JPH03120327A - レニウム含有保護被覆 - Google Patents
レニウム含有保護被覆Info
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- JPH03120327A JPH03120327A JP2207956A JP20795690A JPH03120327A JP H03120327 A JPH03120327 A JP H03120327A JP 2207956 A JP2207956 A JP 2207956A JP 20795690 A JP20795690 A JP 20795690A JP H03120327 A JPH03120327 A JP H03120327A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ニッケル又はコバルトをベースとするスーパ
ーアロイからなる金属構造物、特にガスタービン構造部
材用のレニウム含有保護被覆に関する。
ーアロイからなる金属構造物、特にガスタービン構造部
材用のレニウム含有保護被覆に関する。
耐食性及び／又は耐酸化性を高める必要のある金属構造
部材用の保１被覆は、従来から数多く知られている。こ
れらの被覆の大部分は製品名ＭＣｒＡＩＹのもとに公知
であり、この場合Ｍは鉄、ニッケル、コバルトから選択
される少なくとも１種の元素であり、他の重要な成分は
クロム、アルミニウム及びイツトリウム、又は希土類の
群から選択されるイツトリウム相当の元素である。この
種の代表的な被覆は例えば米国特許第４００５９８９号
明細書から公知である。また米国特許第４０３４１４２
号明細書からは、ケイ素の付加的成分によりこの種の保
護被覆の特性を更に改良し得ることが公知である。更に
欧州特許出願公開第０１９４３９２号明細書から、種々
の使用目的に応じて他の元素が配合されている上記タイ
プの保護被覆に対する多数の特殊な組成が公知である。
部材用の保１被覆は、従来から数多く知られている。こ
れらの被覆の大部分は製品名ＭＣｒＡＩＹのもとに公知
であり、この場合Ｍは鉄、ニッケル、コバルトから選択
される少なくとも１種の元素であり、他の重要な成分は
クロム、アルミニウム及びイツトリウム、又は希土類の
群から選択されるイツトリウム相当の元素である。この
種の代表的な被覆は例えば米国特許第４００５９８９号
明細書から公知である。また米国特許第４０３４１４２
号明細書からは、ケイ素の付加的成分によりこの種の保
護被覆の特性を更に改良し得ることが公知である。更に
欧州特許出願公開第０１９４３９２号明細書から、種々
の使用目的に応じて他の元素が配合されている上記タイ
プの保護被覆に対する多数の特殊な組成が公知である。
この場合他の多くの選択成分の他にレニウム元素を１０
％（重量％）まで配合することが記載されている。
％（重量％）まで配合することが記載されている。
しかしこの文献に示されているすべての層のクロム含有
量は一般に２０％以下という僅かな量であることから、
また可能な配合範囲がほとんど特異性のない広範囲に及
ぶことから、ここに記載された被覆は、例えば給気温度
の高い定常ガスタービンの場合（これは全負荷で運転さ
れる以外に部分負荷でも長時間にわたって運転される場
合）又はこれにｌｌ僚した使用分野例えば航空機のエン
ジンにおいて生じる特殊な条件に対しては適性を欠いて
いる。
量は一般に２０％以下という僅かな量であることから、
また可能な配合範囲がほとんど特異性のない広範囲に及
ぶことから、ここに記載された被覆は、例えば給気温度
の高い定常ガスタービンの場合（これは全負荷で運転さ
れる以外に部分負荷でも長時間にわたって運転される場
合）又はこれにｌｌ僚した使用分野例えば航空機のエン
ジンにおいて生じる特殊な条件に対しては適性を欠いて
いる。
本発明の課題は、この種の従来技術から出発して、平均
的な温度でもまた高い温度でも高い耐食性を有する保護
被覆を提供することにある。この腐食特性及び酸化特性
は６００〜１１５０°Ｃの温度範囲で、特に給気温度が
例えば１２００°Ｃを上回る部分負荷又は全負荷で作動
する定常ガスタービン装置においてこの保護被覆を使用
することができるように、改良されるべきである。他の
使用分野に対する被覆の耐食性及び耐酸化性も高められ
るべきである。
的な温度でもまた高い温度でも高い耐食性を有する保護
被覆を提供することにある。この腐食特性及び酸化特性
は６００〜１１５０°Ｃの温度範囲で、特に給気温度が
例えば１２００°Ｃを上回る部分負荷又は全負荷で作動
する定常ガスタービン装置においてこの保護被覆を使用
することができるように、改良されるべきである。他の
使用分野に対する被覆の耐食性及び耐酸化性も高められ
るべきである。
本発明によればこの課題は、次の成分（重量％）ニレニ
ウム １〜２０％クロム
２２〜５０％アルミニウム（クロ
ム及びアルミニウムの成分は合計して最低２５％及び最
高５３％である）ＯＮ１５％ 希土類の群から選択される少なくとも１種の反応性元素
、特にイツトリウム 合計０．３〜２％ ケイ素 ０〜 ３％鉄、ニッケ
ル、コバルトから選択される少なくとも１種の元素、有
利にはニッケル及び／又はコバルト単独
残りを含む保護被覆によって解決され
る。保護被覆はもちろん通常の熔融条件によって生じる
不純物及びこの種の合金に関して通常の配合物を含んで
いてもよい、更に文献によれば、一定の選択成分は保護
被覆に影響を及ぼさないか又は種々の観点からの製造又
はその特性をむしろ改善することが知られている。従っ
て本発明はまた合計して最高１５％、有利にはそれより
少ない％量範囲で選択成分を有する保護被覆を包含する
１文献から公知の保護被覆の代表的な選択成分及びその
量は以下の通りである。
ウム １〜２０％クロム
２２〜５０％アルミニウム（クロ
ム及びアルミニウムの成分は合計して最低２５％及び最
高５３％である）ＯＮ１５％ 希土類の群から選択される少なくとも１種の反応性元素
、特にイツトリウム 合計０．３〜２％ ケイ素 ０〜 ３％鉄、ニッケ
ル、コバルトから選択される少なくとも１種の元素、有
利にはニッケル及び／又はコバルト単独
残りを含む保護被覆によって解決され
る。保護被覆はもちろん通常の熔融条件によって生じる
不純物及びこの種の合金に関して通常の配合物を含んで
いてもよい、更に文献によれば、一定の選択成分は保護
被覆に影響を及ぼさないか又は種々の観点からの製造又
はその特性をむしろ改善することが知られている。従っ
て本発明はまた合計して最高１５％、有利にはそれより
少ない％量範囲で選択成分を有する保護被覆を包含する
１文献から公知の保護被覆の代表的な選択成分及びその
量は以下の通りである。
ハフニウム ０〜 ５％タングステ
ン ０〜１２％マンガン タンタル チタン ニオブ ジルコニウム ０〜１０％ ０〜 ５％ ０〜 ５％ ０〜 ４％ ０〜 ２％ 〔作用効果〕 本発明は、保護被覆において配合物としてのレニウムが
腐食又は酸化の影響下における被覆の寿命を著しく改善
し得ること有利用するものであり、この場合レニウムの
作用は、白金及び他の白金金属に比べて低度であるにも
かかわらずその有用な作用に類似している。従ってレニ
ウムの添加は種々の目的に対して最適化された層を更に
改良することができる。
ン ０〜１２％マンガン タンタル チタン ニオブ ジルコニウム ０〜１０％ ０〜 ５％ ０〜 ５％ ０〜 ４％ ０〜 ２％ 〔作用効果〕 本発明は、保護被覆において配合物としてのレニウムが
腐食又は酸化の影響下における被覆の寿命を著しく改善
し得ること有利用するものであり、この場合レニウムの
作用は、白金及び他の白金金属に比べて低度であるにも
かかわらずその有用な作用に類似している。従ってレニ
ウムの添加は種々の目的に対して最適化された層を更に
改良することができる。
その使用分野にとって例えば定常ガスタービンの場合の
好ましい量範囲としては、レニウムｌ〜１５％、有利に
は４〜１０％、特に約７％であることが実証されている
。この使用に関しては延性の点でアルミニウムを７〜９
％、有利には約８％含むことが好ましい、約９００ ”
Ｃまでの平均的な温度で良好な耐食性を得るには、クロ
ムを２８〜３２％含むべきである。この場合１〜２％の
ケイ素量はクロム及びアルミニウムの作用を助成し、ま
たアル（−ラム成分により形成される保護作用を有する
酸化アルミニウム層の接着力を促進させる。２５〜３５
％のニッケル量は延性を改善し、また被覆された構造部
材の基材（これがニッケルをベースとする基材又はニッ
ケルを多量に含むスーパーアロイである場合）に対する
内部拡散を同時に減少させる。残りの成分であるコバル
トは高温での良好な腐食特性を提供し、これはレニウム
成分によって更に改良される。
好ましい量範囲としては、レニウムｌ〜１５％、有利に
は４〜１０％、特に約７％であることが実証されている
。この使用に関しては延性の点でアルミニウムを７〜９
％、有利には約８％含むことが好ましい、約９００ ”
Ｃまでの平均的な温度で良好な耐食性を得るには、クロ
ムを２８〜３２％含むべきである。この場合１〜２％の
ケイ素量はクロム及びアルミニウムの作用を助成し、ま
たアル（−ラム成分により形成される保護作用を有する
酸化アルミニウム層の接着力を促進させる。２５〜３５
％のニッケル量は延性を改善し、また被覆された構造部
材の基材（これがニッケルをベースとする基材又はニッ
ケルを多量に含むスーパーアロイである場合）に対する
内部拡散を同時に減少させる。残りの成分であるコバル
トは高温での良好な腐食特性を提供し、これはレニウム
成分によって更に改良される。
従って例えば１２００℃を上回る高い給気温度を伴う定
常ガスタービンに対しては、次の組成が通している。
常ガスタービンに対しては、次の組成が通している。
レニウム １〜１５％、有利には４〜１０％
ニッケル ２５〜３５％、有利には約３０％
クロム ２８〜３２％、有利には約３０％
アルミニウム ７〜９％、有利には約８％
ケイ素 １〜３％、有利には約１．５％
イツトリウム ０．３〜２％、有利には約０．６
％ コバルト、溶融条件による不純物及び前記のような選択
成分 残りこの保護被覆の好ま
しい一使用分野は、時として部分負荷範囲でも運転すべ
きである全負荷で高い給気温度を伴う定常ガスタービン
の前翼及びその給気範囲の構造部材である。
％ コバルト、溶融条件による不純物及び前記のような選択
成分 残りこの保護被覆の好ま
しい一使用分野は、時として部分負荷範囲でも運転すべ
きである全負荷で高い給気温度を伴う定常ガスタービン
の前翼及びその給気範囲の構造部材である。
他の使用分野、例えば航空機エンジンに対しては同様に
レニウム成分がそこで使用される各層の寿命を高めるこ
とができる。この場合衣の組成を例示することができる
。
レニウム成分がそこで使用される各層の寿命を高めるこ
とができる。この場合衣の組成を例示することができる
。
レニウム １〜１５％、有利には４〜１０％
クロム ２２〜２６％
アルミニウム ９〜１５％、有利には１０〜１３
％ 希土類の群から選択される少なくとも１種の反応性元素
、特にイツトリウム 合計 ０．３〜２％ コバルト ０〜３０％、有利には０〜１５％ ケイ素 ０〜 ３％、有利には１〜２％ 主としてニッケル、並びに不純物及び前記のような選択
成分 残り特に約６００〜８５０
°Ｃ（いわゆるＨＴＫｎ）での腐食に曝される層の場合
にも、例えば次の組成での本発明によるレニウム配合物
が有利である。
％ 希土類の群から選択される少なくとも１種の反応性元素
、特にイツトリウム 合計 ０．３〜２％ コバルト ０〜３０％、有利には０〜１５％ ケイ素 ０〜 ３％、有利には１〜２％ 主としてニッケル、並びに不純物及び前記のような選択
成分 残り特に約６００〜８５０
°Ｃ（いわゆるＨＴＫｎ）での腐食に曝される層の場合
にも、例えば次の組成での本発明によるレニウム配合物
が有利である。
レニウム １〜１５％、有利には４〜１０％
クロム ２５〜５０％、有利には３５〜４５
％ アルミニウム ０〜３％、有利には０〜 １％ イットリウム ０．３〜２％、有利には約０．６％ ケイ素 ０〜３％、有利には１〜２％ 主として鉄、コバルト、ニッケルから選択される少なく
とも１種の元素並びに不純物及び前記のような選択成分
残り本発明は上記の実施例に限定
されるものではなく、一般にレニウムを一層少量又は多
量に添加することによって、種々の条件下における腐食
及び酸化に対して特殊化された層を改良する手段を包含
する。
％ アルミニウム ０〜３％、有利には０〜 １％ イットリウム ０．３〜２％、有利には約０．６％ ケイ素 ０〜３％、有利には１〜２％ 主として鉄、コバルト、ニッケルから選択される少なく
とも１種の元素並びに不純物及び前記のような選択成分
残り本発明は上記の実施例に限定
されるものではなく、一般にレニウムを一層少量又は多
量に添加することによって、種々の条件下における腐食
及び酸化に対して特殊化された層を改良する手段を包含
する。
−１：
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）ニッケル又はコバルトをベースとするスーパーアロ
イからなる金属構造部材用保護被覆において、次の成分
（重量％）： レニウム１〜２０％ クロム２２〜５０％ アルミニウム（クロム及びアルミニウムの成分は合計し
て最低２５％及び最高５３％である）０〜１５％ 希土類の群から選択される少なくとも１種の反応性元素
、特にイットリウム 合計０．３〜２％ ケイ素０〜３％ 主として鉄、ニッケル、コバルトから選択される少なく
とも１種の元素及び不純物残り 並びに次の選択成分： ハフニウム０〜５％ タングステン０〜１２％ マンガン０〜１０％ タンタル０〜５％ チタン０〜５％ ニオブ０〜４％ ジルコニウム０〜２％ （この場合、選択成分の全量は０〜最大１５％、有利に
は０〜８％である）を含むことを特徴とするレニウム含
有保護被覆。 ２）レニウムの量が１〜１５％である請求項１記載の保
護被覆。 ３）レニウムの量が４〜１０％である請求項２記載の保
護被覆。 ４）レニウムの量が約７％である請求項３記載の保護被
覆。 ５）アルミニウムの量が７〜９％、有利には約８％であ
る請求項１ないし４の１つに記載の保護被覆。 ６）ケイ素の量が１〜２％である請求項１ないし５の１
つに記載の保護被覆。 ７）クロムの量が２８〜３２％である請求項１ないし６
の１つに記載の保護被覆。 ８）ニッケルの量が２５〜３５％である請求項１ないし
７の１つに記載の保護被覆。 ９）コバルトの量が２５〜３５％である請求項１ないし
８の１つに記載の保護被覆。 １０）レニウム５〜１５％、有利には ４〜１０％ ニッケル２５〜３５％、有利には 約３０％ クロム２８〜３２％、有利には 約３０％ アルミニウム７〜９％、有利には 約８％ ケイ素１〜３％、有利には 約１．５％ イットリウム０．３％〜２％、有利には 約０．６％ 主としてコバルト及び不純物残り を含む請求項１記載の保護被覆。 １１）レニウム１〜１５％、有利には ４〜１０％ クロム２２〜２６％ アルミニウム９〜１５％、有利には １０〜１３％ 希土類の群から選択される少なくとも１種の反応性元素
、特にイットリウム 合計０．３〜２％ コバルト０〜３０％、有利には ０〜１５％ ケイ素０〜３％、有利には １〜２％ 主としてニッケル及び不純物残り を含む請求項１記載の保護被覆。 １２）レニウム１〜１５％、有利には ４〜１０％ クロム２５〜５０％、有利には ３５〜４５％ アルミニウム０〜３％、有利には ０〜１％ イットリウム０．３〜２％、有利には 約０．６％ ケイ素０〜３％、有利には １〜２％ 主として鉄、コバルト、ニッケルから選択 される少なくとも１種の元素及び不純物 残り を含む請求項１記載の保護被覆。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3926479A DE3926479A1 (de) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | Rheniumhaltige schutzbeschichtung, mit grosser korrosions- und/oder oxidationsbestaendigkeit |
| DE3926479.3 | 1989-08-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03120327A true JPH03120327A (ja) | 1991-05-22 |
| JP3305709B2 JP3305709B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=6386894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20795690A Expired - Fee Related JP3305709B2 (ja) | 1989-08-10 | 1990-08-06 | レニウム含有保護被覆 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5154885A (ja) |
| EP (1) | EP0412397B1 (ja) |
| JP (1) | JP3305709B2 (ja) |
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