JPH0459979A - Oxidation resistant coating method for metallic material having high melting point - Google Patents
Oxidation resistant coating method for metallic material having high melting pointInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は、高融点金属材の耐酸化コーティング方法に係
り、特に、高温大気中または酸化性雰囲気中における高
融点金属材の耐酸化性を高める技術にに関するものであ
る。Detailed Description of the Invention "Industrial Application Field" The present invention relates to a method for oxidation-resistant coating of high-melting point metal materials, and in particular, to a method for coating high-melting point metal materials with oxidation resistance in high-temperature air or oxidizing atmosphere. It's about improving your skills.
「従来の技術」
モリブデンやタングステン材料は、高融点材料であると
ともに高温強度が高い等の優れた性質を有しているが、
高温状態で酸化され易いという難点があるため、一般に
は、真空雰囲気や不活性ガス雰囲気で使用されている。"Prior art" Molybdenum and tungsten materials have excellent properties such as high melting point materials and high high temperature strength.
Since it has the disadvantage of being easily oxidized at high temperatures, it is generally used in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere.
従来、例えばモリブデン材料の高温状態での安定性を改
善する方法として、硅素材料によるシリサイドコーティ
ングを施してＭｏＳ Ｌ コート層を形成する処理や、
さらにその上にＣｒ＋Ｔｉ＋Ｓｉスラリーコート処理を
行なうこと等が考えられている。Conventionally, as a method for improving the stability of molybdenum materials at high temperatures, for example, a process of applying silicide coating with a silicon material to form a MoS L coating layer,
Furthermore, it has been considered to perform a Cr+Ti+Si slurry coating treatment thereon.
［発明が解決しようとする課題」
しかしながら、シリサイドコーティングによって形成さ
れたＭｏ５Ｌコ一ト層は、耐酸化性の点で優れるものの
、熱膨張係数が、！！、５Ｘ １．０−’／℃で、モリ
ブデンの熱膨張係数５．７Ｘ １０−”／℃との差が大
きく、１０００℃以下の温度においても、熱サイクル中
の熱応力に基づいて割れが生じ易く、この割れの箇所か
ら酸化減肉が発生する。また、スラリーコート処理を施
したものにあっても、程度の差があるものの同様の傾向
が避けられない。[Problem to be solved by the invention] However, although the Mo5L coat layer formed by silicide coating has excellent oxidation resistance, the coefficient of thermal expansion is... ! , 5X 1.0-'/℃, and the thermal expansion coefficient of molybdenum is 5.7 This tends to cause oxidation and thinning to occur from these cracks.Furthermore, even with slurry coated products, the same tendency is unavoidable, although there are differences in degree.
本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、熱サイク
ルが付与される高温環境において、良好な耐酸化性を得
るとともに、割れ、剥離の発生を防止すること等を目的
とするものである。The present invention was proposed in view of the above circumstances, and aims to obtain good oxidation resistance and prevent the occurrence of cracking and peeling in a high-temperature environment subjected to thermal cycles. .
「課題を解決するための手段」
上記目的を達成するため、本発明では、被処理金属母材
表面にペースト状白金を塗布してペースト状白金層を形
成する工程と、該ペースト状白金層を真空雰囲気で焼結
してアンダーコート層を形成する工程と、該アンダーコ
ート層の上にムライトをプラズマ溶射によって付着させ
トップコート層を形成する工程とを有する高融点金属材
の耐酸化コーティング方法を採用している。"Means for Solving the Problems" In order to achieve the above object, the present invention includes a step of applying paste platinum to the surface of a metal base material to be treated to form a paste platinum layer, and a step of forming a paste platinum layer. An oxidation-resistant coating method for a high-melting point metal material, which includes a step of sintering in a vacuum atmosphere to form an undercoat layer, and a step of depositing mullite on the undercoat layer by plasma spraying to form a top coat layer. We are hiring.
「作用 」
トップコート層の線膨張係数と被処理金属母材の線膨張
係数との差が小さいことと、溶射によるトップコート層
の形成とともに生じる有孔性に基づいて応力緩和がなさ
れることとによって、熱サイクルによる割れ等の発生が
防止される。そして、トップコート層は、その優れた耐
熱性及び耐酸化性によってアンダーコート層及び被処理
金属母材を保護する。"Function" Stress relaxation is achieved based on the small difference between the coefficient of linear expansion of the top coat layer and the coefficient of linear expansion of the metal base material to be treated, and the porosity that occurs when the top coat layer is formed by thermal spraying. This prevents cracks from occurring due to thermal cycles. The top coat layer protects the undercoat layer and the metal base material to be treated due to its excellent heat resistance and oxidation resistance.
白金からなるアンダーコート層は、トップコート層を通
過する酸素を遮蔽して高融点金属の酸化を防止し、また
、アンダーコート層は、トップコート層及びアンダーコ
ート層に対して軟質で塑性変形性を有するために、両層
に変形がともなう場合にその変形分を吸収する。The undercoat layer made of platinum blocks oxygen passing through the topcoat layer to prevent oxidation of the high melting point metal, and the undercoat layer is soft and plastically deformable relative to the topcoat layer and the undercoat layer. Therefore, when both layers are deformed, the deformation is absorbed.
「実施例」
本発明に係る高融点金属材の耐酸化コーティング方法の
実施例について、第１図を参照しながら工程順に説明す
る。"Example" An example of the oxidation-resistant coating method for a high-melting point metal material according to the present invention will be described in order of steps with reference to FIG.
第１図は、上記耐酸化コーティング方法によって作成さ
れた耐酸化性高融点金属材材料Ａを示しており、符号！
は被処理金属母材、２はアンダーコート層、３はトップ
コート層である。FIG. 1 shows an oxidation-resistant high-melting-point metal material A prepared by the above-mentioned oxidation-resistant coating method, and the symbol !
2 is a metal base material to be treated, 2 is an undercoat layer, and 3 is a top coat layer.
く被処理金属母材の成形及び表面処理〉該被処理金属母
材ｌは、例えば純モリブデンからなるもので、所望形状
の加工を施すとともに、後述する白金焼成のための表面
処理の一つとして、研磨仕上げがなされる。Forming and surface treatment of the metal base material to be treated〉 The metal base material to be treated is made of, for example, pure molybdenum, and is processed into a desired shape, and as one of the surface treatments for platinum firing described below. , a polished finish is made.
〈ペースト状白金の塗布工程〉
被処理金属母材Ｉの上にペースト状白金を塗布して、ペ
ースト状白金層を形成する。該ペースト状白金層の厚さ
の設定は、次の焼成工程によって寸法が収縮する分を見
込んだものに設定され、がっ、塗布方法は、例えば刷毛
塗りとされる。<Past-form platinum coating process> Paste-form platinum is applied onto the metal base material I to be treated to form a paste-form platinum layer. The thickness of the paste-like platinum layer is set to take into account shrinkage in size due to the next firing process, and the coating method is, for example, brush coating.
くアンダーコート層の焼成工程〉
ペースト状白金層の形成後において、真空雰囲気でペー
スト状白金層を加熱して溶剤及び気化成分を気化させ、
焼結状態とすることによってアンダーコート層２が形成
される。該アンダーコート層２の厚さは、例えばｌＯ〜
２０μｌに設定される。Firing process of undercoat layer> After forming the paste platinum layer, heat the paste platinum layer in a vacuum atmosphere to vaporize the solvent and vaporized components,
Undercoat layer 2 is formed by bringing it into a sintered state. The thickness of the undercoat layer 2 is, for example, lO~
Set to 20μl.
以下の工程及びコーティング工程において、被処理金属
母材ｌとアンダーコート層２との間で、線膨張係数の差
に基づく熱伸縮が発生した場合には、アンダーコート層
２が白金であり、相対的に延性展性に優れていることに
よって、アンダーコート層２に引っ張り及び圧縮方向の
塑性変形が生じて熱伸縮差が吸収され、熱サイクルによ
る影響を軽減する。In the following steps and coating steps, if thermal expansion and contraction occurs between the metal base material 1 to be treated and the undercoat layer 2 due to the difference in linear expansion coefficient, the undercoat layer 2 is made of platinum and the relative Due to its excellent ductility and malleability, plastic deformation occurs in the undercoat layer 2 in the tensile and compressive directions, absorbing differences in thermal expansion and contraction, and reducing the effects of thermal cycles.
そして、真空焼結によって白金がモリブデンと冶金的に
結合することによって、界面の付着強度が大きくなる。Then, by metallurgically bonding platinum to molybdenum through vacuum sintering, the adhesion strength at the interface increases.
また、白金の融点が１７６９℃であるために、アンダー
コート層２の耐熱及び耐酸化性は、例えば１５００℃程
度までとなる。Further, since the melting point of platinum is 1769°C, the heat resistance and oxidation resistance of the undercoat layer 2 are, for example, up to about 1500°C.
〈トップコート層の形成工程〉
アンダーコート層２の表面上Ｊこ、高融点材料であるム
ライト（３ＡＩｔＯｓ・２ＳｉＯ１）を溶射することに
よって溶着させ、）・ツブコート層３を形成する。この
場合におけるトップコート層３の厚さは、１００〜３０
０μ層の範囲とする。好ましくは１５０〜２００μｍ程
度に設定される。<Step of forming top coat layer> On the surface of the undercoat layer 2, mullite (3AltOs.2SiO1), which is a high melting point material, is deposited by thermal spraying to form the top coat layer 3. The thickness of the top coat layer 3 in this case is 100 to 30
The range is 0μ layer. Preferably it is set to about 150 to 200 μm.
このような工程によって作成された第１図に示す耐酸化
性高融点金属材Ａであると、被処理金属母材１、アンダ
ーコート［！２、トップコート層３が一体化状態となる
ことによって全体の強度が付与されるが、耐熱性、耐酸
化性、割れや剥離の発生等についても検討されるべきで
ある。When the oxidation-resistant high-melting point metal material A shown in FIG. 2. The overall strength is imparted by the top coat layer 3 being in an integrated state, but heat resistance, oxidation resistance, occurrence of cracking and peeling, etc. should also be considered.
耐熱性の点は、最外層である部分に、ムライトからなる
トップコート層３が存在し、ムライトが高融点材料であ
ることと、耐高温酸化性が優れていることとにより、酸
化雰囲気中にあっては、例えば１５００℃まで使用可能
である。そして、トップコート層３の中に溶射に基づく
若干の気孔が形成されて熱伝導が抑制されることと、被
処理金属母材１までの熱容量に基づく温度勾配の設定が
なされることとによって良好な耐熱性が得られる。In terms of heat resistance, there is a top coat layer 3 made of mullite in the outermost layer, and mullite is a high melting point material and has excellent high temperature oxidation resistance. In some cases, it can be used up to, for example, 1500°C. This is achieved by forming some pores in the top coat layer 3 due to thermal spraying, suppressing heat conduction, and by setting a temperature gradient based on the heat capacity up to the metal base material 1 to be treated. Provides excellent heat resistance.
また、ムライトは溶射法でコーティングするため、膜厚
のコントロールが容易であり、かつ、施工も簡単で、成
膜スピードが大きく容易に施工できる。In addition, since mullite is coated using a thermal spraying method, it is easy to control the film thickness and the process is simple, and the film formation speed is high and the process is easy.
耐酸化性の点は、トップコート層３が、溶射によって形
成されるために若干のガス通過性を有しており、酸素の
一部がトップコート層３を透過して、アンダーコート層
２に達するものとなるが、アンダーコート層２は焼結に
よって形成されるために、緻密な組織を有して酸素の透
過が妨げられるとともに、白金の良好な耐酸性に基づい
て、全体の耐酸性が得られる。In terms of oxidation resistance, the top coat layer 3 has some gas permeability because it is formed by thermal spraying, and some oxygen passes through the top coat layer 3 and is transferred to the undercoat layer 2. However, since the undercoat layer 2 is formed by sintering, it has a dense structure that prevents oxygen from permeating, and based on the good acid resistance of platinum, the overall acid resistance is can get.
機械的強度の点では、線膨張係数の差によって温度変化
の影響が現れることになる。各線膨張係数は、例えば
モリブデンの線膨張係数が５，７Ｘ １０−’／℃、白
金の線膨張係数が９．７５Ｘ １０−８／’Ｃ、ムライ
トの線膨張係数が５．ＯＸ １０−’／℃である。In terms of mechanical strength, the influence of temperature changes appears due to the difference in linear expansion coefficients. For example, the coefficient of linear expansion of molybdenum is 5.7X 10-'/'C, the coefficient of linear expansion of platinum is 9.75X 10-8/'C, and the coefficient of linear expansion of mullite is 5. OX 10-'/°C.
したがって、被処理金属母材１とトップコート層３との
相互間では、広い温度範囲において、温度変化による伸
縮差がほとんど発生せず、安定した状態となるが、中間
に位置するアンダーコート層２の線膨張係数が相対的に
大きいことによって、アンダーコート層２とその両側と
の間では、熱伸縮差による熱応力が発生する。この場合
、白金は、モリブデンやムライトに対して相対的に軟質
であり、かつ、延性展性に優れているために、アンダー
コート層２の部分に、塑性変形が生じることによって熱
変形を吸収し、熱衝撃に対する抵抗性を向上させる。Therefore, the metal base material 1 to be treated and the top coat layer 3 are in a stable state with almost no difference in expansion and contraction due to temperature changes over a wide temperature range, but the undercoat layer 3 located in the middle Due to the relatively large coefficient of linear expansion of the undercoat layer 2, thermal stress occurs between the undercoat layer 2 and both sides thereof due to a difference in thermal expansion and contraction. In this case, since platinum is relatively soft compared to molybdenum and mullite and has excellent ductility, platinum absorbs thermal deformation by causing plastic deformation in the undercoat layer 2. , improve resistance to thermal shock.
［他の実施態様］
以上の説明では、母材をモリブデン材料としたが、高温
状態で活性を有する高融点金属である例えばモリブデン
合金、ニオブ、タングステン等に適用することができる
。[Other Embodiments] In the above description, the base material is a molybdenum material, but it can be applied to high melting point metals that are active at high temperatures, such as molybdenum alloys, niobium, tungsten, etc.
「発明の効果」
以上の説明で明らかなように、本発明に係る高融点金属
材の耐酸化コーティング方法によれば、（１）被処理金
属母材表面上をアンダーコート層とトップコート層とで
コーティングすることによって、耐酸化性高融点金属材
を作成するものであるから、最外層となるトップコート
層によって高融点金属の高温時の高強度、高靭性を生か
しながら耐熱性をさらに向上させることができる。"Effects of the Invention" As is clear from the above explanation, according to the oxidation-resistant coating method for high-melting point metal materials according to the present invention, (1) an undercoat layer and a topcoat layer are coated on the surface of the metal base material to be treated; By coating the material with oxidation-resistant high melting point metal material, the outermost top coat layer further improves heat resistance while taking advantage of the high strength and toughness of the high melting point metal at high temperatures. be able to.
（２）トップコート層の下に白金からなるアンダーコー
ト層が介在するために、トップコート層を透過した酸素
等をアンダーコート層で遮断して、高融点金属材の高温
時の酸化を防止し、高温大気中や高温酸化性雰囲気中に
あっても、耐環境安定性を得ることができる。(2) Since there is an undercoat layer made of platinum under the topcoat layer, the undercoat layer blocks oxygen etc. that have passed through the topcoat layer and prevents oxidation of the high melting point metal material at high temperatures. , environmental stability can be obtained even in high-temperature air or high-temperature oxidizing atmosphere.
（３）アンダーコート層の部分が、その上下層に対して
相対的に塑性変形性を有するものとなっていることによ
り、熱伸縮による熱応力あるいは機械的変形による応力
の発生時に、アンダーコート層に塑性変形を生じさせて
上下層の変形分を吸収し、使用温度や許容負荷の範囲を
拡大することができる。(3) The undercoat layer has plastic deformability relative to the upper and lower layers, so that when thermal stress due to thermal expansion or contraction or stress due to mechanical deformation occurs, the undercoat layer It is possible to cause plastic deformation to absorb the deformation of the upper and lower layers, expanding the operating temperature and allowable load range.
等の優れた効果を奏する。It has excellent effects such as
第１図は本発明に係る高融点金属材の耐酸化コーティン
グ方法によって作成された耐酸化性高融点金属材の組織
モデルを示す正断面図である。
Ａ・・・・・・耐酸化性高融点金属材、１・・・・・・
被処理金属母材、
２・・・・・・アンダーコート層、
３・・・・・・トップコート層。FIG. 1 is a front sectional view showing a structure model of an oxidation-resistant high-melting point metal material prepared by the oxidation-resistant coating method for a high-melting point metal material according to the present invention. A... Oxidation-resistant high melting point metal material, 1...
Metal base material to be treated, 2... undercoat layer, 3... top coat layer.
Claims (1)
ト状白金層を形成する工程と、該ペースト状白金層を真
空雰囲気で焼結してアンダーコート層を形成する工程と
、該アンダーコート層の上にムライトをプラズマ溶射に
よって付着させトップコート層を形成する工程とを有す
る高融点金属材の耐酸化コーティング方法。A step of applying paste platinum to the surface of the metal base material to be treated to form a paste platinum layer, a step of sintering the paste platinum layer in a vacuum atmosphere to form an undercoat layer, and the undercoat layer. A method for oxidation-resistant coating of a high-melting point metal material, comprising the step of depositing mullite on top of the material by plasma spraying to form a top coat layer.
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|---|---|---|---|
| JP2170581A JPH0459979A (en) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | Oxidation resistant coating method for metallic material having high melting point |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0459979A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1816236A1 (en) * | 2006-02-06 | 2007-08-08 | Hamilton Sundstrand Corporation | Coating process for fatigue critical components |
| JP2008249273A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Osaka Gas Co Ltd | Heating furnace |
-
1990
- 1990-06-28 JP JP2170581A patent/JPH0459979A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1816236A1 (en) * | 2006-02-06 | 2007-08-08 | Hamilton Sundstrand Corporation | Coating process for fatigue critical components |
| US7854966B2 (en) | 2006-02-06 | 2010-12-21 | Hamilton Sundstrand Corporation | Coating process for fatigue critical components |
| JP2008249273A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Osaka Gas Co Ltd | Heating furnace |
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