JPH07826B2 - 炭化クロム−ニッケル基時効硬化性合金コーティングを生成する方法及びそうして製造されたコーティング付き物品 - Google Patents
炭化クロム−ニッケル基時効硬化性合金コーティングを生成する方法及びそうして製造されたコーティング付き物品Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、タービンに代表される
ターボマシンのブレード、ベーン等の気体通路部品用の
改善された耐侵食性コーティングに関するものであり、
特には気体通路部品表面に炭化クロム及び時効硬化性ニ
ッケル基合金を溶射しそして好ましくはその後気体通路
部品を熱処理してなるコーティングを生成する方法及び
炭化クロム及び時効硬化性ニッケル基合金組成物のコー
ティングで被覆された気体通路部品を具備するターボマ
シンに関するものである。
ターボマシンのブレード、ベーン等の気体通路部品用の
改善された耐侵食性コーティングに関するものであり、
特には気体通路部品表面に炭化クロム及び時効硬化性ニ
ッケル基合金を溶射しそして好ましくはその後気体通路
部品を熱処理してなるコーティングを生成する方法及び
炭化クロム及び時効硬化性ニッケル基合金組成物のコー
ティングで被覆された気体通路部品を具備するターボマ
シンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭化クロム−ニッケル基合金は、斯界で
は、ナトリウム冷却型原子炉の炉心における３１６ステ
ンレス鋼部品の高い静的摩擦係数及び高い摩耗速度にな
んとか耐久性を示すコーティングとして知られている。
そうした用途向けのコーティングは、高い中性子の照射
に耐えねばならず、液体ナトリウムに対し耐食性がなけ
ればならず、更には熱衝撃耐性を具備しそして摩擦係数
の低減及び摩耗速度の低下に向けて相手部品と自動的に
なじむ良好な自己整合特性を有するものでなければなら
ない。G.A. Whitlow等による「原子炉用途に対しての低
摩擦炭化物コーティングのナトリウムとの相互適合性の
研究（Sodium Compatibility Studies ofLow Friction
Carbide Coatings for Reactor Application ）」と題
する刊行物（１９７４年、３月４−８）は、爆発銃で溶
射したCr3C2 ＋インコネル７１８コーティングを含めて
様々のコーティングについて熱サイクルの影響、ナトリ
ウムとの相互適合性等を論議している。インコネル（In
conel ）は、ニッケル合金に対するインターナショナル
・ニッケル・カンパニー社の商標である。そこでの試験
は、４２７℃（８００°Ｆ）と６２７℃（１１６０°
Ｆ）との間での１０００時間熱サイクルを含んだ。そう
した曝露後、Cr3C2 ＋インコネル７１８コーティングに
対しては、スポーリング或いはその他の機械的損傷は起
こらずそして基材内部出の変化以外には金属組織学的手
法を使用して観察しうるミクロ組織の変化は存在しなか
った。しかし、ミクロ組織のＸ−線解析は、付着状態の
コーティングがCr7C3 ＋Cr23C6を含みそして高温への長
期曝露に際してCr7C3 からCr23C6への変態が起こってい
るように思われることを示した。爆発銃溶射Cr3C2 ＋イ
ンコネル７１８コーティングは、液体ナトリウム中で使
用される時良好な自己適合性アドヘシブ摩耗（固着摩
耗）耐性を有するように思われた。
は、ナトリウム冷却型原子炉の炉心における３１６ステ
ンレス鋼部品の高い静的摩擦係数及び高い摩耗速度にな
んとか耐久性を示すコーティングとして知られている。
そうした用途向けのコーティングは、高い中性子の照射
に耐えねばならず、液体ナトリウムに対し耐食性がなけ
ればならず、更には熱衝撃耐性を具備しそして摩擦係数
の低減及び摩耗速度の低下に向けて相手部品と自動的に
なじむ良好な自己整合特性を有するものでなければなら
ない。G.A. Whitlow等による「原子炉用途に対しての低
摩擦炭化物コーティングのナトリウムとの相互適合性の
研究（Sodium Compatibility Studies ofLow Friction
Carbide Coatings for Reactor Application ）」と題
する刊行物（１９７４年、３月４−８）は、爆発銃で溶
射したCr3C2 ＋インコネル７１８コーティングを含めて
様々のコーティングについて熱サイクルの影響、ナトリ
ウムとの相互適合性等を論議している。インコネル（In
conel ）は、ニッケル合金に対するインターナショナル
・ニッケル・カンパニー社の商標である。そこでの試験
は、４２７℃（８００°Ｆ）と６２７℃（１１６０°
Ｆ）との間での１０００時間熱サイクルを含んだ。そう
した曝露後、Cr3C2 ＋インコネル７１８コーティングに
対しては、スポーリング或いはその他の機械的損傷は起
こらずそして基材内部出の変化以外には金属組織学的手
法を使用して観察しうるミクロ組織の変化は存在しなか
った。しかし、ミクロ組織のＸ−線解析は、付着状態の
コーティングがCr7C3 ＋Cr23C6を含みそして高温への長
期曝露に際してCr7C3 からCr23C6への変態が起こってい
るように思われることを示した。爆発銃溶射Cr3C2 ＋イ
ンコネル７１８コーティングは、液体ナトリウム中で使
用される時良好な自己適合性アドヘシブ摩耗（固着摩
耗）耐性を有するように思われた。
【０００３】液体ナトリウム用途に加えて、炭化クロム
基溶射コーティング系は、昇温下での滑り及び衝撃摩耗
耐性を提供するのに長年使用されてきた。これまで最も
多く使用された系は、炭化クロム＋ニッケルクロム複合
体である。コーティング中のニッケルクロム（通常Ｎｉ
−２０％Ｃｒ）成分は、約１０〜３５重量％の範囲を有
した。これらコーティングは、爆発銃のみならずプラズ
マ溶射を含めてすべての型式の溶射プロセスを使用して
生成された。溶射に使用された粉末は通常２種の成分の
単純な機械的混合物である。粉末の炭化クロム成分は通
常Cr3C2 であるが、付着状態のコーティングは代表的
に、主成分としてのCr7C3 をもっと少ない量でのCr3C2
及びCr23C6と共に含有している。粉末組成と付着コーテ
ィングとの間の差異は、Cr3C2 の酸化と、その結果とし
ての炭素の損失による。酸化は、爆発銃による溶射にお
いては爆発気体中の酸素或いは二酸化炭素の結果として
起こり、他方プラズマ溶射においては酸化はプラズマ流
れ中への空気の吸引の結果として起こる。金属成分の比
較的高い容積分率を伴うこれら炭化クロム＋ニッケルク
ロムコーティングは、昇温下でのガスタービン部品にお
いてその自己整合性の耐摩耗性の故に使用された。これ
らコーティングは、高い金属含有量の故に、良好な衝撃
耐性、フレッチング（擦過）摩耗耐性及び耐酸化性を有
する。低めの温度では、公称２０重量％ニッケル−クロ
ムを有するコーティングが、メカニカルシールにおける
炭素及び炭素グラファイトに対する摩耗に対してそして
アドヘシブ及びアブレーシブ様式での摩耗全般に対して
使用されてきた。これらコーティングは最も多くは溶射
により生成された。この被覆方式においては、通常粉末
形態であるコーティング材料は、その融点近くまで加熱
され、高速に加速されそして被覆されるべき表面に衝突
せしめられる。粒子は、表面に衝突しそして横方向に流
動して薄いレンズ状粒子（スプラットと呼ばれることが
多い）を形成し、これら粒子は相互に絡み合いそして重
なり合ってコーティングを形成する。溶射法としては、
爆発銃溶射、酸素−燃料火炎溶射、高速酸素−燃料溶
射、プラズマ溶射その他を含む。
基溶射コーティング系は、昇温下での滑り及び衝撃摩耗
耐性を提供するのに長年使用されてきた。これまで最も
多く使用された系は、炭化クロム＋ニッケルクロム複合
体である。コーティング中のニッケルクロム（通常Ｎｉ
−２０％Ｃｒ）成分は、約１０〜３５重量％の範囲を有
した。これらコーティングは、爆発銃のみならずプラズ
マ溶射を含めてすべての型式の溶射プロセスを使用して
生成された。溶射に使用された粉末は通常２種の成分の
単純な機械的混合物である。粉末の炭化クロム成分は通
常Cr3C2 であるが、付着状態のコーティングは代表的
に、主成分としてのCr7C3 をもっと少ない量でのCr3C2
及びCr23C6と共に含有している。粉末組成と付着コーテ
ィングとの間の差異は、Cr3C2 の酸化と、その結果とし
ての炭素の損失による。酸化は、爆発銃による溶射にお
いては爆発気体中の酸素或いは二酸化炭素の結果として
起こり、他方プラズマ溶射においては酸化はプラズマ流
れ中への空気の吸引の結果として起こる。金属成分の比
較的高い容積分率を伴うこれら炭化クロム＋ニッケルク
ロムコーティングは、昇温下でのガスタービン部品にお
いてその自己整合性の耐摩耗性の故に使用された。これ
らコーティングは、高い金属含有量の故に、良好な衝撃
耐性、フレッチング（擦過）摩耗耐性及び耐酸化性を有
する。低めの温度では、公称２０重量％ニッケル−クロ
ムを有するコーティングが、メカニカルシールにおける
炭素及び炭素グラファイトに対する摩耗に対してそして
アドヘシブ及びアブレーシブ様式での摩耗全般に対して
使用されてきた。これらコーティングは最も多くは溶射
により生成された。この被覆方式においては、通常粉末
形態であるコーティング材料は、その融点近くまで加熱
され、高速に加速されそして被覆されるべき表面に衝突
せしめられる。粒子は、表面に衝突しそして横方向に流
動して薄いレンズ状粒子（スプラットと呼ばれることが
多い）を形成し、これら粒子は相互に絡み合いそして重
なり合ってコーティングを形成する。溶射法としては、
爆発銃溶射、酸素−燃料火炎溶射、高速酸素−燃料溶
射、プラズマ溶射その他を含む。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、タービンの
ようなターボマシンのブレード等の気体通路部品は、気
体流れに連行されそして様々の角度でそうした部品に衝
突する様々の寸法の固体粒子からの侵食性摩耗（erosiv
e wear）を受ける。ターボマシンの多くの設計におい
て、気体通路部品への固体粒子の主たる衝突角度は低
く、１０〜３０度の角度が一般である。従って、侵食性
摩耗を受ける気体通路部品の寿命は、これら低角度での
粒子衝突に対する表面の耐摩耗性により決定される。
ようなターボマシンのブレード等の気体通路部品は、気
体流れに連行されそして様々の角度でそうした部品に衝
突する様々の寸法の固体粒子からの侵食性摩耗（erosiv
e wear）を受ける。ターボマシンの多くの設計におい
て、気体通路部品への固体粒子の主たる衝突角度は低
く、１０〜３０度の角度が一般である。従って、侵食性
摩耗を受ける気体通路部品の寿命は、これら低角度での
粒子衝突に対する表面の耐摩耗性により決定される。
【０００５】しかしながら、ターボマシン気体通路部品
を対象としてこうした低角度粒子衝突に対する耐摩耗性
に対して有効なコーティングはいまだ得られていない。
炭化クロム＋ニッケルクロム溶射は充分に有効ではなか
った。本発明の課題は、ターボマシン気体通路部品を対
象としてこうした低角度粒子衝突に対する侵食性摩耗に
対して有効なコーティングを得る技術を確立することで
ある。
を対象としてこうした低角度粒子衝突に対する耐摩耗性
に対して有効なコーティングはいまだ得られていない。
炭化クロム＋ニッケルクロム溶射は充分に有効ではなか
った。本発明の課題は、ターボマシン気体通路部品を対
象としてこうした低角度粒子衝突に対する侵食性摩耗に
対して有効なコーティングを得る技術を確立することで
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、そうした粒
子衝突による侵食性摩耗に対しては、炭化クロム＋時効
硬化性ニッケル基合金溶射コーティングが有用であるこ
とを見いだした。
子衝突による侵食性摩耗に対しては、炭化クロム＋時効
硬化性ニッケル基合金溶射コーティングが有用であるこ
とを見いだした。
【０００７】本発明は、ターボマシンの気体通路部品を
被覆するための炭化クロム及び時効硬化性ニッケル基合
金を該部品表面に溶射することからなる被覆方法を提供
するものである。
被覆するための炭化クロム及び時効硬化性ニッケル基合
金を該部品表面に溶射することからなる被覆方法を提供
するものである。
【０００８】本発明はまた、炭化クロム及びインコネル
７１８のような時効硬化性ニッケル基合金を含むコーテ
ィングをターボマシン気体通路部品の表面上に付着しそ
して後気体通路部品被覆表面を熱処理する方法を提供す
る。
７１８のような時効硬化性ニッケル基合金を含むコーテ
ィングをターボマシン気体通路部品の表面上に付着しそ
して後気体通路部品被覆表面を熱処理する方法を提供す
る。
【０００９】本発明は更に、炭化クロム及び時効硬化性
ニッケル基合金コーティングから成るターボマシンの気
体通路部品用の改善された耐侵食性コーティングを提供
するものである。
ニッケル基合金コーティングから成るターボマシンの気
体通路部品用の改善された耐侵食性コーティングを提供
するものである。
【００１０】本発明はまた、熱処理された、溶射Cr3C2
＋インコネル７１８ターボマシン気体通路部品用コーテ
ィングを提供する。
＋インコネル７１８ターボマシン気体通路部品用コーテ
ィングを提供する。
【００１１】上記のように、本発明は、ターボマシン気
体通路部品の表面を炭化クロム及び時効硬化性ニッケル
基合金から成るコーティングで被覆する方法と関係し、
ターボマシン気体通路部品の表面の少なくとも一部に炭
化クロム及び時効硬化性ニッケル基合金の粉末組成物を
溶射する段階を含む。
体通路部品の表面を炭化クロム及び時効硬化性ニッケル
基合金から成るコーティングで被覆する方法と関係し、
ターボマシン気体通路部品の表面の少なくとも一部に炭
化クロム及び時効硬化性ニッケル基合金の粉末組成物を
溶射する段階を含む。
【００１２】好ましくは、気体通路部品の付着した状態
のコーティング層は、コーティング層のニッケル基合金
成分内部に金属間化合物の析出をもたらすに十分の温度
及び期間加熱される。この熱処理段階において、高い応
力状態にある付着したままのミクロ結晶組織のもっと秩
序化された、明確に定義されたＸ−線回折模様を示す相
を持つ組織への変化が起こる。
のコーティング層は、コーティング層のニッケル基合金
成分内部に金属間化合物の析出をもたらすに十分の温度
及び期間加熱される。この熱処理段階において、高い応
力状態にある付着したままのミクロ結晶組織のもっと秩
序化された、明確に定義されたＸ−線回折模様を示す相
を持つ組織への変化が起こる。
【００１３】
【作用】コーティングの炭化クロム成分は良好な耐侵食
性を提供し同時にコーティングの時効硬化性ニッケル基
合金成分はコーティングに熱及び機械的応力への耐性を
提供する。時効硬化性ニッケル基合金は特に低角度衝突
におけるコーティングの耐侵食性摩耗に寄与しない、す
なわちそれへの耐久性を増大しないものと予想されてい
た。にもかかわらず、予想外にも、時効硬化性ニッケル
基合金の添加はコーティングに熱−機械的強度を付与す
るのみならず、コーティングの耐侵食性、特に低衝突角
度での耐侵食性摩耗を増大することが見いだされた。こ
の増大せる耐侵食性は、気体通路部品に対して特に重要
である。何故なら、侵食性摩耗は部品の全体寸法を大き
く減じ、それによりターボマシンをその意図する用途に
おいて低効率化するからである。これは特に水蒸気及び
ガスタービンのブレードに対して云えることである。
性を提供し同時にコーティングの時効硬化性ニッケル基
合金成分はコーティングに熱及び機械的応力への耐性を
提供する。時効硬化性ニッケル基合金は特に低角度衝突
におけるコーティングの耐侵食性摩耗に寄与しない、す
なわちそれへの耐久性を増大しないものと予想されてい
た。にもかかわらず、予想外にも、時効硬化性ニッケル
基合金の添加はコーティングに熱−機械的強度を付与す
るのみならず、コーティングの耐侵食性、特に低衝突角
度での耐侵食性摩耗を増大することが見いだされた。こ
の増大せる耐侵食性は、気体通路部品に対して特に重要
である。何故なら、侵食性摩耗は部品の全体寸法を大き
く減じ、それによりターボマシンをその意図する用途に
おいて低効率化するからである。これは特に水蒸気及び
ガスタービンのブレードに対して云えることである。
【００１４】
【実施例】ここで使用するものとしての「気体通路部
品」とは、ターボマシン内部で気体流れとの接触を受け
そして気体流れを囲い込みまた気体流れの方向を変更す
るのに使用されることを意図する部品である。代表的な
ターボマシンは、ガスタービン、水蒸気タービン、ター
ボエキスパンダ（膨張機）等である。被覆されうるター
ボマシン部品例は、ブレード、ベーン、ダクト部片、ダ
イアフラム、ノズルブロック等である。
品」とは、ターボマシン内部で気体流れとの接触を受け
そして気体流れを囲い込みまた気体流れの方向を変更す
るのに使用されることを意図する部品である。代表的な
ターボマシンは、ガスタービン、水蒸気タービン、ター
ボエキスパンダ（膨張機）等である。被覆されうるター
ボマシン部品例は、ブレード、ベーン、ダクト部片、ダ
イアフラム、ノズルブロック等である。
【００１５】ここで使用するものとしての「時効硬化性
ニッケル基合金」とは、ニッケル基合金過飽和固溶体か
ら金属間化合物の析出を生ぜしめるよう加熱することに
より硬化されうるニッケル基合金を意味するものであ
る。金属間化合物は通常、アルミニウム、チタン、ニオ
ブ及びタンタルから成る群から選択される少なくとも１
種の元素を含有する。好ましくは、同元素は、コーティ
ングの０．５〜１３重量％、より好ましくは１〜９重量
％の量で存在すべきである。好ましいニッケル基合金
は、約５３重量％ニッケル、約１９重量％鉄及び約１９
重量％クロムを含有し、残部が約３重量％モリブデン、
約５重量％ニオブ及び約１重量％タンタルそして微量の
他の種元素を含むインコネル（Inconel ）７１８であ
る。インコネル７１８は、加熱されるとき、オーステナ
イト（ｆｃｃ）マトリックス中に析出するニッケル金属
間化合物により強化されうる。インコネル７１８は、硬
化相としてニッケル−ニオブ化合物を析出するものと考
えられる。時効硬化性合金に対しては、析出は、約５３
８℃（１０００°Ｆ）で始まりそして一般に温度の増大
と共に析出量は増大する。しかし、８９９℃（１６５０
°Ｆ）のような或る温度を超えると、析出二次相は固溶
状態に逆戻りする場合がある。インコネル７１８に対す
る再固溶温度は８４３℃（１５５０°Ｆ）である。イン
コネル７１８に対する代表的な時効温度は、６９１〜７
６０℃（１２７５〜１４００°Ｆ）であり、一般に好ま
しい温度は７１８℃（１３２５°Ｆ）である。通常、ニ
ッケル基合金に対しては、時効硬化温度は、５３７〜８
９９℃（１０００〜１６５０°Ｆ）でありそして好まし
くは６９１〜７６０℃（１２７５〜１４００°Ｆ）であ
る。加熱処理時間は、一般に少なくとも０．５時間から
２２時間まで、好ましくは４〜１６時間となしうる。
ニッケル基合金」とは、ニッケル基合金過飽和固溶体か
ら金属間化合物の析出を生ぜしめるよう加熱することに
より硬化されうるニッケル基合金を意味するものであ
る。金属間化合物は通常、アルミニウム、チタン、ニオ
ブ及びタンタルから成る群から選択される少なくとも１
種の元素を含有する。好ましくは、同元素は、コーティ
ングの０．５〜１３重量％、より好ましくは１〜９重量
％の量で存在すべきである。好ましいニッケル基合金
は、約５３重量％ニッケル、約１９重量％鉄及び約１９
重量％クロムを含有し、残部が約３重量％モリブデン、
約５重量％ニオブ及び約１重量％タンタルそして微量の
他の種元素を含むインコネル（Inconel ）７１８であ
る。インコネル７１８は、加熱されるとき、オーステナ
イト（ｆｃｃ）マトリックス中に析出するニッケル金属
間化合物により強化されうる。インコネル７１８は、硬
化相としてニッケル−ニオブ化合物を析出するものと考
えられる。時効硬化性合金に対しては、析出は、約５３
８℃（１０００°Ｆ）で始まりそして一般に温度の増大
と共に析出量は増大する。しかし、８９９℃（１６５０
°Ｆ）のような或る温度を超えると、析出二次相は固溶
状態に逆戻りする場合がある。インコネル７１８に対す
る再固溶温度は８４３℃（１５５０°Ｆ）である。イン
コネル７１８に対する代表的な時効温度は、６９１〜７
６０℃（１２７５〜１４００°Ｆ）であり、一般に好ま
しい温度は７１８℃（１３２５°Ｆ）である。通常、ニ
ッケル基合金に対しては、時効硬化温度は、５３７〜８
９９℃（１０００〜１６５０°Ｆ）でありそして好まし
くは６９１〜７６０℃（１２７５〜１４００°Ｆ）であ
る。加熱処理時間は、一般に少なくとも０．５時間から
２２時間まで、好ましくは４〜１６時間となしうる。
【００１６】適当な炭化クロムは、Cr3C2 、Cr23C6及び
Cr7C3 であり、Cr3C2 が好ましい。Cr3C2 ＋インコネル
７１８の付着コーティングをミクロ組織のＸ−線解析に
より調査したとき、それは主にCr7C3及びCr23C6から成
ることが見出された。昇温下での長期曝露に際しては、
Cr7C3 はCr23C6に変換されうるものと考えられる。大半
の用途に対しては、炭化クロム中のクロムは８５〜９５
重量％、好ましくは約８７重量％とすべきである。
Cr7C3 であり、Cr3C2 が好ましい。Cr3C2 ＋インコネル
７１８の付着コーティングをミクロ組織のＸ−線解析に
より調査したとき、それは主にCr7C3及びCr23C6から成
ることが見出された。昇温下での長期曝露に際しては、
Cr7C3 はCr23C6に変換されうるものと考えられる。大半
の用途に対しては、炭化クロム中のクロムは８５〜９５
重量％、好ましくは約８７重量％とすべきである。
【００１７】大半の用途に対しては、コーティング中の
炭化クロム成分の重量％は、５０〜９５重量％、好まし
くは７０〜９０重量％と範囲となしそして時効硬化性ニ
ッケル基合金はコーティングの５〜５０重量％、好まし
くは１０〜３０重量％の範囲となしうる。
炭化クロム成分の重量％は、５０〜９５重量％、好まし
くは７０〜９０重量％と範囲となしそして時効硬化性ニ
ッケル基合金はコーティングの５〜５０重量％、好まし
くは１０〜３０重量％の範囲となしうる。
【００１８】爆発銃を使用しての爆発による火炎溶射
が、本発明のコーティングを生成するのに使用されう
る。基本的に、爆発銃は、約２．５４ｃｍの小さな内径
を有する流体冷却バレルから構成される。一般に、酸素
とアセチレン混合気体が着火されて爆発波を発生し、こ
れが銃のバレルに沿って伝旛し、コーティング材料を加
熱しそして被覆されるべき物品上にまで推進する。米国
特許第２，７１４，５６３号は、火炎コーティングのた
めの爆発波を使用する方法及び装置を開示する。
が、本発明のコーティングを生成するのに使用されう
る。基本的に、爆発銃は、約２．５４ｃｍの小さな内径
を有する流体冷却バレルから構成される。一般に、酸素
とアセチレン混合気体が着火されて爆発波を発生し、こ
れが銃のバレルに沿って伝旛し、コーティング材料を加
熱しそして被覆されるべき物品上にまで推進する。米国
特許第２，７１４，５６３号は、火炎コーティングのた
めの爆発波を使用する方法及び装置を開示する。
【００１９】幾つかの用途において、酸素−アセチレン
燃料混合物を窒素やアルゴンのような不活性気体で希釈
することが望ましい場合がある。希釈気体は、爆発反応
に関与しないので火炎温度を減ずることが見出された。
米国特許第２，９７２，５５０号は、爆発被覆プロセス
をより多くのコーティング組成物と共に使用出来るよう
また新規なそして得られるコーティングに基ずく用途を
一層幅広いものとするように酸素−アセチレン燃料混合
物を希釈する方法を開示する。
燃料混合物を窒素やアルゴンのような不活性気体で希釈
することが望ましい場合がある。希釈気体は、爆発反応
に関与しないので火炎温度を減ずることが見出された。
米国特許第２，９７２，５５０号は、爆発被覆プロセス
をより多くのコーティング組成物と共に使用出来るよう
また新規なそして得られるコーティングに基ずく用途を
一層幅広いものとするように酸素−アセチレン燃料混合
物を希釈する方法を開示する。
【００２０】他の用途において、第２の燃焼性気体がア
セチレンと共に使用でき、そうした気体は好ましくはプ
ロピレンである。２種の燃焼性気体の使用は、米国特許
第４，９０２，５３９号に開示される。
セチレンと共に使用でき、そうした気体は好ましくはプ
ロピレンである。２種の燃焼性気体の使用は、米国特許
第４，９０２，５３９号に開示される。
【００２１】プラズマ被覆トーチもまた、本発明に従い
適当な基材上に様々の組成物のコーティングを生成する
ための別の手段である。プラズマ被覆技術は、コーティ
ング粉末がその融点近く或いは融点を超えて加熱されそ
してプラズマ気体流れにより加速されて被覆されるべき
物品に衝突せしめられる照準線プロセスである。衝突に
際して、加速された粉末は、重なり合った薄いレンズ状
の粒子（スプラット）の多数の層から成るコーティング
を形成する。この方法もまた、本発明コーティングを生
成するのに適当である。
適当な基材上に様々の組成物のコーティングを生成する
ための別の手段である。プラズマ被覆技術は、コーティ
ング粉末がその融点近く或いは融点を超えて加熱されそ
してプラズマ気体流れにより加速されて被覆されるべき
物品に衝突せしめられる照準線プロセスである。衝突に
際して、加速された粉末は、重なり合った薄いレンズ状
の粒子（スプラット）の多数の層から成るコーティング
を形成する。この方法もまた、本発明コーティングを生
成するのに適当である。
【００２２】本発明のコーティングを生成するまた別の
方法は、いわゆる極超音速火炎スプレーコーティングを
含む高速酸素−燃料方法である。これら方法において、
酸素及び燃料気体が連続的に燃焼され、それにより高速
気体流れを形成し、そこにコーティング組成物粉末材料
が注入される。粉末粒子は、その融点近くまで加熱さ
れ、加速されそして被覆されるべき表面に衝突せしめら
れる。衝突に際して、粉末粒子は、外方に流動して重な
り合ったレンズ状の粒子、すなわちスプラットを形成す
る。
方法は、いわゆる極超音速火炎スプレーコーティングを
含む高速酸素−燃料方法である。これら方法において、
酸素及び燃料気体が連続的に燃焼され、それにより高速
気体流れを形成し、そこにコーティング組成物粉末材料
が注入される。粉末粒子は、その融点近くまで加熱さ
れ、加速されそして被覆されるべき表面に衝突せしめら
れる。衝突に際して、粉末粒子は、外方に流動して重な
り合ったレンズ状の粒子、すなわちスプラットを形成す
る。
【００２３】本発明のコーティング層を得るのに使用さ
れる出発材料の炭化クロム粉末は好ましくは、焼結及び
粉砕プロセスにより製造された粉末である。この方法に
おいては、粉末成分が高温で焼結されそして生成する焼
結生成物が粉砕されそして整寸される。金属粉末は好ま
しくはアルゴン噴霧化と続いての整寸により製造され
る。粉末成分はその後機械的混合操作によりブレンドさ
れる。
れる出発材料の炭化クロム粉末は好ましくは、焼結及び
粉砕プロセスにより製造された粉末である。この方法に
おいては、粉末成分が高温で焼結されそして生成する焼
結生成物が粉砕されそして整寸される。金属粉末は好ま
しくはアルゴン噴霧化と続いての整寸により製造され
る。粉末成分はその後機械的混合操作によりブレンドさ
れる。
【００２４】特に、本発明の熱処理した炭化クロム＋ニ
ッケル基時効硬化性合金コーティングはターボマシンの
気体通路部品において使用するに理想的に適合する。コ
ーティングの厚さは大半の用途に対して５〜１０００μ
ｍ厚さの範囲をとり、約１５〜２５０μｍ範囲の厚さが
好ましい。本発明において使用するに適当な基材は、ニ
ッケル基合金、コバルト基合金、鉄基合金、チタン基合
金、高融点金属基合金その他である。
ッケル基時効硬化性合金コーティングはターボマシンの
気体通路部品において使用するに理想的に適合する。コ
ーティングの厚さは大半の用途に対して５〜１０００μ
ｍ厚さの範囲をとり、約１５〜２５０μｍ範囲の厚さが
好ましい。本発明において使用するに適当な基材は、ニ
ッケル基合金、コバルト基合金、鉄基合金、チタン基合
金、高融点金属基合金その他である。
【００２５】本発明の熱処理段階は、コーティング付着
段階に続いて同じ設備において行いうるし、或いは気体
通路備品をターボマシン設備に取付け或いは据えつけそ
して後それらを熱処理段階に曝露することもできる。も
しコーティング部品の使用を意図する環境が熱処理段階
に匹敵するものであるなら、その場合にはコーティング
部品をその意図する環境中で熱処理することもできる。
例えば、ブレードのようなコーティング部品がその意図
する使用環境で昇温下に置かれそしてその環境が熱処理
段階の条件に匹敵するものであるなら、熱処理はそうし
た環境中で自動的に行いうる。従って、熱処理段階は、
コーティング付着段階直後に或いは同じ設備で行う必要
はない。
段階に続いて同じ設備において行いうるし、或いは気体
通路備品をターボマシン設備に取付け或いは据えつけそ
して後それらを熱処理段階に曝露することもできる。も
しコーティング部品の使用を意図する環境が熱処理段階
に匹敵するものであるなら、その場合にはコーティング
部品をその意図する環境中で熱処理することもできる。
例えば、ブレードのようなコーティング部品がその意図
する使用環境で昇温下に置かれそしてその環境が熱処理
段階の条件に匹敵するものであるなら、熱処理はそうし
た環境中で自動的に行いうる。従って、熱処理段階は、
コーティング付着段階直後に或いは同じ設備で行う必要
はない。
【００２６】本発明のサンプルコーティングを生成しそ
して様々の試験に供した。熱処理しなかったコーティン
グサンプル及び時効硬化性ニッケル基合金を含まないコ
ーティングサンプルも比較のため調製した。様々の試験
の簡単な説明を特定の実施例及び比較例と関連して述べ
る。
して様々の試験に供した。熱処理しなかったコーティン
グサンプル及び時効硬化性ニッケル基合金を含まないコ
ーティングサンプルも比較のため調製した。様々の試験
の簡単な説明を特定の実施例及び比較例と関連して述べ
る。
【００２７】（試験１：室温での微細なクロマイトによ
る侵食試験）本発明のコーティングの優れた耐侵食性を
実証するために、侵食体として微細なクロマイト（FeCr
2O4 ）を使用して侵食試験を行った。この試験に対して
は、２５．４ｍｍ巾×５０．８ｍｍ長×１．６ｍｍ厚寸
法のタイプ３０４ステンレス鋼パネルを２５．４ｍｍ巾
×５０．８ｍｍ長の面において関心のあるコーティング
で被覆した。コーティング公称厚さは１５０μｍであっ
た。コーティングを試験するために、パネルを２．１９
ｍｍの直径を有する空気噴出口から１０１．６ｍｍの距
離に置いた。空気噴出口の角度はパネル面から２０度と
しそして空気噴出口をパネルの長手軸線と整列せしめ
た。空気を０．２２MN/m2 （３２psig）の圧力で供給し
た。１２００ｇの微細なクロマイト侵食体をそのすべて
が１００〜１１０秒で消費されるような速度で空気噴出
口に吸引せしめた。微細なクロマイト粒子を衝突せしめ
ることにより生じたコーティングの侵食量を試験前後で
のパネルの重さを計量することにより測定した。６００
ｇの材料を空気噴出口に供給した点を除いてすべてのパ
ラメータ及び手順を同じとして９０度の衝突角度でも同
様の試験を行った。
る侵食試験）本発明のコーティングの優れた耐侵食性を
実証するために、侵食体として微細なクロマイト（FeCr
2O4 ）を使用して侵食試験を行った。この試験に対して
は、２５．４ｍｍ巾×５０．８ｍｍ長×１．６ｍｍ厚寸
法のタイプ３０４ステンレス鋼パネルを２５．４ｍｍ巾
×５０．８ｍｍ長の面において関心のあるコーティング
で被覆した。コーティング公称厚さは１５０μｍであっ
た。コーティングを試験するために、パネルを２．１９
ｍｍの直径を有する空気噴出口から１０１．６ｍｍの距
離に置いた。空気噴出口の角度はパネル面から２０度と
しそして空気噴出口をパネルの長手軸線と整列せしめ
た。空気を０．２２MN/m2 （３２psig）の圧力で供給し
た。１２００ｇの微細なクロマイト侵食体をそのすべて
が１００〜１１０秒で消費されるような速度で空気噴出
口に吸引せしめた。微細なクロマイト粒子を衝突せしめ
ることにより生じたコーティングの侵食量を試験前後で
のパネルの重さを計量することにより測定した。６００
ｇの材料を空気噴出口に供給した点を除いてすべてのパ
ラメータ及び手順を同じとして９０度の衝突角度でも同
様の試験を行った。
【００２８】（例１）多くの産業用途において見いださ
れるのと同様の非常に微細な粒子による耐侵食性におけ
る本発明コーティングの効用を評価するために、上記の
試験１を実施した。この試験において、侵食体材料は、
化石燃料焚き発電設備における熱交換器から剥げ落ちる
材料に類似の材料であるクロマイト（FeCr2O4 ）であ
る。この材料は、水蒸気中に連行されそしてタービンの
固体粒子侵食を生ぜしめる。この試験において、炭化ク
ロム−ニッケルクロムコーティングを本発明の炭化クロ
ム−インコネル７１８コーティングと被覆したままの状
態及び熱処理した状態両方で比較した。爆発銃方法を使
用してタイプ３０４ステンレス鋼基材上に１５０μｍ厚
のコーティングを付着した。表１のコーティングＡに対
する出発コーティング粉末は１１重量％インコネル７１
８及び８９重量％炭化クロムであった。表１のコーティ
ングＢに対する出発粉末は１１重量％の８０％Ｎｉ−２
０％Ｃｒ及び８９重量％炭化クロムであった。この例で
の熱処理は、真空中７１８℃で８時間とした。表１に示
される試験１データからわかるように、室温での微細ク
ロマイト試験において、被覆したままの状態では２０度
或いは９０度衝突角度いずれにおいても２種のコーティ
ングＡ、Ｂの性能に有意差は存在しない。しかし、熱処
理した状態では、本発明のコーティング（コーティング
Ａ）は２０度及び９０度衝突角度両方においてコーティ
ングＢよりも相当に優れている。
れるのと同様の非常に微細な粒子による耐侵食性におけ
る本発明コーティングの効用を評価するために、上記の
試験１を実施した。この試験において、侵食体材料は、
化石燃料焚き発電設備における熱交換器から剥げ落ちる
材料に類似の材料であるクロマイト（FeCr2O4 ）であ
る。この材料は、水蒸気中に連行されそしてタービンの
固体粒子侵食を生ぜしめる。この試験において、炭化ク
ロム−ニッケルクロムコーティングを本発明の炭化クロ
ム−インコネル７１８コーティングと被覆したままの状
態及び熱処理した状態両方で比較した。爆発銃方法を使
用してタイプ３０４ステンレス鋼基材上に１５０μｍ厚
のコーティングを付着した。表１のコーティングＡに対
する出発コーティング粉末は１１重量％インコネル７１
８及び８９重量％炭化クロムであった。表１のコーティ
ングＢに対する出発粉末は１１重量％の８０％Ｎｉ−２
０％Ｃｒ及び８９重量％炭化クロムであった。この例で
の熱処理は、真空中７１８℃で８時間とした。表１に示
される試験１データからわかるように、室温での微細ク
ロマイト試験において、被覆したままの状態では２０度
或いは９０度衝突角度いずれにおいても２種のコーティ
ングＡ、Ｂの性能に有意差は存在しない。しかし、熱処
理した状態では、本発明のコーティング（コーティング
Ａ）は２０度及び９０度衝突角度両方においてコーティ
ングＢよりも相当に優れている。
【００２９】
【表１】
【００３０】（試験２：昇温下での粗いクロマイトによ
る侵食試験）本発明コーティングの優れた耐侵食性を実
証するために、コーティング及び侵食体の両方を５５０
℃の公称温度に維持して侵食試験を行った。この試験に
対しては、４．０ｍｍ厚のタイプ３０４ステンレス鋼パ
ネルにその２５．４ｍｍ長×１２．７ｍｍ巾の面に関心
のあるコーティングを形成した。コーティング公称厚さ
は２５０μｍであった。コーティングを試験するため
に、パネルを８９ｍｍ×２５．４ｍｍ断面と３．６６ｍ
長さとを有する加熱トンネルの一端に取付けた。トンネ
ルの他端には、上述した試験温度にサンプルコーティン
グを加熱するに十分の高温ガス流れを発生する燃焼器を
設置した。７５μｍ公称直径の比較的粗いクロマイト侵
食体粒子をコーティング表面に衝突前に２２８ｍ／秒の
公称速度に達するように燃焼器排出流れに導入した。衝
突角度はコーティングパネルの姿勢角度を機械的に調整
することにより変更した。クロマイト粒子を衝突するこ
とにより生じた侵食量を試験前後のパネルの重さを計量
することにより測定した。侵食速度はサンプルに衝突し
た侵食体の単位ｇ当たりの重量変化として表した。
る侵食試験）本発明コーティングの優れた耐侵食性を実
証するために、コーティング及び侵食体の両方を５５０
℃の公称温度に維持して侵食試験を行った。この試験に
対しては、４．０ｍｍ厚のタイプ３０４ステンレス鋼パ
ネルにその２５．４ｍｍ長×１２．７ｍｍ巾の面に関心
のあるコーティングを形成した。コーティング公称厚さ
は２５０μｍであった。コーティングを試験するため
に、パネルを８９ｍｍ×２５．４ｍｍ断面と３．６６ｍ
長さとを有する加熱トンネルの一端に取付けた。トンネ
ルの他端には、上述した試験温度にサンプルコーティン
グを加熱するに十分の高温ガス流れを発生する燃焼器を
設置した。７５μｍ公称直径の比較的粗いクロマイト侵
食体粒子をコーティング表面に衝突前に２２８ｍ／秒の
公称速度に達するように燃焼器排出流れに導入した。衝
突角度はコーティングパネルの姿勢角度を機械的に調整
することにより変更した。クロマイト粒子を衝突するこ
とにより生じた侵食量を試験前後のパネルの重さを計量
することにより測定した。侵食速度はサンプルに衝突し
た侵食体の単位ｇ当たりの重量変化として表した。
【００３１】（例２）昇温下での本発明のコーティング
の耐侵食性の有効性を評価するために、上記試験２を使
用した。この試験において、例１で使用した試験１と同
じ組成ではあるが大きな寸法の幾分粗いクロマイト粒子
を使用した。この試験において、コーティングＡ（８０
重量％炭化クロム＋２０重量％ニッケルクロム）及びコ
ーティングＣ（６５重量％炭化クロム＋３５重量％ニッ
ケルクロム）を本発明のコーティングＢ（７８重量％炭
化クロム＋２２重量％ＩＮ−７１８）と比較した。コー
ティングを例１と同様にして約２５０μｍ厚さにまで被
覆した。２２８ｍ／秒の粒子速度を使用してのこの試験
の結果を表２に示す。同様の試験を３０３ｍ／秒の粒子
速度で行った。その結果を表３に示す。試験データか
ら、表２の２２８ｍ／秒の粒子速度において、本発明の
コーティングＢがすべての衝突角度でコーティングＡ及
びＣより良好であり、特に１５度の衝突角度で優秀であ
ることが明白である。表３の３０３ｍ／秒の粒子速度に
おいては、１５度の衝突角度において本発明のコーティ
ングＢはコーティングＡ及びＣより優れていた。
の耐侵食性の有効性を評価するために、上記試験２を使
用した。この試験において、例１で使用した試験１と同
じ組成ではあるが大きな寸法の幾分粗いクロマイト粒子
を使用した。この試験において、コーティングＡ（８０
重量％炭化クロム＋２０重量％ニッケルクロム）及びコ
ーティングＣ（６５重量％炭化クロム＋３５重量％ニッ
ケルクロム）を本発明のコーティングＢ（７８重量％炭
化クロム＋２２重量％ＩＮ−７１８）と比較した。コー
ティングを例１と同様にして約２５０μｍ厚さにまで被
覆した。２２８ｍ／秒の粒子速度を使用してのこの試験
の結果を表２に示す。同様の試験を３０３ｍ／秒の粒子
速度で行った。その結果を表３に示す。試験データか
ら、表２の２２８ｍ／秒の粒子速度において、本発明の
コーティングＢがすべての衝突角度でコーティングＡ及
びＣより良好であり、特に１５度の衝突角度で優秀であ
ることが明白である。表３の３０３ｍ／秒の粒子速度に
おいては、１５度の衝突角度において本発明のコーティ
ングＢはコーティングＡ及びＣより優れていた。
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】（試験３：室温での粗いアルミナによる侵
食試験）本発明のコーティングの優れた耐侵食性を実証
するために、侵食体として比較的粗い、角張ったアルミ
ナを使用して侵食試験を行った。この試験に対しては、
２５．４ｍｍ巾×５０．８ｍｍ長×１．６ｍｍ厚寸法の
タイプ３０４ステンレス鋼パネルをその２５．４ｍｍ巾
×５０．８ｍｍ長の面において関心のあるコーティング
で被覆した。コーティング公称厚さは１５０μｍであっ
た。コーティングを試験するために、２．１９ｍｍの直
径を有する空気噴出口から１０１．６ｍｍの距離にパネ
ルを置いた。空気噴出口の角度をパネル面から２０度と
しそして空気噴出口をパネルの長手軸線と整列させた。
空気を空気噴出口に０．２２MN/m2 （３２psig）の圧力
で供給した。６００ｇのアルミナ侵食体をすべてが１０
０〜１１０秒で消費されるような速度で空気噴出口に吸
引せしめた。アルミナ粒子を衝突せしめることにより生
じたコーティングの侵食量を試験前後でのパネルの重さ
を計量することにより測定した。侵食速度は、侵食体単
位ｇ当たりの重量変化として表した。３００ｇのみの材
料を空気噴出口に供給した点を除いてすべてのパラメー
タ及び手順を同じとして９０度の衝突角度でも同様の試
験を行った。
食試験）本発明のコーティングの優れた耐侵食性を実証
するために、侵食体として比較的粗い、角張ったアルミ
ナを使用して侵食試験を行った。この試験に対しては、
２５．４ｍｍ巾×５０．８ｍｍ長×１．６ｍｍ厚寸法の
タイプ３０４ステンレス鋼パネルをその２５．４ｍｍ巾
×５０．８ｍｍ長の面において関心のあるコーティング
で被覆した。コーティング公称厚さは１５０μｍであっ
た。コーティングを試験するために、２．１９ｍｍの直
径を有する空気噴出口から１０１．６ｍｍの距離にパネ
ルを置いた。空気噴出口の角度をパネル面から２０度と
しそして空気噴出口をパネルの長手軸線と整列させた。
空気を空気噴出口に０．２２MN/m2 （３２psig）の圧力
で供給した。６００ｇのアルミナ侵食体をすべてが１０
０〜１１０秒で消費されるような速度で空気噴出口に吸
引せしめた。アルミナ粒子を衝突せしめることにより生
じたコーティングの侵食量を試験前後でのパネルの重さ
を計量することにより測定した。侵食速度は、侵食体単
位ｇ当たりの重量変化として表した。３００ｇのみの材
料を空気噴出口に供給した点を除いてすべてのパラメー
タ及び手順を同じとして９０度の衝突角度でも同様の試
験を行った。
【００３５】（例３）この試験においては、比較的大き
なアルミナ粒子を室温で使用した。試験は試験３の手順
で２０度及び９０度衝突角度両方において被覆したまま
の状態或いは熱処理した状態いずれについても行った。
結果を表４に示す。この例での熱処理は、真空中７１８
℃で８時間及び（或いは）空気中７１８℃で８時間とし
た。コーティングを例１におけるように１５０μｍの厚
さまで被覆した。出発粉末組成及びコーティング層最終
組成をそれぞれを表４に示す。試験データから、室温で
粗いアルミナを使用して試験される場合、被覆したまま
の状態では、３種のコーティング間にほとんど差は無い
ことが明らかである。９０度の衝突角度においては、熱
処理したコーティングがある程度の改善を示した。しか
し、２０度の衝突角度では、本発明のコーティングＡ及
びＢと従来コーティングＣとの間には相当の改善があっ
た。これは、産業界での大半の侵食が高衝突角度ではな
く、低衝突角度で起こるから非常に意義ある結果であ
る。
なアルミナ粒子を室温で使用した。試験は試験３の手順
で２０度及び９０度衝突角度両方において被覆したまま
の状態或いは熱処理した状態いずれについても行った。
結果を表４に示す。この例での熱処理は、真空中７１８
℃で８時間及び（或いは）空気中７１８℃で８時間とし
た。コーティングを例１におけるように１５０μｍの厚
さまで被覆した。出発粉末組成及びコーティング層最終
組成をそれぞれを表４に示す。試験データから、室温で
粗いアルミナを使用して試験される場合、被覆したまま
の状態では、３種のコーティング間にほとんど差は無い
ことが明らかである。９０度の衝突角度においては、熱
処理したコーティングがある程度の改善を示した。しか
し、２０度の衝突角度では、本発明のコーティングＡ及
びＢと従来コーティングＣとの間には相当の改善があっ
た。これは、産業界での大半の侵食が高衝突角度ではな
く、低衝突角度で起こるから非常に意義ある結果であ
る。
【００３６】真空中で加熱されたコーティングサンプル
Ａのコーティングを更に大気中で７１８℃において７２
時間加熱した。これはコーティングの過時効状態と考え
られる。しかし、２０度での侵食速度は５７μｇ／ｇで
ありそして９０度での侵食速度は７８μｇ／ｇであるこ
とが見いだされた。使用中の雰囲気への長期曝露により
起こりうる過時効状態でも改善されたコーティング性能
が保持されることがわかる。
Ａのコーティングを更に大気中で７１８℃において７２
時間加熱した。これはコーティングの過時効状態と考え
られる。しかし、２０度での侵食速度は５７μｇ／ｇで
ありそして９０度での侵食速度は７８μｇ／ｇであるこ
とが見いだされた。使用中の雰囲気への長期曝露により
起こりうる過時効状態でも改善されたコーティング性能
が保持されることがわかる。
【００３７】
【表４】
【００３８】（例４）この例では、本発明の３種のコー
ティングにおける金属相の量の影響を試験３の手順を使
用して比較した。１５０μｍ厚のコーティングを被覆し
たままの状態及び熱処理状態両方において評価した。こ
の場合の熱処理は、真空中７１８℃で８時間とした。結
果を表５に示す。９０度の衝突角度の場合、３種のコー
ティング間に被覆状態及び熱処理状態いずれもほとんど
差はなかった。２０度の衝突角度の場合、被覆状態及び
熱処理状態いずれも金属相の増加と共に侵食速度にわず
かの増加が見られる。しかし、この増加は非常に大きい
ものではない。従って、本発明のコーティングが広範囲
の金属相含有量にわたって非常に有用であることが明ら
かである。
ティングにおける金属相の量の影響を試験３の手順を使
用して比較した。１５０μｍ厚のコーティングを被覆し
たままの状態及び熱処理状態両方において評価した。こ
の場合の熱処理は、真空中７１８℃で８時間とした。結
果を表５に示す。９０度の衝突角度の場合、３種のコー
ティング間に被覆状態及び熱処理状態いずれもほとんど
差はなかった。２０度の衝突角度の場合、被覆状態及び
熱処理状態いずれも金属相の増加と共に侵食速度にわず
かの増加が見られる。しかし、この増加は非常に大きい
ものではない。従って、本発明のコーティングが広範囲
の金属相含有量にわたって非常に有用であることが明ら
かである。
【００３９】
【表５】
【００４０】（試験４：昇温下での微細なアルミナによ
る侵食試験）本発明コーティングの優れた耐侵食性を実
証するために、コーティング及び侵食体両方を５５０℃
の公称温度に維持して侵食試験を行った。この試験に対
しては、１２．７ｍｍ厚さのタイプ４１０ステンレス鋼
ブロックにその３４ｍｍ長×１９ｍｍ巾の面に関心のあ
るコーティングを形成した。コーティングは２５０μｍ
公称厚さであった。コーティングを試験するために、ブ
ロックを不活性気体を充填した包被体内に置いた。そこ
に、２７μｍ公称寸法のアルミナ粒子を不活性気体に懸
濁した流れを１．６ｍｍ直径及び１５０ｍｍ長さの超硬
合金（焼結炭化物）製のノズルを通して導入した。コー
ティングサンプルをノズルの出口端から２０ｍｍのとこ
ろにノズル中心線に対して９０度或いは３０度の角度で
配向して位置づけた。包被体を炉内に置いて、コーティ
ングサンプルを５００℃の温度に加熱した。コーティン
グサンプルがこの温度にある間に、これらに約９４ｍ／
秒の速度で流れる既知量のアルミナ粒子の衝撃を一定期
間曝露せしめた。アルミナ粒子によりコーティングがえ
ぐられた最大深さを侵食のめやすとした。侵食速度はサ
ンプルに衝突した侵食体の単位ｇ当たりの侵食深さとし
て表した。
る侵食試験）本発明コーティングの優れた耐侵食性を実
証するために、コーティング及び侵食体両方を５５０℃
の公称温度に維持して侵食試験を行った。この試験に対
しては、１２．７ｍｍ厚さのタイプ４１０ステンレス鋼
ブロックにその３４ｍｍ長×１９ｍｍ巾の面に関心のあ
るコーティングを形成した。コーティングは２５０μｍ
公称厚さであった。コーティングを試験するために、ブ
ロックを不活性気体を充填した包被体内に置いた。そこ
に、２７μｍ公称寸法のアルミナ粒子を不活性気体に懸
濁した流れを１．６ｍｍ直径及び１５０ｍｍ長さの超硬
合金（焼結炭化物）製のノズルを通して導入した。コー
ティングサンプルをノズルの出口端から２０ｍｍのとこ
ろにノズル中心線に対して９０度或いは３０度の角度で
配向して位置づけた。包被体を炉内に置いて、コーティ
ングサンプルを５００℃の温度に加熱した。コーティン
グサンプルがこの温度にある間に、これらに約９４ｍ／
秒の速度で流れる既知量のアルミナ粒子の衝撃を一定期
間曝露せしめた。アルミナ粒子によりコーティングがえ
ぐられた最大深さを侵食のめやすとした。侵食速度はサ
ンプルに衝突した侵食体の単位ｇ当たりの侵食深さとし
て表した。
【００４１】（例５）１５０μ厚さのサンプルコーティ
ングを表６に示す組成物を使用して例１の手順に準じて
生成した。試験４に従うデータは、本発明の熱処理コー
ティング（コーティングＡ及びＢ）に対する３０度衝突
角度での侵食速度は従来の熱処理コーティング（コーテ
ィングＣ及びＤ）より良好であることを示した。
ングを表６に示す組成物を使用して例１の手順に準じて
生成した。試験４に従うデータは、本発明の熱処理コー
ティング（コーティングＡ及びＢ）に対する３０度衝突
角度での侵食速度は従来の熱処理コーティング（コーテ
ィングＣ及びＤ）より良好であることを示した。
【００４２】
【表６】
【００４３】以上の例はコーティングを被覆するのに爆
発銃手段を使用したが、本発明のコーティングは、プラ
ズマ溶射、高速酸素−燃料溶射、極超音速火炎溶射等を
含めて他の溶射技術を使用しても同様に有用に生成され
うる。
発銃手段を使用したが、本発明のコーティングは、プラ
ズマ溶射、高速酸素−燃料溶射、極超音速火炎溶射等を
含めて他の溶射技術を使用しても同様に有用に生成され
うる。
【００４４】本発明について多くの実施例及び試験例を
説明したが、これらは例示的なものであり、本発明の範
囲内で多くの変更が可能であることを明記されたい。
説明したが、これらは例示的なものであり、本発明の範
囲内で多くの変更が可能であることを明記されたい。
【００４５】
【発明の効果】本発明の熱処理した炭化クロム＋ニッケ
ル基時効硬化性合金コーティングはターボマシンの気体
通路部品において使用するに理想的に適合する。特に、
低角度での粒子衝突による侵食性摩耗に対して有効なコ
ーティングを得る技術を確立した。タービン等の性能維
持が容易となる。
ル基時効硬化性合金コーティングはターボマシンの気体
通路部品において使用するに理想的に適合する。特に、
低角度での粒子衝突による侵食性摩耗に対して有効なコ
ーティングを得る技術を確立した。タービン等の性能維
持が容易となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・エリク・ジャクソン 米国インディアナ州ブランズバーグ、カー ナビ・ドライブ60 (72)発明者 ジーン・マリー・クウェッツ 米国インディアナ州インディアナポリス、 ノース・カレジ・アベニュー7750
Claims (7)
- 【請求項１】 ターボマシンの気体通路部品の表面の少
なくとも一部に炭化クロム及び時効硬化性ニッケル基合
金の粉末組成物を溶射する段階を包合するターボマシン
の気体通路部品の表面を炭化クロム及び時効硬化性ニッ
ケル基合金から成るコーティングで被覆する方法。 - 【請求項２】 付着状態のコーティングを加熱して、コ
ーティングのニッケル基合金成分内部に金属間化合物の
折出をもたらす段階を更に含む請求項１の方法。 - 【請求項３】 付着状態のコーティングを５３７〜８９
９℃（１０００〜１６５０°Ｆ）の範囲の温度で０．５
〜２２時間の範囲の時間加熱する請求項１の方法。 - 【請求項４】 炭化クロムがコーティングの５０〜９５
重量％を占めそして時効硬化性ニッケル基合金がコーテ
ィングの５〜５０重量％を占める請求項１項、２項乃至
３項記載の方法。 - 【請求項５】 ターボマシンの気体通路部品がブレー
ド、ベーン、ダクト部片、ノズルブロック及びダイアフ
ラムから成る群から選択される請求項４の方法。 - 【請求項６】 炭化クロム及び時効硬化性ニッケル基合
金組成物のコーテングで被覆された気体通路部品を具備
するターボマシン。 - 【請求項７】 コーティングが熱処理された炭化クロム
及び時効硬化性ニッケル基合金組成物から成る請求項６
のターボマシン。
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| JP (1) | JPH07826B2 (ja) |
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-
1990
- 1990-10-18 US US07/599,482 patent/US5137422A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
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