JPH0525934B2 - - Google Patents
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- JPH0525934B2 JPH0525934B2 JP58235236A JP23523683A JPH0525934B2 JP H0525934 B2 JPH0525934 B2 JP H0525934B2 JP 58235236 A JP58235236 A JP 58235236A JP 23523683 A JP23523683 A JP 23523683A JP H0525934 B2 JPH0525934 B2 JP H0525934B2
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Classifications
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- 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
-
- 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
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- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
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- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/073—Metallic material containing MCrAl or MCrAlY alloys, where M is nickel, cobalt or iron, with or without non-metal elements
-
- 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
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- Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
- Y10T428/12931—Co-, Fe-, or Ni-base components, alternative to each other
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はとくにガスタービン構造部材を被覆
する耐高温度保護層合金の成分に関する。
する耐高温度保護層合金の成分に関する。
このような耐高温度保護層は中でも600℃以上
の温度において用いられるような耐熱鋼及び/又
は耐熱合金からなる構造部材の基材を保護しよう
とする場合に用いられる。この耐高温度保護層に
よつて、硫黄、油類の灰分、酸素、アルカリ土類
金属またはバナジウムによる高温腐蝕の作用が遅
延される。この耐高温度保護層はその構造部材の
基材の上に直接被覆される。ガスタービンの構造
部材においては耐高温度保護層は特に重要であ
る。これは中でもガスタービンブレード及びター
ビンノズル、並びに熱の蓄積する部分の表面に被
覆される。このような構造部材を作るのには、中
でもニツケル、コバルト又は鉄をベースとするオ
ーステナイト系材料が用いられる。ガスタービン
類の構造部材を製造する際には、中でも下地材料
としてニツケル超合金が用いられる。その被覆さ
れた耐高温度保護層は中でもクロム含有合金より
なるのが好ましい。
の温度において用いられるような耐熱鋼及び/又
は耐熱合金からなる構造部材の基材を保護しよう
とする場合に用いられる。この耐高温度保護層に
よつて、硫黄、油類の灰分、酸素、アルカリ土類
金属またはバナジウムによる高温腐蝕の作用が遅
延される。この耐高温度保護層はその構造部材の
基材の上に直接被覆される。ガスタービンの構造
部材においては耐高温度保護層は特に重要であ
る。これは中でもガスタービンブレード及びター
ビンノズル、並びに熱の蓄積する部分の表面に被
覆される。このような構造部材を作るのには、中
でもニツケル、コバルト又は鉄をベースとするオ
ーステナイト系材料が用いられる。ガスタービン
類の構造部材を製造する際には、中でも下地材料
としてニツケル超合金が用いられる。その被覆さ
れた耐高温度保護層は中でもクロム含有合金より
なるのが好ましい。
従来、基礎材料がコバルト、クロム、及びアル
ミニウムを含有する耐高温度保護層用合金は公知
である。このような耐高温度保護層は中でも本質
的に900℃以上の高い温度の作用に曝されるよう
な構造部材の表面に被覆される。このような耐高
温度被覆層の組織はコバルト、クロム及びアルミ
ニウムよりなる母相を有し、これにコバルト−ア
ルミニウム含有相が入り込んでいる。このような
耐高温度保護層は、この保護相が熱負荷を受ける
種々の運転条件のもとで、その表面上に酸化アル
ミニウムよりなる不働態被覆層を形成するという
性質をもつている。このような耐高温度保護層が
950℃の温度と空気との作用に継続的に曝らされ
た場合には、腐蝕減少が現れ、その際先づ最初に
上記の不働態保護層が少しづつはぎ取られて行
く。時間の経過と共にこの腐蝕は更に進行し、遂
には母材も侵されるに至る。その際、その耐高温
度保護層の機械的強度を決定する上記コバルト−
アルミニウム含有相も時間の経過につれてはぎ取
られ、それによつてその耐高温度保護層全体が破
壊されるに至る。
ミニウムを含有する耐高温度保護層用合金は公知
である。このような耐高温度保護層は中でも本質
的に900℃以上の高い温度の作用に曝されるよう
な構造部材の表面に被覆される。このような耐高
温度被覆層の組織はコバルト、クロム及びアルミ
ニウムよりなる母相を有し、これにコバルト−ア
ルミニウム含有相が入り込んでいる。このような
耐高温度保護層は、この保護相が熱負荷を受ける
種々の運転条件のもとで、その表面上に酸化アル
ミニウムよりなる不働態被覆層を形成するという
性質をもつている。このような耐高温度保護層が
950℃の温度と空気との作用に継続的に曝らされ
た場合には、腐蝕減少が現れ、その際先づ最初に
上記の不働態保護層が少しづつはぎ取られて行
く。時間の経過と共にこの腐蝕は更に進行し、遂
には母材も侵されるに至る。その際、その耐高温
度保護層の機械的強度を決定する上記コバルト−
アルミニウム含有相も時間の経過につれてはぎ取
られ、それによつてその耐高温度保護層全体が破
壊されるに至る。
本発明の目的は、特に良好な機械的強度並びに
その基材の上への確実な接着性を保証し、そして
そのものの表面にすべての腐蝕作用に対して耐久
性のある酸化アルミニウム不働態被覆層を形成す
ることができるような、コバルト、クロム、及び
アルミニウムをベースとする耐高温度被覆層合金
を提供することにある。
その基材の上への確実な接着性を保証し、そして
そのものの表面にすべての腐蝕作用に対して耐久
性のある酸化アルミニウム不働態被覆層を形成す
ることができるような、コバルト、クロム、及び
アルミニウムをベースとする耐高温度被覆層合金
を提供することにある。
この目的は本発明によつて、本願特許請求の範
囲第1項の特徴部に挙げた要件を採用することに
より達成された。
囲第1項の特徴部に挙げた要件を採用することに
より達成された。
本発明に従う合金においては、特に酸化物分散
硬化された合金が対象となる。金属珪素の形の本
発明に従う添加材によつてこの耐高温度保護層合
金の耐酸化性の著しい改善が達成された。更にま
た、本発明に従う高温用保護層合金はその被覆さ
れた構造部材の上への著しく改善された接着強度
を示す。これは中でも合金の基礎材料に対して
0.7重量%合金の全重量に対して0.5重量%程度の
量でイツトリウムを含有させることによつて達成
される。金属珪素を1ないし2.5重量%の量で添
加した場合に特に合金被覆層の接着強度が向上
し、良好な結果が得られ、且つ耐久性のある酸化
アルミニウム不働態被覆層が形成される。このよ
うな酸化アルミニウム不働態被覆層は、次のよう
な過程を経て形成される。先ず、プラズマ溶射に
より基材上に合金保護層を形成する。合金保護層
は、CoCrAl母相のなかにCo−Al含有相が入り込
んだ組織であり、このようなCo−Al含有層によ
り母相が強化されている。次に、合金保護層を所
定条件下で焼なましすると、母層からM3C,M7
C3,M23C6などの複炭化物が析出する。この析出
炭化物は、コバルト及びクロムを含み、高温域で
安定である。複炭化物の析出により、母相中のア
ルミニウム濃度が相対的に高まる。このようなア
ルミニウム濃度が高い母相(アルミリツチ相)が
タービン運転などのときに空気中の酸素と反応
し、酸化アルミニウムの不働態層が合金保護層の
表面に形成される。上述の重量%の記載はその合
金の全重量についての値を表わす。このような約
29重量%のクロム、約6重量%のアルミニウム、
残部がコバルトからなる基礎材料に、1乃至2.5
重量%の珪素を添加したものをニツケル超合金基
板上にプラズマ溶射し、合金の保護層を形成する
と、その後の加熱により合金層の表面に酸化アル
ミニウムの不働態層が形成される。900℃以上の
温度におけるこの酸化アルミニウム不働態被覆層
のはぎ取り損耗は確認できない。この酸化アルミ
ニウム不働態被覆層によつて本来の高温用保護層
の急速な損耗が防止され、従つて長期間にわたつ
てその構造部材の保護に貢献することができる。
硬化された合金が対象となる。金属珪素の形の本
発明に従う添加材によつてこの耐高温度保護層合
金の耐酸化性の著しい改善が達成された。更にま
た、本発明に従う高温用保護層合金はその被覆さ
れた構造部材の上への著しく改善された接着強度
を示す。これは中でも合金の基礎材料に対して
0.7重量%合金の全重量に対して0.5重量%程度の
量でイツトリウムを含有させることによつて達成
される。金属珪素を1ないし2.5重量%の量で添
加した場合に特に合金被覆層の接着強度が向上
し、良好な結果が得られ、且つ耐久性のある酸化
アルミニウム不働態被覆層が形成される。このよ
うな酸化アルミニウム不働態被覆層は、次のよう
な過程を経て形成される。先ず、プラズマ溶射に
より基材上に合金保護層を形成する。合金保護層
は、CoCrAl母相のなかにCo−Al含有相が入り込
んだ組織であり、このようなCo−Al含有層によ
り母相が強化されている。次に、合金保護層を所
定条件下で焼なましすると、母層からM3C,M7
C3,M23C6などの複炭化物が析出する。この析出
炭化物は、コバルト及びクロムを含み、高温域で
安定である。複炭化物の析出により、母相中のア
ルミニウム濃度が相対的に高まる。このようなア
ルミニウム濃度が高い母相(アルミリツチ相)が
タービン運転などのときに空気中の酸素と反応
し、酸化アルミニウムの不働態層が合金保護層の
表面に形成される。上述の重量%の記載はその合
金の全重量についての値を表わす。このような約
29重量%のクロム、約6重量%のアルミニウム、
残部がコバルトからなる基礎材料に、1乃至2.5
重量%の珪素を添加したものをニツケル超合金基
板上にプラズマ溶射し、合金の保護層を形成する
と、その後の加熱により合金層の表面に酸化アル
ミニウムの不働態層が形成される。900℃以上の
温度におけるこの酸化アルミニウム不働態被覆層
のはぎ取り損耗は確認できない。この酸化アルミ
ニウム不働態被覆層によつて本来の高温用保護層
の急速な損耗が防止され、従つて長期間にわたつ
てその構造部材の保護に貢献することができる。
本発明に従う耐高温度保護層合金の基礎材料
は、29重量%のクロムと、6重量%のアルミニウ
ムとを含有し、残部はコバルトよりなる。上記の
重量%の値は合金の全重量についての値である。
この基礎材料に、本発明に従い、0.7重量%合金
の全重量に対して0.5重量%程度のイツトリウム
並びに1ないし2.5重量%の珪素を添加合金させ
る。
は、29重量%のクロムと、6重量%のアルミニウ
ムとを含有し、残部はコバルトよりなる。上記の
重量%の値は合金の全重量についての値である。
この基礎材料に、本発明に従い、0.7重量%合金
の全重量に対して0.5重量%程度のイツトリウム
並びに1ないし2.5重量%の珪素を添加合金させ
る。
その母層への溶解度範囲についての種々の研究
において、1ないし2.5重量%の珪素の添加合金
化は1つの析出相しかもたらさないということを
確認することができた。2.5重量%の珪素を添加
合金するまでそれ以上の析出相は確認できなかつ
た。このような実験のためには、その合金を真空
のもとで溶融し、次いでそのようにして得られた
試料を交互に1000℃の温度に1時間炉の中で加熱
し、次いで再び30分以内に100℃に冷却する。こ
れらの試料の分析結果は31重量%のクロム、2重
量%のアルミニウム及び2.5重量%の珪素、並び
に残量のコバルトよりなる母材組成を与える。こ
の母材から析出した相は19重量%のクロム、13.5
重量%のアルミニウム、及び2重量%の珪素から
なる組成を示し、残部はコバルトよりなつてい
る。上記の重量%はそれぞれ母材の全重量又は析
出した相の全重量に関する値を示す。多くの試料
においてもその析出した相は0.5から2重量%ま
での間の珪素含有量を示した。
において、1ないし2.5重量%の珪素の添加合金
化は1つの析出相しかもたらさないということを
確認することができた。2.5重量%の珪素を添加
合金するまでそれ以上の析出相は確認できなかつ
た。このような実験のためには、その合金を真空
のもとで溶融し、次いでそのようにして得られた
試料を交互に1000℃の温度に1時間炉の中で加熱
し、次いで再び30分以内に100℃に冷却する。こ
れらの試料の分析結果は31重量%のクロム、2重
量%のアルミニウム及び2.5重量%の珪素、並び
に残量のコバルトよりなる母材組成を与える。こ
の母材から析出した相は19重量%のクロム、13.5
重量%のアルミニウム、及び2重量%の珪素から
なる組成を示し、残部はコバルトよりなつてい
る。上記の重量%はそれぞれ母材の全重量又は析
出した相の全重量に関する値を示す。多くの試料
においてもその析出した相は0.5から2重量%ま
での間の珪素含有量を示した。
このような含Si析出相は、基材に対する保護層
の接着強度を高めるのに寄与する。
の接着強度を高めるのに寄与する。
本発明に従い2.25重量%の珪素を添加合金する
ことによつて特に良好に接着した耐高温度保護層
が形成され、このものの酸化アルミニウム不働態
被覆層は種々の腐蝕作用に対して極めて良好な耐
久性を示した。
ことによつて特に良好に接着した耐高温度保護層
が形成され、このものの酸化アルミニウム不働態
被覆層は種々の腐蝕作用に対して極めて良好な耐
久性を示した。
本発明に従えば、この合金は低圧法によつてプ
ラスマ溶射により基材に被覆され、これによつて
その保護されるべき構造部材とこの高温用保護層
との間の最適の結合が得られる。
ラスマ溶射により基材に被覆され、これによつて
その保護されるべき構造部材とこの高温用保護層
との間の最適の結合が得られる。
被覆されたガスタービンの構造部材の製造につ
いての本発明の実施例によつて以下本発明を更に
詳細に説明をする。
いての本発明の実施例によつて以下本発明を更に
詳細に説明をする。
その被覆されるべきガスタービン構造部材は、
中でもニツケル超合金のオーステナイト系材料か
ら作られた。被覆に先立つてこの構造部材を科学
的に清浄化し、次いでサンドブラストによつて粗
面化された。この構造部材の被覆はプラズマ溶射
法によつて真空のもとでこれを行つた。その耐高
温度保護層を構成する基礎材料合金は、29重量%
のクロム、6重量%のアルミニウム、及び残量の
コバルトよりなる粉末からなつている。本発明に
従つてこの基礎材料に0.7重量%のイツトリウム
及び2.25重量%の珪素を混合した。これらすべて
の重量%の記載はその合金の全重量についての値
である。この粉末の形の合金は45μmの粒度を示
した。その構造部材の被覆すべきでない部分は適
当な材料でカバーしておいた。例えば金属板ある
いはグラフアイトのカバーを用いることができ
る。耐高温度保護層を被覆するに先だつて、その
構造部材をプラズマジエツトによつて約800℃に
加熱した。その耐高温度保護層を構成する合金は
構造部材の基材の上に直接被覆される。プラズマ
用のガスとしてはアルゴンまたは水素が用いられ
た。プラズマ電流は580アンペアであり、そして
印加電圧は80Vであつた。この構造部材の上に上
記合金を被覆した後で、このものを熱処理にかけ
た。これは高真空焼なまし炉の中で行つた。この
炉の内部は5×10-3トールよりも低い圧力に保持
されていた。この真空度に達したならば炉を1100
℃の温度に加熱した。
中でもニツケル超合金のオーステナイト系材料か
ら作られた。被覆に先立つてこの構造部材を科学
的に清浄化し、次いでサンドブラストによつて粗
面化された。この構造部材の被覆はプラズマ溶射
法によつて真空のもとでこれを行つた。その耐高
温度保護層を構成する基礎材料合金は、29重量%
のクロム、6重量%のアルミニウム、及び残量の
コバルトよりなる粉末からなつている。本発明に
従つてこの基礎材料に0.7重量%のイツトリウム
及び2.25重量%の珪素を混合した。これらすべて
の重量%の記載はその合金の全重量についての値
である。この粉末の形の合金は45μmの粒度を示
した。その構造部材の被覆すべきでない部分は適
当な材料でカバーしておいた。例えば金属板ある
いはグラフアイトのカバーを用いることができ
る。耐高温度保護層を被覆するに先だつて、その
構造部材をプラズマジエツトによつて約800℃に
加熱した。その耐高温度保護層を構成する合金は
構造部材の基材の上に直接被覆される。プラズマ
用のガスとしてはアルゴンまたは水素が用いられ
た。プラズマ電流は580アンペアであり、そして
印加電圧は80Vであつた。この構造部材の上に上
記合金を被覆した後で、このものを熱処理にかけ
た。これは高真空焼なまし炉の中で行つた。この
炉の内部は5×10-3トールよりも低い圧力に保持
されていた。この真空度に達したならば炉を1100
℃の温度に加熱した。
この温度を約±4℃の許容限度内で約1時間保
持し、次いで炉の加熱を止めた。このように被覆
して上記熱処理を受けた構造部材はこの炉の中で
ゆつくりと冷却された。
持し、次いで炉の加熱を止めた。このように被覆
して上記熱処理を受けた構造部材はこの炉の中で
ゆつくりと冷却された。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 基材、中でも高温に曝されるオーステナイト
系材料よりなるガスタービン用構造部材を、高温
下の腐食から保護するための耐高温度保護層合金
において、合金の保護層を前記基材上に形成する
前では、実質的に29重量%のクロム及び6重量%
のアルミニウムと、残部がコバルトからなる基礎
材料に、珪素が保護層となるべき合金の総重量に
対して1乃至2.5重量%の割合で添加され、かつ、
イツトリウムが保護層となるべき合金の総重量に
対して0.5重量%の割合で添加されており、合金
の保護層を低い圧力域におけるプラズマ溶射によ
り前記基材上に形成した後では、前記合金の保護
層を少なくとも1100℃±4℃の温度にて1時間保
持する条件で焼なましすることにより安定な炭化
物を析出させ、さらに前記合金の保護層の表面領
域に酸化アルミニウムの不働態層を形成したこと
を特徴とする耐高温度保護層合金。 2 基礎材料に、珪素が保護層となるべき合金の
総重量に対して2.25重量%の割合で添加されてい
ることを特徴とする請求項第1記載の耐高温度保
護層合金。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823246504 DE3246504A1 (de) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | Hochtemperatur-schutzschicht |
DE32465041 | 1982-12-16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59118847A JPS59118847A (ja) | 1984-07-09 |
JPH0525934B2 true JPH0525934B2 (ja) | 1993-04-14 |
Family
ID=6180783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58235236A Granted JPS59118847A (ja) | 1982-12-16 | 1983-12-15 | 耐高温度保護層合金 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4503122A (ja) |
JP (1) | JPS59118847A (ja) |
DE (1) | DE3246504A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3426201A1 (de) * | 1984-07-17 | 1986-01-23 | BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau | Verfahren zum aufbringen von schutzschichten |
US6645641B2 (en) * | 1993-06-24 | 2003-11-11 | Pechiney Plastic Packaging, Inc. | Structures of polymers made from single site catalysts |
US6270867B1 (en) | 1993-06-24 | 2001-08-07 | Pechiney Plastic Packaging, Inc. | Structures of polymers made from single site catalysts |
US6355212B1 (en) | 1997-07-10 | 2002-03-12 | Turbocoating Spa | Alloy for corrosion-resistant coatings or surface coatings |
IT1294098B1 (it) * | 1997-07-10 | 1999-03-22 | Flametal S P A | Lega per rivestimenti o riporti resistenti alla corrosione. |
US6485025B1 (en) | 2000-11-27 | 2002-11-26 | Neomet Limited | Metallic cellular structure |
JP2003147464A (ja) | 2001-11-02 | 2003-05-21 | Tocalo Co Ltd | 高温強度部材 |
JP3865705B2 (ja) | 2003-03-24 | 2007-01-10 | トーカロ株式会社 | 耐食性および耐熱性に優れる熱遮蔽皮膜被覆材並びにその製造方法 |
JPWO2022270045A1 (ja) * | 2021-06-23 | 2022-12-29 |
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JPS52103334A (en) * | 1976-02-25 | 1977-08-30 | Sulzer Ag | Structural parts having resistance force agaist highhtemperature corrosion particularly sulfurization* and method of fabricating the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US4034142A (en) * | 1975-12-31 | 1977-07-05 | United Technologies Corporation | Superalloy base having a coating containing silicon for corrosion/oxidation protection |
US4095003A (en) * | 1976-09-09 | 1978-06-13 | Union Carbide Corporation | Duplex coating for thermal and corrosion protection |
US4110893A (en) * | 1977-05-24 | 1978-09-05 | United Technologies Corporation | Fabrication of co-cr-al-y feed stock |
US4321311A (en) * | 1980-01-07 | 1982-03-23 | United Technologies Corporation | Columnar grain ceramic thermal barrier coatings |
US4321310A (en) * | 1980-01-07 | 1982-03-23 | United Technologies Corporation | Columnar grain ceramic thermal barrier coatings on polished substrates |
US4447503A (en) * | 1980-05-01 | 1984-05-08 | Howmet Turbine Components Corporation | Superalloy coating composition with high temperature oxidation resistance |
-
1982
- 1982-12-16 DE DE19823246504 patent/DE3246504A1/de active Granted
-
1983
- 1983-12-12 US US06/560,734 patent/US4503122A/en not_active Expired - Fee Related
- 1983-12-15 JP JP58235236A patent/JPS59118847A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5024118A (ja) * | 1972-11-08 | 1975-03-15 | ||
JPS52103334A (en) * | 1976-02-25 | 1977-08-30 | Sulzer Ag | Structural parts having resistance force agaist highhtemperature corrosion particularly sulfurization* and method of fabricating the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59118847A (ja) | 1984-07-09 |
DE3246504C2 (ja) | 1991-06-20 |
US4503122A (en) | 1985-03-05 |
DE3246504A1 (de) | 1984-06-20 |
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