JPH01119657A - 溶射被覆超合金製品 - Google Patents
溶射被覆超合金製品Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は(a)超耐熱合金(以下却合金とい−5−)基
体および(b)クロムと鉄、コバルトまたはニッケルか
ら選んだ少なくとも一種の元素とからなる被覆からなる
改良された高温耐酸化性および耐蝕性を存する製品に関
するものであり、該製品は高エネルギーミルで粉砕され
た粉末を火炎溶射(f’la偵e spraying)
によって基体に被覆したものである。この被覆は場合に
よっては他の元素、た(二つ更 以下余nつ とえばアルミニウム、炭素、イツトリウムまたは稀土類
元素等を含み得る。 さらに本発明は火炎溶射被覆をも
つ超合金にアルミ化表面被覆を施した製品を提供するも
のであり、さらに前記製品の製造法をも提供するもので
ある。
体および(b)クロムと鉄、コバルトまたはニッケルか
ら選んだ少なくとも一種の元素とからなる被覆からなる
改良された高温耐酸化性および耐蝕性を存する製品に関
するものであり、該製品は高エネルギーミルで粉砕され
た粉末を火炎溶射(f’la偵e spraying)
によって基体に被覆したものである。この被覆は場合に
よっては他の元素、た(二つ更 以下余nつ とえばアルミニウム、炭素、イツトリウムまたは稀土類
元素等を含み得る。 さらに本発明は火炎溶射被覆をも
つ超合金にアルミ化表面被覆を施した製品を提供するも
のであり、さらに前記製品の製造法をも提供するもので
ある。
金属粉末の火炎溶射はDietrichらの米国特許第
3,322Jlj号明細書に記載されている□Diet
richらの開発した技術は、要約すれば、発熱的に反
応する二成分、好ましくはそれらの成分の一方の核と他
の成分の少々くとも一層の被覆とからなる二成分を含む
クラッド粉末の火炎溶射に関するものである。 またB
e5senは米国特許第3、りn、IAjv号明細書に
おいて、 プラズマ溶射によりMCr−基型(ただしM
は鉄、コバルトまたはニッケルまたは高温での耐蝕性お
よ−び延性を改善するためにアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金と組合わせたそれらの変性物を表わす)の被
覆を施した超合金製品について述べている。 Be5s
enの方法によれば、MCr−基合金粉末をアルゴンお
よび水素ガスの不活性雰囲気中でプラズマ溶射すること
により加熱粒子の蒸着中に起る酸化を低減し得るcBe
ssenはまた冷却に際し基体中への熱の伝導により蒸
着粒子中における変形の保有性を高めるために溶融粒子
よりもむしろ加熱粒子を基体に向けて発射させかつ基体
上に衝突させるようにするために粒子の溶融を回避して
粒子中に仕事を保有せしめることを述べている。
3,322Jlj号明細書に記載されている□Diet
richらの開発した技術は、要約すれば、発熱的に反
応する二成分、好ましくはそれらの成分の一方の核と他
の成分の少々くとも一層の被覆とからなる二成分を含む
クラッド粉末の火炎溶射に関するものである。 またB
e5senは米国特許第3、りn、IAjv号明細書に
おいて、 プラズマ溶射によりMCr−基型(ただしM
は鉄、コバルトまたはニッケルまたは高温での耐蝕性お
よ−び延性を改善するためにアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金と組合わせたそれらの変性物を表わす)の被
覆を施した超合金製品について述べている。 Be5s
enの方法によれば、MCr−基合金粉末をアルゴンお
よび水素ガスの不活性雰囲気中でプラズマ溶射すること
により加熱粒子の蒸着中に起る酸化を低減し得るcBe
ssenはまた冷却に際し基体中への熱の伝導により蒸
着粒子中における変形の保有性を高めるために溶融粒子
よりもむしろ加熱粒子を基体に向けて発射させかつ基体
上に衝突させるようにするために粒子の溶融を回避して
粒子中に仕事を保有せしめることを述べている。
前述した従来技術は特定の金属粉末のプラズマ溶射につ
いて述べているが、本発明者等の知る限りにおいて従来
技術は高エネルギーミル粉砕粉末の火炎溶射による被覆
を有する超合金製品の製造およびそれによってもたらさ
れる利点および/またはその特性について何等認識して
いない。
いて述べているが、本発明者等の知る限りにおいて従来
技術は高エネルギーミル粉砕粉末の火炎溶射による被覆
を有する超合金製品の製造およびそれによってもたらさ
れる利点および/またはその特性について何等認識して
いない。
本発明は高エネルギーミル粉砕された粉末を火炎溶射に
よって被覆した超合金基体からなる製品を提供するもの
である。 本発明の別の一態様は火炎溶射被覆された超
合金にさらにアルミ化表面被覆を施してなる製品を提供
するものである。
よって被覆した超合金基体からなる製品を提供するもの
である。 本発明の別の一態様は火炎溶射被覆された超
合金にさらにアルミ化表面被覆を施してなる製品を提供
するものである。
本発明のさら圧側の一態様はかかる製品の製造法を提供
するものである。
するものである。
本発明の好ましい一実施態様は(a)超合金基体および
(b)クロムと鉄、コバルトおよびニッケルから選んだ
少なくとも一種の元素とからなる被覆からなる改良され
た高温耐酸化性および高温耐蝕性をもつ高エネルギーミ
ル粉砕粉末の火炎溶射被覆をもつ超合金製品を提供する
ものである。 この被覆は場合によっては他の元素、た
とえばアルミニウム、炭素、イツトリウムまたは他の稀
土類元素等を含み得る〇 任意の超合金基体、たとえばAsTMデータシリーズ刊
行物No、りSりE中に記載される6Compilat
ion of Chemical Compositi
ons andRupture Strengths
of 5uperalloys”に記載されているもの
、を使用し得る0 特に有用な超合金は合金中に炭素を
含有しかつそれらの補強強度の少なくとも一部が炭化物
に依存しているものである型の超合金、たとえば(11
(a)通常MCと呼ばれるモノ炭化物の形および(b)
通常M23C,およびM7C3と呼ばれる炭化クロムの
形で粒子境界を炭化物で強化したもの、(2)慣用のま
たは方向性固体化鋳造技術を用いる鋳造法に従って整列
状態または非整列状態で粒子内部を強化する小板状また
は繊維状の耐火性金属炭化物等の超合金である。 一般
的に有用な超合金の代表的なものとしては、ニッケル基
合金、タトえハIN −71、MAR,−MX)0 。
(b)クロムと鉄、コバルトおよびニッケルから選んだ
少なくとも一種の元素とからなる被覆からなる改良され
た高温耐酸化性および高温耐蝕性をもつ高エネルギーミ
ル粉砕粉末の火炎溶射被覆をもつ超合金製品を提供する
ものである。 この被覆は場合によっては他の元素、た
とえばアルミニウム、炭素、イツトリウムまたは他の稀
土類元素等を含み得る〇 任意の超合金基体、たとえばAsTMデータシリーズ刊
行物No、りSりE中に記載される6Compilat
ion of Chemical Compositi
ons andRupture Strengths
of 5uperalloys”に記載されているもの
、を使用し得る0 特に有用な超合金は合金中に炭素を
含有しかつそれらの補強強度の少なくとも一部が炭化物
に依存しているものである型の超合金、たとえば(11
(a)通常MCと呼ばれるモノ炭化物の形および(b)
通常M23C,およびM7C3と呼ばれる炭化クロムの
形で粒子境界を炭化物で強化したもの、(2)慣用のま
たは方向性固体化鋳造技術を用いる鋳造法に従って整列
状態または非整列状態で粒子内部を強化する小板状また
は繊維状の耐火性金属炭化物等の超合金である。 一般
的に有用な超合金の代表的なものとしては、ニッケル基
合金、タトえハIN −71、MAR,−MX)0 。
NX−/ざI % &ne IO,Reneり!、 T
AZ−gBlTRWVIAおよびWAZ−,20,等;
鉄−ニッケル基合金、たとえばインコロイ(Incol
oy )ざ02、S、tり0、デュラロイ(Dural
oy ) ’″HOM−3−。
AZ−gBlTRWVIAおよびWAZ−,20,等;
鉄−ニッケル基合金、たとえばインコロイ(Incol
oy )ざ02、S、tり0、デュラロイ(Dural
oy ) ’″HOM−3−。
等;コバルト基合金、たとえばFSX4/≠、FSX−
IA30. MAR,−MjOり、X −1、等:マタ
は耐火性金属合金、たとえばWC30/!、 Cb/3
2M、SU3/およびTZC,等があげられる。
IA30. MAR,−MjOり、X −1、等:マタ
は耐火性金属合金、たとえばWC30/!、 Cb/3
2M、SU3/およびTZC,等があげられる。
任意の高エネルギーミル粉砕された粉末からなる被覆組
成物を使用し得る。 たとえば、耐熱、耐酸化、耐蝕性
等および/または分散強化型被覆、たとえばニッケル−
クロム、コバルト−クロムおよび鉄−クロム系に基づく
被覆組成物をあげることができ、これらの組成物は随意
にかつさらに他の合金化金属、たとえばモリブデン、タ
ングステン、コロンピウムおよび/またはタンタル、ア
ルミニウム、チタン、ジルコニウム等、あるいは非金属
、たとえば炭素、珪素、硼素等を含有し得る。
成物を使用し得る。 たとえば、耐熱、耐酸化、耐蝕性
等および/または分散強化型被覆、たとえばニッケル−
クロム、コバルト−クロムおよび鉄−クロム系に基づく
被覆組成物をあげることができ、これらの組成物は随意
にかつさらに他の合金化金属、たとえばモリブデン、タ
ングステン、コロンピウムおよび/またはタンタル、ア
ルミニウム、チタン、ジルコニウム等、あるいは非金属
、たとえば炭素、珪素、硼素等を含有し得る。
好ましい被覆組成物の一例は耐酸化性および耐蝕性ニッ
ケル−°クロムまたはコバルト−クロム基合金からなる
ものであり、それはさらに随意成分としてつぎの元素、
すなわちアルミニウム、炭素、イツトリウム塘たは他の
任意の稀土類元素の一種またはそれ以上を含有し得る。
ケル−°クロムまたはコバルト−クロム基合金からなる
ものであり、それはさらに随意成分としてつぎの元素、
すなわちアルミニウム、炭素、イツトリウム塘たは他の
任意の稀土類元素の一種またはそれ以上を含有し得る。
被覆組成物は包括的に次式によって表わすことができ
る。
る。
MCr 、 MCrAl 、 MCrAIYまたはMC
rAICY(式中、Mは基剤となる金属元素、たとえば
鉄、コバル小またはニッケルを表わし;Crはクロムを
;人1はアルミニウムを;Cは炭素を;Yはイツトリウ
ムまたは他の稀土類元素を;それぞれ表わす0) 本発明の別の実施態様によれば、被覆組成物は硬質相、
すなわち分散相、たとえばアルミニウム、トリウムまた
はイツトリウムの酸化物、等を含み、これは被覆組成物
が超合金基体上に火炎溶射された後に該組成物を効果的
に分散強化する。
rAICY(式中、Mは基剤となる金属元素、たとえば
鉄、コバル小またはニッケルを表わし;Crはクロムを
;人1はアルミニウムを;Cは炭素を;Yはイツトリウ
ムまたは他の稀土類元素を;それぞれ表わす0) 本発明の別の実施態様によれば、被覆組成物は硬質相、
すなわち分散相、たとえばアルミニウム、トリウムまた
はイツトリウムの酸化物、等を含み、これは被覆組成物
が超合金基体上に火炎溶射された後に該組成物を効果的
に分散強化する。
本発明の目的に好ましい被覆組成物は法衣に重量%基進
で示した組成のものを包含する〇本発明においてか\る
被覆組成物を使用するに際しては該組成物中に使用され
る元素を高エネルギーミル粉砕することが必要である。
で示した組成のものを包含する〇本発明においてか\る
被覆組成物を使用するに際しては該組成物中に使用され
る元素を高エネルギーミル粉砕することが必要である。
複数成分からなりその少なくとも′−酸成分圧縮によ
り変形し得る性質をもつものである機械的に合金化され
た金属粉末の製造に使用し得ることが当業者に周知であ
る任意の方法および装置を使用し得る。
り変形し得る性質をもつものである機械的に合金化され
た金属粉末の製造に使用し得ることが当業者に周知であ
る任意の方法および装置を使用し得る。
特に有用な装置は磨砕ミルおよび振動ミルである。
1機械的合金化”とは高エネルギーミル粉砕処理によっ
て製造された複合金属粒子における主たる状態で、粉末
の形の複数の成分元素、すなわち合金元素−1その少な
くとも一成分は圧縮により変形し得る金属である−を、
少なくとも一種の圧縮変形し得る金属に強力に作用して
それを変形しそして変形した該金属粒子をそれ自体相互
におよび/または金属または非金属である残余め成分に
結合または接合させるに足る多数の反復的に適用される
圧縮力の形の機械的エネルギーの適用によって、相互に
結合または合体させた状態をいう@この状態においては
、合金取分は相互に緊密に結合されかつ得られる複合金
属粒子の内部構造全体にわたって同定しうるように共同
分配されている@ 好ましい一態様においては、機械的合金化は相対的運動
の高度に活性化された状態に動力学的に保持された磨砕
元素の存在下に圧縮力を反復適用し、かつそれを合金化
成分が粉砕されて相互に結合または接合されそして得ら
れる粉末生成物の金属マトリックス全体く一緒に分配さ
れるに十分表時間続けることによる機械的合金化法を包
含するO 高エネルギーミル粉砕は好ましくは、磨砕元素の実質的
部分が高度に活性化された相対的運動状態に動力学的に
保持されている条件下で十分な機械的エネルギーを被覆
組成物に適用する場合に生ずるエネルギー状態でのミル
粉砕を包含する、任意の高エネルギーミルを使用するこ
とができ、か\るミルの例は米国特許第3Jり/、31
k2号、同第2.71.II−,3n号およびChem
ical Engineers Hand −Book
、 第弘版、第を節、第26頁等、米国国会図書館
No、 A、//3./At、に記載されるごときもの
を包含する。
て製造された複合金属粒子における主たる状態で、粉末
の形の複数の成分元素、すなわち合金元素−1その少な
くとも一成分は圧縮により変形し得る金属である−を、
少なくとも一種の圧縮変形し得る金属に強力に作用して
それを変形しそして変形した該金属粒子をそれ自体相互
におよび/または金属または非金属である残余め成分に
結合または接合させるに足る多数の反復的に適用される
圧縮力の形の機械的エネルギーの適用によって、相互に
結合または合体させた状態をいう@この状態においては
、合金取分は相互に緊密に結合されかつ得られる複合金
属粒子の内部構造全体にわたって同定しうるように共同
分配されている@ 好ましい一態様においては、機械的合金化は相対的運動
の高度に活性化された状態に動力学的に保持された磨砕
元素の存在下に圧縮力を反復適用し、かつそれを合金化
成分が粉砕されて相互に結合または接合されそして得ら
れる粉末生成物の金属マトリックス全体く一緒に分配さ
れるに十分表時間続けることによる機械的合金化法を包
含するO 高エネルギーミル粉砕は好ましくは、磨砕元素の実質的
部分が高度に活性化された相対的運動状態に動力学的に
保持されている条件下で十分な機械的エネルギーを被覆
組成物に適用する場合に生ずるエネルギー状態でのミル
粉砕を包含する、任意の高エネルギーミルを使用するこ
とができ、か\るミルの例は米国特許第3Jり/、31
k2号、同第2.71.II−,3n号およびChem
ical Engineers Hand −Book
、 第弘版、第を節、第26頁等、米国国会図書館
No、 A、//3./At、に記載されるごときもの
を包含する。
本発明の製品の特徴はつぎのどとくである。
(a)高エネルギーミル粉砕された粉末−亜顕微鏡的尺
度では完全には合金化されておらず、被覆の合金成分の
すべてを実質的に含むものであるが−を超合金基体上に
火炎溶射したものである:Φ)粉末の火炎溶射の間に金
属間合金を形成するので発熱反応による熱を放出する; (C)粉末の火炎溶射の際の発熱により、粉末の磨砕中
の圧縮力により機械的に導入される仕事の少なくとも一
部を放出する: (d)被覆用粉末が高エネルギーミル粉砕条件下で分散
物を形成する元素を含む場合には、粉末の火炎溶射によ
り被覆中に硬質相または分散相が実質的に均質に分散す
る◎ 任意の粒度範囲の粉末被覆粒子を使用することができか
つ粒度範囲は使用される火炎溶射装置の型および設計に
応じて変動する@ 火炎溶射装置と粉末複機粒子の粒度
分布との相関関係は定常的な簡単な実験によって当業者
が容易に決定し得るものである0 耐酸化性および/ま
たけ耐蝕性被覆、たとえば前記一般式MCr 、 MC
:rAl 。
度では完全には合金化されておらず、被覆の合金成分の
すべてを実質的に含むものであるが−を超合金基体上に
火炎溶射したものである:Φ)粉末の火炎溶射の間に金
属間合金を形成するので発熱反応による熱を放出する; (C)粉末の火炎溶射の際の発熱により、粉末の磨砕中
の圧縮力により機械的に導入される仕事の少なくとも一
部を放出する: (d)被覆用粉末が高エネルギーミル粉砕条件下で分散
物を形成する元素を含む場合には、粉末の火炎溶射によ
り被覆中に硬質相または分散相が実質的に均質に分散す
る◎ 任意の粒度範囲の粉末被覆粒子を使用することができか
つ粒度範囲は使用される火炎溶射装置の型および設計に
応じて変動する@ 火炎溶射装置と粉末複機粒子の粒度
分布との相関関係は定常的な簡単な実験によって当業者
が容易に決定し得るものである0 耐酸化性および/ま
たけ耐蝕性被覆、たとえば前記一般式MCr 、 MC
:rAl 。
MCrAIYまたはMCrAICYによって表わされる
ごとき被覆を超合金基体に施こす本発明の好ましい一実
施態様によれば、粉末被覆粒子が≠μミクロンより小さ
い最大粒度をもちかつ好ましくは平均粒度が30ミクロ
ン以下、より好ましくは平均粒度が約20〜30ミクロ
ンである場合に最適の性質をもつ耐酸化性および耐蝕性
火炎溶射被覆をもつ超合金製品が得られる。 分散強化
性分散相のサブミクロン粒子を被覆中に含む場合、被覆
用粉末は約300オングストローム(0,03ミクロン
)の平均粒度(average particle 5
ize 、 apsと略称する)をもちかつ!OA −
1000^の”aps”範囲をもつ均−忙分散された約
O0j〜約j容量チの分散相粒子、たとえばAt203
、The2、Y2O3等を含有することが好ましい。
分散相で強化された高エネルギーミル粉砕粉末の溶射被
覆をもつ超合金は本発明の好ましい製品である。 それ
は、特にMCrAIY被覆が使用される場合、酸化イツ
トリウムのごとき分散相の合体は通常高温運転のガスタ
ービンジェットエンジンに伴う高温、たとえば約rOび
から/200−1300℃またはそれ以上の範囲の温度
で被覆の厚み全体にわたって被覆の機槻的保全性を維持
するのに著しく貢献すると考えられるからである。 さ
らに、耐酸化性および耐蝕性被覆内への分散相の合体は
被覆のマトリックス全体への応力伝達に対する耐性の増
加を助長しかつそれてよって高温度における被覆の実用
寿命または強度を増加すると考えられる。 分散強化性
酸化物を超合金基体上に溶射すべき粉末中にサブミクロ
ン粒子の形で均一に分散させた高エネルギーミル粉砕粉
末の使用は新規概念を構成するものと考えられる0 と
いうのは、従来商業的規模で普通に使用されている粉末
アトマイゼーション技術を用いて同一成分を含む合金を
7トマイゼーシヨンしても被援用粉末中に均一に分散さ
れたサブミクロンの分散相粒子は形成されず、したがっ
て超合金基体上の溶射被覆全体に均一に分散されたかか
る分散相粒子も得られないからである。
ごとき被覆を超合金基体に施こす本発明の好ましい一実
施態様によれば、粉末被覆粒子が≠μミクロンより小さ
い最大粒度をもちかつ好ましくは平均粒度が30ミクロ
ン以下、より好ましくは平均粒度が約20〜30ミクロ
ンである場合に最適の性質をもつ耐酸化性および耐蝕性
火炎溶射被覆をもつ超合金製品が得られる。 分散強化
性分散相のサブミクロン粒子を被覆中に含む場合、被覆
用粉末は約300オングストローム(0,03ミクロン
)の平均粒度(average particle 5
ize 、 apsと略称する)をもちかつ!OA −
1000^の”aps”範囲をもつ均−忙分散された約
O0j〜約j容量チの分散相粒子、たとえばAt203
、The2、Y2O3等を含有することが好ましい。
分散相で強化された高エネルギーミル粉砕粉末の溶射被
覆をもつ超合金は本発明の好ましい製品である。 それ
は、特にMCrAIY被覆が使用される場合、酸化イツ
トリウムのごとき分散相の合体は通常高温運転のガスタ
ービンジェットエンジンに伴う高温、たとえば約rOび
から/200−1300℃またはそれ以上の範囲の温度
で被覆の厚み全体にわたって被覆の機槻的保全性を維持
するのに著しく貢献すると考えられるからである。 さ
らに、耐酸化性および耐蝕性被覆内への分散相の合体は
被覆のマトリックス全体への応力伝達に対する耐性の増
加を助長しかつそれてよって高温度における被覆の実用
寿命または強度を増加すると考えられる。 分散強化性
酸化物を超合金基体上に溶射すべき粉末中にサブミクロ
ン粒子の形で均一に分散させた高エネルギーミル粉砕粉
末の使用は新規概念を構成するものと考えられる0 と
いうのは、従来商業的規模で普通に使用されている粉末
アトマイゼーション技術を用いて同一成分を含む合金を
7トマイゼーシヨンしても被援用粉末中に均一に分散さ
れたサブミクロンの分散相粒子は形成されず、したがっ
て超合金基体上の溶射被覆全体に均一に分散されたかか
る分散相粒子も得られないからである。
火炎溶射被覆用組成物の製造への高エネルギーミル粉砕
技術の適用は従来技術においては認識されていなかった
方法、すなわち火炎溶射技術を用いる任意の被覆の要求
に適合するようだ設計し得る任意の粒度、粒度分布およ
び組成に組合せ得る無制限多数の合金および合金成分の
組合せから本質的忙構成される被覆用組成物を被覆した
超合金製品の製造のための経済的かつ有効な手段である
方法を提供するものである。
技術の適用は従来技術においては認識されていなかった
方法、すなわち火炎溶射技術を用いる任意の被覆の要求
に適合するようだ設計し得る任意の粒度、粒度分布およ
び組成に組合せ得る無制限多数の合金および合金成分の
組合せから本質的忙構成される被覆用組成物を被覆した
超合金製品の製造のための経済的かつ有効な手段である
方法を提供するものである。
一般に、火炎溶射に使用し得る方法および装置の例は、
New York州、Long l5land在、Me
tco 。
New York州、Long l5land在、Me
tco 。
Inc、 /96!i年発行、H,S、 Ingham
& A、 P。
& A、 P。
5hepard著” Flame 5pray Han
dbook”第■巻および第■巻:″’ Appl i
ed Mineralogy ’ Technisch
eMineralogie 、 D、 A、 Gerd
emanおよびN、 L、 Hecht著” Arc
Plasma Technology in Mate
rials 5cience”Springkr −V
erlag 、 /り76年り月27日〜IO月7日、
フロリダ州マイアミビーチ開催第ど回Inter −n
atinal Thermal Spraying C
onference 、 米国特許第3.弘37.,2
118号および同第3.0io、ooり号明細書等に記
載されている任意のものである。 本発明の溶射法は任
意の溶射温度で行なうことができる〇たとえば、酸素−
アセチレン焔を用いる熱スプレーガンは3000 ?ま
での温度で操作され、またプラズマスプレーガンは/2
,000〜xt、ooo’pの温度で操作される。 プ
ラズマ溶射法は!;00−3000フイ一ト/秒の粒子
速度を達成し得るので緻密な被覆の析出のために特に有
用である。 特に約コαυ〜3000フィート/秒の粒
子速度の使用が好ましい。 所望ならば、基体表面の予
備調整を当業者に既知の任意の方法で行なうことができ
る◎本発明の方法は任意の雰囲気条件下、たとえば酸化
性、不活性または還元性条件下、大気圧、至大気圧また
は超大気圧条件下等で行なうことができる。 好塘しい
一実施態様においては、本発明の方法は大気圧の約//
10−またけそれ以下に達する減圧条件下で行なわれる
。
dbook”第■巻および第■巻:″’ Appl i
ed Mineralogy ’ Technisch
eMineralogie 、 D、 A、 Gerd
emanおよびN、 L、 Hecht著” Arc
Plasma Technology in Mate
rials 5cience”Springkr −V
erlag 、 /り76年り月27日〜IO月7日、
フロリダ州マイアミビーチ開催第ど回Inter −n
atinal Thermal Spraying C
onference 、 米国特許第3.弘37.,2
118号および同第3.0io、ooり号明細書等に記
載されている任意のものである。 本発明の溶射法は任
意の溶射温度で行なうことができる〇たとえば、酸素−
アセチレン焔を用いる熱スプレーガンは3000 ?ま
での温度で操作され、またプラズマスプレーガンは/2
,000〜xt、ooo’pの温度で操作される。 プ
ラズマ溶射法は!;00−3000フイ一ト/秒の粒子
速度を達成し得るので緻密な被覆の析出のために特に有
用である。 特に約コαυ〜3000フィート/秒の粒
子速度の使用が好ましい。 所望ならば、基体表面の予
備調整を当業者に既知の任意の方法で行なうことができ
る◎本発明の方法は任意の雰囲気条件下、たとえば酸化
性、不活性または還元性条件下、大気圧、至大気圧また
は超大気圧条件下等で行なうことができる。 好塘しい
一実施態様においては、本発明の方法は大気圧の約//
10−またけそれ以下に達する減圧条件下で行なわれる
。
超合金基体の火炎溶射被覆の後、被覆した基体の表面を
当業者に既知の任意の方法でアルミ化被覆することがで
きる。 か\る表面アルミ化被覆処理は通常当業者間で
アルミナイディング(aLuminiding)と呼ば
れている拡散被覆工程を包含し、それによってアルミニ
ウムは被覆それ自体および所望ならば基体物質中に拡散
する。 同時に基体物質のある元素は通常被覆中に拡散
する。
当業者に既知の任意の方法でアルミ化被覆することがで
きる。 か\る表面アルミ化被覆処理は通常当業者間で
アルミナイディング(aLuminiding)と呼ば
れている拡散被覆工程を包含し、それによってアルミニ
ウムは被覆それ自体および所望ならば基体物質中に拡散
する。 同時に基体物質のある元素は通常被覆中に拡散
する。
アルミナイディングは通常バックセメンチージョン、物
理的蒸着、化学的蒸着等を包含する当業者に既知の任意
の方法によって行なうことができる。
理的蒸着、化学的蒸着等を包含する当業者に既知の任意
の方法によって行なうことができる。
本発明のより明確な理解のために以下本発明を添付図面
を参照しつつ説明する。
を参照しつつ説明する。
第1図は磨砕されたコバルト−32クロム−3アルミニ
ウム粉末粒子の顕微鏡写真(too倍)であり、つぎの
組成; 0、/7 C; 0.20Mn ; 0.30 Si
; 11.、OCr ;r、!;Co ; /、7!;
Mo : 2.6W ; 0.9 Cb ; J、弘T
i;J、1AAl : 0.0/ B ; 0.10Z
r HOJOFe ;/、7jTa;残部Ni: をもつlN73g超合金基体上に溶射する前の冷間磨砕
処理によって機械的だ合金化された被覆用組放物の磨砕
粉末の形態を説明するものである。
ウム粉末粒子の顕微鏡写真(too倍)であり、つぎの
組成; 0、/7 C; 0.20Mn ; 0.30 Si
; 11.、OCr ;r、!;Co ; /、7!;
Mo : 2.6W ; 0.9 Cb ; J、弘T
i;J、1AAl : 0.0/ B ; 0.10Z
r HOJOFe ;/、7jTa;残部Ni: をもつlN73g超合金基体上に溶射する前の冷間磨砕
処理によって機械的だ合金化された被覆用組放物の磨砕
粉末の形態を説明するものである。
第na図はj−1φミクロンの粒度範囲をもつ第1図の
磨砕粉末を用い、不活性アルゴン雰囲気中で約2000
フイート/秒の粉末粒子の伝達速度でlN7j!r超合
金基体上に溶射されたCo−32Cr−jAlの被覆の
顕微鏡写真(230倍)であり、溶射後、高温腐蝕試験
前の被覆の形態を説明するものである。
磨砕粉末を用い、不活性アルゴン雰囲気中で約2000
フイート/秒の粉末粒子の伝達速度でlN7j!r超合
金基体上に溶射されたCo−32Cr−jAlの被覆の
顕微鏡写真(230倍)であり、溶射後、高温腐蝕試験
前の被覆の形態を説明するものである。
第nb図゛は舶用ガスタービンエンジン試験において経
験される高度の腐蝕条件のシミュレーション試験として
/700’Fにおけるiui時間のホットコロ−ジョン
バーナーリグ(Hot CorrosionBurne
r Rig −H,C,B、 Rと略称する)試験に供
した後の第1a図の被覆の顕微鏡写真(230倍)であ
る。
験される高度の腐蝕条件のシミュレーション試験として
/700’Fにおけるiui時間のホットコロ−ジョン
バーナーリグ(Hot CorrosionBurne
r Rig −H,C,B、 Rと略称する)試験に供
した後の第1a図の被覆の顕微鏡写真(230倍)であ
る。
第[1a図はlN731超合金基体上に不活性アルゴン
雰囲気中で約jOOフィート/秒の粉末粒子伝達速度で
溶射された磨砕コバルト−2タクロムー6アルミニウム
ーlイツトリウム被覆の顕微鏡写真(230倍)であり
、溶射後、熱腐蝕試験前の被覆の特性を説明するもので
あるC 第mb図は/700 ?における1000時間のHoC
,B、 R,試験に供した後の第11a図の被覆の顕微
鏡写真(230倍)である。
雰囲気中で約jOOフィート/秒の粉末粒子伝達速度で
溶射された磨砕コバルト−2タクロムー6アルミニウム
ーlイツトリウム被覆の顕微鏡写真(230倍)であり
、溶射後、熱腐蝕試験前の被覆の特性を説明するもので
あるC 第mb図は/700 ?における1000時間のHoC
,B、 R,試験に供した後の第11a図の被覆の顕微
鏡写真(230倍)である。
つぎに本発明を実施例によってさらに説明するO
実施例 I
第1図の形態の6j% Go −32% Cr −3%
AI(重量基應)を含む合金粉末をつぎの粉末状出発物
質から製造し九〇 CoAl 77.2 f −200メツシユ
Or 26’l−、弘t −WOメツシュ
CO両軍、7t −平均1.弘μ 上記粉末(粉末表面に自然に存在する酸化物を除いては
酸化されていない)を混合しそして米国オハイオ州アク
ロン在ユニオンプロセスインコーポレイテッド製間歇型
磨砕機、型式R1サイズlSを゛用い、アルゴン雰囲気
中で約/jQryn1.W時間の条件で磨砕処理した0
粉砕後、磨砕用ニッケルポール(n1ckel at
tritor balls 、 N、A、 B。
AI(重量基應)を含む合金粉末をつぎの粉末状出発物
質から製造し九〇 CoAl 77.2 f −200メツシユ
Or 26’l−、弘t −WOメツシュ
CO両軍、7t −平均1.弘μ 上記粉末(粉末表面に自然に存在する酸化物を除いては
酸化されていない)を混合しそして米国オハイオ州アク
ロン在ユニオンプロセスインコーポレイテッド製間歇型
磨砕機、型式R1サイズlSを゛用い、アルゴン雰囲気
中で約/jQryn1.W時間の条件で磨砕処理した0
粉砕後、磨砕用ニッケルポール(n1ckel at
tritor balls 、 N、A、 B。
と略称する)は粉末で厚く覆われていた。 磨砕粉末を
位置を高くした有孔底板を用いてさらに2時間磨砕ミル
処理することによってN、A、B、から剥離した。
位置を高くした有孔底板を用いてさらに2時間磨砕ミル
処理することによってN、A、B、から剥離した。
得られる磨砕粉末を篩分けして−3,オ°メツシュ(弘
≠ミクロン以下)の粉末からなる高割合部分(乙≠、2
チ)を得た。 +3訂メツシユの粉末は単なるボールミ
ル処理(すなわち磨砕方式でない)により−32!メツ
シユに再粉砕した。<4φミクロン以下の粒度をもつ磨
砕粉末を用い、りぎの二種類の溶射装置を用いて超合金
(Rene 70およびlN73ざ)のピンの試料を被
覆したO4 メト:1 (Metco )型3MBスプ
レーガン;空気雰囲気中で操作される高強度、非移動圧
縮アーク(nontransferred const
ricted arc )装置ユ プラズマダイン(P
lasmadyne ) 10 KWモデル8G −1
013Aスプレーカン;アルゴン雰囲気中で操作される
渦動安定型アーク装置 上記両条件下で形成された溶射被覆は金属組織学的試験
によって測定してきわめて緻密であった。 空気雰囲気
中で析出させた被覆は多量の酸化物を含んでいた。 ア
ルゴン雰囲気中で析出させた被覆はほとんど酸化物を含
んでいなかった。
≠ミクロン以下)の粉末からなる高割合部分(乙≠、2
チ)を得た。 +3訂メツシユの粉末は単なるボールミ
ル処理(すなわち磨砕方式でない)により−32!メツ
シユに再粉砕した。<4φミクロン以下の粒度をもつ磨
砕粉末を用い、りぎの二種類の溶射装置を用いて超合金
(Rene 70およびlN73ざ)のピンの試料を被
覆したO4 メト:1 (Metco )型3MBスプ
レーガン;空気雰囲気中で操作される高強度、非移動圧
縮アーク(nontransferred const
ricted arc )装置ユ プラズマダイン(P
lasmadyne ) 10 KWモデル8G −1
013Aスプレーカン;アルゴン雰囲気中で操作される
渦動安定型アーク装置 上記両条件下で形成された溶射被覆は金属組織学的試験
によって測定してきわめて緻密であった。 空気雰囲気
中で析出させた被覆は多量の酸化物を含んでいた。 ア
ルゴン雰囲気中で析出させた被覆はほとんど酸化物を含
んでいなかった。
−バーナーリグテストデータ”と名付けた第1表は肋n
efOおよびIN −731超合金i体に溶射被覆され
た(第[a図)および熱腐蝕試験された(第1b図)c
o−32Cr−3Al被覆についての試験条件を対照試
験とともに要約して示すものである。
efOおよびIN −731超合金i体に溶射被覆され
た(第[a図)および熱腐蝕試験された(第1b図)c
o−32Cr−3Al被覆についての試験条件を対照試
験とともに要約して示すものである。
実施例 ■
重量基単でMA%Co−2り%Cr −1,%A1−/
%Yを含む合金粉末をつぎの原料粉末から製造した@ CoAl 3タタ、7f −X)0メツシユ
Cr 2’A3.6 ? −200メツシュ
co、/ω、、s−t −xtoメツシュCrY
J6.29 −200メツシユこれらの粉末を
実施例Iにおけると同様に混合しかつ磨砕処理した。
得られる磨砕粉末を篩分けして一佐υメツシュ(37ミ
クロン以下)の粉末3396を得た。 十牧υメツシュ
の粉末はすべて溶射前に非磨砕式単純ボールミル処理し
て−ti−ooメツシュに粉砕した。磨砕粉末をアルゴ
ン/水素ガス雰囲気中で操作されるメトコ3MP型スプ
レーガン、高強度非移動圧縮アーク装置を用いてIN
−731超合金ピン試料上に溶射した0曽バーナーリグ
テストデータ”と名付けた第■表はIN −731超合
金基体に溶射被覆された(第■a図)および熱腐蝕試験
された(第[1b図)Co−2りCr −6AI −/
YI&についての試験条件を対照試験とともに要約し
て示すものである。
%Yを含む合金粉末をつぎの原料粉末から製造した@ CoAl 3タタ、7f −X)0メツシユ
Cr 2’A3.6 ? −200メツシュ
co、/ω、、s−t −xtoメツシュCrY
J6.29 −200メツシユこれらの粉末を
実施例Iにおけると同様に混合しかつ磨砕処理した。
得られる磨砕粉末を篩分けして一佐υメツシュ(37ミ
クロン以下)の粉末3396を得た。 十牧υメツシュ
の粉末はすべて溶射前に非磨砕式単純ボールミル処理し
て−ti−ooメツシュに粉砕した。磨砕粉末をアルゴ
ン/水素ガス雰囲気中で操作されるメトコ3MP型スプ
レーガン、高強度非移動圧縮アーク装置を用いてIN
−731超合金ピン試料上に溶射した0曽バーナーリグ
テストデータ”と名付けた第■表はIN −731超合
金基体に溶射被覆された(第■a図)および熱腐蝕試験
された(第[1b図)Co−2りCr −6AI −/
YI&についての試験条件を対照試験とともに要約し
て示すものである。
実施例■および■の磨砕方法に従って、重量%基漁でつ
ぎの組成をもつ別の合金粉末を製造したO Co −32Cr −jAI Co−2りCr−AAI CO−2りCr −AAI −0,I CCo−3りC
r −AAI −0,I CNi −20Cr −j
Al −0,I Y−0,I CN1−20Cr−10
AI −0,/Y−0,1CNi −3!;Cr −/
AI これらの粉末は第1図に例証される磨砕合金の一般的形
態を有しかつ実施例1および■の合金組成物と同様に耐
酸化性、耐蝕性溶射被接をもつ超合金組成物を提供する
ために使用し得る。
ぎの組成をもつ別の合金粉末を製造したO Co −32Cr −jAI Co−2りCr−AAI CO−2りCr −AAI −0,I CCo−3りC
r −AAI −0,I CNi −20Cr −j
Al −0,I Y−0,I CN1−20Cr−10
AI −0,/Y−0,1CNi −3!;Cr −/
AI これらの粉末は第1図に例証される磨砕合金の一般的形
態を有しかつ実施例1および■の合金組成物と同様に耐
酸化性、耐蝕性溶射被接をもつ超合金組成物を提供する
ために使用し得る。
前述の実施例によって本発明のいくつかの実施態様な説
明したが、本発明の範囲内でこれら特定の実施態様に他
の種々の変形をなし得ることは当業者には明らかであろ
う。
明したが、本発明の範囲内でこれら特定の実施態様に他
の種々の変形をなし得ることは当業者には明らかであろ
う。
第1図は磨砕されたCo −32Cr −3人Iの溶射
用粉末の形態を示す顕微鏡写真(600倍)、第2a図
はlN−738超合金基体上にアルゴン雰囲気中で約2
0007 (−) /秒の速度で溶射被覆された、ただ
しH,C0B、R0試験前の磨砕Co−32Cr −3
AI被覆の形態を示す顕微鏡写真(250倍)、第2b
図は第加図の被覆をHoC,B、R,、試験した後の形
態を示す顕微鏡写真(250倍)、第3a図はlN−7
38超合金基体上にアルゴン雰囲気中で約500フイー
ト/秒の速度で溶射被覆された、ただLH,C1B、R
,試験前の磨砕Co −29Cr−6人1−IY被被覆
形態を示す顕微鏡写真(250倍)、そして第3b図は
第3a図の被覆をH,C。 B、R0試験した後の形態を示す顕微鏡写真(250倍
)である。
用粉末の形態を示す顕微鏡写真(600倍)、第2a図
はlN−738超合金基体上にアルゴン雰囲気中で約2
0007 (−) /秒の速度で溶射被覆された、ただ
しH,C0B、R0試験前の磨砕Co−32Cr −3
AI被覆の形態を示す顕微鏡写真(250倍)、第2b
図は第加図の被覆をHoC,B、R,、試験した後の形
態を示す顕微鏡写真(250倍)、第3a図はlN−7
38超合金基体上にアルゴン雰囲気中で約500フイー
ト/秒の速度で溶射被覆された、ただLH,C1B、R
,試験前の磨砕Co −29Cr−6人1−IY被被覆
形態を示す顕微鏡写真(250倍)、そして第3b図は
第3a図の被覆をH,C。 B、R0試験した後の形態を示す顕微鏡写真(250倍
)である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、高温における耐酸化性および耐蝕性に優れた溶射被
覆超合金製品において、前記超合金がニッケル−または
コバルト−基超合金であり、前記被覆が必須成分として
クロムと、鉄、コバルトおよびニッケルからなる群から
選んだ少なくとも一種とを含み、前記被覆が、高エネル
ギーミル粉砕されて機械的に合金化し、かつ、44ミク
ロン未満の最大粒径を有する粉末粒子であって分散質粒
子を含んだ粉末粒子からなる溶射金属に由来することを
特徴とする溶射被覆超合金製品。 2、粉末が分散強化を目的とする1ミクロン未満の分散
質粒子を含有する特許請求の範囲第1項記載の製品。 3、分散質が容量基準で0.5〜5%の量で存在する特
許請求の範囲第2項記載の製品。4、分散質はAl_2
O_3、ThO_2およびY_2O_3から選ばれる特
許請求の範囲第2項記載の製品。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US759,440 | 1977-01-14 | ||
US05/759,440 US4101713A (en) | 1977-01-14 | 1977-01-14 | Flame spray oxidation and corrosion resistant superalloys |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP205978A Division JPS53112234A (en) | 1977-01-14 | 1978-01-13 | Melting and injection coated ultraaalloy product and its preparation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01119657A true JPH01119657A (ja) | 1989-05-11 |
Family
ID=25055653
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP205978A Granted JPS53112234A (en) | 1977-01-14 | 1978-01-13 | Melting and injection coated ultraaalloy product and its preparation |
JP63095828A Pending JPH01119657A (ja) | 1977-01-14 | 1988-04-20 | 溶射被覆超合金製品 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP205978A Granted JPS53112234A (en) | 1977-01-14 | 1978-01-13 | Melting and injection coated ultraaalloy product and its preparation |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4101713A (ja) |
JP (2) | JPS53112234A (ja) |
DE (1) | DE2801016C2 (ja) |
FR (1) | FR2377458A1 (ja) |
GB (1) | GB1591593A (ja) |
IT (1) | IT1091969B (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006241514A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Tohoku Univ | 耐溶融塩腐食コーティング部材の製造方法及び耐溶融塩腐食コーティング部材 |
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