるが、かえって靱性を低下
させ、皮膜や保護皮膜に熱衝撃による破壊が発生して耐
食性も劣化させる。
【0009】コバルトおよびニッケルはこの溶射皮膜を
形成する主成分で、高温長時間使用時の耐熱性を得るた
めには特に有効な元素である。ニッケルの添加は溶射施
工性を向上し、かつ皮膜の延性を向上させる効果がある
が、30wt%を越える添加は皮膜の耐硫化腐食特性を
悪化させるので好ましくない。
形成する主成分で、高温長時間使用時の耐熱性を得るた
めには特に有効な元素である。ニッケルの添加は溶射施
工性を向上し、かつ皮膜の延性を向上させる効果がある
が、30wt%を越える添加は皮膜の耐硫化腐食特性を
悪化させるので好ましくない。
【0010】
【実施例】表1に示す組成の材料を真空溶解し、アルゴ
ンガスアトマイズした。得られた粉末を分級し、10〜
45μmに粒度調整したものを溶射用粉末材料とした。
ンガスアトマイズした。得られた粉末を分級し、10〜
45μmに粒度調整したものを溶射用粉末材料とした。
【0011】Co基耐熱合金ECY768(Co基−2
3Cr−10Ni−0.2Ti−7W−3.5Ta−
0.2Al−0.6C)及びNi基耐熱合金IN738
LC(Ni基−16Cr−8.5Co−3.5Ti−
3.5Al−2.6W−1.7Mo−1.7Ta−0.
9Nb−0.1C)を基材として、表1に示す溶射粉末
を使用し、それぞれ200μm厚さを目標に径12mm
×長さ100mmの丸棒へVPS溶射して試験片を作成
し次のような要領で密着性及びその耐食性を比較した。
3Cr−10Ni−0.2Ti−7W−3.5Ta−
0.2Al−0.6C)及びNi基耐熱合金IN738
LC(Ni基−16Cr−8.5Co−3.5Ti−
3.5Al−2.6W−1.7Mo−1.7Ta−0.
9Nb−0.1C)を基材として、表1に示す溶射粉末
を使用し、それぞれ200μm厚さを目標に径12mm
×長さ100mmの丸棒へVPS溶射して試験片を作成
し次のような要領で密着性及びその耐食性を比較した。
【0012】〇 密着性(熱衝撃試験) 各試験片を1000℃に加熱、15分間保持後、水中
(室温)へ投入する試験を5回繰返し、その結果を表2
にとりまとめた。本発明材1〜6及びCo−20Ni−
25Cr−8Al−0.5Y,Ni−25.4Cr−
6.2Al−0.6Yは試験後もクラックや剥離などの
発生もなく健全であったのに対し、Co−24.6Cr
−12.8Al−1.1Yは第1回試験、Co−20N
i−35.2Cr−15.5Al−0.6Yは第2回試
験でクラックが発生し、5回終了後にはいずれも処理層
が一部脱落していた。基材としてはECY768および
IN738Lを使用した。
(室温)へ投入する試験を5回繰返し、その結果を表2
にとりまとめた。本発明材1〜6及びCo−20Ni−
25Cr−8Al−0.5Y,Ni−25.4Cr−
6.2Al−0.6Yは試験後もクラックや剥離などの
発生もなく健全であったのに対し、Co−24.6Cr
−12.8Al−1.1Yは第1回試験、Co−20N
i−35.2Cr−15.5Al−0.6Yは第2回試
験でクラックが発生し、5回終了後にはいずれも処理層
が一部脱落していた。基材としてはECY768および
IN738Lを使用した。
【0013】〇 耐食性(高温腐食試験) 各試験片(基材:ECY768)を用いて学振法に準処
してして80wt%Na2 SO4 −20wt%V2 O5
合成灰塗布試験を実施し、その結果を表3にとりまとめ
て示した。本発明材1〜6の腐食量はCo−20Ni−
25Cr−8Al−0.5Y、Ni−25.4Cr−
6.2Al−0.6Yの1/2〜1/5程度であり、ま
た、Co−24.6Cr−12.8Al−1.1YやC
o−20Ni−35.2Cr−15.5Al−0.6Y
単層処理品に比べて腐食量は少なくなる傾向を示した。
基材としてはECY768を使用し、Co−20Ni−
25Cr−8Al−0.5Yの値を100として腐食量
を示した。
してして80wt%Na2 SO4 −20wt%V2 O5
合成灰塗布試験を実施し、その結果を表3にとりまとめ
て示した。本発明材1〜6の腐食量はCo−20Ni−
25Cr−8Al−0.5Y、Ni−25.4Cr−
6.2Al−0.6Yの1/2〜1/5程度であり、ま
た、Co−24.6Cr−12.8Al−1.1YやC
o−20Ni−35.2Cr−15.5Al−0.6Y
単層処理品に比べて腐食量は少なくなる傾向を示した。
基材としてはECY768を使用し、Co−20Ni−
25Cr−8Al−0.5Yの値を100として腐食量
を示した。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【発明の効果】本発明により、耐高温腐食特性に優れた
溶射用合金粉末を提供することができた。
溶射用合金粉末を提供することができた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中森 正治 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社 高砂研究所内 (72)発明者 橋本 芳造 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100−1 株式会社神戸製鋼所 藤沢事業所内 (72)発明者 山本 明 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100−1 株式会社神戸製鋼所 藤沢事業所内 (72)発明者 夏目 松吾 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100−1 株式会社神戸製鋼所 藤沢事業所内 (72)発明者 難波 ▲吉▼雄 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸総合技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−16325(JP,A) 特開 昭52−33842(JP,A) 特開 平3−120327(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】 クロムを20〜35wt%、アルミニウ
ムを3〜15wt%、イットリウムを含む希土類元素を
0.01〜1.5wt%、レニウムを1〜12wt%、
残部がコバルトと不可避不純物よりなる高温での硫黄、
バナジウムに対する耐食性に優れた溶射用合金粉末。 - 【請求項2】 クロムを20〜35wt%、アルミニウ
ムを3〜15wt%、イットリウムを含む希土類元素を
0.01〜1.5wt%、レニウムを1〜12wt%、
30wt%までのニッケルと残部がコバルトと不可避不
純物よりなる高温での硫黄、バナジウムに対する耐食性
に優れた溶射用合金粉末。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11147493A JP3202408B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 溶射用合金粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11147493A JP3202408B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 溶射用合金粉末 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06322506A JPH06322506A (ja) | 1994-11-22 |
JP3202408B2 true JP3202408B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=14562176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11147493A Expired - Fee Related JP3202408B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 溶射用合金粉末 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3202408B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1524334A1 (de) * | 2003-10-17 | 2005-04-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Schutzschicht zum Schutz eines Bauteils gegen Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen und Bauteil |
JP2009242836A (ja) | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐高温腐食合金材、遮熱コーティング材、タービン部材、及びガスタービン |
BR112015022549A2 (pt) * | 2013-03-13 | 2017-07-18 | Gen Electric | componente de turbina e turbina a gás |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP11147493A patent/JP3202408B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06322506A (ja) | 1994-11-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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