JPH02182857A

JPH02182857A - 金属コーティング

Info

Publication number: JPH02182857A
Application number: JP16412289A
Authority: JP
Inventors: Melvin Robert Jackson; メルビン・ロバート・ジャクソン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-07-01
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1990-07-17
Also published as: EP0348858A1; DE68908629T2; EP0348858B1; DE68908629D1

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、一般にジェットエンジン部品の酸化及びその
他の環境からの攻撃に対する抵抗の改良に関する。更に
詳しくは、本発明はジェットエンジン内の耐火金属部品
への環境からの攻撃を部品のコーティングにより抑制す
る方法に関し、そしてまた本発明は前記方法により形成
される部品に関する。

発明の背景一般に、ジェットエンジンは高温で作動した場合に高い
効率で作動することが知られている。ジェットエンジン
の作動温度を１００＠高めることができると、エンジン
の作動効率が可成り改良される。ジェットエンジンは、
１０年以上継続して使用される。ジェットエンジンの１
０年以上の寿命に亘って、ジェットエンジンにより消費
される燃料を可成りの程度減らすと、エンジンの運転に
おいてコスト削減が生じ、相当な額にのぼるので、エン
ジンをより高いコストで成形することが可能になる。高
いエンジンコストは、低いエンジン運転コストで相殺さ
れる以上に価値がある。

そのほか、ジェットエンジンの高温での作動はより大き
な推力対重量比をもたらす。換言すると、もしジェット
エンジンの同−設計が維持され、ただしエンジンの作動
温度が高まる様に材料を変更した場合、その正味の結果
として、そのエンジンは低温で作動される同じエンジン
にくらべて高い推力対重量比を有することが分る。高温
で作動されるジェットエンジン内で使用される材料は、
高い温度特性を有する必要がある。その代りに、同じか
いくぶん高い温度で作動するが、しかし低い密度を有す
る材料が見つかれば、高い推力対重量比が得られる。更
には、高い温度特性を有し、かつ、低い密度を有する材
料を含むエンジンを設計することができ、そしてこの組
合せが高い推力対重量比のエンジンをも生み出す。

ジェットエンジンの全ての部分が、同じ温度で作動され
るわけではない。最高の温度で作動するエンジンの部分
は、現在２２００″Ｆ以下で作動する。本発明は、エン
ジンの最高温部分における部品、そして特に最高温部分
の構成要素上のコーティングを、これらの部分での構成
要素を２４００丁以上で作動させる様に改質することを
意図している。これらの温度は、現在の部品で直面する
温度よりもはるかに高い。ジェットエンジン内で現在使
用されているニッケル基合金等の殆どの材料は、２４５
０乃至２５００丁より高い温度で溶融する。

様々な金属系がそれらを使用し得る最高温度を把握する
ために、ジェットエンジンの最高温部品について調べら
れた。ジェットエンジンの最高温部品における用途にお
いて、密度が低いが、延性も低いセラミック系が金属系
と競合する。考慮された金属系のいくつかは、フィラメ
ント等の強化成分が金属マトリックス内に混合されてい
る金属マトリックス複合体を包含する。この様な高温用
途について、そのほか低密度中間相及び金属間化合物も
考慮された。

高温での高応力特性についての金属系の開発に伴なう１
つの問題は、金属部品の高温での酸化である。本発明に
従って提供される様にエンジン環境中で耐え得るコーテ
ィングが得られることによって、使用し得る材料の選択
範囲が広げられる。

現在、ニッケル基合金はアルミナ形成性金属質コーティ
ングにより保護されている。この様なコーティングは、
外側の表面からの酸化物のスポーリングが起こった場合
に保護スケールを補修するのに十分なＮをコーティング
中に貯えている。現在の鉄、コバルト及びニッケル基の
合金及びそれらのアルミナ形成性金属質コーティングは
、それらの融点より低い低温での使用が意図されている
。

ニッケル基合金は最も反応性の材料ではなく、そして保
護コーティングが失なわれた場合、ニッケル合金は被覆
されていない状態でエンジン環境中で比較的短期間耐え
得るため、この様な短期間にコーティングが失われても
、エンジン性能に対して至命的とはならない。

しかし、２２００″Ｆより高い使用温度で作動する耐火
金属又は金属間化合物系では、ひとたび保護コーティン
グの破損が生ずると、基体金属が金属断面の酸化損失又
は環境による脆化により極めて急速に劣化し得る。２２
００丁より高い温度で使用するために設計された、マト
リックス金属中に補強要素が埋め込まれた複合系につい
て、マトリックスと補強材の間の大きな表面領域が前記
の酸化及び／又は脆化の急速な拡散経路として機能し得
る。従って、コーティングに対する要求及び部品をエン
ジン環境から保護するための部品上のコーティングの要
件が、低温で作動するニッケル基合金から成形された部
品の場合よりも可成り厳格である。この様な要件の１つ
は、素地金属とコーティング系の「フェイルセイフ」性
能が得られる様に、コーティングがスポーリング又は類
似の原因による保護酸化物の裂は目についても急速に修
復する能力を持つことである。

発明の概要本発明の１つの目的は、コーティング系から形成される
部品が２２００”Ｆを超える温度で作動できるような高
温構成部品用コーティング系を提供することにある。

本発明のもう１つの目的は、ジェットエンジン環境条件
下、特に高温酸化条件下での保護酸化物スケールの成長
を可能にする金属素地用コーティング系を提供すること
にある。

本発明の更にもう１つの目的は、２２０　Ｇ”Ｆを超え
る範囲の作動温度で自己修復性であるコーティング系を
提供することにある。

他の目的は、一部は明白であり、そして一部は以下の説
明で指摘される。

本発明の一般化した観点の１つにおいて、本発明の目的
は、耐火金属基体に対して、添付した図面の第５図の包
囲曲線Ａ内に囲まれた組成のうちの１つに対応する組成
を有するコーティングを施すことにより達成される。

その具体的な観点の１つにおいて、本発明の目的は、添
付した図面の第５図中のより小さな包囲曲線Ｂ内に囲ま
れた組成のうちの１つに対応する組成を有するコーティ
ングを施すことにより達成される。

本発明の具体的な観点において、ルテニウム及び／又は
クロムの少なくとも一部を他の金属で置換することによ
り、前記組成物にある種の変更がなされる。前記組成物
においてルテニウムを置換し得る金属は、鉄、ニッケル
及びコバルトを包含する。元素の鉄、ニッケル及びコバ
ルトはすべて、特に高温において、六方最密充填ルテニ
ウム結晶構造中への極めて大きな溶解度を有する。これ
ら３種類の元素、鉄、ニッケル及びコバルトは、規則正
しい体心立方構造Ｂ２のアルミ化物（ａｌｍｉｎｉｄｅ
を形成する。これは、前記組成物のＲｕＭと同一の構造
であり、そしてこれら３種類の置換金属、鉄、ニッケル
及びコバルトの溶解度はＲｕＭアルミ化物中において相
当のものであると思われる。

本発明の具体的な観点において、置換金属の鉄、ニッケ
ル及びコバルトは前記組成物においてルテニウムの代り
に置換される。また、この具体的な観点において、鉄が
限られた度合でクロムを置換する。

本発明のこの具体的な観点に従えば、鉄、ニッケル及び
コバルトは、個別に又は何れかの組合せで、ニッケル及
びコバルトについて約１５原子％まで、鉄について２０
％までＣｒＲｕＡＪ中へ置換し得る。

この組成物は、次式：％式％）］（式中記号Σは存在する鉄、ニッケル及びコバルトの濃
度の総和が原子％で濃度Ｘとなることを示しており、Ｘの値は０乃至工５であり、ｙの値は０乃至５原子％であり、そして式中の数値の総
和は原子％で１００である）で表わされる。

そのもう１つの具体的な観点において、本発明の組成物
は、次式：％式％）］（式中Σは前述の意味を有し、Ｘは０乃至１０の値を有し、ｙは０乃至５の値を有し、そして式中の数値の総和は原子％で１００である）で示される
。

これらの組成物の夫々について、それらの通常の加工に
際して、不純物として他の元素が少量取り込まれること
は予期される。また、組成物の性質を劣化させない他の
元素も同様に含有され得ることも予期されている。

発明の説明目的とするのは、基体構造材料上に比較的遅い酸化速度
を有するコーティングとして保護層を形成することであ
る。逆に言うと、目的とする材料は比較的高い酸化抵抗
をも有する層を形成するのに適合しやすい組成物である
。この層は、クロムを基として形成され、そしてルテニ
ウム及びアルミニウム添加剤を含む。

本発明の組成物の層をその表面上に形成する基体の材料
は、必要とされる高温での高強度等の適切な高温特性を
有するが、しかし酸化又は類似の劣化性の変化に対して
十分に高い抵抗を示すものではない。

この様な組成物の１つの群は、タングステン、モリブデ
ン、ニオブ等の耐火金属及び耐火金属を基として含む合
金の群である。これらの材料は、高温で良好な強さを有
するが、その高温で急速な酸化攻撃を被る。

高温で高い強さを有する組成物のもう１つの群は、アル
ミ化チタン、ＴｉＡＪ及びアルミ化ニオブ、Ｍ３Ｎｂ等
の金属間化合物である。当該金属間化合物も、これらの
化合物が良好な強さを発揮する高温で酸化を被る。本発
明の組成物は、この様な高温で酸化に対する良好な抵抗
を有し、それでこれやその他の金属間化合物上の保護コ
ーティングとして使用し得る。

本発明に従って、保護される基体金属がその成分の１つ
としてアルミニウムを含有することが好ましい。例えば
チタン又はニオブのアルミ化物等のアルミ化物は、その
成分の１つとしてアルミニウムを含有し、そして前述の
本発明の合金の層による保護に適している。この場合で
あって、被覆された材料が約２３００″Ｆより低い温度
で使用される場合は、本発明の保護コーティングを直接
基体金属に施すことができる。

基体が成分としてアルミニウムを含まない場合又は被覆
された基体が２３００”Ｆより高い温度で使用される場
合は、本発明によって提供される保護コーティングの下
にバリヤーコーティング層を使用することを勧める。こ
の様なバリヤー層コーティングが　　　　年　　月　　
日付で提出された米国特許出願第　　　　　　　号の明
細書に記載されている。

以下の実施例に基づいて本発明の組成物の範囲を明らか
にする。

実施例ＩＲｕＭ＋０．２原子％イツトリウムの組成を有する様に
、ＲｕＭ合金を調製した。この組成物のルテニウム及び
アルミニウム成分は、等しい原子％であった。合金を空
気中、１４００℃、１５００℃及び１６００℃の温度で
１時間加熱することにより、この合金の耐酸化性を調べ
た。重量変化の測定を行ったので、そして結果を下記表
１に示す。

表１下記温度での１時間の暴露後の重量変化（ｌｌ１ｇ　／
　ｃｊ　）合金（原子％）　　　１４００℃　１５００℃　１６０
０℃Ｒｕ／Ｖ０．２Ｙ（ａｌｏ）　　　−７−１３−２
２ＲｕＭ組成物が、これら３つのｌＨ度全てで酸化物を
スポーリングし、１６００℃でのスポーリングが最悪で
あった。各温度の下に示した数値は、１時間加熱した後
、冷却の間失なわれた、試料表面積１平方センチメート
ルあたりのミリグラム数を表わす。

実施例２アーク溶融された（Ｒｕ、　Ｆｅ）　Ｍ含有合金を調製
した。（Ｒｕ、　Ｆｅ）　Ｍという表示は、アルミ化物
組成物中で鉄がルテニウムを置換しており、従って組成
物がルテニウムと鉄の複合アルミ化物であることを示し
ている。この合金は、０．２原子％のイツトリウムを含
有する。ルテニウムの鉄による置換は、鉄とルテニウム
の大きな相互溶解度に基づいてなされた。前述した様に
、元素の鉄、ニッケル及びコバルトは、全て六方最密充
填ルテニウム結晶構造中で、特に高温において極めて大
きな溶解度を有する。４種の元素の全てが、規則正しい
体心立方構造Ｂ２のアルミ化物を形成し、そして鉄、ニ
ッケル及びコバルトの各溶解度はアルミ化ルテニウム（
ＲｕＡｊ）中で相当なものと思われる。

これらの元素はルテニウムより原子量が小さいため、合
金化アルミ化物はＲｕＭより密度が低くなる。

ルテニウムの高コストが、ルテニウムの鉄、コバルト又
はニッケルによってルテニウムを部分的に置換すること
を考えたもう１つの理由である。さらに（Ｒｕ、　Ｆｅ
）　Ｍ合金について耐酸化性を調べるべく、かかる材料
について、空気中、１４００℃、１５００℃及び１６０
０℃での１時間の暴露が行なわれる様に、実施例１の方
法を繰り返した。重量変化の測定及びこれらの試験結果
を、下記表２に示す。

表２下記温度での１時間の暴露後の重量変化Ｃｍｇ／ｃＪ）合金（原子％”）　　　１４００℃　１５００℃　１８
００’ｃ３３Ｒｕ　　２０Ｆａ　　　　　＋　３７　　
＋　６２　　＋　１７６４［ｉ、８＃　　０．２　　Ｙ鉄含有ＲｕＭが、極めて僅かの酸化物をスポーリングし
たことが観察された。しかし、酸化速度が極めて速いの
で、生成して試料に残存した酸化物が保護的ではないこ
とを示した。

計算により、１００μｍ厚みのコーティングの使用寿命
が３００時間の場合、基体との相互作用がないとして、
密度７グラム／　ｃｍ　３のコーティングが３００時間
で完全に消費されるまでに約０゜２３ミリグラム／Ｃ１
＃の速度で金属コーティングを失なうことになる。この
計算から、ＲｕＭからの酸化物のスポーリング速度が有
意な使用寿命にとっては大き過ぎることは明らかである
。また、（Ｒｕ。

Ｆｅ）Ｍの酸化速度から、酸化によって消費される材料
の深さは極めて大きいこと、そして鉄とルテニウムが恐
らくスケール形成に関与していることがわかる。

実施例３乃至６ＲｕＡｊ基及び（Ｒｕ、　Ｆｓ）　Ｎ基の組成物の耐酸
化性を改良する努力がなされた。この目的で、下記表３
に示した組成物を調製した。分離したαＣｒ相が期待さ
れる量まで、クロムを添加した。これら２種の合金は、
１５％の鉄が１０％のルテニウムと５％のクロムを置換
しているが、類似しているものと考えられる。鉄のａＣ
ｒ中での高い溶解度は、合金の平衡ルテニウム及びクロ
ムの両方に代る鉄の置換により保たれることを示唆して
いる。表中に組成を示し、そして１４００℃、１５００
℃及び１６００℃での１時間の暴露後に見られた重量変
化を示した。

表３下記温度での１時間の暴露後の重量変化（ｍｇ／ｃシ）合金実施例　（原子％）　　　１４００℃　１５００℃　１
６００°Ｃ３４０Ｃｒ　２９．ＢＲｕ　　　＋４３０Ｍ　Ｏ，２Ｙ３５Ｃｒ　１９．８Ｒｕ１５Ｆｅ　　３０Ｍ　Ｏ，２Ｙ＋２＋３＋　１実施例３及び４の合金について、原子％の重量％への変
換は次のとおりである。

Ｃｒ　　４０　　　　　　３５．１　　　　　３５　　
　　　　３３．２Ｒｕ　　２９．８　　　　　５０．９
　　　　　１９．８　　　　３８．５Ｍ　　３０　　　
　　　１３．７　　　　３０　　　　　　１４．８Ｙ　
　　　Ｏ，２０，３０，２０，３Ｆｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　１５　　　　
　　１５．２＼表３の合金の耐酸化性試験の結果は、極めて好ましいも
のと考えられた。これらの好ましい結果に基づき、同一
の組成物について１６００℃で追加試験を行なった。た
だし、温度を室温へ下げたり、１６００℃にもどしたり
する数回のサイクルを経て重量変化を測定した。実施例
５及び６について、結果を下記表４に示す。

１６００℃での８０時間の暴露によって、１６００℃の
最大温度を経験するであろう部品の使用寿命がおおむね
表わされている。表３及び表４に示したこれら２種類の
材料は、これらのデータから見てコーティングの良好な
候補である。両方の材料共に、空気中、１６５０℃で部
分的液化の徴候を示したことから、最高使用温度は１６
００℃以下であろう。

実施例７乃至１３下記表５に示したＣｒＲｕＭＹ材料の組成に従って、ク
ロムを増量させた一連の合金を調製した。各合金につい
て、クロムを増量すると共にルテニウムとアルミニウム
を減量した。

表５実施例　　　　合金の原子％での公称組成７　　０Ｃｒ
　　　４９．８Ｒｕ　　　５０／Ｖ　　　Ｏ，２Ｙ８　
　１０ｃｒ　　　４４．８Ｒｕ　　　４５Ａｊ　　　Ｏ
，２Ｙ９　　２０Ｃｒ　　　３９．８Ｒｕ　　　４０＃
　　　０．２　Ｙｌ　０　　３０Ｃｒ　　　３４．ＢＲ
ｕ　　　３５Ａｌ！　　　Ｑ、２　Ｙｌ　１　　４０Ｃ
ｒ　　　２９．８Ｒｕ　　　３ＯＮ　　　Ｏ，２Ｙｌ　
２　　５０Ｃｒ　　　２４．８Ｒｕ　　　２５Ｎ　　　
Ｏ，２Ｙｌ　３　　８０Ｃｒ　　　１９．８Ｒｕ　　　
２０Ｍ　　　Ｏ，２Ｙ試料１５００℃（２７３０＠Ｆ）
で１０５時間暴露した。表５から明らかな様に、合金の
組成を約５０：５０Ｒｕ：ＡＪに保ち、クロムをＯ原子
％から６０原子％まで１０原子％間隔とした。全ての合
金が、０．２原子％のルテニウムを置換して０゜２原子
％のイツトリウムを含有していた。重量変化の測定結果
を、第１図に示した。イツトリウムは、保護酸化物スケ
ールの密着性を高めるために１．０原子％までの量で添
加してもよい。しかし、最高使用温度（２３００丁以上
）については、液相の生成を防止するためにイツトリウ
ム含量を０゜２原子％以下に抑えるべきである。

実施例７乃至９の様に主としてβＲｕＭからなる材料は
、低い性能を示した。実施例１０及び１１の様に可成り
のクロムを含むものは、ずっと良好な性能を示し、実施
例１１乃至１３の４０乃至６０原子％クロムの合金の耐
酸化性が最も高かった。

この実施例群のうちのいくつかの実施例の試験試料合金
について、原子％の重量％への変換は次のとおりである
。

Ｃｒ　　　　４０　　　　３５．ＩＲｕ　　　　２９．８　　　５０．９Ｍ　　　　３０　　　　１３．７Ｙ　　　　　Ｏ，２０，３６０５４，９１９，８３５Ｊ２０　　　　　９．５０．２　　　　０．３酸化後の低クロム含量試料のミクロ構造を調べたところ
、第２図に示した様に、表面の酸化物が（金属−←酸化
物）の可成りの地域によって基体から隔てられているこ
とを示した。試料の金属はεＲｕ固溶体であり、残部の
Ｎ２０１、酸化アルミニウムの生成がアルミニウムのβ
構造を減らしている。

薄い保護スケールが形成される高クロム量では、第３図
から明らかな様に、酸化物がどの様なＲｕＮも存在しな
い金属帯に隣接していた。

この金属帯は、αＣｒ固溶体であった。

試験後の各試料から掻き取った酸化物について測定した
格子パラメーターを、第４図に示した。

３０原子％以下のクロムを含む合金については、これら
の酸化物は破壊時に存在したものであり、そして１００
時間以下の暴露を表わす。ＲｕＭの酸化については、ス
ケールはパラメーターの点でコランダムＭ２Ｏ３と本質
的に同一であった。１０乃至３０原子％のクロムを含む
合金については、酸化物は／’Ｊ２０ｇと酸化クロム、
ＣｒｚＯｓの固溶体から予想されるものと極めて類似す
る傾向にあった。

第４図は、合金中のクロムの原子％に対して格子パラメ
ーターの値ａＯ及びｃｏをプロットしたものである。ａ
Ｑは合金の単位結晶のｒａＪ軸に沿った格子パラメータ
ーの７１Ｉ１１定結果であり、ｃｍはｒｃＪ軸に沿った
格子パラメーターの測定結果である。

高クロム含量の材料について、実施例１１及び１２の４
０及び５０原子％クロムの材料は、１０５時間後にその
表面上に比較的純粋なコランダムＭ２Ｏ３の存在を示し
ていた。６０原子％クロムで、試料は１０５時間の試験
において耐えたが、表面上の酸化物は明らかに可成り合
金化していた。

データを説明するために、下記のモデルを提唱し、そし
てこのモデルの説明が本発明の実施を求める当業者への
手助けとなる様に示されている。

このモデルを提示するにあたり、モデルの正確さに依存
して、教示された発明の正確を期すこと、あるいは請求
の範囲を発明に対して正当化することは意図してはいな
い。

Ｍ２Ｏ３は低クロムＣｒＲｕＡＪ合金上に生成するが、
εＲｕを含む微細な２相スケールも同様に生成する。

Ｎ２Ｏ３と金属との界面は、基体中でアルミニウムが急
速に酸化するための高拡散率経路として作用し得る。

アルミニウムの減少によってＭ２Ｏ５内にαＣｒ固溶体
を生成するほど十分なりロムが存在する場合、前記２相
構造体よりも寧ろ、より連続的で保護的な酸化物が生成
する。ａｃｒ中におけるアルミニウムの溶解度は十分に
高く、スポーリングが起こる場合に常にＭ２Ｏ３層を補
充する。

しかし、クロム含量が高過ぎて、約６５原子％を超える
と、スケール内のａＣｒ層が広範囲にわたり、下に位置
する基体により追加のアルミニウムが供給される前にス
ポーリングが溶体中のアルミニウムを消費してしまう。

比較的純粋なＭ２Ｏ３が連続層として維持され得る限り
、系は保護的であると思われる。ひとたびクロムが酸化
物生成において可成りの役割を演じ始めると、酸化物成
長の速度及びスポーリングが増加し、そして保護スケー
ル化が維持されなくなる。

高温での極めて良好な耐酸化性を有するＣｒ−Ｒｕ−Ｍ
基糸の組成物は、第５図中の大きな方の包囲曲線Ａ内に
ある組成により表わされる。長い暴露時間に亘り比較的
大きな耐酸化性を保持する組成物は、小さな方の包囲曲
線Ｂ内にある組成である。

実施例１４これらの組成成分範囲の変更を鉄、コバルト及び／又は
ニッケルで置換することによりなし、何れかの置換原子
を合計で１５原子％程度の量で加える。これらの置換は
、ルテニウムの代りとしてなされ、系の密度の減少及び
コストの減少をもたらすが、そのかわり融点が低下する
。ルテニウムの鉄、ニッケル又はコバルトによる置換は
、最大使用温度を低下させる。

また、クロム中での鉄の高い溶解度のため、クロムの鉄
による１対１置換がルテニウム置換と同様に行なわれ、
最大で５原子％のクロムが５原子％の鉄で置換される。

この様に、鉄について、１５原子％までのルテニウムと
５原子％までのクロムを置換して２０原子％までの鉄の
添加がなされ得る。ニッケル又はコバルトについては、
同様のクロム置換は利用できない。

ＣｒＲｕＡｊ組成物中での金属の置換の例として、下記
組成ををする様に鉄含有合金を調製した。

表６本実施例の被験試料について、原子％の重量％への変換
は次のとおりである。

成分クロムルテニウムアルミニウムイツトリウム鉄実施例１４原子％　　　重量％５５　　　　５２．７１３．８　　２５．７０．２　　　０．３１１　　　　１１．３この合金の耐酸化性を、前記実施例７乃至１３について
記載した様に試験した。試験結果を、前述の第１図にプ
ロットした。第１図から明らかな様に、鉄含有試料の試
験により得られた結果は、非常に僅かな重量増加を最初
に示しているが、その後は一層の重量増加あるいは感知
し得る重量損失の何れをも伴なわない本質的に一定の重
量を示している。この鉄置換ＣｒＲｕ＃Ｙの耐酸化性は
１５００℃（２７３０”Ｆ）で１０５時間経過した後も
極めて顕著であり、そして例外的である。

本発明は、高強度を示す高温では通常の場合酸化的劣化
を被むる高温高強度材料の保護を可能にする。耐火金属
及び金属間化合物等の材料がそのような保護をうけられ
る。

多数のそのほかの置換合金組成物を同じような環境のな
かで有利に使用し得る。

ベースの合金は、例えば下記組成ををするＣｒＲｕＡＪ
Ｙである：６０Ｃｒ　　１９．８Ｒｕ　　２０Ｍ　　Ｏ，２Ｙ。

ルテニウムの一部をコバルトで置換することにより、組
成物を次の様に配合し得る：６０Ｃｒ　　１６．８Ｒｕ　　２０Ｍ　　Ｏ，２Ｙ３、
　０Ｃｏ。

クロムの一部を鉄で置換し、そしてルテニウムの一部を
鉄で置換することにより、次の組成物を配合し得る：５７Ｃｒ　　１６．８Ｒｕ　　２ＯＮ　　Ｏ，２Ｙ６．
０Ｆｓ。

５５Ｃｒ　　１３．　８Ｒｕ　　２０ＡＩｌ　　Ｏ，２
Ｙ１１．０Ｆｅ５５Ｃｒ　　７．　８Ｒｕ　　２ＯＮＩＯ，２Ｙ１７．
０Ｆｓ。

組成物中のルテニウムに対して、ニッケル、コバルトも
しくは鉄、又はこれらの置換原子の何れかの組を置換す
ることにより、本発明の範囲内で多数の他の類似の組成
物を配合し得る。前述した様に、本発明組成物中で鉄は
ルテニウムとクロムの両方を置換する。

本発明の組成物は、主として保護耐酸化性コティングと
して有用であると思われるが、そのほかに有用な構造的
機能を果たす。約０．０１インチ以上の厚みのコーティ
ング又は構造物については、これらの組成物は、特に総
厚みで０．０２乃至０．０５インチの構造物用としてそ
の構造物の負荷担持能力に貢献し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、異なるクロム含量を有する多数のＲｕＣｒ　
Ｍ　Ｙ合金（表示したＣｒ含量と０．２Ｙを含み、残部
の５０＝５０のＲｕとＮのうち０．２ＹがＲｕを置換し
ている）について、１５００℃（２７３０″Ｆ）の静止
炉における空気への暴露時間に対してｆｆ１ｆｆｌ変化
をプロットしたグラフである。第２図は、高温での酸化後の、２０原子％のクロムを含
をする合金の表面を通る断面の光学顕微鏡写真である。第３図は、本発明の合金の酸化された表面を通る断面の
光学顕微鏡写真である。第４図は、異なるクロム含量で調製された一連の組成物
についての、格子パラメーターの測定結果のグラフであ
る。第５図は、１５００℃（２７３０”Ｆ）程度の高温で耐
酸化性を有する組成物を原子％で示す、ＣｒＲｕＭ三元
系のグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）本質的に第５図の曲線Ａの範囲内に示した割合の
クロム、ルテニウム及びアルミニウムを必須成分とする
組成物。
（２）１．０原子％未満の量でイットリウムを含有する
請求項１記載の組成物。
（３）本質的に第５図の曲線Ｂの範囲内に示した割合の
クロム、ルテニウム及びアルミニウムを必須成分とする
組成物。
（４）ルテニウムの置換原子として０．０乃至０．２原
子％のイットリウムを含有する請求項３記載の組成物。
（５）請求項１記載の組成物から形成されるコーティン
グ。
（６）請求項２記載の組成物から形成されるコーティン
グ。
（７）請求項３記載の組成物から形成されるコーティン
グ。
（８）請求項４記載の組成物から形成されるコーティン
グ。
（９）本質的に第５図の曲線Ａの範囲内に示した割合の
クロム、ルテニウム及びアルミニウムを必須成分とする
組成物の層により酸化的劣化から保護されている耐火金
属物品。
（１０）組成物が０．２原子％未満の量でイットリウム
を含有する請求項９記載の耐火金属物品。
（１１）本質的に第５図の曲線Ｂの範囲内に示した割合
のクロム、ルテニウム及びアルミニウムを必須成分とす
る組成物の層により酸化的劣化から保護されている耐火
金属物品。
（１２）組成物が０．２原子％未満の量でイットリウム
を含有する請求項１１記載の耐火金属物品。
（１３）次式：［Ｒｕ＿（＿１＿９＿−＿ｘ＿）＿乃＿至＿（＿３＿４
＿−＿ｘ＿）（ΣＦｅ＋Ｎｉ＋Ｃｏ）＿ｘＡｌ＿１＿９
＿乃＿至＿３＿４］・Ｃｒ＿（＿６＿２＿−＿ｙ＿）＿
乃＿至＿（＿３＿２＿−＿ｙ＿）Ｆｅ＿ｙ（式中記号Σ
は鉄、ニッケル及びコバルトの濃度の総和が原子％で濃
度ｘとなることを示しており、ｘの値は０乃至１５原子％であり、ｙの値は０乃至５原子％であり、そして式中の数値の総和は原子％で１００である）で示される
割合の必須成分から成る組成物。
（１４）０．２原子％以下の濃度でイットリウムを含有
する請求項１３記載の組成物。
（１５）次式：［Ｒｕ＿（＿２＿２＿−＿ｘ＿）＿乃＿至＿（＿２＿８
＿−＿ｘ＿）（ΣＦｅ＋Ｎｉ＋Ｃｏ）＿ｘＡｌ＿２＿２
＿乃＿至＿２＿８］・Ｃｒ＿（＿５＿６＿−＿ｙ＿）＿
乃＿至（４４−ｙ）Ｆｅ＿ｙ（式中記号Σは鉄、ニッケ
ル及びコバルトの濃度の総和が原子％で濃度ｘとなるこ
とを示しており、ｘの値は原子％で０乃至１０であり、ｙの値は原子％で０乃至５であり、そして式中の数値の総和は原子％で１００である）で示される
割合の必須成分から成る組成物。
（１６）０．２原子％以下の濃度でイットリウムを含有
する請求項１５記載の組成物。
（１７）請求項１３記載の組成物から形成されるコーテ
ィング。
（１８）請求項１４記載の組成物から形成されるコーテ
ィング。
（１９）請求項１５記載の組成物から形成されるコーテ
ィング。
（２０）請求項１６記載の組成物から形成されるコーテ
ィング。
（２１）請求項１３記載の組成物の層により酸化的劣化
から保護されている耐火金属物品。
（２２）請求項１４記載の組成物の層により酸化的劣化
から保護されてる耐火金属物品。
（２３）請求項１５記載の組成物の層により酸化的劣化
から保護されている耐火金属物品。
（２４）請求項１６記載の組成物の層により酸化的劣化
から保護されている耐火金属物品。
（２５）原子％で次の組成：５５Ｃｒ２０Ａｌ１４Ｒｕ１１Ｆｅから本質的に成る、
組成物としての合金。
（２６）ルテニウムの置換原子として０．２原子％以下
のイットリウムを含有する請求項２５記載の組成物。
（２７）請求項２５記載の組成物から形成されるコーテ
ィング。
（２８）請求項２６記載の組成物から形成されるコーテ
ィング。
（２９）原子％で次の組成：５５Ｃｒ２０Ａｌ１４Ｒｕ１１Ｆｅから本質的に成る合
金の層により酸化的劣化から保護されている耐火金属物
品。
（３０）保護層の合金がルテニウムの置換原子として０
．２原子％以下のイットリウムを含有する請求項２９記
載の耐火金属物品。