JPH08176849A - Metal coated material and its production - Google Patents

Metal coated material and its production

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JPH08176849A
JPH08176849A JP32746194A JP32746194A JPH08176849A JP H08176849 A JPH08176849 A JP H08176849A JP 32746194 A JP32746194 A JP 32746194A JP 32746194 A JP32746194 A JP 32746194A JP H08176849 A JPH08176849 A JP H08176849A
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JP
Japan
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alloy
oxygen
layer
alloy layer
blade
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Withdrawn
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JP32746194A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Suenaga
誠一 末永
Kazuhiro Yasuda
一浩 安田
Kunihiko Wada
国彦 和田
Shinji Arai
真次 荒井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To obtain a metal coated material preventing the peeling of the coating layer due to the formation of a nitride by improving nitriding resistance while satisfying heat resistance, corrosion and oxidation resistances. CONSTITUTION: In a metal coated material with a base material made of an alloy based on at least one kind of element selected from among Fe, Ni and Co and an M-Cr-Al-Y alloy layer (M is at least one kind of element selected from among Fe, Ni and Co) coating the surface of the base material, 0.3-7wt.% oxygen is allowed to exist in the M-Cr-Al-Y alloy layer. The objective metal coated material is produced, e.g. by plasma spraying using M-Cr-Al-Y alloy powder contg. 0.05-5wt.% oxygen.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばガスタービンの
動・静翼の構成材料のように、高温かつ高応力下での耐
久性および信頼性が要求される材料に好適な金属被覆材
料に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal coating material suitable for a material which is required to have durability and reliability under high temperature and high stress, such as a constituent material of a moving or stationary blade of a gas turbine. .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ガスタービンに代表されるエネル
ギー機器の高効率化が精力的に進められている。このよ
うな高効率化を達成する最も効果的な手段としては、機
器使用温度の高温化が挙げられるが、これに伴って機器
構成材料に要求される材料特性は一層過酷になりつつあ
る。高温機器は、高温酸化・腐食環境下に晒されるた
め、高温機器の構成材料に要求される材料特性としては
高温強度や耐食性、耐酸化性等が重要である。
2. Description of the Related Art In recent years, energy devices typified by gas turbines have been energetically promoted to be highly efficient. The most effective means for achieving such high efficiency is to raise the operating temperature of equipment, but with this, the material properties required for equipment constituent materials are becoming more severe. Since high-temperature equipment is exposed to high-temperature oxidative / corrosive environments, high-temperature strength, corrosion resistance, oxidation resistance, etc. are important as the material properties required for the constituent materials of high-temperature equipment.

【0003】しかし、従来の鉄基合金、ニッケル基合
金、コバルト基合金等の耐熱合金単体では、上述したよ
うな高温強度と耐食・耐酸化性とを同時に満たすことが
困難であるため、これら耐熱合金への耐熱および耐食・
耐酸化被覆技術が開発され、実機でもかなりの実績を挙
げている。このような耐熱および耐食・耐酸化被覆材料
としては、 M-Cr-Al-Y合金(MはFe、NiおよびCoから選ば
れる少なくとも 1種の元素)が一般的に用いられてい
る。この M-Cr-Al-Y合金は、高温強度および基材との整
合性に優れた主成分の M元素と、耐食・耐酸化効果の高
い酸化被覆を形成するAlやCrと、被覆層や酸化被膜の密
着性を高める Yとから構成されている。
However, conventional heat-resistant alloys such as iron-based alloys, nickel-based alloys, and cobalt-based alloys are difficult to satisfy the above-mentioned high-temperature strength and corrosion / oxidation resistance at the same time. Heat and corrosion resistance to alloys
Oxidation resistant coating technology has been developed and has a considerable track record in actual equipment. M-Cr-Al-Y alloys (M is at least one element selected from Fe, Ni and Co) are generally used as such heat-resistant, corrosion-resistant and oxidation-resistant coating materials. This M-Cr-Al-Y alloy consists of the main element M, which has excellent high-temperature strength and compatibility with the base material, Al and Cr that form an oxide coating with high corrosion and oxidation resistance, and the coating layer and It is composed of Y, which enhances the adhesion of the oxide film.

【0004】上述した M-Cr-Al-Y合金による被覆層の形
成方法としては、プラズマ溶射法、PVD法、CVD法
等の様々な方法が検討されている。これらのうち、プラ
ズマ溶射法は容易に厚い膜を形成することができるた
め、 M-Cr-Al-Y合金層の最も有効な被覆方法として利用
されている。
Various methods such as a plasma spraying method, a PVD method and a CVD method have been studied as a method for forming the coating layer of the above-mentioned M-Cr-Al-Y alloy. Among them, the plasma spraying method can be used to form a thick film easily, and is therefore used as the most effective coating method for the M-Cr-Al-Y alloy layer.

【0005】ところで、既存の M-Cr-Al-Y合金は、耐食
・耐酸化性の観点から材料開発がなされてきたため、耐
窒化特性に関してはほとんど考慮されていない。すなわ
ち、耐熱合金の表面を従来の M-Cr-Al-Y合金層で被覆し
た金属被覆材料では、長時間の運転を行うと M-Cr-Al-Y
合金層内部から基材の耐熱合金内部に向けて、ガス雰囲
気中の窒素によりAlやTi等の窒化物が生成し、表面の保
護被覆が剥離して基材が損傷するという問題があった。
By the way, the existing M-Cr-Al-Y alloys have been developed from the viewpoints of corrosion resistance and oxidation resistance, so that nitriding resistance is hardly considered. In other words, in the case of a metal coating material in which the surface of a heat-resistant alloy is coated with a conventional M-Cr-Al-Y alloy layer, M-Cr-Al-Y
From the inside of the alloy layer toward the inside of the heat-resistant alloy of the base material, there was a problem that nitrides such as Al and Ti were generated by nitrogen in the gas atmosphere, the protective coating on the surface was peeled off, and the base material was damaged.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の M-Cr-Al-Y合金からなる被覆層を用いた金属被覆材料
は、 M-Cr-Al-Y合金自体が耐酸化性を重視して開発され
てきたため、十分な耐窒化特性を有しておらず、長時間
の運転を行うと M-Cr-Al-Y合金層内部から基材の耐熱合
金内部に向けて窒化物が生成し、表面の保護被覆層が剥
離して基材が損傷するという問題を有していた。このた
め、耐食・耐酸化特性と共に耐窒化特性の向上を図った
金属被覆材料が求められている。
As described above, in the metal coating material using the conventional coating layer made of M-Cr-Al-Y alloy, the M-Cr-Al-Y alloy itself has oxidation resistance. Since it was developed with emphasis on it, it does not have sufficient nitriding resistance, and if it is operated for a long time, nitrides will grow from the inside of the M-Cr-Al-Y alloy layer toward the inside of the heat-resistant alloy of the base material. There was a problem that the protective coating layer on the surface was peeled off to damage the substrate. Therefore, there is a demand for a metal coating material that has improved corrosion resistance and oxidation resistance as well as nitriding resistance.

【0007】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、耐熱性および耐食・耐酸化性を満足
させた上で、耐窒化性の向上を図ることによって、窒化
物の生成による被覆層の剥離等を防止した金属被覆材
料、およびそのような金属被覆材料を再現性よく作製す
ることを可能にした金属被覆材料の製造方法を提供する
ことを目的としている。
The present invention has been made in order to solve such problems, and it is possible to form a nitride by improving the nitriding resistance while satisfying the heat resistance and the corrosion / oxidation resistance. An object of the present invention is to provide a metal coating material that prevents the coating layer from peeling off due to the above, and a method for producing the metal coating material that enables such a metal coating material to be produced with good reproducibility.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段と作用】本発明の金属被覆
材料は、Fe、NiおよびCoから選ばれる少なくとも 1種の
元素を主成分とする合金からなる基材と、前記基材表面
に被覆された M-Cr-Al-Y合金層(ただし、M はFe、Niお
よびCoから選ばれる少なくとも 1種の元素を示す)とを
具備する金属被覆材料において、前記 M-Cr-Al-Y合金層
中に 0.3〜 7重量% の酸素が存在していることを特徴と
している。
The metal coating material of the present invention comprises a base material made of an alloy containing at least one element selected from Fe, Ni and Co as a main component, and coating the surface of the base material. M-Cr-Al-Y alloy layer (where M represents at least one element selected from Fe, Ni and Co) It is characterized by the presence of 0.3 to 7% by weight of oxygen in the layer.

【0009】また、本発明の金属被覆材料の製造方法
は、上記本発明の金属被覆材料を製造するにあたり、0.
05〜 5重量% の範囲の酸素を含有する前記 M-Cr-Al-Y合
金粉末を用いて、前記基材表面を前記 0.3〜 7重量% の
酸素が存在する M-Cr-Al-Y合金層で被覆することを特徴
としている。
Further, the method for producing a metal coating material of the present invention comprises:
Using the M-Cr-Al-Y alloy powder containing oxygen in the range of 05 to 5% by weight, the surface of the substrate is M-Cr-Al-Y alloy in which 0.3 to 7% by weight of oxygen is present. It is characterized by coating with a layer.

【0010】ここで、従来の金属被覆層内で起こる窒化
は、金属被覆層内に侵入した雰囲気ガスの酸素分圧が金
属被覆層内において低下し、相対的に窒素分圧が上昇す
るために起こる現象である。一方、例えば金属は一定量
の酸素を固溶することができる。従って、金属被覆層の
構成元素中に酸素を固溶させたり、あるいは吸着させる
等によって、一定量の酸素を金属被覆層内に存在させる
ことができる。このような一定量以上の酸素が存在する
金属被覆層は、その内部に侵入した雰囲気ガスの酸素分
圧が低下することがあっても、予め金属被覆層内に存在
する酸素によって、金属被覆層内の酸素分圧を一定以上
に保つことができる。これにより、金属被覆層や基材の
構成元素、特にAlやTi等の窒化を防ぐことが可能とな
る。
Here, the nitriding that occurs in the conventional metal coating layer is because the oxygen partial pressure of the atmospheric gas that has penetrated into the metal coating layer decreases in the metal coating layer and the nitrogen partial pressure relatively rises. This is a phenomenon that occurs. On the other hand, for example, metal can form a solid solution of a certain amount of oxygen. Therefore, a certain amount of oxygen can be made to exist in the metal coating layer by solid solution or adsorption of oxygen in the constituent elements of the metal coating layer. Even if the oxygen partial pressure of the atmospheric gas invading the inside of the metal coating layer in which a certain amount of oxygen or more is present may decrease, the metal coating layer is preliminarily changed by the oxygen existing in the metal coating layer. The oxygen partial pressure inside can be kept above a certain level. This makes it possible to prevent nitriding of constituent elements of the metal coating layer and the base material, particularly Al and Ti.

【0011】本発明の金属被覆材料は、上述したような
窒化防止機構を利用したものであって、その内部に 0.3
〜 7重量% の酸素が存在する M-Cr-Al-Y合金層を用いて
いる。この M-Cr-Al-Y合金層中に存在する酸素量が 0.3
重量% 未満であると、上述した窒化の抑制効果を得るこ
とができず、また 7重量% を超えると M-Cr-Al-Y合金の
酸化が激しくなり、被覆層としての本来の機能が低下す
る。 M-Cr-Al-Y合金層中の酸素の存在量は 1〜 5重量%
の範囲とすることがより好ましく、さらに好ましくは 2
〜 3重量% の範囲である。
The metal coating material of the present invention utilizes the nitriding prevention mechanism as described above, and has 0.3
A M-Cr-Al-Y alloy layer containing ~ 7 wt% oxygen is used. The amount of oxygen present in this M-Cr-Al-Y alloy layer is 0.3.
If it is less than 7% by weight, the above nitriding suppression effect cannot be obtained, and if it exceeds 7% by weight, oxidation of the M-Cr-Al-Y alloy becomes severe and the original function as a coating layer deteriorates. To do. The amount of oxygen present in the M-Cr-Al-Y alloy layer is 1 to 5% by weight.
It is more preferable that the range is
The range is up to 3% by weight.

【0012】上述したような 0.3〜 7重量% の酸素が存
在する M-Cr-Al-Y合金層を用いることによって、 M-Cr-
Al-Y合金層ひいては基材の窒化を抑制することができ
る。その結果として、本発明の金属被覆材料を例えばガ
スタービン用の高温部材として用いた場合に、長時間の
運転においても M-Cr-Al-Y合金層の劣化を防ぐことがで
き、よって高信頼性の下で長時間運転が行える高温部材
等が提供できる。
By using the M-Cr-Al-Y alloy layer containing 0.3 to 7% by weight of oxygen as described above, M-Cr-
It is possible to suppress nitriding of the Al-Y alloy layer and thus the base material. As a result, when the metal coating material of the present invention is used as, for example, a high temperature member for a gas turbine, deterioration of the M-Cr-Al-Y alloy layer can be prevented even during long-term operation, and therefore high reliability is achieved. It is possible to provide a high-temperature member or the like that can be operated for a long time under the condition of heat.

【0013】上述した M-Cr-Al-Y合金層中の酸素の存在
形態は、特に限定されるものではなく、例えば M-Cr-Al
-Y合金層の構成元素に固溶した酸素、 M-Cr-Al-Y合金層
を構成する結晶粒の表面や結晶粒界等に単体もしくは酸
化物等として吸着もしくは結合した酸素、 M-Cr-Al-Y合
金層内の空孔等の欠陥内に存在する酸素等、種々の形態
を利用することが可能である。これらのうち、特に M-C
r-Al-Y合金層の各構成元素に固溶した酸素は安定である
ため、上述した M-Cr-Al-Y合金層内の酸素分圧を種々の
条件下で一定以上に保つ上で有効である。この場合、 M
-Cr-Al-Y合金層構成元素の酸素の固溶限界濃度の 1/2以
上の酸素を固溶させることが好ましい。また、 M-Cr-Al
-Y合金層中に存在する酸素は、必ずしも M-Cr-Al-Y合金
層の全体に分布していなければならないものではなく、
M-Cr-Al-Y合金層の表面側、表面と基材との中間部分、
あるいは基材側に帯状に分布させてもよい。ただし、こ
のように酸素存在領域を帯状に分布させる場合には、特
に直接窒素と接する表面近傍部に分布させることが好ま
しい。
The existing form of oxygen in the above-mentioned M-Cr-Al-Y alloy layer is not particularly limited, and may be, for example, M-Cr-Al.
-Oxygen dissolved in the constituent elements of the -Y alloy layer, oxygen adsorbed or combined as a simple substance or as an oxide on the surface of the crystal grains or the grain boundaries that constitute the M-Cr-Al-Y alloy layer, M-Cr Various forms such as oxygen existing in defects such as vacancies in the -Al-Y alloy layer can be used. Of these, MC
Oxygen dissolved in each constituent element of the r-Al-Y alloy layer is stable, so it is necessary to keep the oxygen partial pressure in the M-Cr-Al-Y alloy layer above a certain level under various conditions. It is valid. In this case, M
It is preferable to form a solid solution of oxygen that is 1/2 or more of the solid solution limit concentration of oxygen of the -Cr-Al-Y alloy layer constituent element. Also, M-Cr-Al
-The oxygen present in the Y alloy layer does not necessarily have to be distributed throughout the M-Cr-Al-Y alloy layer,
The surface side of the M-Cr-Al-Y alloy layer, the intermediate portion between the surface and the base material,
Alternatively, it may be distributed in a band shape on the substrate side. However, in the case where the oxygen existing region is distributed in a belt shape as described above, it is particularly preferable to distribute the oxygen existing region in the vicinity of the surface which is in direct contact with nitrogen.

【0014】上述した M-Cr-Al-Y合金層中の酸素量は、
M-Cr-Al-Y合金層を直接化学的分析法または物理的分析
法を用いて測定することができる。具体的には、赤外線
検出器または熱伝導検出器を用いた高感度ガス分析装置
により測定する。
The amount of oxygen in the above M-Cr-Al-Y alloy layer is
The M-Cr-Al-Y alloy layer can be measured using a direct chemical analysis method or a physical analysis method. Specifically, it is measured by a high sensitivity gas analyzer using an infrared detector or a heat conduction detector.

【0015】また、本発明の金属被覆材料における M-C
r-Al-Y合金層は、その製造方法にもよるが、気孔率が 1
0%以下程度であることが好ましい。気孔率が 10%を超え
ると、耐熱・耐食性被覆としての性能が低下し、基材の
酸化や窒化等を招くおそれがある。
MC in the metal coating material of the present invention
The r-Al-Y alloy layer has a porosity of 1 depending on the manufacturing method.
It is preferably about 0% or less. If the porosity exceeds 10%, the performance as a heat resistant / corrosion resistant coating may be deteriorated, and the base material may be oxidized or nitrided.

【0016】本発明の金属被覆材料における基材は、F
e、NiおよびCoから選ばれる少なくとも 1種の元素を主
成分とする合金からなるものであればよく、用途等によ
り公知の耐熱合金を適宜選択して使用することができ
る。実用上は、 IN738、IN939 、Mar-M247、Rene80等の
Ni基超合金や、 FSX-414、Mar-M509等のCo基超合金を用
いることが有効である。
The base material in the metal coating material of the present invention is F
Any alloy may be used as long as it is composed of an alloy containing at least one element selected from e, Ni and Co as a main component, and a known heat-resistant alloy can be appropriately selected and used depending on the application. Practically, such as IN738, IN939, Mar-M247, Rene80, etc.
It is effective to use Ni-based superalloys and Co-based superalloys such as FSX-414 and Mar-M509.

【0017】また、本発明の金属被覆材料における M-C
r-Al-Y合金層には、 0.1〜20重量%のAl、10〜40重量%
のCr、 0.1〜 1.5重量% のY を含み、残部が実質的に M
からなる組成の合金を用いることが好ましい。Alおよび
Crは、耐食・耐酸化性を担う元素である。AlおよびCrの
含有量が上記範囲の下限値未満であると、被覆層の耐食
・耐酸化効果が低下して十分な機能を発揮することがで
きない。一方、上記範囲の上限値を超えると、有害な金
属間化合物層の生成が促進されて、被覆層の延性が低下
するため、被覆層内の亀裂成長等により寿命が低下す
る。AlおよびCrのより好ましい組成比は、Alが 3〜15重
量% 、Crが15〜35重量% の範囲である。 Yは、保護性酸
化被膜並びに被覆層の密着性を改善する元素であり、上
記範囲外ではいずれも効果が低下する。 Yのより好まし
い組成比は、 0.3〜 1重量% の範囲である。残部の M元
素は、Fe、NiおよびCoから選ばれる少なくとも 1種の元
素であればよいが、基材合金との整合性や寿命の面か
ら、特にNiまたはCoの単元素、あるいはNiとCo(Ni>C
o)やCoとNi(Co>Ni)の組合せが好ましい。
MC in the metal coating material of the present invention
The r-Al-Y alloy layer contains 0.1-20 wt% Al, 10-40 wt%
Cr, 0.1-1.5 wt.% Y, balance M substantially
It is preferable to use an alloy having a composition of Al and
Cr is an element responsible for corrosion resistance and oxidation resistance. If the contents of Al and Cr are less than the lower limit values of the above ranges, the corrosion resistance and oxidation resistance effects of the coating layer are reduced, and a sufficient function cannot be exhibited. On the other hand, when the content exceeds the upper limit of the above range, the formation of harmful intermetallic compound layers is promoted and the ductility of the coating layer is lowered, so that the life is shortened due to crack growth in the coating layer and the like. A more preferable composition ratio of Al and Cr is in the range of 3 to 15% by weight of Al and 15 to 35% by weight of Cr. Y is an element that improves the adhesiveness of the protective oxide film and the coating layer, and the effect is reduced in any case outside the above range. A more preferable composition ratio of Y is in the range of 0.3 to 1% by weight. The remaining M element may be at least one element selected from Fe, Ni and Co. However, from the viewpoint of compatibility with the base alloy and life, especially Ni or Co single element, or Ni and Co (Ni> C
o) or a combination of Co and Ni (Co> Ni) is preferable.

【0018】本発明の金属被覆材料においては、 M-Cr-
Al-Y合金層上にセラミックス層を遮熱層(最外被覆層)
として設けてもよい。このセラミックス層は外部の熱を
遮蔽して、基材合金の温度上昇を低減する効果を有して
いる。セラミックスの種類としては、Si3 N 4 、SiC 、
Al2 O 3 、 ZrO2 、 TiN 、 AlN 、サイアロン等が例
示され、いずれのセラミックス材料を用いてもよいが、
ZrO2 が遮熱層としては好適である。また、 ZrO2 の安
定化剤としては Y2 O 3 、 CaO、 MgO等が用いられる
が、これらのうち Y2 O 3 が最も好ましく、特に Y2 O
3 を 8重量% 程度含む部分安定化ジルコニアが極めて優
れた特性を示す。このセラミックス層は、通常多くのポ
アを含み、環境側の元素を容易に通過させる。従って、
本発明の M-Cr-Al-Y合金層を基材とセラミックス層との
結合層として利用することにより、窒素による材料劣化
を軽減し、熱遮蔽被覆材料の長寿命化に大きな効果を示
す。上述したような本発明の金属被覆材料は、例えば以
下のようにして作製する。すなわち、酸素を含有する M
-Cr-Al-Y合金粉末を原料粉末として用いて、プラズマ溶
射法やEB−PVD法等のPVD法で基材表面を被覆す
る。例えば、プラズマ溶射法は原料である粉末をプラズ
マ中で溶融させ、基材表面に吹き付ける被覆作製方法で
あるが、一般に原料粉末に近い組成の溶射被覆層が形成
される。このことから、酸素を含有する M-Cr-Al-Y合金
粉末を原料として使用することにより、その内部に酸素
が存在する M-Cr-Al-Y合金被覆層を形成することができ
る。また、EB−PVD法等においても、酸素を含有す
る M-Cr-Al-Y合金をターゲット材料として用いることに
より、その内部に酸素が存在する M-Cr-Al-Y合金被覆層
を形成することができる。なお、特にプラズマ溶射法は
容易に厚膜を形成できること等から、本発明に好適な製
造方法といえる。
In the metal coating material of the present invention, M-Cr-
Ceramic layer on Al-Y alloy layer and thermal barrier layer (outermost coating layer)
It may be provided as. This ceramic layer has the effect of shielding external heat and reducing the temperature rise of the base alloy. The types of ceramics are Si 3 N 4 , SiC,
Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiN, AlN, sialon, etc. are exemplified, and any ceramic material may be used,
ZrO 2 is suitable as the heat shield layer. As the stabilizer ZrO 2 Y 2 O 3, CaO, although MgO or the like is used, the most preferred of these Y 2 O 3, in particular Y 2 O
Partially stabilized zirconia containing about 8% by weight of 3 shows extremely excellent properties. This ceramic layer usually contains many pores and allows an element on the environment side to easily pass through. Therefore,
By utilizing the M-Cr-Al-Y alloy layer of the present invention as the bonding layer between the base material and the ceramic layer, the material deterioration due to nitrogen is reduced, and a great effect is exerted in extending the life of the heat-shielding coating material. The metal coating material of the present invention as described above is produced, for example, as follows. That is, M containing oxygen
Using the -Cr-Al-Y alloy powder as a raw material powder, the substrate surface is coated by a PVD method such as a plasma spraying method or an EB-PVD method. For example, the plasma spraying method is a coating preparation method in which powder as a raw material is melted in plasma and sprayed on the surface of a base material, but generally, a sprayed coating layer having a composition close to that of the raw material powder is formed. From this, by using oxygen-containing M-Cr-Al-Y alloy powder as a raw material, an M-Cr-Al-Y alloy coating layer in which oxygen exists can be formed. Further, also in the EB-PVD method and the like, the M-Cr-Al-Y alloy coating layer containing oxygen therein is formed by using the oxygen-containing M-Cr-Al-Y alloy as the target material. be able to. In particular, the plasma spraying method can be said to be a suitable manufacturing method for the present invention because a thick film can be easily formed.

【0019】上述したプラズマ溶射法やEB−PVD法
等で基材表面を被覆する場合、原料として用いる M-Cr-
Al-Y合金粉末の酸素含有量は0.05〜 5重量% の範囲とす
る。被覆原料としての M-Cr-Al-Y合金粉末の酸素含有量
が0.05重量% 未満であっても、また 5重量% を超えて
も、いずれも M-Cr-Al-Y合金被覆層中の酸素量を所定の
範囲とすることが困難となる。被覆原料としての M-Cr-
Al-Y合金粉末の酸素含有量は 0.1〜 3重量% の範囲とす
ることがより好ましく、これにより一層窒化抑制効果の
高い M-Cr-Al-Y合金層が得られる。
When the substrate surface is coated by the above-mentioned plasma spraying method or EB-PVD method, M-Cr- used as a raw material
The oxygen content of the Al-Y alloy powder is in the range of 0.05 to 5% by weight. Even if the oxygen content of the M-Cr-Al-Y alloy powder as a coating material is less than 0.05% by weight or more than 5% by weight, the M-Cr-Al-Y alloy coating layer contains It becomes difficult to keep the oxygen amount within a predetermined range. M-Cr- as coating material
The oxygen content of the Al-Y alloy powder is more preferably in the range of 0.1 to 3% by weight, whereby an M-Cr-Al-Y alloy layer having a higher nitriding suppression effect can be obtained.

【0020】また、被覆原料としての M-Cr-Al-Y合金粉
末に含有される酸素の存在形態は、特に限定されるもの
ではなく、例えば M-Cr-Al-Y合金の構成元素に固溶した
酸素、 M-Cr-Al-Y合金粒子の表面等に単体もしくは酸化
物等として吸着もしくは結合した酸素等、種々の形態を
適用することが可能である。これらのうち、特にM-Cr-A
l-Y 合金の構成元素に固溶した酸素は安定であるために
好適である。この場合、固溶限界濃度の 1/2以上の酸素
を固溶させた M-Cr-Al-Y合金粉末を用いることが好まし
い。
The existence form of oxygen contained in the M-Cr-Al-Y alloy powder as the coating raw material is not particularly limited, and may be, for example, a solid constituent element of the M-Cr-Al-Y alloy. It is possible to apply various forms such as dissolved oxygen, oxygen adsorbed or bonded to the surface of M-Cr-Al-Y alloy particles as a simple substance or as an oxide. Of these, especially M-Cr-A
Oxygen dissolved in the constituent elements of the lY alloy is suitable because it is stable. In this case, it is preferable to use M-Cr-Al-Y alloy powder in which oxygen at a concentration not less than 1/2 of the solid solution limit concentration is dissolved.

【0021】本発明の金属被覆材料は、上述したような
酸素含有 M-Cr-Al-Y合金粉末を用いる方法に限らず、酸
素含有雰囲気中で例えばプラズマ溶射法、PVD法、C
VD法等により M-Cr-Al-Y合金被覆層を形成することに
よっても得ることができる。この際、成膜時の雰囲気中
の酸素圧力を10-2Pa以上とすることが好ましい。酸素圧
力が低すぎると、 M-Cr-Al-Y合金層内に酸素を十分に存
在させることができなくなる。さらに、酸素圧力を制御
することによって、例えば M-Cr-Al-Y合金の構成元素中
に固溶する酸素量を制御することもできる。
The metal coating material of the present invention is not limited to the method using the oxygen-containing M-Cr-Al-Y alloy powder as described above, but may be, for example, a plasma spray method, a PVD method, a C method in an oxygen-containing atmosphere.
It can also be obtained by forming an M-Cr-Al-Y alloy coating layer by the VD method or the like. At this time, it is preferable that the oxygen pressure in the atmosphere during film formation be 10 −2 Pa or more. If the oxygen pressure is too low, oxygen cannot be sufficiently present in the M-Cr-Al-Y alloy layer. Further, by controlling the oxygen pressure, it is possible to control the amount of oxygen dissolved in the constituent elements of the M-Cr-Al-Y alloy, for example.

【0022】例えば、大気圧以上の雰囲気中で成膜を行
う場合について詳述すると、成膜雰囲気の圧力は大気圧
以上10気圧以下であることが好ましく、このような雰囲
気中の酸素圧力を 2×104 Pa以上とする。また、雰囲気
ガスとしては、純酸素ガスの圧力を調整して使用する
か、あるいはArやHe等と酸素との混合ガスを使用する。
さらに、成膜にあたっては、成膜用のチャンバ内を酸素
ガスでパージした後に所定の圧力に調整する。なお、成
膜にあたっては、金属が過剰に酸化することを防ぐこと
が好ましい。なぜなら、 M-Cr-Al-Y合金層が脆化するか
らである。
For example, the case of forming a film in an atmosphere of atmospheric pressure or more will be described in detail. It is preferable that the pressure of the film forming atmosphere is not less than atmospheric pressure and not more than 10 atmospheres. × 10 4 Pa or more. As the atmosphere gas, the pressure of pure oxygen gas is adjusted or used, or a mixed gas of Ar, He, etc. and oxygen is used.
Further, in forming the film, the inside of the film forming chamber is purged with oxygen gas and then adjusted to a predetermined pressure. Note that it is preferable to prevent the metal from being excessively oxidized during the film formation. This is because the M-Cr-Al-Y alloy layer becomes brittle.

【0023】また、大気圧未満の減圧雰囲気中で成膜を
行う場合には、酸素圧力を10-3Pa以上の酸素圧力を維持
した上で、雰囲気圧を10-3〜10-1Paとすることが好まし
い。このような減圧下で成膜を行うことによって、 M-C
r-Al-Y合金の酸化を抑制することができる。この際、純
酸素でチャンバ内をパージした後に、所定の圧力に調整
する。
When the film is formed in a reduced pressure atmosphere below atmospheric pressure, the oxygen pressure is maintained at 10 -3 Pa or more, and then the atmospheric pressure is set to 10 -3 to 10 -1 Pa. Preferably. By performing film formation under such reduced pressure, MC
It is possible to suppress the oxidation of the r-Al-Y alloy. At this time, after purging the chamber with pure oxygen, the pressure is adjusted to a predetermined pressure.

【0024】上述したような M-Cr-Al-Y合金層による被
覆方法は、最表面の保護被覆層の形成に限らず、酸化ジ
ルコニウムや酸化アルミニウム等のセラミックス層から
なる遮熱層(最外被覆層)の下地層の形成方法として使
用することもできる。
The coating method using the M-Cr-Al-Y alloy layer as described above is not limited to the formation of the protective coating layer on the outermost surface, but a heat shield layer (outermost layer) made of a ceramic layer such as zirconium oxide or aluminum oxide. It can also be used as a method for forming an underlayer of a coating layer).

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0026】実施例1 まず、基材としてNi基合金IN738 を用意し、これを動翼
形状に加工した後、その表面にブラスト処理を施した。
次いで、この動翼形状の基材を減圧チャンバ内に配置す
ると共に、減圧チャンバ内を酸素ガスで置換した後に10
-1Pa台まで減圧した。このような酸素ガス中で、 Co-29
%Cr-6%Al-0.4%Y(重量%)組成の合金粉末を、厚さ 100μ
m となるように低圧プラズマ溶射して、動翼形状の基材
表面を M(Co)-Cr-Al-Y合金層で被覆した。
Example 1 First, a Ni-base alloy IN738 was prepared as a substrate, processed into a blade shape, and then its surface was blasted.
Then, the blade-shaped base material was placed in the decompression chamber, and after the decompression chamber was replaced with oxygen gas, 10
The pressure was reduced to -1 Pa. In such oxygen gas, Co-29
Alloy powder with a composition of% Cr-6% Al-0.4% Y (wt%), thickness 100μ
Low-pressure plasma spraying was performed to obtain m, and the surface of the blade-shaped substrate was coated with the M (Co) -Cr-Al-Y alloy layer.

【0027】このようにして得た M(Co)-Cr-Al-Y合金層
中の酸素量を赤外線検出器を用いた高感度ガス分析装置
で分析したところ、 M(Co)-Cr-Al-Y合金層全体としては
3重量% の酸素が存在していた。次に、上記 M(Co)-Cr-
Al-Y合金層を被覆したNi基合金動翼を、ガス燃焼温度が
1373Kのガスタービン動翼として用いて、ガスタービン
の実機運転を行ったところ、 10000時間を超えても動翼
材料の劣化は見られなかった。
The amount of oxygen in the M (Co) -Cr-Al-Y alloy layer thus obtained was analyzed by a high-sensitivity gas analyzer using an infrared detector. -Y alloy layer as a whole
There was 3% by weight of oxygen. Next, the above M (Co) -Cr-
A Ni-based alloy blade coated with an Al-Y alloy layer has a gas combustion temperature of
When the gas turbine was used as a 1373K gas turbine blade and the gas turbine was actually operated, no deterioration of the blade material was observed even after 10,000 hours.

【0028】また、本発明との比較例として、上記実施
例1と同一の動翼形状の基材を配置した減圧チャンバ内
を、大気圧から10Pa台の真空度まで減圧した状態で、実
施例1と同一組成の M(Co)-Cr-Al-Y合金を厚さ 100μm
で低圧プラズマ溶射した。この M(Co)-Cr-Al-Y合金層中
の酸素量は 0.1重量% であった。また、このM(Co)-Cr-A
l-Y 合金層を被覆したNi基合金動翼を、ガス燃焼温度が
1373Kのガスタービン動翼として用いて、ガスタービン
の実機運転を行ったところ、1000時間の時点で表面被覆
層が剥離し、基材の劣化が見られた。劣化部分を調査し
たところ、窒化アルミニウムが検出された。
In addition, as a comparative example with the present invention, an example in which the inside of the decompression chamber in which the same blade-shaped substrate as that of the above-mentioned Example 1 is arranged is depressurized from atmospheric pressure to a vacuum degree of 10 Pa 100 μm thick M (Co) -Cr-Al-Y alloy with the same composition as
Low pressure plasma spraying. The amount of oxygen in this M (Co) -Cr-Al-Y alloy layer was 0.1% by weight. Also, this M (Co) -Cr-A
The Ni-based alloy blade coated with the lY alloy layer has a gas combustion temperature of
When the gas turbine was used as a 1373 K gas turbine blade and the gas turbine was actually operated, the surface coating layer peeled off at 1000 hours, and deterioration of the substrate was observed. When the deteriorated portion was investigated, aluminum nitride was detected.

【0029】実施例2 動翼形状のNi基合金IN738 からなる基材表面にブラスト
処理を施した後、この動翼形状の基材を減圧チャンバ内
に配置した。減圧チャンバ内を酸素ガスで置換した後、
雰囲気圧を105 Pa台とした。このような酸素ガス中で、
Co-32%Ni-21%Cr-8%Al-0.5%Y(重量%)組成の合金粉末を、
厚さ 150μm となるようにプラズマ溶射して、動翼形状
の基材表面をM(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金層で被覆した。
Example 2 After a surface of a base material made of a blade-shaped Ni-base alloy IN738 was blasted, the blade-shaped base material was placed in a decompression chamber. After replacing the inside of the decompression chamber with oxygen gas,
The atmospheric pressure was set to 10 5 Pa. In oxygen gas like this,
Alloy powder of Co-32% Ni-21% Cr-8% Al-0.5% Y (wt%) composition,
Plasma spraying was performed to a thickness of 150 μm, and the surface of the blade-shaped substrate was coated with the M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer.

【0030】このようにして得たM(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金
層中の酸素量を実施例1と同様にして分析したところ、
5重量% の酸素が存在していた。次に、上記 M(Co)-Cr-
Al-Y合金層を被覆したNi基合金動翼を、ガス燃焼温度が
1573Kのガスタービン動翼として用いて、ガスタービン
の実機運転を行ったところ、 10000時間を超えても動翼
材料の劣化は見られなかった。
The amount of oxygen in the M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer thus obtained was analyzed in the same manner as in Example 1.
There was 5% by weight of oxygen. Next, the above M (Co) -Cr-
A Ni-based alloy blade coated with an Al-Y alloy layer has a gas combustion temperature of
When the gas turbine was used as a 1573K gas turbine rotor blade and the gas turbine was actually operated, no deterioration of the rotor blade material was observed even after 10,000 hours.

【0031】また、本発明との比較例として、上記実施
例2と同一の動翼形状の基材を配置した減圧チャンバ内
を、大気圧から10Pa台の真空度まで減圧した状態で、実
施例2と同一組成のM(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金を厚さ 150μ
m で低圧プラズマ溶射した。このM(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金
層中の酸素量は 0.2重量% であった。また、このM(Co,N
i)-Cr-Al-Y合金層を被覆したNi基合金動翼を、ガス燃焼
温度が 1573Kのガスタービン動翼として用いて、ガスタ
ービンの実機運転を行ったところ、2000時間の時点で表
面被覆層が剥離し、基材の劣化が見られた。劣化部分を
調査したところ、窒化アルミニウムが検出された。
Further, as a comparative example with the present invention, an example in which the inside of the decompression chamber in which the same blade-shaped substrate as that of the above-mentioned Example 2 is arranged is depressurized from atmospheric pressure to a vacuum degree of 10 Pa Thickness of M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy with the same composition as 2
Low pressure plasma spraying at m. The amount of oxygen in this M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer was 0.2% by weight. Also, this M (Co, N
i) -Cr-Al-Y alloy layer-coated Ni-base alloy blade was used as a gas turbine blade with a gas combustion temperature of 1573K, and the actual operation of the gas turbine was performed. The coating layer was peeled off, and deterioration of the substrate was observed. When the deteriorated portion was investigated, aluminum nitride was detected.

【0032】実施例3 動翼形状のNi基合金IN738 からなる基材表面にブラスト
処理を施した後、この動翼形状の基材を減圧チャンバ内
に配置した。減圧チャンバ内を酸素ガスで置換した後、
雰囲気圧を10-1Pa台とした。このような酸素ガス中で、
Co-32%Ni-21%Cr-8%Al-0.5%Y(重量%)組成の合金粉末を、
厚さ 150μm となるように低圧プラズマ溶射して、動翼
形状の基材表面をM(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金層で被覆した。
Example 3 After a surface of a base material made of a blade-shaped Ni-base alloy IN738 was blasted, the blade-shaped base material was placed in a decompression chamber. After replacing the inside of the decompression chamber with oxygen gas,
The atmospheric pressure was in the 10 -1 Pa range. In oxygen gas like this,
Alloy powder of Co-32% Ni-21% Cr-8% Al-0.5% Y (wt%) composition,
Low-pressure plasma spraying was performed to a thickness of 150 μm, and the blade-shaped substrate surface was coated with an M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer.

【0033】このようにして得たM(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金
層中の酸素量を実施例1と同様にして分析したところ、
4重量% の酸素が存在していた。次に、上記M(Co,Ni)-C
r-Al-Y合金層を被覆したNi基合金動翼を、ガス燃焼温度
が 1573Kのガスタービン動翼として用いて、ガスタービ
ンの実機運転を行ったところ、 10000時間を超えても動
翼材料の劣化は見られなかった。
When the oxygen content in the M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer thus obtained was analyzed in the same manner as in Example 1,
There was 4% by weight of oxygen. Next, the above M (Co, Ni) -C
A Ni-based alloy blade coated with an r-Al-Y alloy layer was used as a gas turbine blade with a gas combustion temperature of 1573K, and the actual operation of the gas turbine was performed. No deterioration was observed.

【0034】また、本発明との比較例として、上記実施
例3と同一の動翼形状の基材を配置した減圧チャンバ内
を、大気圧から10Pa台の真空度まで減圧した状態で、実
施例3と同一組成のM(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金を厚さ 150μ
m で低圧プラズマ溶射した。このM(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金
層中の酸素量は0.07重量% であった。また、このM(Co,N
i)-Cr-Al-Y合金層を被覆したNi基合金動翼を、ガス燃焼
温度が 1573Kのガスタービン動翼として用いて、ガスタ
ービンの実機運転を行ったところ、1500時間の時点で表
面被覆層が剥離し、基材の劣化が見られた。劣化部分を
調査したところ、窒化アルミニウムが検出された。
Further, as a comparative example with the present invention, an example in which the inside of the decompression chamber in which the same blade-shaped substrate as that of the above-mentioned Example 3 was arranged was depressurized from atmospheric pressure to a vacuum degree of 10 Pa The thickness of M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy of the same composition as 3
Low pressure plasma spraying at m. The amount of oxygen in this M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer was 0.07% by weight. Also, this M (Co, N
i) -Cr-Al-Y alloy layer-coated Ni-based alloy blades were used as gas turbine blades with a gas combustion temperature of 1573K, and the actual operation of the gas turbine was performed. The coating layer was peeled off, and deterioration of the substrate was observed. When the deteriorated portion was investigated, aluminum nitride was detected.

【0035】実施例4 動翼形状のNi基合金MarM247 からなる基材表面を研磨し
た後、この動翼形状の基材を減圧チャンバ内に配置し
た。減圧チャンバ内を酸素ガスで置換した後、雰囲気圧
を 2×10-1Pa台とした。このような酸素ガス中で、 Co-
32%Ni-21%Cr-8%Al-0.3%Y(重量%)組成の合金ターゲット
を用いて、スパッタリング法により厚さ150μm のM(Co,
Ni)-Cr-Al-Y合金層を形成した。さらに、この M(Co, N
i)-Cr-Al-Y合金層上に、大気中溶射により Y安定化酸化
ジルコニウムからなる遮熱層を形成して、ガスタービン
動翼とした。
Example 4 After polishing the surface of a base material made of a blade-shaped Ni-based alloy MarM247, the blade-shaped base material was placed in a decompression chamber. After replacing the inside of the decompression chamber with oxygen gas, the atmospheric pressure was adjusted to the order of 2 × 10 -1 Pa. In such oxygen gas, Co-
Using an alloy target with a composition of 32% Ni-21% Cr-8% Al-0.3% Y (wt%), M (Co,
A Ni) -Cr-Al-Y alloy layer was formed. Furthermore, this M (Co, N
A heat shield layer made of Y-stabilized zirconium oxide was formed on the i) -Cr-Al-Y alloy layer by thermal spraying in the atmosphere to form a gas turbine blade.

【0036】上記M(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金層中の酸素量を
実施例1と同様にして分析したところ、 1重量% の酸素
が存在していた。次に、上記M(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金層お
よびY安定化酸化ジルコニウム遮熱層を被覆したNi基合
金動翼を、ガス燃焼温度が1773Kのガスタービン動翼と
して用いて、ガスタービンの実機運転を行ったところ、
10000時間を超えても動翼材料の劣化は見られなかっ
た。
When the amount of oxygen in the above M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer was analyzed in the same manner as in Example 1, 1 wt% oxygen was present. Next, the Ni-based alloy blade coated with the M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer and the Y-stabilized zirconium oxide heat shield layer was used as a gas turbine blade with a gas combustion temperature of 1773K. When the actual operation of the gas turbine was performed,
No deterioration of the blade material was observed even after 10,000 hours.

【0037】また、本発明との比較例として、上記実施
例4と同一の動翼形状の基材を配置した減圧チャンバ内
を、大気圧から10-1Pa台の真空度まで減圧した状態で、
実施例4と同一組成のM(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金層(厚さ 1
50μm )をスパッタリングにより形成した。次いで、上
記実施例4と同様にして、M(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金層上に
Y安定化酸化ジルコニウム遮熱層を形成した。得られた
M(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金層中の酸素量は0.05重量% であっ
た。また、このM(Co,Ni)-Cr-Al-Y合金層およびY安定化
酸化ジルコニウム遮熱層を被覆したNi基合金動翼を、ガ
ス燃焼温度が1773Kのガスタービン動翼として用いて、
ガスタービンの実機運転を行ったところ、1500時間の時
点で表面被覆層が剥離し、基材の劣化が見られた。劣化
部分を調査したところ、窒化アルミニウムが検出され
た。
Further, as a comparative example with the present invention, the inside of the decompression chamber in which the same blade-shaped substrate as in Example 4 was placed was depressurized from atmospheric pressure to a degree of vacuum of the order of 10 -1 Pa. ,
M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer having the same composition as in Example 4 (thickness 1
50 μm) was formed by sputtering. Then, in the same manner as in Example 4, the M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer was formed.
A Y-stabilized zirconium oxide thermal barrier layer was formed. Got
The oxygen content in the M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer was 0.05% by weight. Further, the Ni-based alloy blade coated with this M (Co, Ni) -Cr-Al-Y alloy layer and Y-stabilized zirconium oxide heat shield layer was used as a gas turbine blade with a gas combustion temperature of 1773K,
When the gas turbine was actually operated, the surface coating layer peeled off at 1500 hours and deterioration of the substrate was observed. When the deteriorated portion was investigated, aluminum nitride was detected.

【0038】実施例5 動翼形状のNi基合金MarM247 からなる基材表面にブラス
ト処理を施した後、この動翼形状の基材を減圧チャンバ
内に配置し、この減圧チャンバ内を大気圧から10-1Pa台
まで減圧した。このような雰囲気中で、酸素含有量が
0.1重量% の Co-29%Cr-6%Al-0.4%Y(重量%)合金粉末
を、厚さ 150μm となるように低圧プラズマ溶射して、
動翼形状の基材表面を M(Co)-Cr-Al-Y合金層で被覆し
た。
Example 5 After the surface of a base material made of a blade-shaped Ni-based alloy MarM247 was blasted, the blade-shaped base material was placed in a decompression chamber, and the inside of the decompression chamber was changed from atmospheric pressure. The pressure was reduced to the level of 10 -1 Pa. In such an atmosphere, the oxygen content
0.1 wt% Co-29% Cr-6% Al-0.4% Y (wt%) alloy powder was low-pressure plasma sprayed to a thickness of 150 μm,
The blade-shaped substrate surface was coated with an M (Co) -Cr-Al-Y alloy layer.

【0039】上記 M(Co)-Cr-Al-Y合金層中の酸素量を実
施例1と同様にして分析したところ、 1重量% の酸素が
存在していた。次に、上記 M(Co)-Cr-Al-Y合金層を被覆
したNi基合金動翼を、ガス燃焼温度が 1573Kのガスター
ビン動翼として用いて、ガスタービンの実機運転を行っ
たところ、 10000時間を超えても動翼材料の劣化や M(C
o)-Cr-Al-Y合金層の剥離は見られなかった。
When the amount of oxygen in the M (Co) -Cr-Al-Y alloy layer was analyzed in the same manner as in Example 1, 1% by weight of oxygen was present. Next, when the Ni-based alloy blade coated with the above M (Co) -Cr-Al-Y alloy layer was used as a gas turbine blade with a gas combustion temperature of 1573K, the actual operation of the gas turbine was performed. Deterioration of blade material and M (C
No peeling of the o) -Cr-Al-Y alloy layer was observed.

【0040】また、本発明との比較例として、上記実施
例5と同一の動翼形状の基材を配置した減圧チャンバ内
を、大気圧から10-1Pa台の真空度まで減圧した状態で、
酸素含有量が0.01重量% の Co-29%Cr-6%Al-0.4%Y(重量
%)合金粉末を厚さ 150μm で低圧プラズマ溶射した。こ
の M(Co)-Cr-Al-Y合金層中の酸素量は 0.1重量% であっ
た。また、この M(Co)-Cr-Al-Y合金層を被覆したNi基合
金動翼を、ガス燃焼温度が 1573Kのガスタービン動翼と
して用いて、ガスタービンの実機運転を行ったところ、
2000時で M(Co)-Cr-Al-Y合金層が剥離した。剥離箇所を
調査したところ、窒化アルミニウムや窒化チタンが検出
された。
As a comparative example with the present invention, the inside of the decompression chamber in which the same blade-shaped substrate as in Example 5 was placed was depressurized from atmospheric pressure to a degree of vacuum of the order of 10 -1 Pa. ,
Oxygen content 0.01% by weight Co-29% Cr-6% Al-0.4% Y (weight
%) Alloy powder was sprayed with a low pressure plasma at a thickness of 150 μm. The amount of oxygen in this M (Co) -Cr-Al-Y alloy layer was 0.1% by weight. When the Ni-based alloy blade coated with this M (Co) -Cr-Al-Y alloy layer was used as a gas turbine blade with a gas combustion temperature of 1573K, the actual operation of the gas turbine was performed.
At 2000 hours, the M (Co) -Cr-Al-Y alloy layer peeled off. When the peeled portion was investigated, aluminum nitride and titanium nitride were detected.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属被覆
材料によれば、 M-Cr-Al-Y合金層内の酸素分圧を一定以
上に保つことができるため、基材および金属被覆層の窒
化による劣化を格段に抑制でき、寿命を著しく延ばすこ
とが可能となる。従って、例えばガスタービン翼の使用
環境のように、酸化と窒化、さらには応力が重畳して材
料に作用する環境下においても、優れた耐食性、耐酸化
性、耐窒化性並びに高温強度を長時間にわたって維持で
きる金属被覆材料を提供することが可能となる。また、
本発明の金属被覆材料の製造方法によれば、そのような
金属被覆材料を再現性よく製造することができる。
As described above, according to the metal coating material of the present invention, the oxygen partial pressure in the M-Cr-Al-Y alloy layer can be maintained at a certain level or higher, so that the base material and metal coating Deterioration of the layer due to nitriding can be significantly suppressed, and the life can be remarkably extended. Therefore, even in an environment where oxidation and nitriding, and stress are superimposed on the material, such as the usage environment of a gas turbine blade, excellent corrosion resistance, oxidation resistance, nitriding resistance, and high temperature strength can be obtained for a long time. It is possible to provide a metal coating material that can be maintained over the entire length. Also,
According to the method for producing a metal coating material of the present invention, such a metal coating material can be produced with good reproducibility.

【0042】[0042]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 真次 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shinji Arai, 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Incorporated, Toshiba Research and Development Center

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Fe、NiおよびCoから選ばれる少なくとも
1種の元素を主成分とする合金からなる基材と、前記基
材表面に被覆された M-Cr-Al-Y合金層(ただし、M はF
e、NiおよびCoから選ばれる少なくとも 1種の元素を示
す)とを具備する金属被覆材料において、 前記 M-Cr-Al-Y合金層中に、 0.3〜 7重量% の酸素が存
在していることを特徴とする金属被覆材料。
1. At least one selected from Fe, Ni and Co
A base material composed of an alloy containing one element as a main component and an M-Cr-Al-Y alloy layer coated on the surface of the base material (where M is F
and at least one element selected from Ni, Co) and 0.3 to 7% by weight of oxygen is present in the M-Cr-Al-Y alloy layer. A metal coating material characterized by the above.
【請求項2】 請求項1記載の金属被覆材料において、 前記 M-Cr-Al-Y合金層上に、さらにセラミックス層が遮
熱層として設けられていることを特徴とする金属被覆材
料。
2. The metal coating material according to claim 1, wherein a ceramics layer is further provided as a heat shield layer on the M-Cr-Al-Y alloy layer.
【請求項3】 請求項1記載の金属被覆材料を製造する
にあたり、 0.05〜 5重量% の範囲の酸素を含有する前記 M-Cr-Al-Y
合金粉末を用いて、前記基材表面を前記 0.3〜 7重量%
の酸素が存在する M-Cr-Al-Y合金層で被覆することを特
徴とする金属被覆材料の製造方法。
3. In producing the metal coating material according to claim 1, the M-Cr-Al-Y containing oxygen in the range of 0.05 to 5% by weight.
Using alloy powder, the surface of the base material is 0.3 to 7% by weight.
A method for producing a metal-coated material, which comprises coating with a M-Cr-Al-Y alloy layer containing oxygen of 1.
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