JP4943687B2 - パック・セメンテーション法 - Google Patents
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Description
ック・セメンテーション法は湾曲曲面を有するタービンブレードや各種部材を一体成型されたタービン用コンプレッサー・ロータなど複雑形状を有する金属系材料の表面改質法として広く応用されている。しかしながら、従来から行われているパック・セメンテーション法はパック・セメンテーション処理用の容器内に閉じ込められた雰囲気ガスが拡散して基材やパック・セメンテーション処理用粉末内部と絶えず反応してパック・セメンテーション処理を妨げる原因となる。このためパック・セメンテーション処理を行う雰囲気ガスの圧力を減少して高真空状態を保持する必要があり常時10−4Pa以上の真空状態を保持することが要求されるため、パック・セメンテーション法における蒸着室は加熱可能な金属製の大容量・高真空の排気装置が必要となり高額な設備費用が不可欠であるとされていた。また、容器内から発生する蒸発気体が基材やパック・セメンテーション処理用粉末内部を汚染するため蒸発気体を発生する容器を使用することができずパック・セメンテーション処理に使用する器具も制限されていた。
基材にγ−TiAl基合金を用い、前記基材表面周囲に、被覆材の75−107μmの粒径範囲のL1 2 型Al 3 Ti、反応制御材及び焼結防止材の45−75μmの粒径範囲のAl 2 O 3 の混合粉を配し、更に、前記混合粉の周囲に45μm以下の粒径のL1 2 型Al 3 Ti微細粉末を配し真空中で、1000〜1200℃の温度範囲で、5時間以上保持することを特徴とする被覆されたTiAl基合金の製造方法を提供する。
ク・セメンテーション処理を行うことが好ましい。この出願の発明における好ましい基板としては、Ni基合金、Co基合金、ODS(酸化物分散強化)合金、DSE(方向凝固)合金等が例示される。また、基材とパック・セメンテーション用粉末の好ましい組合わせとしては下記の組合わせが典型例として考慮されるが、もちろんこの組み合わせに限定されないことはいうまでもない。
+NH4Cl+Al2O3
(NH4Clは反応促進剤、Al2O3は反応抑制剤)
基材;CMSX-2、パック・セメンテーション用粉末;Cr-30Al合金
基材;MAR-M509、パック・セメンテーション用粉末;Cr-20%Al合金、
基材;MA6000、パック・セメンテーション用粉末;Al化合物
また、この出願の発明では主として金属系基板が用いられるが、金属系基板以外のたとえばガラス基板や半導体の基板に化合物や純金属を全面被覆することやその蒸着膜の上に別の方法で模様を付けることなども態様の1つとして考慮されてよい。
覆合金は均質化処理を経て粉砕化後の乳鉢により微粉化したが微粉化されたものは粉径が75−107μmのものが20数重量%、45μm以下のものが70数重量%であった。
、主要粉末のパック・セメンテーション用粉末を充填した。なお、微粉末の塗布および堆積を施さない状態におけるパック・セメンテーション処理も同じ条件で行った。
100℃程度に冷却後、石英管より取り出す。加熱温度は1000〜1200℃の範囲で行った。加熱保持時間は5時間、10時間、20時間とした。被膜厚さは12−35μmであった。保持時間は高温では5時間、低温では20時間が必要であった。被膜と基材の
密着性は曲げ試験により行い、被膜と基材の界面における剥離は表面伸び2%以下では検出されない。また、回転刃による切断においても剥離は形成されなかった。大気中で室温の被覆材を1000℃の炉内に移動させ15分加熱後取り出す繰り返し酸化を12回行った結果、剥離は全く無く、その酸化増量は被覆材の特性と同一であることを示した。
O-Kα像、Ti-Kα像等の特性X線像とBEI像(反射電子像)を示したものである。
の発明ではパック・セメンテーション処理温度が1200℃以下では通常の炉心管付帯を、またパック・セメンテーション処理温度が1200℃〜1400℃では高純度アルミナ炉心管付帯の管状電気炉を用いることが可能となる。また、この出願のパック・セメンテーション法の発明は蒸着領域と周囲部における雰囲気を焼結により隔離されているために蒸着過程における雰囲気の変化に影響を受けないので、到達真空度が10-4Pa程度で充
分である。しかも、たとえ蒸着過程中に雰囲気の変化が生じたとしても真空装置の速やかな応答を必要としないため通常使用されている排気装置で適応できる。
2: パック・セメンテーション処理用粉末
3: 微細粉末
4: 容器(坩堝)
Claims (3)
- パックセメンテーション法による表面改質で、被覆材としてL1 2 型Al 3 Ti粉末を使用し、γ−TiAl基合金表面が被膜されていることを特徴とするTiAl基合金。
- 請求項1に記載の被覆されたTiAl基合金の製造方法であって、
基材にγ−TiAl基合金を用い、
前記基材表面周囲に、被覆材の75−107μmの粒径範囲のL1 2 型Al 3 Ti、反応制御材及び焼結防止材の45−75μmの粒径範囲のAl 2 O 3 の混合粉を配し、
更に、前記混合粉の周囲に45μm以下の粒径のL1 2 型Al 3 Ti微細粉末を配し
真空中で、1000〜1200℃の温度範囲で、5時間以上保持することを特徴とする被覆されたTiAl基合金の製造方法。 - 請求項2に記載の被覆されたTiAl基合金の製造方法であって、熱処理を2×10 −4 〜5×10 −4 Paの真空中で行うことを特徴とする被覆されたTiAl基合金の製造方法。
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