JPH10130863A - 低活性アルミニウム化合物局所的被膜及びその製造方法 - Google Patents

低活性アルミニウム化合物局所的被膜及びその製造方法

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JPH10130863A
JPH10130863A JP9286362A JP28636297A JPH10130863A JP H10130863 A JPH10130863 A JP H10130863A JP 9286362 A JP9286362 A JP 9286362A JP 28636297 A JP28636297 A JP 28636297A JP H10130863 A JPH10130863 A JP H10130863A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属物品の選択された箇所に容易に施すこと
のできる酸化及び熱疲労に対して優れた耐性を有するア
ルミニウム化合物被膜を提供する。 【解決手段】 本発明は、物品の一部にテープ形状の被
膜材を配置することによって形成される金属物品用の低
活性アルミニウム化合物局所的被膜を含む。上記被膜材
は、結合剤、ハロゲン化物活性剤、アルミニウム供給
源、及び不活性セラミック材料をそれぞれ含む。被膜材
及び物品は、不活性雰囲気内で約1800°F(982
℃)から約2050°F(1121℃)で約4時間から
約7時間熱せられる。それにより、内側拡散領域と、約
20〜28重量パーセントのアルミニウムを含む外側領
域と、の二つの異なる領域を含むことを特徴とする外向
きに拡散するアルミニウム化合物被膜ミクロ構造を有す
る低活性アルミニウム化合物局所的被膜が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム化合
物被膜全般に関し、特に酸化による劣化及び熱疲労によ
る亀裂に耐え得るアルミニウム化合物被膜に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム化合物被膜がガスタービン
エンジンで使用されているブレードやベーン等の超合金
物品を酸化及び腐食から保護するために使用されている
ことは周知である。このような被膜は、経済的かつ軽量
なのでガスタービンエンジン産業において好んで使用さ
れている。
【0003】アルミニウム化合物被膜は、不活性材料、
アルミニウム供給源、及びハロゲン化物活性剤を含む粉
末混合物を使用したパック工程によって形成することが
できる。被膜を施す必要のある超合金は、被膜ボックス
に挿入されて粉末混合物即ちパックで覆われる。被膜ボ
ックスは、レトルト内に配置され、還元ガス又は不活性
ガスがレトルト内を通るように流される。被膜工程の
間、ハロゲン化物活性剤は、アルミニウム供給源と反応
して超合金物品の表面上を循環するアルミニウム−ハロ
ゲン化物蒸気を発生させる。超合金物品の面に接触する
と、気体は分解して超合金表面にアルミニウムを付着さ
せ、それにより、ハロゲン化物は放出されて再びアルミ
ニウム供給源と接触し、化学反応が引き続き行われる。
付着したアルミニウムは、超合金表面のニッケルと結合
し、それにより、アルミニウムが豊富に含まれる表面層
即ち被膜が超合金物品上に形成される。このパック工程
を使用することは、超合金物品の表面全体に被膜を施す
ことが望ましい時に有効である。しかし、細かいマスキ
ング技術を使用しないで物品の選択された部分のみに被
膜を施すことは困難である。
【0004】超合金物品にアルミニウムが豊富に含まれ
る表面層を形成するための他の周知技術には、気相アル
ミニウム化合物処理がある。この処理では一般的に、超
合金物品は、上記のように粉末混合物内に埋め込まれず
に、上記説明の粉末混合物と接触しない状態で吊され
る。しかし、気相アルミニウム化合物処理の方法のいく
つかには、問題もある。例えば、被膜自体の内部及び元
の基体に望ましからざる酸化物が形成されるおそれがあ
る。これらの酸化物は、被膜の質を低下させるおそれが
あるので望ましくないのである。
【0005】ジョセフに付与された米国特許第3,10
2,044号には、超合金物品にアルミニウムが豊富に
含まれる表面層を形成するもう一つの方法が開示されて
いる。この方法では、アルミニウムが豊富に含まれるス
ラリーが超合金物品の表面に施され、アルミニウム化合
物の保護膜を形成するために熱処理が行われる。このよ
うにアルミニウムが豊富に含まれるスラリーを用いた技
術は、超合金の表面にアルミニウム化合物の保護膜を形
成するのに有効であるが、この方法で超合金物品全体に
被膜を施すことは、大変労働集約的であり、かつ時間が
かかる。また、物品表面の一箇所から他の箇所へ均一に
被膜を施すことは困難となり得る。更に、エンジンの運
転中又は製造工程中に損傷を受けた小さな領域等の物品
の一部のみに被膜を施したい場合には、被膜を必要とす
るこれらの領域のみにスラリーを施すことには注意が必
要である。従って、細かいマスキング技術が必要となる
おそれがある。
【0006】ラファティ等に付与された米国特許第5,
334,417号には、アルミニウム化合物被膜を形成
するための更に他の方法が開示されている。ラファティ
等は、具体的には、被膜テープによって金属表面にパッ
ク・セメンテーション被膜を形成する方法を開示してい
る。このテープは、金属元素、充てん材、ハロゲンキャ
リア組成、及び具体的にはフィブリル化されたポリ四フ
ッ化エチレンである結合剤を含む。ラファティ等による
と、これらの成分は、鍛造できるテープ状に形成されて
所望の寸法に切断される。パック・セメンテーション被
膜を形成するには、テープを物品表面に配置し、その物
品を炉に入れて約1250°F(677℃)から135
0°F(732℃)までの温度で0.5時間から約3時
間熱する。一般的な加熱時間は、約1.5時間である。
この工程によって、フッ化化合物又は塩化化合物が分解
してハロゲン化物イオンを形成し、形成されたハロゲン
化物イオンが金属(又は金属合金)原子と反応して金属
ハロゲン化物化合物を形成するという化学反応が引き起
こされる。金属ハロゲン化物が主金属表面と接触する
と、金属ハロゲン化化合物内の金属は、主金属と合金を
形成することができる金属元素に還元される。より具体
的には、アルミニウム、バナジウム、又はクロム等の金
属イオンは、主金属内のニッケル、鉄、又はコバルトと
反応してアルミニウム化合物、ニッケルバナジウム、又
はニッケルクロムの組成を形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ラファティ等は、ガス
タービンエンジン物品の選択された部分に効率的に被膜
を施す方法の必要性を説明しているようであるが、上記
で説明した被膜は、十分に拡散した被膜のようには見受
けられない。従って、上記被膜は脆性であり、例えば取
り扱い中又はエンジンの運転中に物品より剥がれてしま
うおそれがある。
【0008】アルミニウム化合物の分野では、かなりの
進歩があったにもかかわらず、本出願人の被譲渡人の指
導下にある科学者及びエンジニアは、アルミニウム化合
物被膜を開発する試みを引き続き行っている。これらの
被膜は、経済的で特にガスタービンエンジン物品の選択
された箇所に容易に施すことができるとともに、酸化や
腐食に対して優れた耐性を有しなければならず、特に熱
疲労に対して耐性を有する必要がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によると、低活性
アルミニウム化合物局所的被膜(low activity localiz
ed aluminide coating)及びその製造方法が開示されて
いる。本発明の重要な特徴は、形成される被膜が熱疲労
による亀裂とともに酸化による劣化に対する耐性に関す
る所望特性を満たす、外向きに拡散するタイプのアルミ
ニウム化合物被膜ミクロ構造を有することである。
【0010】本発明の一つの形態は、物品の一部に望ま
しくはテープ状の被膜材を配置することによって形成さ
れる金属物品用の低活性アルミニウム化合物局所的被膜
を含む。上記被膜材は、結合剤、ハロゲン化物活性剤、
アルミニウム供給源、及び不活性セラミック材料をそれ
ぞれ含む。被膜材及び物品は、不活性雰囲気内で約18
00°F(982℃)から約2050°F(1121
℃)で約4時間から約7時間熱せられる。それにより、
内側拡散領域と、約20〜28重量パーセントのアルミ
ニウムを含む外側領域と、の二つの異なる領域を特徴と
する外向きに拡散するアルミニウム化合物被膜ミクロ構
造を有する低活性アルミニウム化合物局所的被膜が形成
される。
【0011】本発明の他の形態は、金属物品上に低活性
アルミニウム化合物局所的被膜を形成する方法を含む。
この方法は、上記の被膜材を物品の一部上に配置し、被
膜材及び物品を不活性雰囲気内で約1800°F(98
2℃)から約2050°F(1121℃)で約4時間か
ら約7時間熱し、それにより、内側拡散領域と、約20
〜28重量パーセントのアルミニウムを含む外側領域
と、の二つの異なる領域を特徴とする外向きに拡散する
アルミニウム化合物被膜ミクロ構造を有する低活性アル
ミニウム化合物局所的被膜を形成するステップを含む。
【0012】本発明によって形成される被膜は、酸化に
よる劣化とともに熱疲労による亀裂に対する優れた耐性
を有する。従って、本発明は、ガスタービンエンジン産
業においてかなり有用である。本発明に係る他の特徴及
び利点は、以下の説明によって当業者に理解されるであ
ろう。
【0013】
【発明の実施の形態】本出願人は、特にガスタービンエ
ンジンの過酷な運転環境に適した低活性で外向きに拡散
するアルミニウム化合物局所的被膜を開発した。外向き
に(表面側に)拡散するアルミニウム化合物被膜は、被
膜を施すパラメータ(実質的な温度及びアルミニウム活
性)の値がアルミニウムを基体内へ拡散するように促
し、基体元素を基体表面に向かって外向きに拡散するよ
うに促す値である時に形成される。ここで局部とは、望
ましくは被膜テープによって被膜材が基体の選択された
部分に施されることをいう。しかし、当業者なら分かる
ように、被膜材は、基体の選択された部分に施すのに適
当な他の形状であってもよい。
【0014】本発明の主要な形態は、熱処理後の被膜
が、酸化による劣化及び熱疲労による亀裂に耐え得る所
望の特性を有する二つの異なる領域を特徴とする、外側
に拡散するタイプの拡散アルミニウム化合物被膜ミクロ
構造を有することである。
【0015】本発明に係る低活性アルミニウム化合物局
所的被膜テープは、種々の金属性基体に施すことができ
る。しかし、このテープは、ガスタービンブレード及び
ベーン等のニッケルを主金属とする超合金物品に特に適
している。
【0016】被膜テープを施す前に、物品の表面を洗浄
することが望ましい。例えば、従来の酸化アルミニウム
グリットブラストを使用して物品表面を洗浄することが
できる。
【0017】本発明に係る低活性アルミニウム化合物局
所的被膜テープは、結合剤と、ハロゲン化物活性剤と、
アルミニウム供給源と、残部不活性セラミック充てん材
を含む。被膜テープの成分に関する詳細は、以下で説明
する。
【0018】結合剤は、被膜テープの強度を高めるため
に使用されており、被膜テープの特性及び超合金物品の
特性に有害に干渉しない材料であれば、通常上記の成分
をつなぎ合わせることができるどのような材料であって
もよい。しかし、結合剤は、熱処理によって望ましくな
い残留物を残さないで蒸発する材料でなければならな
い。適当な結合剤としては、ポリ四フッ化エチレン、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ウレタン、ポリアクリレ
ート、及びそれらの混合物等が含まれる。また、結合剤
は、ドイツ、ウィルミントン(Wilmington, DE)のデュポ
ン社(Du Pont)によって販売されている、高分子量のポ
リマのポリ四フッ化エチレンであるテフロン(登録商
標)6C(Teflon 6C)であることが望ましい。使用され
る結合剤の量は、約1重量%から約15重量%の範囲で
あり、約6重量%から約9重量%であることが望まし
い。
【0019】結合剤に加えて、ハロゲン化物活性剤が使
用される。ハロゲン化物活性剤は、被膜を施す物品の表
面までアルミニウムを運ぶ運搬体即ちキャリアとして機
能する。ハロゲン化物活性剤は、数種のハロゲン化物化
合物のうちのどの化合物でもよい。これらの化合物に
は、例えば、トリフッ化アルミニウム(aluminum tri-fl
uoride)、フッ化ナトリウム、フッ化リチウム、フッ化
アンモニウム、塩化アンモニウム、フッ化カリウム、臭
化カリウム、及びそれらの混合物が含まれる。ハロゲン
化物活性剤は、約0.25重量%から約5重量%のトリ
フッ化アルミニウムであることが望ましく、約1重量%
の粉末トリフッ化アルミニウムであることが最も望まし
い。
【0020】結合剤及びハロゲン化物活性剤に加えて、
アルミニウム供給源も被膜の成分に含まれる。このアル
ミニウム供給源は、続く被膜拡散のための熱処理におい
て溶解しない適当な高融点アルミニウム化合物のうちの
いずれでもよい。例えば、コバルトアルミニウム、クロ
ムアルミニウム、鉄アルミニウム、及びこれらの組み合
わせを使用することができる。約5重量%から約50重
量%のアルミニウム化合物を使用することが望ましく、
約30重量%のクロムアルミニウム(−48M./+3
25M.)を使用することが最も望ましい。しかし、ア
ルミニウム供給源としてアルミニウム元素及びアルミニ
ウムケイ素(aluminum silicon)は、低活性で二つの領域
を有する外向きに拡散する所望のミクロ構造を形成する
ことができないので、使用してはならない。
【0021】結合剤、ハロゲン化物活性剤、及びアルミ
ニウム供給源に加えて、不活性セラミック充てん材も本
発明に含まれる。不活性セラミック充てん材は、処理過
程で要素が焼結するのを防止することができるどのよう
な材料でもよい。望ましい充てん材は、焼成(calcined)
酸化アルミニウム(−120M./+325M.)であ
る。通常、約30重量%から90重量%の酸化アルミニ
ウムを使用することができる。約69重量%の酸化アル
ミニウムを使用することが望ましい。
【0022】形成された被膜の活性を低下させる必要が
あれば、クロム、コバルト、ニッケル、チタン、及びそ
れらの混合物等の抑制剤を成分として使用することもで
きる。この抑制剤は、“アルミニウム取得”の働き即ち
アルミニウムが付着することができる他の位置を提供し
て、それにより、超合金基体に付着するアルミニウムの
量を減少させ、付着速度を遅くする。約5重量%から約
20重量%の抑制剤を使用することができる。形成され
た被膜の活性を低下させて、所望の二つのマイクロ構造
を達成することが必要である場合、好ましくは、約5重
量%〜約10重量%のクロム(−325M.)が、抑制
剤として用いられる。このマイクロ構造を決定するに
は、従来の冶金分析技術を用いることが可能である。
【0023】上記成分を結合させてテープ状に形成する
ことが望ましい。成分をテープ状に形成することは、従
来技術であり、米国特許第5,334,417号に開示
されている製造技術を含む。通常、成分は混合される。
形成された混合物は、所望のテープ厚まで伸ばされる。
テープ厚は、約0.015インチ(0.038cm)か
ら約0.090インチ(0.229cm)であることが
望ましく、約0.030インチ(0.076cm)から
約0.060インチ(0.152cm)であることが最
も望ましい。
【0024】テープは、被膜を施すことが必要な領域の
大きさによって所望の形状及び大きさに切断される。次
に、少なくとも一層のテープが物品に施される。しか
し、形成される被膜の所望の厚さによって複数の層を施
してもよい。
【0025】テープは、適当な接着剤を使用して物品に
施されることが望ましい。接着剤は従来技術であり、使
用される接着剤は、テープを物品に付着させることので
きるものであればどのような接着剤でもよい。例えば、
従来の学校用の糊(Elmer'sschool glue)も使用され
た。他の適当な接着剤には、ミシガン州マディソンハイ
ツ(Madison Heights, MI)のウォール・コルモノイ・コ
ーポレイション(Wall Colmonoy Corp.)製造のニクロブ
ラズ300及びニクロブラズ・セメント・エス等のニク
ロブラズ(登録商標)(Nicrobraz)製品も含まれる。し
かし、使用される接着剤は、被膜工程を妨げないもので
あり、続いて施される熱処理工程で有害な残留物を残さ
ないで蒸発することのできるものでなければならない。
帯即ちストリップを剥がすことでテープ裏面の接着剤を
露出させて物品にテープを付着させることができるよう
に、製造工程においてテープ裏面に接着剤を付着させる
ことが望ましい。
【0026】上記したように、物品にテープを固定する
ために使用される接着剤は、続いて行われる熱処理工程
で完全に蒸発する。このため、例えば物品の底面、側
面、及び先端部分等の領域に被膜を施す場合には、被膜
テープが熱処理工程の完了前に剥がれないことを確実と
するために、いくつかのステップを加えて行う必要があ
る。
【0027】我々は、接着剤が蒸発した後でもテープを
物品に固定することのできる新規な方法を開発した。こ
の方法は、(接着剤で物品に固定された)テープ及びそ
の隣接領域にニッケルフォイルを巻き付けることを含
む。ニッケルフォイルを使用することが望ましいが、巻
き付けるのに適当な他の材料にはステンレス鋼も含まれ
る。
【0028】ニッケルフォイルは従来技術であり、約
0.001インチ(0.025mm)から0.002イ
ンチ(0.051mm)の厚みであることが望ましい。
使用されるニッケルフォイルの大きさは、被膜を施す必
要のある領域の大きさによる。ニッケルフォイルも、上
記被膜テープと同様に裏面に接着剤が付着していること
が望ましい。このことは望ましいが、ニッケルフォイル
の効果的使用に必要な事項ではない。適当なニッケルフ
ォイルには、テレダイン−ロッドニー・メタルズ社(Tel
edyne-Rodney Metals)によってアドヘッシブ−バックド
ニッケル200フォイル(Adhesive-Backed Nickel 200
Foil) の名称で販売されているものが含まれる。
【0029】上記したように、フォイルは、テープ及び
その隣接領域に巻き付けられる。このように重ねて巻く
ことによって、フォイルは、接着剤が蒸発する温度にお
いても確実に固定された状態で適切に保たれる。
【0030】また、ニッケルフォイルを使用する利点に
は、テープを熱処理工程の間適切な位置に効果的に保つ
ことができる点も含まれる。この実施例は、タービンブ
レードのプラットフォーム底面に及び同時にタービンエ
アフォイルの両面に被膜を施す時に特に有益である。こ
の方法は、新規であり、続いて行われる熱処理工程にお
いてテープが固定された状態で確実に保たれるようにす
るコスト効率及び時間効率のよい方法である。更に、続
いて行われる熱処理工程において被膜蒸気が生じるが、
上記フォイルを使用することによって被膜蒸気を封じ込
めることができ、それにより、空気汚染とともに所望で
ない部分に被膜を施すことが防止される。
【0031】被膜テープが被膜が必要な超合金物品の一
部に配置又は固定された後に、物品は、レトルト内に配
置されてドライアルゴン(dry argon)又は水素内で約1
800°F(982℃)から約2050°F(1121
℃)で4時間から7時間処理される。約1950°F
(1066℃)から約2000°F(1093℃)で4
時間から7時間処理されることが望ましい。
【0032】この工程の間(ニッケルを主金属とする超
合金物品の場合)ニッケルを主金属とする超合金からニ
ッケルがアルミニウムと結合するためにゆっくりと物品
表面へ外向きに拡散し、それにより、実質的に純粋なニ
ッケルアルミニウム(NiAl)の層が形成される。こ
の結果形成される被膜は、二つの領域を有して外向きに
拡散する約0.001インチ(0.025mm)から約
0.003インチ(0.076mm)の厚さのアルミニ
ウム化合物被膜である。この被膜は、厚みが被膜全体の
約半分である拡散領域を有する。
【0033】熱処理工程の後、残存するニッケルフォイ
ルは除去され、被膜領域の周辺に残る残留物を除去する
ために固いブラシを用いた軽い洗浄処理又は装飾用研磨
材(cosmetic abrasive)のグリットブラストを行うこと
ができる。
【0034】結果として形成される本発明に係る低活性
アルミニウム化合物局所的被膜は、高活性で内側に向か
って拡散するアルミニウム化合物局所的被膜よりも優れ
た熱疲労耐性を有する。高活性で内側に向かって拡散す
るアルミニウム化合物被膜は、三つの領域を有するミク
ロ構造(沈殿領域、純位相領域、拡散領域)を特徴とす
る。ニッケルを主金属とする基体の場合、ニッケルアル
ミニウムが豊富に含まれる外側領域には、かなりの量の
位相沈殿が含まれる。この被膜の高いアルミニウム活性
によって、基体内へのアルミニウムの拡散が速くなり、
その結果として、外側の沈殿領域のアルミニウム含量が
多くなる。上記外側領域におけるアルミニウム含量が多
いために、ニッケルを主金属とする基体と合金を成す成
分が溶解した状態を保てなくなり、それにより、金属間
粒子が形成される。このようなタイプの被膜は、酸化に
対する耐性が高い一方で、かなり厚みがあり、外向きに
拡散するタイプのアルミニウム化合物被膜と比較して延
性及び熱疲労に対する耐性が低い。
【0035】従って、本発明に係る被膜は、ガスタービ
ンエンジンの超合金物品で亀裂が生じるおそれを低減さ
せるために被膜を施す場合等において、高活性で内側に
向かって拡散するアルミニウム化合物被膜よりも望まし
い。
【0036】本発明は、発明を限定するものではなく発
明を例示するために示す続く実施例によって更に理解す
ることができる。
【0037】実施例 低活性の外向きに拡散するアルミニウム化合物局所的被
膜は、以下のように形成された。まず最初に、酸化アル
ミニウム65.1重量%、クロムアルミニウム28.2
重量%、トリフッ化アルミニウム0.9重量%、及びポ
リ四フッ化エチレン5.7重量%が混合されてテープ状
に形成された。テープの厚みは、0.030インチ
(0.076cm)であった。
【0038】このテープは、所望の形状及び大きさに切
断されて、PWA1484として知られるニッケルを主金
属とする単結晶の超合金材料より製造された高圧タービ
ンブレードのプラットフォームの底部に施された。超合
金基体にテープを固定するのに従来の糊が使用された。
ブレードは、アルゴン雰囲気内で1975°F(107
9℃)で6.5時間の熱処理が施された。
【0039】図1は、結果として形成された低活性で外
向きに拡散するアルミニウム化合物被膜のミクロ構造を
示している。この被膜は、約0.0015インチ(0.
038mm)の厚さであり、被膜の約半分の厚さである
内側拡散領域を含む。実質的に純粋なニッケルアルミニ
ウムである外側領域は、約20〜28重量パーセントの
アルミニウムを含む。
【0040】図2は、比較のためにニッケルを主金属と
する基体に施された内側に向かって拡散する従来のアル
ミニウム化合物被膜を示している。図2に示すように、
結果として形成される被膜は、三つの領域(沈殿領域、
純相領域、拡散領域)を有するミクロ構造が特徴となっ
ており、ニッケルアルミニウムが豊富に含まれる外側領
域には、かなりの量の位相沈殿が含まれている。
【0041】本発明に係る低活性で外向きに(outwardl
y)拡散するアルミニウム化合物局所的被膜は、酸化に
よる劣化とともに熱疲労による亀裂に対して優れた耐性
を有する。これらの被膜は、高活性で内側に(inwardl
y)向かって拡散するアルミニウム化合物局所的被膜よ
りもかなり薄く施すことができる。また、本発明に係る
被膜は、高活性で内側に向かって拡散するアルミニウム
化合物局所的被膜よりも熱疲労に対する耐性が高い。従
って、本発明に係る被膜は、ガスタービンエンジンの超
合金物品で亀裂が生じるおそれを低減させるために被膜
を施す場合等においてより望ましい。
【0042】本発明の他の利点には、取り扱い中又は長
期に渡るエンジンの運転中に損傷したガスタービンエン
ジン物品の一部を修理するために使用することができる
点が挙げられる。例えば、本発明は、ガスタービンブレ
ードの先端を修理するために使用することができる。
【0043】本発明のまた他の利点には、所望の二つの
領域を有するミクロ構造を一つのステップの熱処理で形
成することができる点がある。このことは、コスト及び
時間に関する重要な利点である。
【0044】当業者は、上記の説明によって容易に本発
明の本質的な特性を把握することができ、また、本発明
の趣旨及び範囲から離れない範囲で、様々な使用目的や
状況に応じて本発明に種々の変更及び改良を行うことが
できる。
【0045】要約すると、本発明は、物品の一部に望ま
しくはテープ形状の被膜材を配置することによって形成
される金属物品用の低活性アルミニウム化合物局所的被
膜を含む。上記被膜材は、結合剤、ハロゲン化物活性
剤、アルミニウム供給源、及び不活性セラミック材料を
それぞれ含む。被膜材及び物品は、不活性雰囲気内で約
1800°F(982℃)から約2050°F(112
1℃)で約4時間から約7時間熱せられる。それによ
り、内側拡散領域と、約20〜28重量パーセントのア
ルミニウムを含む外側領域と、の二つの異なる領域を含
むことを特徴とする外向きに拡散するアルミニウム化合
物被膜ミクロ構造を有する低活性アルミニウム化→合物
局所的被膜が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る低活性で外向きに拡散するアルミ
ニウム化合物被膜の金属組織の顕微鏡写真。
【図2】従来の高活性で内側に向かって拡散するアルミ
ニウム化合物被膜の金属組織の顕微鏡写真。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノルマン ピエトルスカ アメリカ合衆国,コネチカット,ダーハ ム,パートリッジ レイン 3 (72)発明者 ピーター ジョン ドラーギ アメリカ合衆国,コネチカット,シムズベ リー,グリムス ブルック プレイス 33

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属物品用の低活性アルミニウム化合物
    局所的被膜であって、 a.結合剤、ハロゲン化物活性剤、アルミニウム供給
    源、及び不活性セラミック材料をそれぞれ含んだ被膜材
    を、前記物品の一部の上に被膜材を配置するステップ
    と、 b.前記被膜材及び前記物品を不活性雰囲気内で約18
    00°F(982℃)から約2050°F(1121
    ℃)で約4時間から約7時間熱し、それにより、内側拡
    散領域と、約20〜28重量パーセントのアルミニウム
    を含む外側領域と、の二つの異なる領域をそれぞれ含ん
    だ、外向きに拡散するアルミニウム化合物被膜マイクロ
    構造を有する低活性アルミニウム化合物局所的被膜を形
    成するステップと、 によって得られることを特徴とする低活性アルミニウム
    化合物局所的被膜。
  2. 【請求項2】 前記内側拡散領域の厚みは、前記低活性
    アルミニウム化合物局所的被膜全体の厚みの約半分であ
    ることを特徴とする請求項1記載の低活性アルミニウム
    化合物局所的被膜。
  3. 【請求項3】 前記金属物品は、ニッケルを主金属とす
    る超合金物品であることを特徴とする請求項1記載の低
    活性アルミニウム化合物局所的被膜。
  4. 【請求項4】 前記外側領域は、実質的に、約20〜2
    8重量パーセントのアルミニウムを含むニッケルアルミ
    ニウムにより構成され、前記外側領域と前記内側領域と
    を合わせた厚みは、約0.001インチ(0.025m
    m)から約0.003インチ(0.076mm)である
    ことを特徴とする請求項3記載の低活性アルミニウム化
    合物局所的被膜。
  5. 【請求項5】 前記ステップbの前に前記被膜材の上に
    配置されるフォイル状の材料を含むことを特徴とする請
    求項1記載の低活性アルミニウム化合物局所的被膜。
  6. 【請求項6】 前記結合剤は、ポリ四フッ化エチレン、
    ポリエチレン、ウレタン、ポリアクリレート、及びそれ
    らの混合物から成る群から任意に選択されることを特徴
    とする請求項1記載の低活性アルミニウム化合物局所的
    被膜。
  7. 【請求項7】 前記ハロゲン化物活性剤は、フッ化アル
    ミニウム、フッ化ナトリウム、フッ化アンモニウム、フ
    ッ化カリウム、臭化カリウム、及びそれらの混合物から
    成る群から任意に選択されることを特徴とする請求項1
    記載の低活性アルミニウム化合物局所的被膜。
  8. 【請求項8】 前記アルミニウム供給源は、コバルトア
    ルミニウム、クロムアルミニウム、鉄アルミニウム、及
    びそれらの混合物から成る群から任意に選択されたアル
    ミニウム化合物であることを特徴とする請求項1記載の
    低活性アルミニウム化合物局所的被膜。
  9. 【請求項9】 前記不活性セラミック材料は、酸化アル
    ミニウムであることを特徴とする請求項1記載の低活性
    アルミニウム化合物局所的被膜。
  10. 【請求項10】 前記被膜材は、被膜テープの形状であ
    ることを特徴とする請求項1記載の低活性アルミニウム
    化合物局所的被膜。
  11. 【請求項11】 前記被膜材は、クロム、コバルト、ニ
    ッケル、チタン、及びそれらの混合物から成る群から任
    意に選択された抑制剤を含むことを特徴とする請求項1
    記載の低活性アルミニウム化合物局所的被膜。
  12. 【請求項12】 金属物品の上に低活性アルミニウム化
    合物局所的被膜を形成する方法であって、 a.結合剤、ハロゲン化物、アルミニウム供給源、及び
    不活性セラミック材料をそれぞれ含んだ被膜材を、前記
    物品の一部の上に配置するステップと、 b.前記被膜材及び前記物品を不活性雰囲気内で約18
    00°F(982℃)から約2050°F(1121
    ℃)で約4時間から約7時間熱し、それにより、内側拡
    散領域と、約20〜28重量パーセントのアルミニウム
    を含む外側領域と、の二つの異なる領域をそれぞれ含ん
    だ、外向きに拡散するアルミニウム化合物被膜ミクロ構
    造を有する低活性アルミニウム化合物局所的被膜を形成
    するステップと、 を有することを特徴とする方法。
  13. 【請求項13】 前記内側拡散領域の厚みは、前記被膜
    全体の厚みの約半分であることを特徴とする請求項12
    記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記金属物品は、ニッケルを主金属と
    する超合金であることを特徴とする請求項12記載の方
    法。
  15. 【請求項15】 前記外側領域は、約20〜28重量パ
    ーセントのアルミニウムを含むニッケルアルミニウムよ
    り実質的に構成され、前記外側領域と前記内側領域とを
    合わせた厚みは、約0.001インチ(0.025m
    m)から約0.003インチ(0.076mm)である
    ことを特徴とする請求項14記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記ステップbの前にフォイル状の材
    料を前記被膜材の上に配置するステップを含むことを特
    徴とする請求項12記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記結合剤は、ポリ四フッ化エチレ
    ン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ウレタン、ポリア
    クリレート、及びそれらの混合物から成る群から任意に
    選択されることを特徴とする請求項12記載の方法。
  18. 【請求項18】 前記ハロゲン化物活性剤は、フッ化ア
    ルミニウム、フッ化ナトリウム、フッ化アンモニウム、
    フッ化カリウム、臭化カリウム、及びそれらの混合物か
    ら成る群から任意に選択されることを特徴とする請求項
    12記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記アルミニウム供給源は、コバルト
    アルミニウム、クロムアルミニウム、鉄アルミニウム、
    及びそれらの混合物から成る群から任意に選択されたア
    ルミニウム化合物であることを特徴とする請求項12記
    載の方法。
  20. 【請求項20】 前記不活性セラミック材料は、酸化ア
    ルミニウムであることを特徴とする請求項12記載の方
    法。
  21. 【請求項21】 前記被膜材は、被膜テープの形状であ
    ることを特徴とする請求項12記載の方法。
  22. 【請求項22】 前記被膜材は、クロム、コバルト、ニ
    ッケル、及びそれらの混合物から成る群から任意に選択
    される抑制剤を含むことを特徴とする請求項12記載の
    方法。
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