JPH057838A - 種々の基材用の二重コーテイング - Google Patents
種々の基材用の二重コーテイングInfo
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- JPH057838A JPH057838A JP3188252A JP18825291A JPH057838A JP H057838 A JPH057838 A JP H057838A JP 3188252 A JP3188252 A JP 3188252A JP 18825291 A JP18825291 A JP 18825291A JP H057838 A JPH057838 A JP H057838A
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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
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- C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
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- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 良好な疲れ特性を有し、同時にまた良好な耐
摩耗性カッティング表面をもたらす基材用二重コーティ
ングを提供する。 【構成】 破断に至る歪みが４．３×１０-3インチ／イ
ンチより大きいタングステンカーバイド−コバルトのア
ンダーコート及びアルミナのようなセラミック材料のト
ップコートを含み、トップコート対アンダーコートの厚
さの比が６：１〜１：３である、基材に用いるための二
重コーティング。
摩耗性カッティング表面をもたらす基材用二重コーティ
ングを提供する。 【構成】 破断に至る歪みが４．３×１０-3インチ／イ
ンチより大きいタングステンカーバイド−コバルトのア
ンダーコート及びアルミナのようなセラミック材料のト
ップコートを含み、トップコート対アンダーコートの厚
さの比が６：１〜１：３である、基材に用いるための二
重コーティング。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】発明は、タングステンカーバイド
−コバルトのアンダーコートを、アルミナのようなセラ
ミック材料と共に含む良好な疲れ特性を示す二重コーテ
ィングに関する。
−コバルトのアンダーコートを、アルミナのようなセラ
ミック材料と共に含む良好な疲れ特性を示す二重コーテ
ィングに関する。
【０００２】
【従来技術】通常、回転部材が狭いギャップを隔てて相
対的に停止している別の部材と共働するタイプのガスタ
ービンエンジンにおいて、種々の回転シールが用いられ
ている。このようなシールは、シールの各々の側でチャ
ンバー内の差圧を保つために、回転部材と回転シャフト
或はドラムとの間に用いられる場合がいくつかある。例
えば、一タイプのガスタービンエンジンでは、複数の回
転ブレードの列が回転シャフトから外方向に半径方向に
作動媒体ガス用の通路に伸びる。副次的に、複数の静翼
が固定ケース或はシュラウドから内方向に半径方向に通
路に伸びる。静翼を静止ケースから内方向に片持ちばり
風に突き出させたタイプがいくつかある。翼を、作動ガ
スを隣接する回転ブレードの方に或はブレードから離れ
る方に向けるように位置させる。静翼はブレードの各々
の列においてブレードの先端に外接するシール表面を有
し、かつ片持ちばり静翼タイプでは、ロータに、各々の
静翼列において静翼のチップに外接するシール表面を設
置する。各々の列におけるブレード或は翼のチップと対
応するシール表面との間のクリアランスが増大するにつ
れて、相当量の作動媒体ガスがブレード及び／又は固定
子の先端を越えて周辺に漏出し、空気力学効率を低下さ
せる。その上、クリアランスを増大させると、それ以上
の量の作動媒体ガスがブレード或はロータの下流端から
上流端に軸方向に漏出する。よって、クリアランスを最
小に保つことが望ましい。しかし、また、初期始動、熱
工程、高Ｇターン、等の間に生じる種々の寸法変化に適
応させることも必要である。これらの条件下で、特にエ
ンジン始動の間に、部分のウエアインがいくらかあるの
が普通である。
対的に停止している別の部材と共働するタイプのガスタ
ービンエンジンにおいて、種々の回転シールが用いられ
ている。このようなシールは、シールの各々の側でチャ
ンバー内の差圧を保つために、回転部材と回転シャフト
或はドラムとの間に用いられる場合がいくつかある。例
えば、一タイプのガスタービンエンジンでは、複数の回
転ブレードの列が回転シャフトから外方向に半径方向に
作動媒体ガス用の通路に伸びる。副次的に、複数の静翼
が固定ケース或はシュラウドから内方向に半径方向に通
路に伸びる。静翼を静止ケースから内方向に片持ちばり
風に突き出させたタイプがいくつかある。翼を、作動ガ
スを隣接する回転ブレードの方に或はブレードから離れ
る方に向けるように位置させる。静翼はブレードの各々
の列においてブレードの先端に外接するシール表面を有
し、かつ片持ちばり静翼タイプでは、ロータに、各々の
静翼列において静翼のチップに外接するシール表面を設
置する。各々の列におけるブレード或は翼のチップと対
応するシール表面との間のクリアランスが増大するにつ
れて、相当量の作動媒体ガスがブレード及び／又は固定
子の先端を越えて周辺に漏出し、空気力学効率を低下さ
せる。その上、クリアランスを増大させると、それ以上
の量の作動媒体ガスがブレード或はロータの下流端から
上流端に軸方向に漏出する。よって、クリアランスを最
小に保つことが望ましい。しかし、また、初期始動、熱
工程、高Ｇターン、等の間に生じる種々の寸法変化に適
応させることも必要である。これらの条件下で、特にエ
ンジン始動の間に、部分のウエアインがいくらかあるの
が普通である。
【０００３】一層望ましい状態は、チップ或はナイフエ
ッジが摩耗を受けるよりもむしろチップ或はナイフエッ
ジが溝を切削して対応するシール表面にすることである
のは知られている。米国特許４，２３８，１７０号及び
同４，２３９，４５２号は固定子或はシュラウドのシー
ル表面にブレードのチップに外接する内部周囲溝を設置
するが、この配置は一列にそろえる困難を提示し、同時
にブレードの熱誘起される軸方向変位を固定子或はシュ
ラウドに対して適応させることができない。種々の回転
シール配置が文献に開示されてきており、これらの配置
では、回転部材が充填されたハニカム、多孔質金属、脆
いセラミック、等のような一層軟質、例えば研磨可能な
共働部材において路を生じ、切削し或は磨り減らす。こ
れらの配置のいくつかでは、共働部材の不適当なシーリ
ング或は焼付きが生じ得るのが認められた。かかる他の
配置では、非研削性部材の局所「ホットスポット」及び
焼けが生じ得る。研削性部材を使用したシールの例は下
記の米国特許に開示されている：３，０６８，０１６
号；３，４８１，７１５号；３，５１９，２８２号；
３，８１７，７１９号；３，８４３，２７８号；３，９
１８，９２５号；３，９６４，８７７号；３，９７５，
１６５号；４，３７７，３７１号；４，５４０，３３６
号。研削性シールは、ブレードチップをシールに衝突さ
せる熱的瞬間的或は衝撃荷重がある場合に、剥げ落ちる
或は磨り減るように適応される。米国特許４，３７７，
３７１号は、研削性シールとして用いられるいくつかの
材料が、シール表面に亀裂が存在することによって広め
られる大規模剥離を被りやすいことを指摘しかつレーザ
ービームを使用することによってシール表面を艶出しし
てシール表面に微細なミクロクラックの網状構造を生じ
ることを開示している。 Ｉ．Ｅ．Ｓｕｍｎｅｒ及びＤ．ＲｕｃｋｌｅがＡＩＡＡ
／ＳＡＥ／ＡＳＭＥ １６回Ｊｏｉｎｔ Ｐｒｏｐｕｌ
ｓｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅにおいて発表した論文
「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ−
Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ Ｓｐｒａｙｅｄ
Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ Ｇａｓ
Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅｓ」、ＡＩＡＡ−８０
−１１９３において、セグメンティドレーザー走査コー
ティングは性能が劣ることが報告された。
ッジが摩耗を受けるよりもむしろチップ或はナイフエッ
ジが溝を切削して対応するシール表面にすることである
のは知られている。米国特許４，２３８，１７０号及び
同４，２３９，４５２号は固定子或はシュラウドのシー
ル表面にブレードのチップに外接する内部周囲溝を設置
するが、この配置は一列にそろえる困難を提示し、同時
にブレードの熱誘起される軸方向変位を固定子或はシュ
ラウドに対して適応させることができない。種々の回転
シール配置が文献に開示されてきており、これらの配置
では、回転部材が充填されたハニカム、多孔質金属、脆
いセラミック、等のような一層軟質、例えば研磨可能な
共働部材において路を生じ、切削し或は磨り減らす。こ
れらの配置のいくつかでは、共働部材の不適当なシーリ
ング或は焼付きが生じ得るのが認められた。かかる他の
配置では、非研削性部材の局所「ホットスポット」及び
焼けが生じ得る。研削性部材を使用したシールの例は下
記の米国特許に開示されている：３，０６８，０１６
号；３，４８１，７１５号；３，５１９，２８２号；
３，８１７，７１９号；３，８４３，２７８号；３，９
１８，９２５号；３，９６４，８７７号；３，９７５，
１６５号；４，３７７，３７１号；４，５４０，３３６
号。研削性シールは、ブレードチップをシールに衝突さ
せる熱的瞬間的或は衝撃荷重がある場合に、剥げ落ちる
或は磨り減るように適応される。米国特許４，３７７，
３７１号は、研削性シールとして用いられるいくつかの
材料が、シール表面に亀裂が存在することによって広め
られる大規模剥離を被りやすいことを指摘しかつレーザ
ービームを使用することによってシール表面を艶出しし
てシール表面に微細なミクロクラックの網状構造を生じ
ることを開示している。 Ｉ．Ｅ．Ｓｕｍｎｅｒ及びＤ．ＲｕｃｋｌｅがＡＩＡＡ
／ＳＡＥ／ＡＳＭＥ １６回Ｊｏｉｎｔ Ｐｒｏｐｕｌ
ｓｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅにおいて発表した論文
「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ−
Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ Ｓｐｒａｙｅｄ
Ｃｅｒａｍｉｃ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ Ｇａｓ
Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｅｎｇｉｎｅｓ」、ＡＩＡＡ−８０
−１１９３において、セグメンティドレーザー走査コー
ティングは性能が劣ることが報告された。
【０００４】英国特許８５３，３１４号及び同１，００
８，５２６号は、ロータ或は固定シュラウドに関しシー
ルをもたらすためにタービン或はコンプレッサーブレー
ドのチップにリブを形成し、リブ及び共同するシール表
面を、摩耗した際に着脱可能にしたものを開示してい
る。米国特許４，１４８，４９４号は、ニッケル或はニ
ッケルを含有する合金の電着されたマトリックスからな
る研削性チップを有し、閉じ込められた研削性粒子、例
えばボラゾン粒子が先端から突き出ているガスタービン
ブレード或は翼を開示している。この特許に開示されて
いるタイプの研削性チップは製造するのが困難でありか
つ極めて費用がかかる。米国特許３，３３９，９３３号
は、共働するハニカム部材に伸びてシールを形成する接
着アルミナを被覆したブレード刃を開示している。米国
特許３，５３７，７１３号は、内方向に突出する刃に、
固定共働部材上の耐ラブ性材料に代わって代りのうね及
び溝を形成するモリブデン或はニッケルアルミニドのよ
うな硬質保護材料を被覆させた回転スリーブを開示して
いる。米国特許４，８８４，８２０号は、セラミック或
は金属カーバイドコーティングを被覆したブレードのチ
ップをレーザー処理して、切削して回転ガスシールにお
ける研削性材料にすることができる耐摩耗性カッティン
グ表面を生じる複数のレーザー形成されたくぼみを形成
することを開示している。
８，５２６号は、ロータ或は固定シュラウドに関しシー
ルをもたらすためにタービン或はコンプレッサーブレー
ドのチップにリブを形成し、リブ及び共同するシール表
面を、摩耗した際に着脱可能にしたものを開示してい
る。米国特許４，１４８，４９４号は、ニッケル或はニ
ッケルを含有する合金の電着されたマトリックスからな
る研削性チップを有し、閉じ込められた研削性粒子、例
えばボラゾン粒子が先端から突き出ているガスタービン
ブレード或は翼を開示している。この特許に開示されて
いるタイプの研削性チップは製造するのが困難でありか
つ極めて費用がかかる。米国特許３，３３９，９３３号
は、共働するハニカム部材に伸びてシールを形成する接
着アルミナを被覆したブレード刃を開示している。米国
特許３，５３７，７１３号は、内方向に突出する刃に、
固定共働部材上の耐ラブ性材料に代わって代りのうね及
び溝を形成するモリブデン或はニッケルアルミニドのよ
うな硬質保護材料を被覆させた回転スリーブを開示して
いる。米国特許４，８８４，８２０号は、セラミック或
は金属カーバイドコーティングを被覆したブレードのチ
ップをレーザー処理して、切削して回転ガスシールにお
ける研削性材料にすることができる耐摩耗性カッティン
グ表面を生じる複数のレーザー形成されたくぼみを形成
することを開示している。
【０００５】上記のコーティングは良好な耐摩耗性カッ
ティング表面をブレードにもたらすが、コーティングは
高温環境において用いた際にブレードに充分に接着して
ブレードに接着されたままにしないことが時にある。例
えば、アルミナベースのコーティングのようなセラミッ
クコーティングは良好な耐摩耗性カッティング表面を多
くの基材についてもたらすが、チタン合金のような基材
への密着強さに劣る。しかし、チタン合金のような基材
をアルミナグリットのような研磨剤を用いてグリットブ
ラスト仕上げによって荒くする場合には、セラミックコ
ーティングについて良好な接着を得ることができる。遺
憾ながら、グリットブラスト作業は大きな疲れデビット
を基材に引き起こすのが普通である。疲れは、材料に、
材料の引張強さより小さい最大値を有する応力で周期的
荷重を施す際に、材料に生じる漸進的破壊現象である。
疲れは、十分な数の周期的荷重の後に、終に破損となり
得るのが普通である。疲れは材料を予想よりも早く及び
／又は小さい荷重で破損させるので、その正味の作用は
同じ荷重において材料の有効寿命を短縮させるか或は同
じ寿命の間で許容荷重を減少させるかのいずれかであっ
た。このように、グリットブラストは基材において疲れ
デビットを引き起こし得るので、その使用は望まれな
い。米国特許４，８２６，７３４号は、破断に至る歪み
が４．３×１０-3インチ／インチより大きいタングステ
ンカーバイド−コバルトコーティングを被覆した基材を
開示している。しかし、かかるコーティングは適当な耐
摩耗性のカッティング面をもたらすが、セラミックコー
ティングはコンプレッサー用ブレードのチップにおいて
用いるための一層望ましい耐摩耗性カッティング表面を
もたらすのが普通である。
ティング表面をブレードにもたらすが、コーティングは
高温環境において用いた際にブレードに充分に接着して
ブレードに接着されたままにしないことが時にある。例
えば、アルミナベースのコーティングのようなセラミッ
クコーティングは良好な耐摩耗性カッティング表面を多
くの基材についてもたらすが、チタン合金のような基材
への密着強さに劣る。しかし、チタン合金のような基材
をアルミナグリットのような研磨剤を用いてグリットブ
ラスト仕上げによって荒くする場合には、セラミックコ
ーティングについて良好な接着を得ることができる。遺
憾ながら、グリットブラスト作業は大きな疲れデビット
を基材に引き起こすのが普通である。疲れは、材料に、
材料の引張強さより小さい最大値を有する応力で周期的
荷重を施す際に、材料に生じる漸進的破壊現象である。
疲れは、十分な数の周期的荷重の後に、終に破損となり
得るのが普通である。疲れは材料を予想よりも早く及び
／又は小さい荷重で破損させるので、その正味の作用は
同じ荷重において材料の有効寿命を短縮させるか或は同
じ寿命の間で許容荷重を減少させるかのいずれかであっ
た。このように、グリットブラストは基材において疲れ
デビットを引き起こし得るので、その使用は望まれな
い。米国特許４，８２６，７３４号は、破断に至る歪み
が４．３×１０-3インチ／インチより大きいタングステ
ンカーバイド−コバルトコーティングを被覆した基材を
開示している。しかし、かかるコーティングは適当な耐
摩耗性のカッティング面をもたらすが、セラミックコー
ティングはコンプレッサー用ブレードのチップにおいて
用いるための一層望ましい耐摩耗性カッティング表面を
もたらすのが普通である。
【０００６】本発明の目的は、良好な疲れ特性を有し、
同時にまた良好な耐摩耗性カッティング表面をもたらす
基材用二重コーティングを提供するにある。本発明の別
の目的は、タングステンカーバイド−コバルトのアンダ
ーコート及びセラミックコーティングのトップコートを
含むチタンのような基材用二重コーティングを提供する
にある。本発明の別の目的は、破断に至る歪み（ｓｔｒ
ａｉｎ−ｔｏ−ｆｒａｃｔｕｒｅ）が４．３×１０-3イ
ンチ／インチより大きいタングステンカーバイド−コバ
ルトのアンダーコート及びアルミナベースのコーティン
グのトップコートを含む、チタンベースの基材用二重コ
ーティングを提供するにある。前述の及びそれ以上の目
的は本明細書以降の記述及び開示から明らかになるもの
と思う。
同時にまた良好な耐摩耗性カッティング表面をもたらす
基材用二重コーティングを提供するにある。本発明の別
の目的は、タングステンカーバイド−コバルトのアンダ
ーコート及びセラミックコーティングのトップコートを
含むチタンのような基材用二重コーティングを提供する
にある。本発明の別の目的は、破断に至る歪み（ｓｔｒ
ａｉｎ−ｔｏ−ｆｒａｃｔｕｒｅ）が４．３×１０-3イ
ンチ／インチより大きいタングステンカーバイド−コバ
ルトのアンダーコート及びアルミナベースのコーティン
グのトップコートを含む、チタンベースの基材用二重コ
ーティングを提供するにある。前述の及びそれ以上の目
的は本明細書以降の記述及び開示から明らかになるもの
と思う。
【０００７】
【発明の構成】発明は、チタン合金のような基材を含
み、タングステンカーバイド−コバルトのアンダーコー
ト層を基材に接着させかつアルミナベースの材料のよう
なセラミック材料のトップコート層をアンダーコートに
固定させてなる被覆品に関する。好ましくは、タングス
テンカーバイド−コバルトアンダーコートは、４．３×
１０-3インチ／インチより大きい、好ましくは５．０×
１０-3インチ／インチより大きい、一層好ましくは５．
５×１０-3インチ／インチより大きい破断に至る歪みを
有すべきである。タングステンカーバイド−コバルトア
ンダーコートの圧縮残留応力は、好ましくは約３０〜約
５０キロポンド／平方インチ（ＫＳＩ）（２，１００〜
３，５００kg/cm2）にすべきである。アンダーコート層
は、トップコートがアンダーコート層に充分に固定され
得る用に、表面荒さ少なくとも１００ミクロインチ
（２．５ミクロン）Ｒａを有するのが好ましい。好まし
くは、トップコート厚さ対アンダーコート厚さの比は
６：１〜１：３、一層好ましくは３：１〜１：２にすべ
きである。本発明の新規な二重コーティングは、トップ
コートが優れた耐摩耗性カッティング特性を有する表面
を供しながら、基材への良好な密着強さ及び良好な疲れ
特性を有するアンダーコート層を提供することを見出し
た。アンダーコートの良好な疲れ特性は、被覆基材を作
動、特に周期的荷重を受ける作動状態にする際に、トッ
プコートにおける亀裂が基材にまで広がるのを有効に防
ぐ。こうして、本発明の二重被覆基材は、セラミック材
料の被覆層だけを有する被覆基材に比べて、周期的荷重
条件下で一層長く存続する。
み、タングステンカーバイド−コバルトのアンダーコー
ト層を基材に接着させかつアルミナベースの材料のよう
なセラミック材料のトップコート層をアンダーコートに
固定させてなる被覆品に関する。好ましくは、タングス
テンカーバイド−コバルトアンダーコートは、４．３×
１０-3インチ／インチより大きい、好ましくは５．０×
１０-3インチ／インチより大きい、一層好ましくは５．
５×１０-3インチ／インチより大きい破断に至る歪みを
有すべきである。タングステンカーバイド−コバルトア
ンダーコートの圧縮残留応力は、好ましくは約３０〜約
５０キロポンド／平方インチ（ＫＳＩ）（２，１００〜
３，５００kg/cm2）にすべきである。アンダーコート層
は、トップコートがアンダーコート層に充分に固定され
得る用に、表面荒さ少なくとも１００ミクロインチ
（２．５ミクロン）Ｒａを有するのが好ましい。好まし
くは、トップコート厚さ対アンダーコート厚さの比は
６：１〜１：３、一層好ましくは３：１〜１：２にすべ
きである。本発明の新規な二重コーティングは、トップ
コートが優れた耐摩耗性カッティング特性を有する表面
を供しながら、基材への良好な密着強さ及び良好な疲れ
特性を有するアンダーコート層を提供することを見出し
た。アンダーコートの良好な疲れ特性は、被覆基材を作
動、特に周期的荷重を受ける作動状態にする際に、トッ
プコートにおける亀裂が基材にまで広がるのを有効に防
ぐ。こうして、本発明の二重被覆基材は、セラミック材
料の被覆層だけを有する被覆基材に比べて、周期的荷重
条件下で一層長く存続する。
【０００８】本発明のアンダーコートは良好な疲れ特性
及び密着強さを有しかつデトネーションガンプロセスの
ような手段によって基材に付着させることができる。ア
ンダーコート層の厚さは、トップコート亀裂の伝播を止
めることができ、それで基剤の疲れ特性を有意に低下さ
せないように十分にしなければならない。トップコート
の厚さは、ほとんどの用途について、少なくとも２〜約
２０ミル（０．０５１〜０．５１ｍｍ）、好ましくは少
なくとも３〜約１０ミル（０．０７６〜０．２１ｍｍ）
にすることができる。アンダーコートの表面は、トップ
コートをその上に付着させる際に固定させるように、荒
さ少なくとも１００ミクロインチ（２．５ミクロン）Ｒ
ａ、好ましくは少なくとも１５０ミクロインチ（３．８
ミクロン）Ｒａを有すべきである。本発明のトップコー
トは良好な耐摩耗性カッティング表面を有しかつ意図す
る作業において使用する際に剥離しないように、アンダ
ーコート層に密着することができるべきである。このト
ップコートは、慣用のデトネーションガンプロセスを用
いてアンダーコートに塗布することができる。トップコ
ートの厚さは、ほとんどの用途について、その意図する
用途について良好な耐摩耗性カッティング表面をもたら
すように、充分にすべきである。厚さ少なくとも１〜約
２０ミル（０．０２５〜０．５１ｍｍ）が通常適してお
り、厚さ少なくとも２〜約１０〜１５ミル（０．０５１
〜０．２５〜０．３８ｍｍ）が好ましい。タングステン
カーバイド−コバルトアンダーコート層は、コバルト約
７〜約２５重量％、炭素約０．５〜約５重量％、タング
ステン約７０〜約９２．５重量％を含むべきである。コ
バルトは約８〜約１８重量％であり、炭素は約２〜約４
重量％であり、タングステンは約７８〜約９０重量％で
あるのが好ましい。最も好ましいコーティングは、コバ
ルト約９〜約１５重量％、炭素約２．５〜約４．０重量
％、タングステン約８１〜約８８．５重量％を含むべき
である。発明用のタングステンカーバイド−コバルトコ
ーティング材料は、クロムを少量、好ましくは約３〜約
６重量％、最も好ましくは約４重量％含むことができ
る。クロムの添加はコーティングの腐蝕特性を向上させ
ることになる。
及び密着強さを有しかつデトネーションガンプロセスの
ような手段によって基材に付着させることができる。ア
ンダーコート層の厚さは、トップコート亀裂の伝播を止
めることができ、それで基剤の疲れ特性を有意に低下さ
せないように十分にしなければならない。トップコート
の厚さは、ほとんどの用途について、少なくとも２〜約
２０ミル（０．０５１〜０．５１ｍｍ）、好ましくは少
なくとも３〜約１０ミル（０．０７６〜０．２１ｍｍ）
にすることができる。アンダーコートの表面は、トップ
コートをその上に付着させる際に固定させるように、荒
さ少なくとも１００ミクロインチ（２．５ミクロン）Ｒ
ａ、好ましくは少なくとも１５０ミクロインチ（３．８
ミクロン）Ｒａを有すべきである。本発明のトップコー
トは良好な耐摩耗性カッティング表面を有しかつ意図す
る作業において使用する際に剥離しないように、アンダ
ーコート層に密着することができるべきである。このト
ップコートは、慣用のデトネーションガンプロセスを用
いてアンダーコートに塗布することができる。トップコ
ートの厚さは、ほとんどの用途について、その意図する
用途について良好な耐摩耗性カッティング表面をもたら
すように、充分にすべきである。厚さ少なくとも１〜約
２０ミル（０．０２５〜０．５１ｍｍ）が通常適してお
り、厚さ少なくとも２〜約１０〜１５ミル（０．０５１
〜０．２５〜０．３８ｍｍ）が好ましい。タングステン
カーバイド−コバルトアンダーコート層は、コバルト約
７〜約２５重量％、炭素約０．５〜約５重量％、タング
ステン約７０〜約９２．５重量％を含むべきである。コ
バルトは約８〜約１８重量％であり、炭素は約２〜約４
重量％であり、タングステンは約７８〜約９０重量％で
あるのが好ましい。最も好ましいコーティングは、コバ
ルト約９〜約１５重量％、炭素約２．５〜約４．０重量
％、タングステン約８１〜約８８．５重量％を含むべき
である。発明用のタングステンカーバイド−コバルトコ
ーティング材料は、クロムを少量、好ましくは約３〜約
６重量％、最も好ましくは約４重量％含むことができ
る。クロムの添加はコーティングの腐蝕特性を向上させ
ることになる。
【０００９】セラミックのトップコート層は下記を含
む：アルミナ；アルミナとチタニア、クロミア及び／又
はジルコニアとの組成物（合金及び混合物を含む）；ク
ロミアとアルミナとの組成物；ジルコニアにシリカ、イ
ットリア、カルシア及び／又はマグネシアを混合した組
成物；クロムカーバイド；等。トップコートはアルミナ
並びにアルミナとチタニア、クロミア及び／又はジルコ
ニアとの組成物が好ましく、アルミナが最も好ましい。
基材はチタン、スチール、アルミニウム、コバルト、ニ
ッケル、これらの合金、等を含むことができる。基材は
チタンの合金が好ましい。基材がチタン合金である場
合、好ましいトップコーティングはアルミナベースの材
料、例えばアルミナであり、アンダーコート層はコバル
ト７〜２５重量％、炭素０．５〜５重量％及びタングス
テン７０〜９２．５重量％を含むタングステンカーバイ
ド−コバルトである。アンダーコートの厚さは２〜２０
ミル（０．０５１〜０．５１ｍｍ）でありかつトップコ
ートの厚さは１〜２０ミル（０．０２５〜０．５１ｍ
ｍ）である。トップコート層対アンダーコート層の比は
６：１〜３：１にするのが普通である。チタン合金基材
を用いた場合、タングステンカーバイド−コバルトのア
ンダーコートは、チタン合金の疲れ特性を有効に変更し
ないでチタン合金への優れた密着性をもたらし、同時に
トップコートを固定させることができる荒さを有する表
面をもたらすことを見出した。アルミナベース材料のト
ップコートは、種々の用途において周期的荷重下で破損
しないで使用することができる優れた耐摩耗性カッティ
ング表面をもたらす。トップコートの表面を更に向上さ
せるために、レーザー処理を行なって高いランド領域に
よって定められる複数のくぼみを供することができる。
かかるくぼみはカッティングエッジの集合として作用す
ることができる。更に、ランド領域によって定められる
くぼみは、二重に被覆した基材をコンプレッサーにおけ
るブレードとして使用する場合に、微細な切削破片を受
けるための空間となることによって、切削能力を高める
と考えられる。冷却する際に、ブレードのチップは引っ
込みかつ破片は表面から放出される。
む：アルミナ；アルミナとチタニア、クロミア及び／又
はジルコニアとの組成物（合金及び混合物を含む）；ク
ロミアとアルミナとの組成物；ジルコニアにシリカ、イ
ットリア、カルシア及び／又はマグネシアを混合した組
成物；クロムカーバイド；等。トップコートはアルミナ
並びにアルミナとチタニア、クロミア及び／又はジルコ
ニアとの組成物が好ましく、アルミナが最も好ましい。
基材はチタン、スチール、アルミニウム、コバルト、ニ
ッケル、これらの合金、等を含むことができる。基材は
チタンの合金が好ましい。基材がチタン合金である場
合、好ましいトップコーティングはアルミナベースの材
料、例えばアルミナであり、アンダーコート層はコバル
ト７〜２５重量％、炭素０．５〜５重量％及びタングス
テン７０〜９２．５重量％を含むタングステンカーバイ
ド−コバルトである。アンダーコートの厚さは２〜２０
ミル（０．０５１〜０．５１ｍｍ）でありかつトップコ
ートの厚さは１〜２０ミル（０．０２５〜０．５１ｍ
ｍ）である。トップコート層対アンダーコート層の比は
６：１〜３：１にするのが普通である。チタン合金基材
を用いた場合、タングステンカーバイド−コバルトのア
ンダーコートは、チタン合金の疲れ特性を有効に変更し
ないでチタン合金への優れた密着性をもたらし、同時に
トップコートを固定させることができる荒さを有する表
面をもたらすことを見出した。アルミナベース材料のト
ップコートは、種々の用途において周期的荷重下で破損
しないで使用することができる優れた耐摩耗性カッティ
ング表面をもたらす。トップコートの表面を更に向上さ
せるために、レーザー処理を行なって高いランド領域に
よって定められる複数のくぼみを供することができる。
かかるくぼみはカッティングエッジの集合として作用す
ることができる。更に、ランド領域によって定められる
くぼみは、二重に被覆した基材をコンプレッサーにおけ
るブレードとして使用する場合に、微細な切削破片を受
けるための空間となることによって、切削能力を高める
と考えられる。冷却する際に、ブレードのチップは引っ
込みかつ破片は表面から放出される。
【００１０】アンダーコートを付着させる好ましい方法
はデトネーションガンを用いてプレートに炎を当てるも
のであり、下記の工程を含む：所望の燃料及びオキシダ
ントガスをデトネーションガンに導入して爆発性混合物
を形成し、粉末にしたコーティング材料をガン内の爆発
性混合物に導入し、燃料−オキシダント混合物を爆発さ
せてコーティング材料を被覆する基材にぶつける。燃料
−オキシダント混合物は、オキシダント及び飽和及び不
飽和炭化水素からなる群より選ぶ少なくとも二種の可燃
性ガスの燃料混合物を含むのが好ましい。使用するオキ
シダントは通常酸素であり、可燃性ガス混合物はアセチ
レンガス及びプロピレンガスであるのが好ましい。アン
ダーコートを得るのに用いるためのコーティング材料の
粉末は、キャストアンドクラッシュトプロセスによって
作る粉末が好ましい。本方法では、粉末の構成成分を融
解及びキャストしてシェル形状のインゴットにする。次
いで、このインゴットを粉砕して所望の粒子寸法分布を
得る。生成した粉末粒子は種々の寸法の角状カーバイド
を含有する。種々の量の金属相が各々の粒子に伴う。こ
の形態は個々の粒子に不均一な融解特性を持たせる。実
際、いくつかのコーティング条件下で、一層大きい角状
カーバイドの内のいくつかを含有する粒子の内のいくつ
かは少しも融解しないかもしれない。好ましい粉末は、
通常１〜２５ミクロンの寸法に作られかつＷ2 Ｃ、Ｃｏ
3 Ｗ3 Ｃのような混合カーバイド及びＣｏ相からなるマ
トリックスに分配された角張ったタングステンカーバイ
ド粒子およそ２〜２０％からなる磨かれた金属組織学的
外観を有するコーティングを生じる。トップコートを得
るのに用いるためのコーティング材料の粉末は、金属塩
を焼成して作られる粉末が好ましい。生成した粉末粒子
は、１〜４５ミクロンの範囲の寸法に作るのが普通であ
る。被覆サンプルの試験では、種々のデータを観測し、
データの内のいくつかは下記の試験手順を用いて得られ
た。
はデトネーションガンを用いてプレートに炎を当てるも
のであり、下記の工程を含む：所望の燃料及びオキシダ
ントガスをデトネーションガンに導入して爆発性混合物
を形成し、粉末にしたコーティング材料をガン内の爆発
性混合物に導入し、燃料−オキシダント混合物を爆発さ
せてコーティング材料を被覆する基材にぶつける。燃料
−オキシダント混合物は、オキシダント及び飽和及び不
飽和炭化水素からなる群より選ぶ少なくとも二種の可燃
性ガスの燃料混合物を含むのが好ましい。使用するオキ
シダントは通常酸素であり、可燃性ガス混合物はアセチ
レンガス及びプロピレンガスであるのが好ましい。アン
ダーコートを得るのに用いるためのコーティング材料の
粉末は、キャストアンドクラッシュトプロセスによって
作る粉末が好ましい。本方法では、粉末の構成成分を融
解及びキャストしてシェル形状のインゴットにする。次
いで、このインゴットを粉砕して所望の粒子寸法分布を
得る。生成した粉末粒子は種々の寸法の角状カーバイド
を含有する。種々の量の金属相が各々の粒子に伴う。こ
の形態は個々の粒子に不均一な融解特性を持たせる。実
際、いくつかのコーティング条件下で、一層大きい角状
カーバイドの内のいくつかを含有する粒子の内のいくつ
かは少しも融解しないかもしれない。好ましい粉末は、
通常１〜２５ミクロンの寸法に作られかつＷ2 Ｃ、Ｃｏ
3 Ｗ3 Ｃのような混合カーバイド及びＣｏ相からなるマ
トリックスに分配された角張ったタングステンカーバイ
ド粒子およそ２〜２０％からなる磨かれた金属組織学的
外観を有するコーティングを生じる。トップコートを得
るのに用いるためのコーティング材料の粉末は、金属塩
を焼成して作られる粉末が好ましい。生成した粉末粒子
は、１〜４５ミクロンの範囲の寸法に作るのが普通であ
る。被覆サンプルの試験では、種々のデータを観測し、
データの内のいくつかは下記の試験手順を用いて得られ
た。
【００１１】破断に至る歪み試験
例におけるコーティングの破断に至る歪みは、４点曲げ
試験を用いて求めた。詳細に言うと、４１４０スチール
を焼き入れしてＨａｒｄｎｅｓｓ Ｒｏｃｋｗｅｌｌ
Ｃスケール（ＨＲＣ）４０〜４５にして作った断面が長
方形のビームの一方の側に、試験する材料を被覆する。
代表的な基材寸法は、幅０．５０インチ（１．３ｃ
ｍ）、厚さ０．２５インチ（０．６３ｃｍ）及び長さ１
０インチ（２５ｃｍ）である。コーティング面積は０．
５０インチ×約７インチ（１．３×１８ｃｍ）であり、
基材の長さ１０インチに沿って中心に置く。コーティン
グ厚さは０．０１５インチ（０．３８ｍｍ）が代表的で
あるが、試験の適用の可能性はコーティング厚さ０．０
１０〜０．０２０インチ（０．２５〜０．５１ｍｍ）の
範囲によって影響されない。アコースチックトランスデ
ューサーを、ダウコーニング高真空グリースのようなカ
ップラント及びマスキングテープを用いて、サンプルに
結合させる。アコースチックトランスデューサーは圧電
性でありかつおよそ９０〜１２０ＫＨz に位する狭い応
答バンドを有する。トランスデューサーを、ゲインを３
０ｄＢに設定したアンプリファイアーに信号を通す固定
ゲイン４０ｄＢを有するプリアンプリファイアーに結合
する。これより、全系ゲインは７０ｄＢになる。アンプ
リファイアーを、信号が限界値１ミリボルトを越える回
数を数えかつ全カウントに比例した電圧を出力するカウ
ンターに結合する。加えて、事象のピーク振幅に比例す
る信号もまた記録する。
試験を用いて求めた。詳細に言うと、４１４０スチール
を焼き入れしてＨａｒｄｎｅｓｓ Ｒｏｃｋｗｅｌｌ
Ｃスケール（ＨＲＣ）４０〜４５にして作った断面が長
方形のビームの一方の側に、試験する材料を被覆する。
代表的な基材寸法は、幅０．５０インチ（１．３ｃ
ｍ）、厚さ０．２５インチ（０．６３ｃｍ）及び長さ１
０インチ（２５ｃｍ）である。コーティング面積は０．
５０インチ×約７インチ（１．３×１８ｃｍ）であり、
基材の長さ１０インチに沿って中心に置く。コーティン
グ厚さは０．０１５インチ（０．３８ｍｍ）が代表的で
あるが、試験の適用の可能性はコーティング厚さ０．０
１０〜０．０２０インチ（０．２５〜０．５１ｍｍ）の
範囲によって影響されない。アコースチックトランスデ
ューサーを、ダウコーニング高真空グリースのようなカ
ップラント及びマスキングテープを用いて、サンプルに
結合させる。アコースチックトランスデューサーは圧電
性でありかつおよそ９０〜１２０ＫＨz に位する狭い応
答バンドを有する。トランスデューサーを、ゲインを３
０ｄＢに設定したアンプリファイアーに信号を通す固定
ゲイン４０ｄＢを有するプリアンプリファイアーに結合
する。これより、全系ゲインは７０ｄＢになる。アンプ
リファイアーを、信号が限界値１ミリボルトを越える回
数を数えかつ全カウントに比例した電圧を出力するカウ
ンターに結合する。加えて、事象のピーク振幅に比例す
る信号もまた記録する。
【００１２】被覆ビームを折曲げ具に入れる。折曲げ具
は、４点曲げ式ビームにコーティングが張力状態になる
ように荷重するように設計する。外荷重点はビームの一
方の側で８インチ（２０ｃｍ）離し、荷重の中点は基材
の反対側で２3/4 インチ（７．０ｃｍ）離す。この試験
幾何学的配置は被覆ビームの中央２3/4 インチを均一な
応力状態に置く。ユニバーサル試験機を使用して２組の
荷重点を互いに置き換え、試験サンプルの中央における
曲げを生じる。サンプルを、コーティングが凸状にな
る、すなわちコーティングが張力状態に置かれるよう
に、曲げる。曲げの間のサンプルの変形を、ユニバーサ
ル試験機に取り付けたロードセルか或はサンプルに取り
付けた歪みゲージのいずれかによってモニターする。荷
重を測定する場合、エンジニアリングビーム理論を用い
てコーティングにおける歪みを計算する。曲げの間、ア
コースチックカウント及びピーク振幅もまた記録する。
データを、３ペンチャートレコーダー及び計算機を用い
て同時に収集する。コーティングの亀裂が生じる場合、
アコースチックエミッションが伴う。厚み貫通（ｔｈｒ
ｏｕｇｈ−ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）亀裂に伴うアコースチ
ックエミッションの特徴は、事象当り約１０4 カウント
及びトランスデューサーにおける１ミリボルトに対しピ
ーク振幅１００ｄＢを含む。亀裂が始まる際に存在する
歪みをコーティングの破断に至る歪として記録する。
は、４点曲げ式ビームにコーティングが張力状態になる
ように荷重するように設計する。外荷重点はビームの一
方の側で８インチ（２０ｃｍ）離し、荷重の中点は基材
の反対側で２3/4 インチ（７．０ｃｍ）離す。この試験
幾何学的配置は被覆ビームの中央２3/4 インチを均一な
応力状態に置く。ユニバーサル試験機を使用して２組の
荷重点を互いに置き換え、試験サンプルの中央における
曲げを生じる。サンプルを、コーティングが凸状にな
る、すなわちコーティングが張力状態に置かれるよう
に、曲げる。曲げの間のサンプルの変形を、ユニバーサ
ル試験機に取り付けたロードセルか或はサンプルに取り
付けた歪みゲージのいずれかによってモニターする。荷
重を測定する場合、エンジニアリングビーム理論を用い
てコーティングにおける歪みを計算する。曲げの間、ア
コースチックカウント及びピーク振幅もまた記録する。
データを、３ペンチャートレコーダー及び計算機を用い
て同時に収集する。コーティングの亀裂が生じる場合、
アコースチックエミッションが伴う。厚み貫通（ｔｈｒ
ｏｕｇｈ−ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）亀裂に伴うアコースチ
ックエミッションの特徴は、事象当り約１０4 カウント
及びトランスデューサーにおける１ミリボルトに対しピ
ーク振幅１００ｄＢを含む。亀裂が始まる際に存在する
歪みをコーティングの破断に至る歪として記録する。
【００１３】残留応力試験
例におけるコーティングの残留応力は、盲孔（ｂｌｉｎ
ｄ ｈｏｌｅ）試験を用いて求めた。具体的な手順はＡ
ＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｅ−３８７の改訂版であ
る。詳細に言うと、歪ゲージロゼットを試験するサンプ
ルに接着する。使用するロゼットはテキサス、カレッジ
ステーション在Ｔｅｘａｓ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ
により販売されて下り、ゲージＦＲＳ−２である。この
装置は３つのゲージを互いに０、９０及び２２５度に向
けかつホイルバッキングに装着させてなる。ゲージの中
心線直径は５．１２ｍｍ（０．２０２インチ）、ゲージ
長さは１．５ｍｍ（０．０５０９インチ）であり、ゲー
ジ幅は１．４ｍｍ（０．０５５インチ）である。ロゼッ
トをサンプルに取り付ける手順は、ノースカロライナ、
ローリ在Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ Ｇｒｏｕｐ Ｉｎ
ｃ．、が出版したＢｕｌｌｅｔｉｎ Ｂ−１２７−９に
推奨されている通りである。金属マスクを歪ゲージに接
着して孔開けの時に孔の位置を定めるのを助けかつ孔開
けする間歪ゲージを保護する。マスクは環状形状を有
し、外直径が０．３８２インチ（９．７０ｍｍ）に等し
く、内直径が０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）に等し
く、厚さが０．０４８５インチ（１．２３ｍｍ）に等し
い。このマスクを、６×の顕微鏡を用いて、歪ゲージと
同中心に位置させる。マスクを中央に置いた際に、接着
剤のしずくをエッジに適用し、マスクを適所で乾燥し、
固定させる。３つのゲージをつなげて３つの等しい信号
調整装置とし、歪のユニットにおいて読みを生じさせ
る。試験を開始する前に、３つのユニットをすべて調整
してゼロの読みを示すようにする。
ｄ ｈｏｌｅ）試験を用いて求めた。具体的な手順はＡ
ＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｅ−３８７の改訂版であ
る。詳細に言うと、歪ゲージロゼットを試験するサンプ
ルに接着する。使用するロゼットはテキサス、カレッジ
ステーション在Ｔｅｘａｓ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ
により販売されて下り、ゲージＦＲＳ−２である。この
装置は３つのゲージを互いに０、９０及び２２５度に向
けかつホイルバッキングに装着させてなる。ゲージの中
心線直径は５．１２ｍｍ（０．２０２インチ）、ゲージ
長さは１．５ｍｍ（０．０５０９インチ）であり、ゲー
ジ幅は１．４ｍｍ（０．０５５インチ）である。ロゼッ
トをサンプルに取り付ける手順は、ノースカロライナ、
ローリ在Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ Ｇｒｏｕｐ Ｉｎ
ｃ．、が出版したＢｕｌｌｅｔｉｎ Ｂ−１２７−９に
推奨されている通りである。金属マスクを歪ゲージに接
着して孔開けの時に孔の位置を定めるのを助けかつ孔開
けする間歪ゲージを保護する。マスクは環状形状を有
し、外直径が０．３８２インチ（９．７０ｍｍ）に等し
く、内直径が０．１６０インチ（４．０６ｍｍ）に等し
く、厚さが０．０４８５インチ（１．２３ｍｍ）に等し
い。このマスクを、６×の顕微鏡を用いて、歪ゲージと
同中心に位置させる。マスクを中央に置いた際に、接着
剤のしずくをエッジに適用し、マスクを適所で乾燥し、
固定させる。３つのゲージをつなげて３つの等しい信号
調整装置とし、歪のユニットにおいて読みを生じさせ
る。試験を開始する前に、３つのユニットをすべて調整
してゼロの読みを示すようにする。
【００１４】試験装置は、垂直にかつ一方向で水平に移
動することができるプレートに回転グリットブラストノ
ズルを装着させて含む。グリットブラストノズルはニュ
ージャージー、ピスカタウエイのＳ．Ｓ．Ｗｈｉｔｅ製
であり、内直径０．０２６インチ（０．６６ｍｍ）及び
外直径０．０７６インチ（１．９３ｍｍ）を有する。ノ
ズルを回転の中心から偏らせ、それでその結果は直径
０．０９６〜．１００２インチ（２．４４〜２．５４５
ｍｍ）を有する切り抜かれた孔になる。孔を開けるサン
プルをキャビネットに入れ、歪ゲージを回転ノズルの下
の中央に置く。部分の位置調整は、ノズルを、研磨媒体
或は空気のいずれかを流さないで回転させ、かつノズル
回転がマスクと同中心になるようにサンプルの位置を手
動で調整することによって、達成する。ノズルと部分と
のスタンドオフを０．０２０インチ（０．５１ｍｍ）に
設定する。プレートの位置をストップで示す。穴を開け
るのに用いる研磨剤は２７ミクロンのアルミナであり、
これを６０ｐｓｉ（４．２kg/cm2）の空気で運ぶ。侵食
性或は研磨性媒体を速度２５グラム／分（ｇｐｍ）で用
いる。研磨剤は慣用の粉末ディスペンサーによって計量
分配する。孔を３０秒間開け、この時間研磨剤及び空気
の流れを止める。ノズルをその部分から移動させて離
す。歪ゲージの頂部及び孔の底部における位置をポータ
ブル焦点調整顕微鏡で測定し、差異を記録する。孔の深
さはその差異−歪ゲージの厚さである。孔の回りで放た
れる歪は信号調整器によって示され、これらの値もまた
記録する。データを記録する間、サンプルを移動させ
ず、それでノズルを初めの出発点に戻して試験を続ける
ことができる。試験を孔の深さがコーティングの厚さよ
りも大きくなる迄繰り返し、その時点で試験を停止す
る。増分層において所定の孔の深さで放たれる歪は、経
験的に既知の応力状態に荷重される軟鋼のキャリブレー
ションサンプルからのデータを用いて、その層における
応力と関連される。このデータから残留応力を求める。
動することができるプレートに回転グリットブラストノ
ズルを装着させて含む。グリットブラストノズルはニュ
ージャージー、ピスカタウエイのＳ．Ｓ．Ｗｈｉｔｅ製
であり、内直径０．０２６インチ（０．６６ｍｍ）及び
外直径０．０７６インチ（１．９３ｍｍ）を有する。ノ
ズルを回転の中心から偏らせ、それでその結果は直径
０．０９６〜．１００２インチ（２．４４〜２．５４５
ｍｍ）を有する切り抜かれた孔になる。孔を開けるサン
プルをキャビネットに入れ、歪ゲージを回転ノズルの下
の中央に置く。部分の位置調整は、ノズルを、研磨媒体
或は空気のいずれかを流さないで回転させ、かつノズル
回転がマスクと同中心になるようにサンプルの位置を手
動で調整することによって、達成する。ノズルと部分と
のスタンドオフを０．０２０インチ（０．５１ｍｍ）に
設定する。プレートの位置をストップで示す。穴を開け
るのに用いる研磨剤は２７ミクロンのアルミナであり、
これを６０ｐｓｉ（４．２kg/cm2）の空気で運ぶ。侵食
性或は研磨性媒体を速度２５グラム／分（ｇｐｍ）で用
いる。研磨剤は慣用の粉末ディスペンサーによって計量
分配する。孔を３０秒間開け、この時間研磨剤及び空気
の流れを止める。ノズルをその部分から移動させて離
す。歪ゲージの頂部及び孔の底部における位置をポータ
ブル焦点調整顕微鏡で測定し、差異を記録する。孔の深
さはその差異−歪ゲージの厚さである。孔の回りで放た
れる歪は信号調整器によって示され、これらの値もまた
記録する。データを記録する間、サンプルを移動させ
ず、それでノズルを初めの出発点に戻して試験を続ける
ことができる。試験を孔の深さがコーティングの厚さよ
りも大きくなる迄繰り返し、その時点で試験を停止す
る。増分層において所定の孔の深さで放たれる歪は、経
験的に既知の応力状態に荷重される軟鋼のキャリブレー
ションサンプルからのデータを用いて、その層における
応力と関連される。このデータから残留応力を求める。
【００１５】コーティングの破断に至る歪と残留応力と
の相関は下記の通りである。材料が結合荷重組下にある
場合、荷重条件の各々からの応力及び歪を計算すること
ができ、各々の荷重から生じる応力を重ねることによっ
て全応力及び歪マップを求めることができる。このこと
をコーティングに適用して、コーティングにおける残留
応力を４点曲げ試験の間に加えられる応力に加えてその
破断が生じる際のコーティングの実際の応力を求めなけ
ればならない。４点曲げ試験は、コーティングを張力状
態に置くように、実施する。すなわち、応力と歪とは定
数によって相関されることを用いて、破損時のコーティ
ングにおける全応力は、実際下記式によって与えられ
る：
の相関は下記の通りである。材料が結合荷重組下にある
場合、荷重条件の各々からの応力及び歪を計算すること
ができ、各々の荷重から生じる応力を重ねることによっ
て全応力及び歪マップを求めることができる。このこと
をコーティングに適用して、コーティングにおける残留
応力を４点曲げ試験の間に加えられる応力に加えてその
破断が生じる際のコーティングの実際の応力を求めなけ
ればならない。４点曲げ試験は、コーティングを張力状
態に置くように、実施する。すなわち、応力と歪とは定
数によって相関されることを用いて、破損時のコーティ
ングにおける全応力は、実際下記式によって与えられ
る：
【数１】σt ＝Ｅεf ＋σr （１式）
σt ＝加えられる応力
Ｅ＝コーティング弾性率
εf ＝４点曲げ試験からの破断に至る歪み
σr ＝盲孔試験から測定したコーティング残留応力（慣
用の圧縮応力は負の値である）。
用の圧縮応力は負の値である）。
【００１６】コーティングは、応力が残留或は加えられ
た応力或は 2つの組合せの結果として生じたかどうかに
かかわらず、一定の応力値において亀裂が入るのが普通
である。所定の圧縮残留応力を有するコーティングは、
コーティングを張力状態に置く前に、等しい量の加えら
れる引張応力を施さなければならない。１式を再配置し
て破断に至る歪みを残留応力の関数として表わすと（数
１）、コーティングにおける圧縮応力の増大が、コーテ
ィングの破断に至る歪みの増大になることは明らかであ
る。
た応力或は 2つの組合せの結果として生じたかどうかに
かかわらず、一定の応力値において亀裂が入るのが普通
である。所定の圧縮残留応力を有するコーティングは、
コーティングを張力状態に置く前に、等しい量の加えら
れる引張応力を施さなければならない。１式を再配置し
て破断に至る歪みを残留応力の関数として表わすと（数
１）、コーティングにおける圧縮応力の増大が、コーテ
ィングの破断に至る歪みの増大になることは明らかであ
る。
【数２】
これより、コーティングが破断する前に加えることがで
きる応力或は歪は、コーティングに存在する残留応力或
は歪の量により影響される。残留応力を測定するための
盲孔試験に関するそれ以上の情報は、オハイオ、メタル
スパーク在ＡＳＭＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌが出版し
たＲｅｓｉｄｕａｌ Ｓｔｒｅｓｓ ＩｎＤｅｓｉｇ
ｎ，Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓ
ｅｌｅｃｔｉｏｎなる表題の刊行物において見出すこと
ができる。この刊行物に、オハイオ、シンシナチにおけ
る１９８７年４月２７〜２９日の同じ表題のＡＳＭ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅでＬ．Ｃ．Ｃｏｘが発表した論文が
載っている。この論文の開示内容を本明細書中に援用す
る。
きる応力或は歪は、コーティングに存在する残留応力或
は歪の量により影響される。残留応力を測定するための
盲孔試験に関するそれ以上の情報は、オハイオ、メタル
スパーク在ＡＳＭＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌが出版し
たＲｅｓｉｄｕａｌ Ｓｔｒｅｓｓ ＩｎＤｅｓｉｇ
ｎ，Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓ
ｅｌｅｃｔｉｏｎなる表題の刊行物において見出すこと
ができる。この刊行物に、オハイオ、シンシナチにおけ
る１９８７年４月２７〜２９日の同じ表題のＡＳＭ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅでＬ．Ｃ．Ｃｏｘが発表した論文が
載っている。この論文の開示内容を本明細書中に援用す
る。
【００１７】密着強さ試験
コーティングの基材への密着強さは、ＡＳＴＭ ６３３
に開示されている方法を用いて求めたが、コーティング
層は一層薄い層にした。詳細に言うと、一連の６つの円
筒形の接着試験片であって、各々は直径が１インチ
（２．５ｃｍ）あるものに付着させた。被覆層の表面を
ダイヤモンドホイールで研削してシリンダーに軸に対し
て垂直な円滑表面とした。次いで、円筒形試験片を、各
々、３Ｍが商標「ＳＣＯＴＣＨ−ＷＥＬＤ ＥＰＯＸＹ
ＡＤＨＥＳＩＶＥＳ ２２１４ ＮＯＮ−ＭＥＴＡＬ
ＬＩＣ」で販売しているエポキシ接着剤を用いて突合せ
（マッチング）未塗布円筒形試験片に固定させた。この
エポキシ接着剤は下記で構成される：成分 パーセント エポキシ樹脂ブレンド ７０．０〜８０．０ 脂肪族グリシジルエーテル １．０〜１０．０ ニトリルラテックス １．０〜１０．０ ジシアンジアミド １．０〜１０．０ ３−ｐ−クロロフェニル）− １、１−ジメチル尿素 １．０〜１０．０ アモルファス二酸化ケイ素 １．０〜１０．０ 水 １．０〜１０．０ エポキシを硬化させた後に、円筒形試験片を引き離して
破断させ、破断点荷重を観測した。この試験の後に、各
々の被覆円筒形試験片を検査して、破断が被覆接着領域
或はエポキシ接着領域で起きたかどうかを求めた。
に開示されている方法を用いて求めたが、コーティング
層は一層薄い層にした。詳細に言うと、一連の６つの円
筒形の接着試験片であって、各々は直径が１インチ
（２．５ｃｍ）あるものに付着させた。被覆層の表面を
ダイヤモンドホイールで研削してシリンダーに軸に対し
て垂直な円滑表面とした。次いで、円筒形試験片を、各
々、３Ｍが商標「ＳＣＯＴＣＨ−ＷＥＬＤ ＥＰＯＸＹ
ＡＤＨＥＳＩＶＥＳ ２２１４ ＮＯＮ−ＭＥＴＡＬ
ＬＩＣ」で販売しているエポキシ接着剤を用いて突合せ
（マッチング）未塗布円筒形試験片に固定させた。この
エポキシ接着剤は下記で構成される：成分 パーセント エポキシ樹脂ブレンド ７０．０〜８０．０ 脂肪族グリシジルエーテル １．０〜１０．０ ニトリルラテックス １．０〜１０．０ ジシアンジアミド １．０〜１０．０ ３−ｐ−クロロフェニル）− １、１−ジメチル尿素 １．０〜１０．０ アモルファス二酸化ケイ素 １．０〜１０．０ 水 １．０〜１０．０ エポキシを硬化させた後に、円筒形試験片を引き離して
破断させ、破断点荷重を観測した。この試験の後に、各
々の被覆円筒形試験片を検査して、破断が被覆接着領域
或はエポキシ接着領域で起きたかどうかを求めた。
【００１８】疲れ試験
疲れ試験片を機械仕上して長さが３．５インチ（８．９
ｃｍ）あり（各々の末端におけるセグメント部分は長さ
が０．８インチ（２．０ｃｍ）ある）かつ直径０．６イ
ンチ（１．５ｃｍ）を有する円筒形試験片にした。各々
の末端セグメント内部部分に内方向にテーパーを付けて
長さが０．７５インチ（１．９ｃｍ）あり、直径０．２
５インチ（０．６４ｃｍ）を有する中央セグメントを生
成した。中央セグメントを試験棒のゲージセクションと
呼ぶ。コーティングを、デトネーションガンを使用して
ゲージセクション及び外方向にテーパを付けたセグメン
トに塗布する。コーティングを、コーティングの自然の
表面荒さを保持する「被覆されたままの」状態で試験す
る。疲れ試験は、軸方向張力−張力試験として、最大応
力に対する最小応力比Ｒ０．１で行なう。試験は、周囲
温度の空気中、簡単な荷重調節式軸方向疲れ試験機で、
３０Ｈｚにおいて行なう。すべての試験片について、最
大応力は、基材材料のゲージ断面にわたる最大荷重とし
て引き出された。各々の試験は、試験片がゲージセクシ
ョンに置いて破断する（ゲージセクション破損＝ＧＳ
Ｆ）まで或は１千万サイクルに達する（ランナウト＝Ｒ
Ｏ）まで行なった。いくつかの例を下記に挙げて本発明
を例示する。これらの例において、コーティングは表１
に示す粉末組成物を用いて作った。
ｃｍ）あり（各々の末端におけるセグメント部分は長さ
が０．８インチ（２．０ｃｍ）ある）かつ直径０．６イ
ンチ（１．５ｃｍ）を有する円筒形試験片にした。各々
の末端セグメント内部部分に内方向にテーパーを付けて
長さが０．７５インチ（１．９ｃｍ）あり、直径０．２
５インチ（０．６４ｃｍ）を有する中央セグメントを生
成した。中央セグメントを試験棒のゲージセクションと
呼ぶ。コーティングを、デトネーションガンを使用して
ゲージセクション及び外方向にテーパを付けたセグメン
トに塗布する。コーティングを、コーティングの自然の
表面荒さを保持する「被覆されたままの」状態で試験す
る。疲れ試験は、軸方向張力−張力試験として、最大応
力に対する最小応力比Ｒ０．１で行なう。試験は、周囲
温度の空気中、簡単な荷重調節式軸方向疲れ試験機で、
３０Ｈｚにおいて行なう。すべての試験片について、最
大応力は、基材材料のゲージ断面にわたる最大荷重とし
て引き出された。各々の試験は、試験片がゲージセクシ
ョンに置いて破断する（ゲージセクション破損＝ＧＳ
Ｆ）まで或は１千万サイクルに達する（ランナウト＝Ｒ
Ｏ）まで行なった。いくつかの例を下記に挙げて本発明
を例示する。これらの例において、コーティングは表１
に示す粉末組成物を用いて作った。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【実施例】例１
表２に示す組成のガス状燃料−オキシダント混合物を、
各々デトネーションガンに導入して表２に示す酸素対炭
素原子比を有する爆発性混合物を形成した。
各々デトネーションガンに導入して表２に示す酸素対炭
素原子比を有する爆発性混合物を形成した。
【００２１】
【表２】
【００２２】表２に示すサンプルコーティング粉末もま
たデトネーションガンに供給した。各々のガス状燃料−
オキシダント混合物の流量、各々のコーティング粉末の
流量、ガス状燃料−オキシダント混合物の容積パーセン
ト及び各々のコーティングサンプルについての酸素対炭
素の原子比もまた表２に示す。コーティングサンプル粉
末を、ガス状燃料−オキシダント混合物と同時にデトネ
ーションガンに供給した。デトネーションガンを毎秒約
８回の速度で発火させ、デトネーションガンのコーティ
ング粉末を種々のスチール及びチタン基材に衝突させて
互いに絡み合いかつ重なり合う造形微視的リーフの稠密
な接着性コーティングを形成した。サンプルコーティン
グ１及び２の被覆層におけるコバルト及び炭素の重量％
を、コーティングの硬度と共に求めた。表２におけるサ
ンプルコーティング１〜３の硬度はロックウエル表面硬
度試験機を使用して測定し、ロックウエル硬度値をビッ
カース硬度値に変換した。用いたロックウエル表面硬度
法はＡＳＴＭ基準法Ｅ−１８による。硬度は、焼き入れ
したスチール基材に付着させたコーティングの円滑かつ
平坦な表面上で測定する。ロックウエル硬度値を、下記
の式によってビッカース硬度値に変換した： ＨＶ0.3 ＝−１７７４＋３４．４３３ＨＲ４５Ｎ ここで、ＨＶ0.3 は０．３ｋｇｆ荷重で得られるビッカ
ース硬度値を表わし、ＨＲ４５Ｎはダイヤモンド圧子及
び４５ｋｇｆ荷重を用いてＮスケールで得られるロック
ウエル表面硬度値を表わす。破断に至る歪み値及び残留
応力値は上記の通りにして得られ、得られたデータを表
２に示す。
たデトネーションガンに供給した。各々のガス状燃料−
オキシダント混合物の流量、各々のコーティング粉末の
流量、ガス状燃料−オキシダント混合物の容積パーセン
ト及び各々のコーティングサンプルについての酸素対炭
素の原子比もまた表２に示す。コーティングサンプル粉
末を、ガス状燃料−オキシダント混合物と同時にデトネ
ーションガンに供給した。デトネーションガンを毎秒約
８回の速度で発火させ、デトネーションガンのコーティ
ング粉末を種々のスチール及びチタン基材に衝突させて
互いに絡み合いかつ重なり合う造形微視的リーフの稠密
な接着性コーティングを形成した。サンプルコーティン
グ１及び２の被覆層におけるコバルト及び炭素の重量％
を、コーティングの硬度と共に求めた。表２におけるサ
ンプルコーティング１〜３の硬度はロックウエル表面硬
度試験機を使用して測定し、ロックウエル硬度値をビッ
カース硬度値に変換した。用いたロックウエル表面硬度
法はＡＳＴＭ基準法Ｅ−１８による。硬度は、焼き入れ
したスチール基材に付着させたコーティングの円滑かつ
平坦な表面上で測定する。ロックウエル硬度値を、下記
の式によってビッカース硬度値に変換した： ＨＶ0.3 ＝−１７７４＋３４．４３３ＨＲ４５Ｎ ここで、ＨＶ0.3 は０．３ｋｇｆ荷重で得られるビッカ
ース硬度値を表わし、ＨＲ４５Ｎはダイヤモンド圧子及
び４５ｋｇｆ荷重を用いてＮスケールで得られるロック
ウエル表面硬度値を表わす。破断に至る歪み値及び残留
応力値は上記の通りにして得られ、得られたデータを表
２に示す。
【００２３】例２
直径１インチ（２．５ｃｍ）のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの試
験棒の端面に、例１のサンプルコーティング３について
用いたのと同じ方法及び粉末組成物を使用して被覆し
た。次いで、各々の円筒形棒を、ＳＣＯＴＣＨ−ＷＥＬ
Ｄエポキシ接着剤を用いてかみ合い棒に軸線に沿って固
定させた。エポキシを硬化させた後に、２つの円筒形棒
を引き離して破断させ、各々のサンプルについて破断点
荷重を記録した。次いで、試験棒を検査して、破断が被
覆接着領域（コーティングの基材への接着−ＣＳＤと呼
ぶ）で生じたか或はエポキシ接着領域（エポキシ）で生
じたかを求めた。コーティングの厚さ、破断に至る密着
強さ及び観察した破断のタイプを表３に示す。
験棒の端面に、例１のサンプルコーティング３について
用いたのと同じ方法及び粉末組成物を使用して被覆し
た。次いで、各々の円筒形棒を、ＳＣＯＴＣＨ−ＷＥＬ
Ｄエポキシ接着剤を用いてかみ合い棒に軸線に沿って固
定させた。エポキシを硬化させた後に、２つの円筒形棒
を引き離して破断させ、各々のサンプルについて破断点
荷重を記録した。次いで、試験棒を検査して、破断が被
覆接着領域（コーティングの基材への接着−ＣＳＤと呼
ぶ）で生じたか或はエポキシ接着領域（エポキシ）で生
じたかを求めた。コーティングの厚さ、破断に至る密着
強さ及び観察した破断のタイプを表３に示す。
【００２４】
【表３】
【００２５】例３
直径１インチ（２．５ｃｍ）のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの試
験棒の端面に、例１のサンプルコーティング２について
用いたのと同じ方法及び粉末組成物を使用して被覆し
た。加えて、トップコートを例１のサンプルコーティン
グ３について用いたのと同じ方法及び粉末組成物を使用
して塗布した。次いで、各々の二重被覆円筒形棒を、Ｓ
ＣＯＴＣＨ−ＷＥＬＤエポキシ接着剤を用いてかみ合い
棒に軸線に沿って固定させた。エポキシを硬化させた後
に、２つの円筒形棒を引き離して破断させ、各々のサン
プルについて破断点荷重を記録した。試験棒を検査し
て、破断が被覆接着領域（ＣＳＤ）で生じたか或はエポ
キシ接着領域（エポキシ）で生じたかを求めた。各々の
被覆層の厚さ、破断に至る密着強さ及び観察した破断の
タイプを表４に示す。
験棒の端面に、例１のサンプルコーティング２について
用いたのと同じ方法及び粉末組成物を使用して被覆し
た。加えて、トップコートを例１のサンプルコーティン
グ３について用いたのと同じ方法及び粉末組成物を使用
して塗布した。次いで、各々の二重被覆円筒形棒を、Ｓ
ＣＯＴＣＨ−ＷＥＬＤエポキシ接着剤を用いてかみ合い
棒に軸線に沿って固定させた。エポキシを硬化させた後
に、２つの円筒形棒を引き離して破断させ、各々のサン
プルについて破断点荷重を記録した。試験棒を検査し
て、破断が被覆接着領域（ＣＳＤ）で生じたか或はエポ
キシ接着領域（エポキシ）で生じたかを求めた。各々の
被覆層の厚さ、破断に至る密着強さ及び観察した破断の
タイプを表４に示す。
【００２６】
【表４】
【００２７】コーティングの最小のエッジチッピングが
いくらかあった。本発明の二重コーティングの平均密着
強さは、例２に示す平均密着強さに比べてはるかに優れ
ていた。
いくらかあった。本発明の二重コーティングの平均密着
強さは、例２に示す平均密着強さに比べてはるかに優れ
ていた。
【００２８】例４
直径１インチ（２．５ｃｍ）のＴｉ−６Ａｌ−４Ｖの試
験棒の端面に、例１のサンプルコーティング１について
用いたのと同じ方法及び粉末組成物を使用して被覆し
た。加えて、トップコートを例１のサンプルコーティン
グ３について用いたのと同じ方法及び粉末組成物を使用
して供給した。次いで、各々の二重被覆円筒形棒を、Ｓ
ＣＯＴＣＨ−ＷＥＬＤエポキシ接着剤を用いてかみ合い
棒に軸線に沿って固定させた。エポキシを硬化させた後
に、２つの円筒形棒を引き離して破断させ、各々のサン
プルについて破断点荷重を記録した。試験棒を検査し
て、破断が被覆接着領域（ＣＳＤ）で生じたか或はエポ
キシ接着領域（エポキシ）で生じたかを求めた。各々の
被覆層の厚さ、破断に至る密着強さ及び観察した破断の
タイプを表５に示す。
験棒の端面に、例１のサンプルコーティング１について
用いたのと同じ方法及び粉末組成物を使用して被覆し
た。加えて、トップコートを例１のサンプルコーティン
グ３について用いたのと同じ方法及び粉末組成物を使用
して供給した。次いで、各々の二重被覆円筒形棒を、Ｓ
ＣＯＴＣＨ−ＷＥＬＤエポキシ接着剤を用いてかみ合い
棒に軸線に沿って固定させた。エポキシを硬化させた後
に、２つの円筒形棒を引き離して破断させ、各々のサン
プルについて破断点荷重を記録した。試験棒を検査し
て、破断が被覆接着領域（ＣＳＤ）で生じたか或はエポ
キシ接着領域（エポキシ）で生じたかを求めた。各々の
被覆層の厚さ、破断に至る密着強さ及び観察した破断の
タイプを表５に示す。
【００２９】
【表５】
【００３０】いくつかの場合において、コーティングの
最小のエッジチッピングがいくらかあった。本発明の二
重コーティングの平均密着強さは、例２に示す平均密着
強さに比べてはるかに優れていた。
最小のエッジチッピングがいくらかあった。本発明の二
重コーティングの平均密着強さは、例２に示す平均密着
強さに比べてはるかに優れていた。
【００３１】例５
上述した通りにして作ったＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金で作
られた疲れ試験棒の中央或はゲージ部分に、例１のサン
プルコーティング１、２或は３の被覆組成物を、サンプ
ルコーティング１、２或は３についてそれぞれ示す通り
のプロセス及びガス状燃料混合物を使用して、被覆し
た。それ以上の疲れ試験棒のゲージ部分に、サンプルコ
ーティング１或は２の被覆組成物のアンダーコートを被
覆し、その上に例１のサンプルコーティング３の被覆組
成物を付着させた。これらの試験棒に、例１のサンプル
コーティング１、２或は３の被覆組成物を表６に示す通
りに種々の厚さで被覆した。試験棒は、被覆する前にグ
リットブラストしなかったが、試験棒に例１の表２のサ
ンプルコーティング３を被覆するだけで、これらをアル
ミナの６０メッシュの角状粒子でグリットブラストして
サンプルコーティング３と試験棒との間の良好な密着強
さを助成した。被覆された疲れ棒に、いくつかの未被覆
疲れ棒と共に、上述した通りにして疲れ試験を施した。
表６〜８は、個々の棒が各々受ける最大応力及び棒がゲ
ージ部分において疲れで破断する前に耐えたサイクル数
を示し或は棒が１０7 サイクルの後に破断しない場合、
試験を中断してランナウトと記載した。
られた疲れ試験棒の中央或はゲージ部分に、例１のサン
プルコーティング１、２或は３の被覆組成物を、サンプ
ルコーティング１、２或は３についてそれぞれ示す通り
のプロセス及びガス状燃料混合物を使用して、被覆し
た。それ以上の疲れ試験棒のゲージ部分に、サンプルコ
ーティング１或は２の被覆組成物のアンダーコートを被
覆し、その上に例１のサンプルコーティング３の被覆組
成物を付着させた。これらの試験棒に、例１のサンプル
コーティング１、２或は３の被覆組成物を表６に示す通
りに種々の厚さで被覆した。試験棒は、被覆する前にグ
リットブラストしなかったが、試験棒に例１の表２のサ
ンプルコーティング３を被覆するだけで、これらをアル
ミナの６０メッシュの角状粒子でグリットブラストして
サンプルコーティング３と試験棒との間の良好な密着強
さを助成した。被覆された疲れ棒に、いくつかの未被覆
疲れ棒と共に、上述した通りにして疲れ試験を施した。
表６〜８は、個々の棒が各々受ける最大応力及び棒がゲ
ージ部分において疲れで破断する前に耐えたサイクル数
を示し或は棒が１０7 サイクルの後に破断しない場合、
試験を中断してランナウトと記載した。
【００３２】
【表６】
【表７】
【表８】
【００３３】例２の表３からのデータはＡｌ2 Ｏ3 を被
覆した試験棒がすべて被覆接着領域で破断したことを示
すのに対し、例３の表４からのデータは本発明に従って
二重コーティングを被覆した試験棒がエポキシ接着領域
で破断し、被覆接着領域で破断しなかったことを示す。
これらの試験は、Ａｌ2 Ｏ3 コーティングが、単一コー
ティングとして使用した場合に、基材に有効に接着しな
かったが、例３に示す通りにタングステンカーバイド−
コバルトアンダーコートに有効に接着したことを立証す
る。これより、Ａｌ2 Ｏ3 コーティングはブレードにつ
いて良好な耐摩耗性カッティング表面になるが、意図す
る用途において用いる場合、ブレードに接着されたまま
にするのに充分な程にブレードに接着しないことが時に
ある。しかし、ブレードのような基材に、初めにタング
ステンカーバイド−コバルトアンダーコートを被覆し、
次いでＡｌ2 Ｏ3 コーティングを被覆するならば、Ａｌ
2 Ｏ3 コーティングはアンダーコート層に接着しかつ該
層との良好な接着をもたらす。これは、基材に大きな疲
れデビットを引き起こすことになり得る基材をグリット
ブラストすることを必要としないで達成することができ
る。表２のデータは、二種の可燃性ガスを組み合わせて
用いて塗布したコーティングが、単に一種の可燃性ガス
だけを使用した慣用のデトネーションガンプロセスを用
いて塗布したコーティングに比べて、一層良好な破壊に
至る歪及び残留応力をもたらしたことを示す。表６〜８
において、試験棒１６は慣用のデトネーションガンプロ
セスを用いて単に一種の可燃性ガスで作られ、応力５０
ＫＳＩ（３，５００kg/cm2）において１．８６×１０5
サイクル存続した。また、同じコーティング組成及び厚
さの二重コーティングの層を、二種の可燃性ガスを用い
たデトネーションガンプロセスを用いて塗布し（試験棒
１８）、この試験棒１８は応力５０ＫＳＩにおいて１．
４１６６×１０7 サイクル存続した。これより、基材に
アンダーコートを付着させるのに用いるプロセスは、タ
ングステンカーバイド−コバルトのアンダーコートが
４．３×１０-3インチ／インチより大きい破壊に至る歪
を確実に有するように選ぶべきである。本発明をその特
定の細部に関して説明したが、これらの細部は本発明の
範囲を制限するものと考えるべきでない。
覆した試験棒がすべて被覆接着領域で破断したことを示
すのに対し、例３の表４からのデータは本発明に従って
二重コーティングを被覆した試験棒がエポキシ接着領域
で破断し、被覆接着領域で破断しなかったことを示す。
これらの試験は、Ａｌ2 Ｏ3 コーティングが、単一コー
ティングとして使用した場合に、基材に有効に接着しな
かったが、例３に示す通りにタングステンカーバイド−
コバルトアンダーコートに有効に接着したことを立証す
る。これより、Ａｌ2 Ｏ3 コーティングはブレードにつ
いて良好な耐摩耗性カッティング表面になるが、意図す
る用途において用いる場合、ブレードに接着されたまま
にするのに充分な程にブレードに接着しないことが時に
ある。しかし、ブレードのような基材に、初めにタング
ステンカーバイド−コバルトアンダーコートを被覆し、
次いでＡｌ2 Ｏ3 コーティングを被覆するならば、Ａｌ
2 Ｏ3 コーティングはアンダーコート層に接着しかつ該
層との良好な接着をもたらす。これは、基材に大きな疲
れデビットを引き起こすことになり得る基材をグリット
ブラストすることを必要としないで達成することができ
る。表２のデータは、二種の可燃性ガスを組み合わせて
用いて塗布したコーティングが、単に一種の可燃性ガス
だけを使用した慣用のデトネーションガンプロセスを用
いて塗布したコーティングに比べて、一層良好な破壊に
至る歪及び残留応力をもたらしたことを示す。表６〜８
において、試験棒１６は慣用のデトネーションガンプロ
セスを用いて単に一種の可燃性ガスで作られ、応力５０
ＫＳＩ（３，５００kg/cm2）において１．８６×１０5
サイクル存続した。また、同じコーティング組成及び厚
さの二重コーティングの層を、二種の可燃性ガスを用い
たデトネーションガンプロセスを用いて塗布し（試験棒
１８）、この試験棒１８は応力５０ＫＳＩにおいて１．
４１６６×１０7 サイクル存続した。これより、基材に
アンダーコートを付着させるのに用いるプロセスは、タ
ングステンカーバイド−コバルトのアンダーコートが
４．３×１０-3インチ／インチより大きい破壊に至る歪
を確実に有するように選ぶべきである。本発明をその特
定の細部に関して説明したが、これらの細部は本発明の
範囲を制限するものと考えるべきでない。
Claims (15)
- 【請求項１】 破断に至る歪みが４．３×１０-3インチ
／インチより大きいタングステンカーバイド−コバルト
のアンダーコート及びセラミック材料のトップコートを
含み、トップコート対アンダーコートの厚さの比が６：
１〜１：３である、基材に用いるための二重コーティン
グ。 - 【請求項２】 トップコート対アンダーコートの厚さの
比が３：１〜１：２である請求項１の二重コーティン
グ。 - 【請求項３】 タングステンカーバイド−コバルトアン
ダーコートが５．０×１０-3インチ／インチより大きい
破断に至る歪を有する請求項１の二重コーティング。 - 【請求項４】 セラミック材料がアルミナベースの材料
である請求項１の二重コーティング。 - 【請求項５】 セラミック材料がアルミナ；アルミナと
チタン、クロミア及びジルコニアからなる群より選ぶ少
なくとも一種のメンバーとの組成物；クロミアとアルミ
ナとの組成物；ジルコニアとマグネシア、シリカ、イッ
トリア及びカルシアからなる群より選ぶ少なくとも一種
のメンバーとの組成物；及びクロムカーバイドからなる
群より選ばれる請求項１の二重コーティング。 - 【請求項６】 タングステンカーバイド−コバルトアン
ダーコートが、コバルト含量７〜２５重量％、炭素含量
０．５〜５重量％、タングステン含量７０〜９２．５重
量％有する請求項１の二重コーティング。 - 【請求項７】 前記アンダーコートがクロムを６重量％
まで含有する請求項６の二重コーティング。 - 【請求項８】 コバルト含量が８〜１８重量％であり、
炭素含量が２．０〜４．０重量％であり、タングステン
含量が７８〜９０重量％である請求項６の二重コーティ
ング。 - 【請求項９】 破断に至る歪みが４．３×１０-3インチ
／インチより大きいタングステンカーバイド−コバルト
のアンダーコート及びセラミック材料のトップコートを
含み、アンダーコートが少なくとも 0．０５１ｍｍ（２
ミル）でありかつトップコートが少なくとも 0．０２５
ｍｍ（１ミル）である、基材に用いるための二重コーテ
ィング。 - 【請求項１０】 アンダーコートが厚さ０．０５１〜
０．７６ｍｍ（２〜３０ミル）でありかつトップコート
が厚さ０．０２５〜０．５１ｍｍ（１〜２０ミル）であ
る請求項９の二重コーティング。 - 【請求項１１】 チタン、スチール、アルミニウム、コ
バルト、ニッケル及びこれらの合金からなる群より選ば
れる基材に用いるための請求項１及び９の二重コーティ
ング。 - 【請求項１２】 基材がブレードである請求項１１の二
重コーティング。 - 【請求項１３】 ブレードのチップが被覆された請求項
１２の二重コーティング。 - 【請求項１４】 ブレードがチタンブレードでありかつ
トップコートがアルミナベースの材料である請求項１２
の二重コーティング。 - 【請求項１５】 タングステンカーバイド−コバルトア
ンダーコートが、コバルト含量７〜２５重量％、炭素含
量０．５〜５重量％、タングステン含量７０〜９２．５
重量％を有する請求項１４の二重コーティング。
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1991-07-03 JP JP3188252A patent/JP2824165B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| ES2079577T3 (es) | 1996-01-16 |
| JP2824165B2 (ja) | 1998-11-11 |
| DE69114130T2 (de) | 1996-05-30 |
| DE69114130D1 (de) | 1995-11-30 |
| EP0526670B1 (en) | 1995-10-25 |
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