JPH01212800A - 複合電着被覆の製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、メツキ浴から電着した金属マトリックスで、
実質的にその浴に不溶性の粒子を含んだそのメツキ浴か
ら同時に付着した該粒子が入っているマトリックスから
なる複合電着被覆に関する。

そのような被覆は電解又は無電解法により付着させるこ
とができる。

マトリックスとして例えばニッケル及びコバルトのよう
な種々の金属を用いることが提案されており、例えば炭
化珪素、炭化クロム及び黒鉛のような種々の粒子を用い
ることが提案されている。

本発明の一目的は、高温で例えば硫黄含有環境中で、酸
素及び（又は）ｗＡ食に対し高度の抵抗性をもつ被覆を
与えることにある。そのような条件はジェット又はロケ
ットエンジンで起きる。

本発明の更に別の目的は、熱的サイクルによって実質的
に影響を受けないままである抵抗性被覆を与えることで
ある。

本発明に従えば、めっき浴から電着した金属マトリック
スからなり、この金属マトリックスは実質的に浴に不溶
の粒子の一部又は全部を浴から同時に電着して含む、複
合電着被覆を提供し、粒子はクロム含有物質及びアルミ
ニウム含有物質と希土類金属の酸化物及び／又は周期率
表の第■族金属の酸化物とからなり、前記クロム含有物
質及びアルミニ・クム含有物質はクロム粉末、アルミニ
ウム粉末、クロム−アルミニウムの粉末状合金、及びク
ロム及びアルミニウムの両方又は一方と混合したクロム
−アルミニウムの粉末状合金すら選択されることを特徴
とするものである。

好ましくは金属マトリックスはニッケル又はコバルトか
らなり、被覆を適当な基材、例えば鋼、耐高温クリープ
性ニッケル合金、非鉄軽合金及び非金属物質の外側に伝
導性層をつけたもの等の基材を被覆するのに用いること
ができる。

被覆中に存在する酸化物はジルコニウム、チタン又はハ
フニウムの酸化物でもよく、好ましくは「石灰安定化」
したジルコニアからなる。酸化物は被覆の０．０１〜５
％、好ましくは約２重量％を構成していてもよく、０〜
１０μの粒径範囲で存在することができる。

被覆中に存在しているクロムは被覆の４０重量％迄を占
め、好ましくは１０〜２０％、例えば１５％を占めるこ
とができる。被覆中に存在しているアルミニウムは被覆
の２５重量％迄、好ましくは１０〜２０％を占めていて
もよい。

粒子は１０μ迄の径をもち、好ましくは大部分が１〜２
μの範囲に入るものでよい。

本発明は、めっき浴から金属マトリックスを電着させ、
めっき浴に実質的に不溶性の粒子の一部を同時に電着さ
せ、次いで高温でパック・アルミニウム化してアルミニ
ウムを被覆の表面に拡散することによって、複合電着被
覆を製造する方法を提供するものである。

付着後、被覆を、使用中又は例えば１０００℃で４時間
保つことにより更に熱処理するとができる。

アルミニウム酸化物の層が、表面にアルミニウム原子を
拡散させ、そして酸化させることによりその表面上に形
成されることが判明している。この方法を表面が被覆さ
れる迄遂行する。最初の酸化物層が表面を被覆した後、
酸化物を通してアルミニウムを拡散させ、表面で更に酸
素と反応させるか又は、酸化物を通して酸素を拡散させ
、アルミニウムと反応させて金属酸化物界面で更に酸化
物を形成させることにより、更に酸化物だけを形成させ
ることができると考えられる。更に一つの可能性は、両
方の機構が働き、新しい酸化物も、既に存在する酸化物
内で形成されることである。

一般に、もし金属原子が酸化物を通って外側へ拡散する
ならば、空孔（ＶａＣａｎＣＶ　）が後に残るであろう
。既知の鋳造の場合には、時間が経過する間に、空孔は
通常金属と酸化物との間の界面に集合し、空１１ｑ（ｖ
ｏｉｄ）を形成し、酸化物がいくつかの場所で母金属へ
唯付着するようになると考えられる。更に、形成された
酸化物は、それが生じた母金属より大きな体積をもって
おり、従って圧縮応力がその成長する酸化物層に生じて
くるであろう。これが酸化物−金属界面に複雑な応力状
態を与えることになるかも知れず、それは主に剪断応力
及び金属から酸化物を引き離すように働く横の応力から
なると考えられる。之等の応力と界面での付着性の欠除
とが一緒になった正味の結果として、酸化物が剥離し、
新しい金属が高温ガスに曝されるようになるであろう。

この過程はくり返し起り、その結果金属は徐々に失われ
ていくことになる。

もし酸化物剥離が起きなかったならば起きるであろう問
題は、酸化物が単に時間と共に厚くなっていき、金属の
断面が減少するにつれてその部材が弱くなることである
。

之等の問題を解決する一つの方法は、酸素及び金属が酸
化物中を拡散する速度を低下させると共に、空孔を消滅
させ、従って空腔の形成を防ぐ手段を与えることである
。熱力学的に安定で且つ酸化雰囲気中で化学的に安定な
酸化物粒子を含有させると、被覆表面の所でマトリック
ス金属に対する酸化アルミニウムの接着が著しく改善さ
れるのはこの方法によるものである。その効果は三つの
単独又は組み合せた仕方で、達成されると考えられる。

それらの一つは［応力解消（Ｓｔｒｅｓｓ　ｒｅｌｉｅ
ｆ　）　Ｊ機構で、之は被覆表面に酸化物粒子を存在さ
せることにより、成長する酸化物膜が横の方に成長し、
それによりその膜中の全ての応力を解消することができ
る。その膜成長の起点［デッド・スポット”　ｄｅａｄ
　５ｐｏｔｓ″］を与えるものである。第二は「空孔減
少（ｖａｃａｎｃｙ　５ｉｎｋ）　Ｊ機構で、之は表面
へ拡散して酸素と反応したアルミニウム原子の後に残っ
た空孔が少なくとも部分的に酸化物分子によって満され
、その結果酸化物粒子が再配列を受けて、マトリックス
中を有効に「拡散」する空孔を占めるようになるもので
ある。第三は金属イオン又は酸素原子又はその両方が、
成長する酸化物層の表面を通って拡散するその拡散係数
を単に減少させることである。

上記付着の強化を、アルミニウム及びその酸化物に関連
して記述する。しかしその記述はクロムとその酸化物に
も適用でき、従ってアルミニウム・クロム合金及び両者
の酸化物にも適用できる。

実際に、アルミニウムの相対的量の増大が被覆の外側層
中の酸化アルミニウムを多くする結果になり、その被覆
は酸化性環境中で一層抵抗性のあるものになり、一方ク
ロムの相対的量の増大は、硫黄含有環境に対して一層抵
抗性のある酸化クロムを優勢にする結果になることが判
明している。斯様にアルミニウムとクロムの相対的量を
調節することにより、被覆の有用性も変えることができ
る。

本発明の他の態様によれば、複合被覆を形成する方法は
、粒子がクロム含有物質と、希土類金属の酸化物及び（
又は）元素周期律表の第■族の金属の酸化物とを組み合
せて含むことを特徴とし、続いて被覆をアルミニウム化
（ａｌｕｍｉｎｉｓｅ　）する。

好ましくは粒子はアルミニウム含有物質も含み、好まし
くはアルミニウム化工程はバック・アルミニウム化法（
ｐａｃｋ−ａｌｕｎ＋ｉｎｉｓｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ
）からなる。この方法では用いられる材料はアルミニウ
ム粉末、又はアルミニウムと酸化アルミニウムの混合物
でよい。アルミニウムはクロムと合金の形になっている
のが好ましい。

バック・アルミニウム化は高温度で行われる。

アルミニウムは電着被覆の表面へ拡散し、それによって
結合を形成する。この被覆は続いて１０００℃に約４時
間保持することにより熱処理してもよく、或は使用中に
熱処理してもよい。

最初の方法に関して記述した材料は、第二の方法でも用
いることができ、同じ効果が得られる。

被覆方法には電解法又は無電解法が含まれ、本出願人に
よる英国特許箱１．２１８．１７９号、第１．２２４．
１６６号、第１．３２９．０８１号及び第１，３４７．
１８４号明細書に記載された装置及び操作条件を用いて
遂行してもよい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. めつき浴から金属マトリックスを電着させ、同時にめつ
   き浴に実質的に不溶性の粒子のマトリックスに含ませる
   べき量の一部を電着させることからなる、複合電着被覆
   を製造する方法において、粒子の一部はクロム含有物質
   及びアルミニウム含有物質と希土類金属の酸化物及び／
   又は周期率表第IV族金属の酸化物とからなり、前記クロ
   ム含有物質及びアルミニウム含有物質はクロム粉末、ア
   ルミニウム粉末、クロム−アルミニウム粉末状合金、及
   びクロム及びアルミニウムの両方又は一方と混合したク
   ロム−アルミニウムの粉末状合金から選択し、粒子の残
   りを、金属マトリックスと前記一部粒子を電着した後、
   得られた被覆を高温でパック・アルミニウム化してアル
   ミニウムを被覆の表面に拡散することにより与えること
   を特徴とする、複合電着被覆を製造する方法。