JP3431474B2 - 超合金の高温腐食に対して高い効果をもつ保護コーティングの製造方法、前記方法により得られる保護コーティング及び前記コーティングにより保護された部品 - Google Patents

超合金の高温腐食に対して高い効果をもつ保護コーティングの製造方法、前記方法により得られる保護コーティング及び前記コーティングにより保護された部品

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超合金（superall
oy）部品の高温酸化と熱腐食に対する保護コーティング
の製造方法、該方法により得られる保護コーティング及
び該コーティングで保護された超合金部品に関する。本
発明は特に超合金ターボ機械の加熱部分の保護に適用さ
れる。
【０００２】
【従来技術】陸上及び航空用ターボエンジン製造業者
は、ターボ機械の効率を増加し、燃料の比消費量とＣＯ
x、ＳＯx、ＮＯx及び不完全燃焼物型の汚染ガスを低減
する必要に３０年以上前から迫られている。これらの問
題を解決する方法の１つは、燃料の理論燃焼比に近づ
け、第１段のタービンに衝突する燃焼室からのガスの温
度を上昇させることである。その場合には、タービンの
材料を燃焼ガスのこの温度上昇に適合できるようにする
必要がある。そのためには、使用材料の耐火性を改善
し、使用限界温度とクリープ及び疲れ寿命を増加するこ
とが考えられる。この方法はニッケル及び／又はコバル
トをベースとする超合金の出現に伴い、広く採用される
ようになった。この方法は等軸（equiaxial）超合金か
ら単結晶超合金への移行によって目覚ましい技術革新を
遂げた（８０℃から１００℃へのクリープ利得）。
【０００３】タービン技術における別の重要な革新はこ
の分野における新規販売及び保証プラクティスに結び付
けられる。陸上及び航空用タービンの耐用期間は顧客に
保証されるのが通例である。従って、部品、特に所謂加
熱部分の部品の寿命を有意に延ばすことはターボエンジ
ンの製造業者にとって経済的に非常に有利である。
【０００４】このような技術革新には、高温（Ｔ＞約９
５０℃）酸化と熱腐食（ＳＯ2／ＳＯ3と硫酸塩及び／又
はバナジン酸塩型の溶融塩の析出物の存在下で中温）に
対する熱部分の保護の改善が問題となる。
【０００５】高温酸化と熱腐食に対する超合金の保護コ
ーティングとしては、一般に主に２種類のコーティング
が挙げられる。
【０００６】これらの２種類は単純アルミニウム化物及
びその誘導体のコーティングと、合金コーティングであ
る。
【０００７】単純アルミニウム化物及びその誘導体の種
類に属するコーティングは４０〜５５原子％のアルミニ
ウムを含むアルミニウム化ニッケル合金ＮｉＡｌから主
に構成される。この型の合金は高温酸化により酸化アル
ミニウム保護層を形成し、コーティングと環境（酸素、
溶融塩、ＳＯ2／ＳＯ3）との相互作用を制限する。これ
らのコーティングは容器内又は蒸気相セメンテーション
により熱化学的に付着することができる。アルミニウム
塗料の付着後に適当にアニールすることによっても得ら
れる。これらのコーティングの主な利点は、簡単に製造
でき、製造費用が安価で複雑な形状の部品に均質にコー
ティングできることである。
【０００８】しかし、これらの型のコーティングの性能
は限られている。形成されるアルミナは高温域で応力が
残り、低接着性であり、熱サイクル時に表皮が剥離し易
いため、コーティングの外部のアルミニウムの消費と減
耗を生じる。この消費はコーティングの寿命を著しく制
限し、一旦アルミニウムリザーブが消費されると、保護
力は著しく低下する。熱腐食については、形成される純
アルミナ層が硫酸塩又は硫酸塩／バナジン酸塩型の溶融
塩の媒質との相互作用により溶解する恐れがある。
【０００９】これらのコーティングの寿命を有意に延ば
す良好な方法の１つは、クロム及び／又は所定の白金族
金属等の種々の元素により単純アルミニウム化物ＮｉＡ
ｌを修飾することである。この方法では、超合金部品に
修飾金属の予備付着後にアルミニウム被覆する。修飾金
属の予備付着段階とアルミニウム被覆段階の間に特定熱
処理を行う場合もある。
【００１０】修飾金属としてのクロムの使用は例えばＳ
ＮＥＣＭＡ名義の仏国特許出願公開第２５５９５０８号
に記載されている。同特許では、クロムを熱化学的に付
着することができる。この場合、クロムの主な役割は、
酸性−塩基性緩衝剤として機能するカチオンを溶融塩に
溶解させることにより、熱腐食条件で溶融塩の酸性又は
塩基性を制限することである。
【００１１】修飾金属としての白金の使用は特に仏国特
許出願公開第２０１８０９７号に記載されている。この
場合、白金は超合金部品に電着することができる。この
貴金属はアルミニウム化ニッケルのβ−ＮｉＡｌ相に相
当な比率で固溶体化している。白金は、アルミナ保護層
（サイクル酸化）への良好な接着と同時に溶融塩の存在
下（熱腐食）での良好な耐環境性を与える。
【００１２】単純アルミニウム化物コーティングの修飾
金属として白金の代わりにパラジウムを使用する方法も
有利である。こうして得られるコーティングは、本願出
願人が仏国特許出願公開第２６３８１７４号に教示して
いるように、著しく安い原価でありながら、白金で修飾
したアルミニウム化物と同等の耐酸化性及び耐熱腐食性
を示す。
【００１３】単純アルミニウム化物及びその誘導体のコ
ーティングと異なり、合金コーティングは製造中に超合
金基板とコーティング間で高温拡散を生じる方法では得
られない。逆にこれらのコーティングでは、耐酸化性及
び耐熱腐食性等の所望の機能に適した組成から予め構成
した合金を基板に付着する。
【００１４】超合金基板の高温保護用途に最もよく使用
されている合金コーティングはＭＣｒＡｌＹ型のコーテ
ィングである。これらのコーティングに関して、記号Ｍ
はコバルト、ニッケル、鉄又はこれらの３種の金属の組
み合わせであり得る合金ベースを表す。クロムの含有量
は１０〜４０重量％であり、主にコーティングの耐熱腐
食性を増加するように機能する。アルミニウムの含有量
は２〜２５重量％である。その主な役割はアルミナ保護
層の熱形成であり、このような層は緩慢に成長し、熱腐
食に耐えるようにできるだけ化学的に安定であり、高温
熱サイクル時に膨張差応力に耐えるように高接着性であ
ることが望ましい。イットリウムＹの含有量は数十重量
ｐｐｍ〜数重量％である。その役割は２つある。
【００１５】硫黄はコーティング／酸化物界面で偏析す
る傾向があり、アルミナ層の接着性を著しく制限する
が、イットリウムは合金の残留硫黄を非常に安定な硫化
物の形態で捕捉する性質があるので、硫黄がコーティン
グ／酸化物界面へ熱拡散するのを防止する。
【００１６】また、イットリウムは形成されるアルミナ
層の粒界にイットリウムとアルミニウムの混合酸化物と
して取り込まれる。これらの混合酸化物は、成長残留応
力を残さず、従って、コーティングによく接着するアル
ミナを形成するようにアルミナ中の拡散メカニズムを変
える。
【００１７】一般に、イットリウムはＭＣｒＡｌＹコー
ティングにおける強力なコーティング／酸化物接着促進
剤である。
【００１８】ハフニウム、ジルコニウム、セリウム、ラ
ンタニド及び一般には大部分の希土類等の他の元素に
も、保護アルミナ層の接着性にイットリウムとよく似た
機能を果たすものがある。しかし、イットリウム及び関
連元素（活性元素とも言う）が超合金の保護コーティン
グの効力に及ぼす効果は、高温酸化の範囲に限られる。
コーティングした超合金の熱腐食については活性元素型
の効果は全く証明できなかった。
【００１９】合金コーティングは、空気中、真空又は制
御雰囲気下のプラズマ熱溶射、ＨＶＯＦ（高速酸素燃
料：ｈｉｇｈ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｘｙｇｅｎ ｆｕ
ｅｌ）熱溶射（thermal projection）及び他の熱溶射
法、デトネーション銃、爆発めっき、電子ボンバードメ
ント蒸着、マルチアークプラズマ蒸着、カソードスパッ
タリング技術等の技術により付着することができる。
【００２０】これらの全技術は共通していくつかの大き
な欠点がある。即ち、作業費用が高く、付着層の品質を
管理するのが難しく、複雑な形状の部品に均質にコーテ
ィングすることができない指向性技術であるため、複雑
な形状の部品へのＭＣｒＡｌＹ付着を制御するのが難し
い。
【００２１】上記のような２種のコーティングの代替品
を見いだすために、数種の方法が開発されている。
【００２２】第１の方法はアルミニウム被覆ＭＣｒＡｌ
Ｙコーティングにより構成される。
【００２３】上記技術の１種により付着したＭＣｒＡｌ
Ｙコーティングに容器内又は蒸気相でアルミニウム被覆
すると、コーティングの外部組成のアルミニウム含量を
高くできるという利点があり、特に高温酸化条件下でコ
ーティングの寿命が延びる。
【００２４】しかし、この方法は従来のＭＣｒＡｌＹの
適用よりもさほど優れている訳ではなく、複雑な形状の
部品の均質性の制御と作業費用に関して同一の制約があ
る。
【００２５】第２の方法は電気泳動ＭＣｒＡｌＹコーテ
ィングにより構成される。
【００２６】この型のコーティングの製造方法は例えば
ＳＮＥＣＭＡ名義の仏国特許出願公開第２５２９９１１
号に記載されている。この方法は、ニッケルベース超合
金基板に凝集ＭＣｒＡｌＹ合金粉末から構成されるコー
ティングを応用電気泳動技術により付着する。この多孔
質付着層は機械的強度を欠くため、蒸気相アルミニウム
被覆により気孔を埋めることが必要である。アルミニウ
ム被覆は凝集ＭＣｒＡｌＹ粉末粒子間に残った気孔の充
填と団結の役割を果たす。最終構造は従来のアルミニウ
ム被覆ＭＣｒＡｌＹコーティングとよく似ている。
【００２７】電気泳動技術は低指向性であり、タービン
の二重ディストリビューター羽根のような複雑な形状の
部品に均一にコーティングすることができる。この技術
はプラズマ付着後にアルミニウム被覆したＭＣｒＡｌＹ
コーティングよりも著しく廉価でありながら、同等の保
護品質をもつ。しかし、得られるコーティングはＭＣｒ
ＡｌＹ単独コーティングに比較して性能利得が制限され
る。
【００２８】第３の方法は、例えばヨーロッパ特許第０
５８７３４１Ａ１号に記載されているような、プラズマ
付着したＭＣｒＡｌＹコーティングと貴金属の組み合わ
せにより構成される。コーティングは、（１）熱溶射に
よるＭＣｒＡｌＹ合金の付着、（２）場合により熱化学
的クロム被覆、（３）熱化学的アルミニウム被覆、
（４）白金の電着、（５）アルミニウム被覆ＭＣｒＡｌ
Ｙコーティングの外側部分での白金付着層の熱拡散処理
の各段階を含む方法により得られる。
【００２９】このコーティングには、構造上その外側部
にしか白金を配合できないという大きな欠点がある。実
際に、このコーティングは従来のＭＣｒＡｌＹコーティ
ングと白金で修飾したアルミニウム化物コーティングの
重層である。ＭＣｒＡｌＹコーティングと白金で修飾し
たアルミニウム化物コーティングの有益な効果を兼備す
るが、効果が増す訳ではない。即ち、相乗効果は得られ
ない。また、コーティングの全厚は少なくとも１００μ
ｍであり、回転部品にコーティングする場合には重量増
加の問題がある。更に、このようなコーティングは原価
が非常に高い（少なくとも従来のＭＣｒＡｌＹコーティ
ングと白金で修飾したアルミニウム化物の合計費用に等
しい）。最後に、複雑な形状の部品のコーティングの問
題は依然として深刻である。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、種々
の公知保護コーティングの欠点を解決し、超合金機械部
品の高温酸化と熱腐食に対する保護コーティングの製造
方法として、 −クロム及び活性元素と、β−ＮｉＡｌ相への貴金属添
加の有益な効果を相乗的に兼備する保護コーティングを
得ることができ、 −複雑な形状の部品に均質な厚さと品質の付着層を容易
に形成できるように、指向性付着技術を使用せず、 −コーティングの全厚を必要に応じて１００μｍ未満に
制限することができる方法を実現することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】このために、本発明は少
なくともクロム、アルミニウム及び活性元素を含む凝集
合金粉末の第１の付着層を超合金の表面に形成し、第２
の白金族貴金属電着層により粉末付着層の開放気孔を充
填することからなる。その後、適当な熱処理を行い、粉
末ベースコーティングと電着コーティングを相互拡散さ
せ、クロムとイットリウム等の活性元素と白金族貴金属
をその全厚に含むコーティングを得る。
【００３２】最終段階で熱化学的アルミニウム被覆処理
を実施し、最終コーティングに付加量のアルミニウムを
加え、付着した粉末粒子間の残留気孔を完全に充填する
と有利である。
【００３３】１変形例によると、本発明は少なくともク
ロム、アルミニウム、活性元素及び少なくとも１種の白
金族貴金属を含む凝集合金粉末を超合金の表面に付着
し、アルミニウム被覆処理により凝集粉末付着層の開放
気孔を充填することからなる。
【００３４】合金粉末の付着は電気泳動技術又は熱分解
性もしくは揮発性結合剤を用いた塗装技術により実施す
ることができる。
【００３５】活性元素は、イットリウム、イットリウム
族希土類又はＺｒ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｃｅ等のランタニド希
土類から構成される群から選択される。
【００３６】白金族金属は白金、パラジウム、ロジウ
ム、ルテニウム、オスミウム、イリジウム及びこれらの
金属の組み合わせから構成される群から選択される。
【００３７】本発明によると、超合金部品の高温酸化及
び熱腐食に対する保護コーティングの製造方法は、 −第１段階においてコーティングしようとする部品に少
なくともクロム、アルミニウム及び活性元素を含み且つ
残留開放気孔を含む粉末合金の第１の付着層を形成し、 −第２段階において少なくとも１種の白金族金属を含む
第２の金属電着層により第１の粉末付着層の残留開放気
孔を充填し、 −第３段階において第１の粉末付着層と第２の電着層間
の相互拡散を確保する熱処理を実施することを特徴とす
る。
【００３８】本発明は更に、前記製造方法により得られ
る保護コーティングと、この保護コーティングを含む超
合金部品にも関する。
【００３９】本発明の他の特徴及び利点は、非限定的な
例示として添付図面について説明する以下の記載から明
らかになろう。
【００４０】
【発明の実施の形態】本発明によるコーティングの製造
は図１に関して以下に説明する複数の連続段階を含む。
【００４１】コーティングはサンプル１０に付着され、
このサンプルは基板として機能するニッケル又はコバル
トをベースとする等軸、指向性凝固又は高度単結晶性の
超合金部品であり、非限定的な例として例えばＩＮ１０
０、ＤＳ２００、ＤＳ１８６、ＭＡＲ Ｍ ２４７、Ｄ
Ｓ２４７、ＭＡＲ Ｍ ５０９、Ｒｅｎｅ ７７、Ｒｅ
ｎｅ １２５、ＨＳ３１、Ｘ４０、ＡＭ１、ＡＭ３の名
称で知られている超合金からなる。
【００４２】コーティングの製造方法の第１段階１は、
サンプル１０即ちコーティングしようとする部品の表面
に、略球状の粉末粒子の凝集により形成され且つ前記粉
末の粒子間に残された空間から主に構成される残留気孔
をもつ第１の合金付着層１１を形成する。使用する合金
粉末はＭＣｒＡｌＹ型であり、その組成は、Ｍがベース
金属Ｎｉ及び／又はＣｏ及び／又はＦｅであり、Ｃｒ１
０〜４０重量％、Ａｌ２〜２５重量％、Ｙ０〜２．５重
量％である。
【００４３】図２の表に示すような重量％の組成をもつ
粉末を使用するのが好ましい。
【００４４】本発明の範囲内でこれらの粉末の組成を変
えてもよく、例えば活性元素Ｙの全部又は一部をＺｒ、
Ｈｆ、Ｌａ、Ｃｅ及びより一般にはイットリウム又はラ
ンタニド系列希土類から選択される１種以上の他の活性
元素に代えてもよい。
【００４５】粉末の粒度は２〜１００μｍ、好ましくは
４〜１５μｍである。微粉末粒子を使用すると、コーテ
ィングの最終表面の凹凸を制限すると共に、電気泳動付
着段階後の残留気孔寸法を制限できるので特に有利であ
る。その結果、最終製造段階後にコーティングに気孔が
残る危険が減る。
【００４６】この第１の付着層は、例えば熱分解性もし
くは揮発性結合剤を用いる塗装技術、又は有利な方法と
して電気泳動技術を使用することにより形成できる。
【００４７】電気泳動技術は、付着しようとする粉末を
懸濁した絶縁性溶液（isolating solution）にコーティ
ングしようとする部品を浸漬することにより金属粉末の
多孔質スケルトンを形成するものである。電気泳動槽の
底に粒子が沈殿しないように撹拌して懸濁液の均質性を
確保する。コーティングしようとする部品はカソードと
して配置して分極する。アノードはコーティングしよう
とする部品に対向するか及び／又はその周囲に配置され
る成形電極から構成し、部品の近傍の均質な電場分布と
均質な付着厚を得るようにする。金属粒子は静電場で帯
電し、部品の表面に向かって迅速に移動し、クーロン吸
引により凝集する。コーティングしない部分は電気泳動
浴に化学的に適合性の材料でマスキングして保護する。
部品の槽内維持と部品の電気接続もマスキングにより確
保される。金属粒子の移動を確保するアノードとカソー
ド間に印加される電位差は２００〜５００Ｖである。付
着時間は付着する粉末の粒度と所望の付着厚に応じて１
秒間〜１分間（典型的には１０秒未満）である。
【００４８】付着したコーティングは図１に示すよう
に、稠密でなく容易に加工可能である。コーティングの
厚さはこの段階で２０〜２００μｍ、好ましくは３０〜
６０μｍである。これは、使用する粉末の密度と粒度に
依存して１０〜１００ｍｇ／ｃｍ2、好ましくは２０〜
６０ｍｇ／ｃｍ2の付着合金重量に相当する。
【００４９】電気泳動技術は以下の理由から本発明によ
る方法の第１段階に特に好適である。
【００５０】この技術は単純で廉価な装置を利用し、複
雑な形状の部品にも均質な付着を確保することができ、
付着時間が短いので高い自動生産速度を可能にし、この
第１段階の原価を低減し、従来の粉末付着技術（例えば
熱溶射）とは対照的に付着効率（使用粉末重量に対する
付着粉末重量）が１００％に近いので経済的に非常に魅
力的である。
【００５１】コーティングの製造方法の第２段階２は、
少なくとも１種の白金族金属を含む金属合金の電着段階
である。この白金族金属合金は純白金、白金−ロジウム
合金又はパラジウム−ニッケル合金から選択するのが好
ましい。既に方法の段階１を実施しておいたサンプル即
ち部品を選択金属又は合金の電着浴に浸漬する。電流密
度の分布が部品の全点で均質になるように、電気メッキ
の当業者のノウハウを使用してサンプル即ちコーティン
グしようとする部品の周囲にアノード及び／又は集電系
を配置する。適用するカソード電流密度は、使用する浴
の機能パラメーターに応じて選択する。この電流密度
は、段階１の時点で付着した粉末粒子間に残っている全
気孔に電着層を浸透できるように十分に低い値とする。
電解時間は、付着する貴金属の重量が段階１及び２で実
施される合計付着重量の５〜７０％、好ましくは２０〜
５０％となるように調節する。
【００５２】段階２の終わりに得られるコーティング１
２はＭＣｒＡｌＹ粉末と少なくとも１種の白金族金属を
含む金属合金の重層から構成される。
【００５３】第３段階３はＭＣｒＡｌＹ粉末粒子と少な
くとも１種の白金族金属を含む電着金属合金間の相互拡
散を目的としたアニールである。このアニールは必ず不
活性雰囲気（例えばアルゴン）、還元雰囲気（例えば水
素）、又は１０-4トル以下の減圧下で実施しなければな
らない。アニール温度及び時間は、基板超合金、ＭＣｒ
ＡｌＹ粉末の組成、ＭＣｒＡｌＹ粉末の粒度、電着金属
合金の組成、下記段階４で定義される後処理を実施する
か否かに依存する。
【００５４】アニール温度は７５０〜１２５０℃、アニ
ール時間は１５分間〜４８時間（好ましくは２〜１６時
間）であり得る。後処理を実施しない場合には、アニー
ルによりコーティングの残留気孔を完全に閉じ、ＭＣｒ
ＡｌＹ粉末粒子と金属合金電着層間の相互拡散を完全に
することが必要である。従って、より高いアニール温度
及び／又はより長時間のアニール時間を適用することが
必要である。下記段階４に記載する後処理を実施する場
合には、コーティングの稠密化と、ＭＣｒＡｌＹ粉末粒
子と金属合金電着層の間の相互拡散は段階４でも確保さ
れる。従って、アニール温度及び／又は時間は少なくて
よい。
【００５５】本発明の方法の段階４は任意である。この
段階は当業者に公知の従来方法によるコーティングのア
ルミニウム被覆である。このためには、蒸気相アルミニ
ウム被覆又はアルミニウム塗料の塗布によるアルミニウ
ム被覆を使用することができる。容器内アルミニウム被
覆（pot aluminization）技術を適用してもよい。
【００５６】この第４段階は、コーティングの外面のア
ルミニウム含量を増し、高温酸化条件でこのコーティン
グの寿命を延ばすことができる。この第４段階は、第１
段階の時点で付着した粉末粒子間に残っている気孔を完
全に充填することもできる。
【００５７】保護コーティングの製造方法の１変形例に
よると、段階１で形成する第１の付着層は、１種以上の
白金族貴金属をも含むＭＣｒＡｌＹ型合金粉末から形成
される。
【００５８】１種以上の白金族金属の添加は種々の方法
で実施することができる。式ＭＣｒＡｌＹ＋ＭＰ（式
中、ＭＰは白金族金属又はその合金である）に対応する
組成をもつ粉末を直接製造してもよい。このような粉末
の製造方法は粉末冶金技術水準に対応する。具体的に
は、合金の鋳造後にアーク又は回転電極による噴射（at
omisation）段階を行う。従来のＭＣｒＡｌＹ粉末を使
用し、貴金属ＭＰを含む合金を粒子の周囲に付着するよ
うに表面後処理してもよい。この表面後処理は例えば自
触媒又は非自触媒化学付着、電着、有機金属ＰＶＤ又は
ＣＶＤ型付着であり得る。ＭＣｒＡｌＹ＋ＭＰ型の粉末
は更に白金族金属ＭＰの含量によっても特徴付けられ
る。本発明の範囲では、白金族金属ＭＰは粉末の合計重
量に対して２〜６０重量％（好ましくは２０〜５０％）
であり得る。
【００５９】この場合には、この第１の付着層の直後に
方法の段階４に従ってコーティングのアルミニウム付着
層を形成し、段階２及び３を省略する。この場合には、
アルミニウム付着には蒸気相アルミニウム被覆又はアル
ミニウム塗料塗布技術しか利用できない。アルミニウム
被覆用セメント粉末が段階１の直後の未団結状態の粉末
付着層を摩耗して多孔質層を損傷する危険があるので、
容器内アルミニウム被覆技術は利用できない。
【００６０】
【実施例】実施例１ 合金ＤＳ２００＋Ｈｆからなる寸法２０×３０×２ｍｍ
3のプレート形サンプルにコーティングを行う。このサ
ンプルにまず図２の表に示す組成のＣｏＮｉＣｒＡｌＹ
合金粉末から第１の電気泳動付着を行った。粉末の粒度
は平均約１５μｍである。粉末の付着量は１５ｍｇ／ｃ
ｍ2の重量増加に対応する。次にこのサンプルに、Ｐｄ
−２０重量％Ｎｉ合金の第２の電着を行った。この第２
の付着に使用した電流密度は約４５分間で１Ａ／ｄｍ2
である。こうして付着したパラジウム合金の量は約８ｍ
ｇ／ｃｍ2（即ち最初の２段階の合計付着金属重量の約
３５％）である。第３段階ではコーティングサンプルの
８５０℃での２時間二次真空拡散アニールを行った。最
後に第４段階でＣｒ−３０重量％Ａｌ合金セメントとＮ
Ｈ4Ｆ型の活性化剤を使用して１１００℃で１０時間蒸
気相アルミニウム被覆を行った。得られたコーティング
は稠密で全厚約８０μｍの単相である。コーティングは
主に固溶体としてクロム、パラジウム及びイットリウム
を含むβ（Ｎｉ，Ｃｏ）Ａｌ相から構成される。図３及
び図４はコーティングの厚みにおける主成分元素の分布
を示す。原子百分率は電子顕微鏡分析により測定した。
イットリウムはこの型の測定では有効に検出できない
が、倍率の高い電子顕微鏡では検出される。図３及び図
４は、コーティングの組成がその厚みにおいて殆ど変わ
らず、特に白金族金属がコーティングの全厚に相当量存
在することを示している。
【００６１】実施例２ 電着段階で電着時間を同じ比率で増加することによりパ
ラジウム合金の付着量を１２ｍｇ／ｃｍ2とした以外は
実施例１と同様に操作する。この場合、パラジウム合金
の重量は２回の付着工程中の合計金属付着重量の約４４
％に相当する。得られたコーティングの構造はパラジウ
ムの量が多くなっている（平均１５原子％）以外は実施
例１と同じである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法の種々の段階で得られるコー
ティングの構造の変化を示す模式図である。
【図２】本発明によるコーティングの製造に使用可能な
ＭＣｒＡｌＹ型合金粉末の組成例を示す表である。
【図３】本発明によるコーティングの厚みにおけるコー
ティングの主成分元素の分布例を示す表（原子％で表
す）である。
【図４】本発明によるコーティングの厚みにおけるコー
ティングの主成分元素の分布例を示すグラフ（原子％で
表す）である。
【符号の説明】
１０ サンプル １１ 第１の付着層 １２ コーティング
フロントページの続き (72)発明者 ジヤン−ポール・フルヌ フランス国、91490・ダヌモワ、リユ・ ドウ・ラ・メス・17 (72)発明者 ジヤツク・ルイ・ルジエ フランス国、77380・コンブ・ラ・ビル、 リユ・ドユ・マレシヤル・フオツシユ・ 37 (56)参考文献 特開 平８−225958（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−225959（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−220607（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−168556（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−68062（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−47837（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−47836（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 28/00 C23C 10/28

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超合金部品の高温酸化と熱腐食に対する
    保護コーティングの製造方法であって、 −第１段階においてコーティングしようとする部品に少
    なくともクロム、アルミニウム及び活性元素を含み且つ
    残留開放気孔を含む粉末合金の第１の付着層を形成し、 −第２段階において少なくとも１種の白金族金属を含む
    第２の金属電着層により第１の粉末付着層の残留開放気
    孔を充填し、 −第３段階において白金族金属が保護コーティングの全
    厚に存在するように第１の粉末付着層と第２の電着層間
    の相互拡散を確保することが可能な熱処理を実施するこ
    とを特徴とする前記方法。
  2. 【請求項２】 前記コーティングのアルミニウム含量を
    増し、その気孔を完全に充填するように、第３段階で得
    られたコーティングのアルミニウム被覆を実施する第４
    段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 第２段階で付着する白金族金属が最初の
    ２段階で実施される合計付着重量に対して５〜７０重量
    ％の割合であることを特徴とする請求項１又は２に記載
    の方法。
  4. 【請求項４】 第３段階の熱処理が７５０〜１２５０℃
    の温度で１５分間〜４８時間実施されることを特徴とす
    る請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 超合金部品の高温酸化と熱腐食に対する
    保護コーティングの製造方法であって、コーティングし
    ようとする部品に少なくともクロム、アルミニウム、活
    性元素及び少なくとも1種の白金族金属を含み且つ残留
    開放気孔を含む粉末合金の付着層を形成し、次いでアル
    ミニウム被覆処理することを特徴とする前記方法。
  6. 【請求項６】 白金族金属が粉末の合計重量に対して２
    〜６０重量％の割合であることを特徴とする請求項５に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 粉末合金の付着が電気泳動技術により実
    施されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一
    項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 粉末合金の付着が熱分解性又は揮発性結
    合剤を用いる塗装技術により実施されることを特徴とす
    る請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 粉末合金の活性元素がイットリウム、イ
    ットリウム族希土類及びランタニド系列希土類から構成
    される群から選択されることを特徴とする請求項１から
    ８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 白金族金属が白金、パラジウム、ロジ
    ウム、ルテニウム、オスミウム、イリジウム及びこれら
    の金属の組合わせから構成される群から選択されること
    を特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 少なくとも元素Ｃｒ、Ａｌ、活性元素
    及び白金族金属を含み、これらの全元素がコーティング
    の全厚に共存することを特徴とする請求項１から１０の
    いずれか一項に記載の方法により得られる保護コーティ
    ング。
  12. 【請求項１２】 超合金部品の熱遮断下層として使用さ
    れることを特徴とする請求項１１に記載の保護コーティ
    ング。
  13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の保護コーティング
    を含むことを特徴とする超合金部品。
JP34321197A 1996-12-12 1997-12-12 超合金の高温腐食に対して高い効果をもつ保護コーティングの製造方法、前記方法により得られる保護コーティング及び前記コーティングにより保護された部品 Expired - Lifetime JP3431474B2 (ja)

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