JPH10273786A - 超合金製品に対するサーマルバリヤー被膜及び該被膜形成方法 - Google Patents

超合金製品に対するサーマルバリヤー被膜及び該被膜形成方法

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JPH10273786A JP9326283A JP32628397A JPH10273786A JP H10273786 A JPH10273786 A JP H10273786A JP 9326283 A JP9326283 A JP 9326283A JP 32628397 A JP32628397 A JP 32628397A JP H10273786 A JPH10273786 A JP H10273786A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】酸化物層に達する超合金基体における有害な遷
移金属元素の量を減らし、サーマルバリヤー被膜の耐用
寿命を延ばす。 【解決手段】多数の粒子４６を含むメタリックマトリッ
クス被膜４４、その上のＭＣｒＡｌＹ合金ボンド被膜４
８、その上の薄い酸化物層５０およびカラム状のグレイ
ン組織セラミックのサーマルバリヤー被膜５２から構成
されている、超合金製品４０に対するマルチレイヤーの
サーマルバリヤー被膜４２。メタリックマトリックス被
膜４４はニッケル８０ｗｔ％とクロム２０ｗｔ％の合
金。粒子は、カーバイド類、酸化物類、ホウ化物類及び
窒化物類のような適切な金属化合物で、超合金基体にお
けるチタン、タンタル及びハフニウムのような有害な遷
移金属と反応するものから選別される。適切な一つの化
合物はクロムカーバイドで、有害な遷移金属元素がクロ
ムカーバイドにおけるクロムとの交換反応に加わり、有
害な遷移金属元素の定定したカーバイドを作る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超合金製品、例え
ば、ガスタービンエンジンのタービンブレードなどの耐
高熱性を特に必要とする製品の表面に施すサーマルバリ
ヤー被膜及び該サーマルバリヤー被膜の施工、形成方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンが実用化された初
期の時点では、ガスタービンエンジンにおける高熱の作
動温度に対処するには、そのタービンブレードを空冷
し、さらに、素材を高熱に耐えるもの、即ち、超合金を
成形素材に採用して、タービンブレードやタービン翼を
作り、これらの耐用寿命を延命する手段が採用され、こ
れらの対策で十分ではあったが、ガスタービンの開発が
進むにつれ、ガスタービンの作動温度もさらに上昇し、
これに耐えるものとして、セラミックコーティング・マ
テリアルズが開発され、該マテリアルズによるセラミッ
ク被膜によってタービンブレードとタービン翼を燃焼室
から放出されるガスに含まれている熱から絶縁し、ター
ビンブレードとタービン翼の耐用寿命がさらに延ばされ
た。しかしながら、このように延ばされた耐用寿命もセ
ラミック被膜の超合金基体への付着性に難点があるた
め、期待されたほどのこともなく、この一つの理由は、
超合金基体とセラミック被膜の両者の熱膨張係数に格差
があることによる。被膜付着性は、超合金基体へセラミ
ック被膜を施す前に種々のタイプのアルミニウムを含む
合金ボンド被膜（付着性を高める下地被膜）を超合金基
体へ熱的にスプレイするなどの手段の開発によって改善
された。このようなボンド被膜は、所謂アルミナイド
（aluminide)（拡散）または"MCrAlY"タイプといわれる
ものが主流であり、前記"MCrAlY"においてＭは、コバル
ト、鉄及びニッケルの一つ又はそれ以上のものを指す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記したようなボンド
被膜の使用は、ガスタービン運転の間、サーマルバリヤ
ー被膜（セラミック被膜）が全面的に破砕されてしまう
ことを防ぐ点で成功しているが、前記ボンド被膜とセラ
ミック被膜との間に付着性が不良の部分では、サーマル
バリヤー被膜（セラミック被膜）が破砕してしまう問題
が依然として解消されていない。部分的な破砕が生じれ
ば、ボンド被膜は、燃焼ガスの熱をまともに受け、ター
ビンブレード又はタービン翼の損傷を早めてしまう。こ
のような点を解決するのが本発明の解決課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、部分的な付
着性不良の点を解消し、長期にわたって超合金基体へ付
着するサーマルバリヤー被膜のための新規なボンド被膜
を提供することを目的とする。
【０００５】さらに、この発明は、超合金基体への付着
性が改善されたサーマルバイリヤー被膜を超合金基体に
形成する方法を提供することを目的とする。
【０００６】この発明によれば、超合金基体に対するマ
ルチレイヤー（多層）サーマルバリヤー被膜が提供され
るもので、該被膜は、ボンド被膜、該ボンド被膜上の酸
化物層及び該酸化物層の上のセラミック・サーマルバリ
ヤー被膜から構成されており、該ボンド被膜は、該ボン
ド被膜の少なくともアウター領域にアルミニウムを含
み、さらに、該ボンド被膜の少なくともインナー領域に
少なくとも一つの金属金属化合物を含み、この少なくと
も一つの金属化合物は、超合金基体から前記アルミニウ
ム含有合金ボンド被膜へ拡散する少なくとも一つの悪性
元素が前記金属化合物と反応して該金属を前記ボンド被
膜へリリースし、前記悪性元素をもつ化合物を形成する
ものである。
【０００７】前記ボンド被膜における金属化合物は、有
害な元素が超合金基体から前記酸化物層へ移動させない
ようにするものと考えられる。超合金基体から拡散する
有害な元素は、金属化合物と反応して、交換反応が生
じ、有害な元素が良性の化合物となり、前記金属がボン
ド被膜へリリースされるものと考えられる。
【０００８】前記した少なくとも一つの金属化合物は、
カーバイド、酸化物、窒化物又はホウ化物である。
【０００９】例えば、前記の少なくとも一つの金属化合
物は、クロミウムカーバイド、マンガンカーバイド、モ
リブデンカーバイド、アルミニウムカーバイド、ニッケ
ルカーバイド又はタングステンカーバイドのいずれか一
つ又は複数のものである。
【００１０】前記の少なくとも一つの金属化合物は、粒
子の形態のものであり、これら粒子は、前記ボンド被膜
のインナー領域全体に均一に分布されているものであ
る。
【００１１】前記ボンド被膜は、アルミニウム含有合金
ボンド被膜であって、このアルミニウム含有合金ボンド
被膜の全体にわたって均一に分布された少なくとも一つ
の金属化合物を有している。上記したアルミニウム含有
合金ボンド被膜は、MCrAlY合金からなり、このMCrAlY合
金において、Ｍは、Ｎｉ，Ｃｏ及びＦｅの内の少なくと
も一つである。
【００１２】前記のボンド被膜は、第１の被膜と、この
第１の被膜に積層された第２のアルミニウム含有合金被
膜とから構成され、該第１の被膜は、ニッケルアルミニ
ウム合金、ニッケルコバルト合金、ニッケルクロミウム
合金、コバルトアルミニウム合金又はコバルトクロミウ
ム合金を含み、該第１の被膜全体にわたり均一に分布さ
れた少なくとも一つの金属化合物を有している。
【００１３】さらに上記したボンド被膜は、第１の被膜
と、この第１の被膜に積層された第２のアルミニウム含
有合金被膜とから構成され、前記アルミニウム含有合金
被膜上には、プラチナ族金属でエンリッチされたアルミ
ニウム含有合金層が積層され、ついで、このプラチナ族
金属でエンリッチされたアルミニウム含有合金層の上に
プラチナ族金属類の少なくとも一つのアルミナイドの被
膜が積層されているもので、前記の第１の被膜は、ニッ
ケルアルミニウム合金、ニッケルコバルト合金、ニッケ
ルクロミウム合金、コバルトアルミニウム合金又はコバ
ルトクロミウム合金を含み、該第１の被膜全体にわたり
均一に分布された少なくとも一つの金属化合物を有して
いるものである。
【００１４】上記のボンド被膜は、アルミニウム含有合
金ボンド被膜、該アルミニウム含有合金被膜の上のプラ
チナ族金属でエンリッチされたアルミニウム含有合金層
及びこのプラチナ族金属でエンリッチされたアルミニウ
ム含有合金層の上のプラチナ族金属類の少なくとも一つ
のアルミナイドの被膜を備え、少なくとも一つの金属化
合物が上記のアルミニウム含有合金ボンド被膜の全体に
くまなく均一に分布されているものである。上記したア
ルミニウム含有合金ボンド被膜は、MCrAlY合金からな
り、このMCrAlY合金において、Ｍは、Ｎｉ，Ｃｏ及びＦ
ｅの内の少なくとも一つである。
【００１５】この発明は、また、超合金基体（超合金基
質）の面にマルチレイヤー（複層又は多層）のサーマル
バリヤー被膜を施す方法を提供するものであり、この方
法は、アルミニウム含有合金ボンド被膜を超合金基体の
面に施す工程；このアルミニウム含有合金ボンド被膜の
上に酸化物層を形成する工程及び該酸化物層の上にセラ
ミックのサーマルバリヤー被膜を形成する工程からな
り；上記のアルミニウム含有合金ボンド被膜は、このア
ルミニウム含有合金ボンド被膜全体にくまなく均一に分
布された少なくとも一つの金属化合物を含むものであ
り；この少なくとも一つの金属化合物には、前記超合金
基体からアルミニウム含有合金ボンド被膜内へ拡散する
有害（悪性）な金属元素が該金属化合物と反応して該金
属を上記ボンド被膜内へリリースする有害な金属元素を
もつ化合物を形成するようなものから選択されるもので
ある。
【００１６】またさらに、この発明は、超合金基体（超
合金基質）の面にマルチレイヤー（複層又は多層）のサ
ーマルバリヤー被膜を施す方法を提供するものであり、
この方法は、第１の被膜を超合金基体の面に施す工程；
第２のアルミニウム含有合金ボンド被膜を前記第１の被
膜の上に施す工程；このアルミニウム含有合金ボンド被
膜の上に酸化物層施す工程及びこの酸化物層の上にセラ
ミックのサーマルバリヤー被膜を形成する工程からな
り；前記第１の被膜は、この第１の被膜全体にくまなく
均一に分布された少なくとも一つの金属化合物を含むも
のであり；この少なくとも一つの金属化合物には、前記
超合金基体から前記第１の被膜内へ拡散する有害（悪
性）な金属元素が該金属化合物と反応して該金属を上記
ボンド被膜内へリリースする有害な金属元素をもつ化合
物を形成するようなものから選択されるものである。
【００１７】またさらに、この発明は、超合金基体（超
合金基質）の面にマルチレイヤー（複層又は多層）のサ
ーマルバリヤー被膜を施す方法を提供するものであり、
この方法は、第１の被膜を超合金基体の面に施す工程で
あり、この第１の被膜は、この第１の被膜全体にくまな
く均一に分布された少なくとも一つの金属化合物を含
み、この少なくとも一つの金属化合物には、前記超合金
基体から前記第１の被膜内へ拡散する有害（悪性）な金
属元素が該金属化合物と反応して該金属を上記ボンド被
膜内へリリースする有害な金属元素をもつ化合物を形成
するようなものから選択されるものである前記第１の被
膜を超合金基体の面に施す前記工程；第２のアルミニウ
ム含有合金ボンド被膜を前記第１の被膜の面に施す工
程；このアルミニウム含有合金ボンド被膜の面にプラチ
ナ族金属層を施す工程；前記超合金基体（基質）を熱処
理して前記プラチナ族金属をアルミニウム含有合金被膜
内へ拡散し、プラチナ族金属でエンリッチされたアルミ
ニウム含有層を形成すると共に前記プラチナ族金属でエ
ンリッチされたアルミニウム含有合金層の面にプラチナ
族金属類の少なくとも一つのアルミナイドの被膜を形成
する工程；前記プラチナ族金属の少なくとも一つのアル
ミナイドの被膜の面に酸化物層を施す工程及びこの酸化
物層の面にセラミックのサーマルバリヤー被膜を形成す
る工程からなる。
【００１８】さらにまた、この発明は、超合金基体（超
合金基質）の面にマルチレイヤー（複層又は多層）のサ
ーマルバリヤー被膜を施す方法を提供するものであり、
この方法は、アルミニウム含有合金ボンド被膜を超合金
基体の面に施す工程であり、このアルミニウム含有合金
ボンド被膜は、このアルミニウム含有合金ボンド被膜全
体にくまなく均一に分布された少なくとも一つの金属化
合物を含み、この少なくとも一つの金属化合物には、前
記超合金基体から前記第１の被膜内へ拡散する有害（悪
性）な金属元素が該金属化合物と反応して該金属を上記
ボンド被膜内へリリースする有害な金属元素をもつ化合
物を形成するようなものから選択されるものである前記
アルミニウム含有合金ボンド被膜を超合金基体の面に施
す前記工程；前記アルミニウム含有合金ボンド被膜の面
にプラチナ族金属層を施す工程；前記超合金基体（基
質）を熱処理して前記プラチナ族金属をアルミニウム含
有合金被膜内へ拡散し、前記アルミニウム含有合金ボン
ド被膜の面にプラチナ族金属がエンリッチされたアルミ
ニウム含有層を形成すると共に前記プラチナ族金属がエ
ンリッチされたアルミニウム含有合金層の面にプラチナ
族金属の少なくとも一つのアルミナイドの被膜を形成す
る工程；前記プラチナ族金属類の少なくとも一つのアル
ミナイドの被膜の面に酸化物層を施す工程及びこの酸化
物層の面にセラミックのサーマルバリヤー被膜を形成す
る工程からなる。
【００１９】前記の少なくとも一つの金属化合物は、カ
ーバイド、酸化物、窒化物又はホウ化物のいずれかでよ
い。
【００２０】例えば、前記の少なくとも一つの金属化合
物は、クロミウムカーバイド、マンガンカーバイド、モ
リブデンカーバイド、アルミニウムカーバイド、ニッケ
ルカーバイド又はタングステンカーバイドの少なくとも
いずれか一つ又は複数（組み合わせ）のものである。
【００２１】前記の少なくとも一つの金属化合物は、前
記ボンド被膜の第１の被膜又はアルミニウム含有合金被
膜にくまなく均一に分布された粒子の形態のものであ
る。アルミニウム含有合金ボンド被膜は、MCrAlY合金か
らなり、ここでＭは、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅの少なくとも
一つである。
【００２２】前記の第１の被膜は、ニッケルアルミニウ
ム合金、ニッケルコバルト合金、ニッケルクロミウム合
金、コバルトアルミニウム合金又はコバルトクロミウム
合金のいずれかを含み、そして、前記第１の被膜の全体
にくまなく均一に分布された少なくとも一つの金属化合
物を含むものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】この発明を以下に述べる実施例に
よりさらに具体的に詳しく説明するものである。まず、
この発明の実施例の説明に先立って、従来の技術を図１
と図２とにより説明する。
【００２４】図１は、従来の技術におけるマルチレイヤ
ーのサーマルバリヤー被膜１２が施された超合金製品１
０の一部の断面を示す。図１に示された断面は、既に製
造された状態におけるものである。従来の技術における
サーマルバリヤー被膜１２は、MCrAlY合金ボンド被膜１
４、薄い酸化物層１６及びカラム状のグレイン（結晶
粒）セラミックサーマルバリヤー被膜１８から構成され
ている。前記のMCrAlY合金ボンド被膜１４は、プラズマ
スプレイ手段により施され、拡散熱処理されている。カ
ラム状グレインのセラミックサーマルバリヤー被膜１８
は、イットリアで安定されたジルコニア又は他の適切な
セラミックであって、電子ビーム物理蒸着により形成さ
れるものである。薄い酸化物層１６は、アルミナ、クロ
ミア及び他のスピネル類の混合体からなる。
【００２５】図２は、欧州特許出願第９５３０８９２
５．７号（出願日１９９５年１２月８日) に記載の従来
の技術を図解するものであり、一部の断面が示すよう
に、超合金製品２０には、マルチレイヤーのサーマルバ
リヤー被膜２２が施されている。図２も製造された状態
におけるものである。サーマルバリヤー被膜２２は、超
合金製品２０の面に積層されたMCrAlY合金ボンド被膜２
４、このMCrAlY合金ボンド被膜２４の面に積層されたプ
ラチナがエンリッチされたMCrAlY合金層２６、プラチナ
がエンリッチされたMCrAlY合金層２６の面に積層された
プラチナアルミナイド被膜２８、プラチナアルミナイド
被膜２８の面に積層されたプラチナがエンリッチされた
ガンマ相層３０、プラチナがエンリッチされたガンマ相
層３０の面に積層された薄い酸化物層３２及び最上層の
カラム状グレインのセラミックサーマルバリヤー被膜３
４から構成されている。
【００２６】MCrAlY合金ボンド被膜２４は、プラズマス
プレイ手段により施され、拡散熱処理されたものであ
る。カラム状グレインのセラミックサーマルバリヤー被
膜３４は、電子ビーム蒸着手段により蒸着されるイット
リア安定化ジルコニア又は他の適切なセラミックから構
成されている。薄い酸化物層３２は、その全部又は大部
分がアルミナであり、他のスピネル類は、含まれていて
も極めて微量乃至は無視できる量である。アルミナ層３
２の厚さは、１ミクロン以下である。
【００２７】プラチナは、電気めっき手段その他の適切
な手段によりMCrAlY合金ボンド被膜へ実質的に均一な厚
さで施されるもので、厚みは、少なくとも５ミクロン、
好ましくは、約８ミクロンである。その後、拡散熱処理
工程が行われて、プラチナ層がMCrAlY合金ボンド被膜内
へ拡散される。これによって、プラチナがエンリッチさ
れたMCrAlY合金層とプラチナアルミナイド被膜が付与さ
れる。拡散は、超合金製品を１０００℃から１２００℃
の範囲の温度に加熱し、この温度を適切な時間にわたっ
て維持して行われるもので、特に、温度１１５０℃、時
間１時間の条件が拡散熱処理サイクルにとって好適であ
る。
【００２８】熱処理の後、前記製品表面を乾燥したアル
ミナパウダーでグリットブラストして、拡散残渣を除去
する。ついで、セラミックサーマルバリヤー被膜をＥＢ
ＰＶＤ（電子ビーム物理蒸着）により施して、薄い酸化
物層をプラチナアルミナイド被膜の上に形成するもの
で、これに伴い該酸化物層とプラチナアルミナイド被膜
との間には、プラチナがエンリッチされたガンマ相層が
形成される。
【００２９】図１に関連して述べたサーマルバリヤー被
膜１２と、図２に関連して述べたサーマルバリヤー被膜
２２とをテストした処、サーマルバリヤー被膜１２は、
製造完了された状態においては、約５５ニュートンのク
リテイヵルな負荷を有し、100時間にわたる1150℃にお
けるエイジングの後では、約５ニュートンのクリテイヵ
ルな負荷を有していて、この臨界値を越えると、前記セ
ラミックのサーマルバリヤー被膜が前記ボンド被膜から
剥離してしまうことが分かり、さらにまた、図２のサー
マルバリヤー被膜２２の場合は、製造完了された状態に
おいては、約１００ニュートンのクリテイヵルな負荷を
有し、１００時間にわたる１１５０℃におけるエイジン
グの後では、約５０ニュートンのクリテイヵルな負荷を
有していて、この臨界値を越えると、前記セラミックの
サーマルバリヤー被膜が前記ボンド被膜から剥離してし
まうことが分かった。この点については、欧州特許出願
第９５３０８９２５．７号（出願日１９９５年１２月８
日) を参照されたい。
【００３０】図２に示されたサーマルバリヤー被膜２２
は、図１のサーマルバリヤー被膜に比べて長期にわたり
付着性を有する点で格段の差があることが分かる。
【００３１】図２に示されたサーマルバリヤー被膜２２
は、プラチナ・アルミナイド被膜２８が連続しており、
この被膜により、遷移金属元素、例えば、チタン、タン
タル及びハフニウムなどの遷移金属元素がMCrAlY合金ボ
ンド被膜２４及び超合金基体２０から酸化物層３２へ移
動することを阻止し、形成された酸化物層が極めて純粋
なアルミナのままに維持されることを保証している。
【００３２】図３には、この発明によるサーマルバリヤ
ー被膜の構成が図示されているもので、一部のみを断面
で示す超合金製品４０にマルチレイヤーのサーマルバリ
ヤー被膜４２が施されている。図３のものは、製造完了
した段階におけるものである。サーマルバリヤー被膜４
２は、粒子４６を含むメタリックのマトリックス被膜４
４が超合金製品の面に接する最下層として存在するもの
で、該マトリックス層４４の上に順にMCrAlY合金ボンド
被膜４８、薄い酸化物層５０があり、最上層に、カラム
状グレイン組織のセラミックサーマルバリヤー被膜５２
が設けられている。MCrAlY合金ボンド被膜４８は、既知
のプラズマスプレイ手段により形成され、拡散熱処理さ
れたものである。メタリックマトリックス被膜４４は、
ニッケルアルミニウム合金、ニッケルコバルト合金、ニ
ッケルクロミウム合金、コバルトアルミニウム合金又は
コバルトクロミウム合金からなるもので、該マトリック
ス被膜４４に含まれている多数の粒子４６は、超合金基
体における、例えば、チタン、タンタル及びハフニウム
のような有害な遷移金属元素と反応するようなメタリッ
ク化合物から適切なものとして選ばれたメタリック化合
物からなるものである。適切なメタリック化合物類は、
有害な遷移金属元素が金属化合物中の金属との交換反応
に加わって、有害な遷移金属元素の安定した化合物を形
成し、該金属をメタリックマトリックス被膜４４にリリ
ースするものである。これら化合物の代表的なものは、
金属元素のカーバイド類、酸化物類、ナイトライド類及
びホウ化物類である。特に、チタンとタンタルは、より
強力なカーバイドを形成するものであることから、クロ
ミウムカーバイド、マンガンカーバイド、モリブデンカ
ーバイド、アルミニウムカーバイド、ニッケルカーバイ
ド及びタングステンカーバイドが適切なカーバイド類に
含まれる。カラム状グレイン組織のセラミックサーマル
バリヤー被膜５２は、イットリア安定化ジルコニア又は
他の適切なセラミックからなるものであって、電子ビー
ム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）により形成される。薄い酸化
物層５０は、アルミナ、クロミア及び他のスピネル類の
混合体からなる。
【００３３】例えば、メタリックマトリックス合金４４
は、８００重量％のＮｉ、２０重量％のＣｒから構成さ
れ、ＣｒＣ粒子４６を含むものであり、該合金は、ニッ
ケル超合金４０にエアー又はヴァキュウムスプレイされ
て、厚さ０．０２５ｍｍの層に形成されたものである。
MCrAlY合金ボンド被膜４８は、メタリックマトリックス
合金４４へヴァキュウムプラズマスプレイされて、０．
１２５ｍｍの厚みの層に形成され、イットリア安定化ジ
ルコニアのセラミックサーマルバリヤー被膜５２は、MC
rAlY合金ボンド被膜４８へ電子ビーム物理蒸着により蒸
着されて、０．２５ｍｍの厚みに積層され、薄い酸化物
層５０を形成したものである。図３に示すサーマルバリ
ヤー被膜４２は、製造された状態においては、約３５ニ
ュートンのクリティカル負荷、そして、２５時間にわた
る１１５０℃のエイジングの後では、約１０ニュートン
のクリティカルの負荷を有し、これを越えると、前記セ
ラミックが前記ボンド被膜から剥落、破壊してしまうこ
とが分かった。これに対し、図１に示されたサーマルバ
リヤー被膜１２のクリティカルの負荷は、製造された状
態では、約４５ニュートンで、２５時間にわたる１１５
０℃のエイジングの後では、約０ニュートンである。こ
のように、クロミウムカーバイド粒子４６を含むニッケ
ルクロミウム被膜４４を有するサーマルバリヤー被膜
は、エイジング後においては、クロミウムカーバイド粒
子４６を含むニッケルクロミウム被膜４４を有していな
いサーマルバリヤー被膜よりも大きいクリティカルの負
荷を有することが分かる。
【００３４】超合金基体４０からサーマルバリヤー被膜
４２内へ拡散するチタン、タンタル及びハフニウムのよ
うな有害（耐高熱性をもつセラミックサーマルバリヤー
被膜の付着性を低下させる点で有害）な遷移金属元素
は、クロミウムカーバイド粒子４６と反応して、チタン
カーバイド、タンタルカーバイドまたはハフニウムカー
バイドを形成し、クロミウムをメタルマトリックス合金
被膜４４内へリリースするものと思われる。チタン、タ
ンタル及びハフニウムの安定したカーバイド類を形成す
る時点で、酸化物層５０内へ拡散する未反応の有害な遷
移金属元素の量は、減少し、かくて、サーマルバリヤー
被膜４２の耐用寿命が延びるものと思われる。チタン、
タンタル及びハフニウムがアルミニウム酸化物の付着性
を弱めることで、酸化物層５０に対するセラミックサー
マルバリヤー被膜５２の付着性を低下させることは、す
でに分かっていることである。
【００３５】図４には、この発明によるマルチレイヤー
のサーマルバリヤー被膜６２が設けられた超合金製品６
０の一部の断面構成が示されている。この断面構成は、
図３と同様に製造完了した段階のものである。サーマル
バリヤー被膜６２は、粒子６６を含むメタリックマトリ
ックス被膜６４、メタリックマトリックス被膜６４の上
のMCrAlY合金層ボンド被膜６８、プラチナがエンリッチ
されたMCrAlY合金層７０、プラチナアルミナイド被膜７
２、プラチナがエンリッチされたガンマ相層７４、薄い
酸化物層７６及びカラム状グレイン組織セラミックサー
マルバリヤー被膜７８の構成からなる。プラチナアルミ
ナイド被膜７２は、プラチナアルミナイドの特殊なフォ
ルムのもので、その組成の一例は、５３ｗｔ％のＰｔ、
１９．５ｗｔ％のＮｉ、１２ｗｔ％のＡｌ、８．７ｗｔ
％のＣｏ、４．９ｗｔ％のＣｒ、０．９ｗｔ％のＺｒ、
０．６ｗｔ％のＴａ、０．１ｗｔ％のＯ及び０．０４ｗ
ｔ％のＴｉであって、これの詳細は、前記欧州特許出願
９５３０８９２５．７号に記載されている。
【００３６】メタリックマトリックス被膜６４と多数の
粒子６６は、ヴァキュウムプラズマスプレイ又はエアー
プラズマスプレイによって施される。メタリックスマト
リックス被膜６４は、ニッケルアルミニウム合金、ニッ
ケルコバルト合金、ニッケルクロミウム合金、コバルト
アルミニウム合金又はコバルトクロミウム合金から構成
されている。粒子６６は、超合金基体におけるチタン、
タンタル及びハフニウムのような有害な遷移金属元素と
反応するものから選ばれた適切な金属化合物の粒子であ
る。適切な金属化合物類は、有害な遷移金属元素が金属
化合物中の金属との交換反応に加わって、有害な遷移金
属元素の安定した化合物を形成し、該金属をメタリック
マトリックス被膜６４にリリースするものである。これ
ら化合物の代表的なものは、金属元素のカーバイド類、
酸化物類、ナイトライド類及びホウ化物類である。特
に、チタンとタンタルは、より強力なカーバイドを形成
するものであることから、クロミウムカーバイド、マン
ガンカーバイド、モリブデンカーバイド、アルミニウム
カーバイド、ニッケルカーバイド及びタングステンカー
バイドが適切なカーバイド類に含まれる。
【００３７】超合金基体６０からサーマルバリヤー被膜
６２内へ拡散するチタン、タンタル及びハフニウムのよ
うな有害な遷移金属元素は、クロミウムカーバイド粒子
６６と反応してチタンカーバイド、タンタルカーバイド
又はハフニウムカーバイドを形成して、クロミウムをメ
タルマリックス合金被膜６４内へリリースする。チタ
ン、タンタル及びハフニウムの安定なカーバイド類を形
成する時点で、酸化物層７６内へ拡散する未反応の有害
な遷移金属元素の量が減少し、かくてサーマルバリヤー
被膜６２の耐用寿命が延びると思われる。チタン、タン
タル及びハフニウムは，アルミニウム酸化物の付着性を
弱めることにより、酸化物層７６に対するセラミックサ
ーマルバリヤー被膜７８の付着性を低下させることが既
に分かっている。
【００３８】MCrAlY合金ボンド被膜６８を形成するに
は、物理蒸着手段のような他の適当な方法も使用できる
が、ヴァキュウムプラズマスプレイ方法によることが好
ましい。ヴァキュウムプラズマスプレイ方法を使用する
ときは、MCrAlY合金をポリッシュして、セラミックサー
マルバリヤー被膜の付着性を改善できる。電気めっき其
の他の手段により、少なくとも５ミクロンの厚さ、好ま
しくは、約８ミクロンの厚さになるように、プラチナを
MCrAlY合金ボンド被膜６８に均一に積層する。その後
に、拡散熱処理を行い、前記プラチナ層を前記MCrAlY合
金被膜内へ拡散する。この処理により、前記MCrAlY合金
層へプラチナがエンリッチされ、さらにプラチナアルミ
ナイド被膜が付与される。前記拡散処理は、超合金製品
を温度１０００℃〜１２００℃の温度範囲内の温度に加
熱し、適当な時間前記温度を維持することで行われるも
ので、温度範囲１１００℃〜１２００℃、特に、１１５
０℃で、時間１時間が適切な拡散熱処理サイクルであ
る。
【００３９】前記プラチナは、スパッタリング、化学蒸
着又は物理蒸着手段により施すこともできる。他のプラ
チナ族金属としては、例えば、パラジウム、ロジウムな
どがプラチナの代わりになるが、プラチナが好ましい。
【００４０】熱処理の後、前記表面を乾燥したアルミナ
パウダーでグリットブラストして拡散残渣を除去する。
カラム状グレイン組織のセラミックサーマルバリヤー被
膜７８は、イットリア安定化ジルコニア又は別の適切な
セラミックから構成され、電子ビーム物理蒸着手段によ
り施されて、プラチナアルミナイド被膜の上に酸化物層
７６を形成するもので、両者の間にプラチナがエンリッ
チされたガンマ相の層が形成される。前記酸化物層は、
極めて純なアルミナである。
【００４１】図５には、この発明によるマルチレイヤー
のサーマルバリヤー被膜８２が設けられた超合金製品８
０の一部の断面構成が示されている。この断面構成は、
図４と同様に製造完了した段階のものである。サーマル
バリヤー被膜８２は、粒子８６を含むMCrAlY合金ボンド
被膜８４、MCrAlY合金ボンド被膜８４上の薄い酸化物層
８８及びカラム状グレイン組織セラミックサーマルバリ
ヤー被膜９０の構成からなる。MCrAlY合金ボンド被膜８
４と粒子８６は、ヴァキュウムプラズマスプレイ又はエ
アープラズマスプレイ手段により形成され、拡散熱処理
されたものである。粒子８６は、超合金基体におけるチ
タン、タンタル及びハフニウムのような有害な遷移金属
元素と反応するものから選ばれた適切な金属化合物の粒
子である。適切な金属化合物類は、有害な遷移金属元素
が金属化合物中の金属との交換反応に加わって、有害な
遷移金属元素の安定した化合物を形成し、該金属をMCrA
lY合金被膜８４にリリースするものである。これら化合
物の代表的なものは、金属元素のカーバイド類、酸化物
類、ナイトライド類及びホウ化物類である。特に、チタ
ンとタンタルは、より強力なカーバイドを形成するもの
であることから、クロミウムカーバイド、マンガンカー
バイド、モリブデンカーバイド、アルミニウムカーバイ
ド、ニッケルカーバイド及びタングステンカーバイドが
適切なカーバイド類に含まれる。カラム状グレイン組織
のセラミックサーマルバリヤー被膜９０は、イットリア
安定化ジルコニア又は他の適切なセラミックからなり、
電子ビーム物理蒸着手段により形成される。薄い酸化物
層８８は、アルミナ、クロミア及び他のスピネル類の混
合体からなる。
【００４２】超合金基体８０からサーマルバリヤー被膜
８２内へ拡散するチタン、タンタル及びハフニウムのよ
うな有害な遷移金属元素は、クロミウムカーバイド粒子
８６と反応してチタンカーバイド、タンタルカーバイド
又はハフニウムカーバイドを形成して、クロミウムをMC
rAlY合金ボンド被膜８４内へリリースする。チタン、タ
ンタル及びハフニウムの安定なカーバイド類を形成する
時点で、酸化物層８８内へ拡散する未反応の有害な遷移
金属元素の量が減少し、かくてサーマルバリヤー被膜８
２の耐用寿命が延びると思われる。チタン、タンタル及
びハフニウムは，アルミニウム酸化物の付着性を弱める
ことにより、酸化物層８８に対するセラミックサーマル
バリヤー被膜９０の付着性を低下させることが既に分か
っている。
【００４３】図６には、この発明によるマルチレイヤー
のサーマルバリヤー被膜１０２が設けられた超合金製品
１００の一部の断面構成が示されている。この断面構成
は、図５と同様に製造完了した段階のものである。サー
マルバリヤー被膜１０２は、粒子１０６を含むMCrAlY合
金ボンド被膜１０４、プラチナがエンリッチされたMCrA
lY合金層１０８、プラチナアルミナイド被膜１１０、プ
ラチナがエンリッチされたガンマ相層１１２、薄い酸化
物層１１４及びカラム状グレイン組織セラミックサーマ
ルバリヤー被膜１１６の構成からなる。プラチナアルミ
ナイド被膜１１０は、プラチナアルミナイドの特殊なフ
ォルムのもので、その組成の一例は、５３ｗｔ％のＰ
ｔ、１９．５ｗｔ％のＮｉ、１２ｗｔ％のＡｌ、８．７
ｗｔ％のＣｏ、４．９ｗｔ％のＣｒ、０．９ｗｔ％のＺ
ｒ、０．６ｗｔ％のＴａ、０．１ｗｔ％のＯ及び０．０
４ｗｔ％のＴｉであって、これの詳細は、前記欧州特許
出願９５３０８９２５．７号に記載されている。
【００４４】MCrAlY合金ボンド被膜１０４と多数の粒子
１０６は、ヴァキュウムプラズマスプレイ又はエアープ
ラズマスプレイによって施される。粒子１０６は、超合
金基体におけるチタン、タンタル及びハフニウムのよう
な有害な遷移金属元素と反応するものから選ばれた適切
な金属化合物の粒子である。適切な金属化合物類は、有
害な遷移金属元素が金属化合物中の金属との交換反応に
加わって、有害な遷移金属元素の安定した化合物を形成
し、該金属をMCrAlY合金ボンド被膜１０４にリリースす
るものである。これら化合物の代表的なものは、金属元
素のカーバイド類、酸化物類、ナイトライド類及びホウ
化物類である。特に、チタンとタンタルは、より強力な
カーバイドを形成するものであることから、クロミウム
カーバイド、マンガンカーバイド、モリブデンカーバイ
ド、アルミニウムカーバイド、ニッケルカーバイド及び
タングステンカーバイドが適切なカーバイド類に含まれ
る。
【００４５】超合金基体１００からサーマルバリヤー被
膜１０２内へ拡散するチタン、タンタル及びハフニウム
のような有害な遷移金属元素は、クロミウムカーバイド
粒子１０６と反応してチタンカーバイド、タンタルカー
バイド又はハフニウムカーバイドを形成して、クロミウ
ムをMCrAlY合金ボンド被膜１０４内へリリースする。チ
タン、タンタル及びハフニウムの安定なカーバイド類を
形成する時点で、酸化物層１１４内へ拡散する未反応の
有害な遷移金属元素の量が減少し、かくてサーマルバリ
ヤー被膜１０２の耐用寿命が延びると思われる。チタ
ン、タンタル及びハフニウムは，アルミニウム酸化物の
付着性を弱めることにより、酸化物層１１４に対するセ
ラミックサーマルバリヤー被膜１１６の付着性を低下さ
せることが既に分かっている。
【００４６】セラミックサーマルバリヤー被膜は、プラ
ズマスプレイ、ヴァキュウムプラズマスプレイ、エアー
プラズマスプレイ、化学蒸着、燃焼化学蒸着又は物理蒸
着によりデポジットできるが物理蒸着手段が好ましい。
物理蒸着手段には、スパッタリングが含まれるが、電子
ビーム物理蒸着手段によることが好ましい。
【００４７】アルミニウム含有合金ボンド被膜には、MC
rAlY以外に例えばコバルトアルミナイドやニッケルアル
ミナイドが使用できる。
【００４８】
【発明の効果】この発明によれば、前記したサーマルバ
リヤー被膜を製品の面の全体または製品の面の所定に形
成して、該製品に耐高熱性を付与するものであり、例え
ば、ガスタービンブレードのエアロフォイル（翼）の面
にサーマルバリヤー被膜を形成したり、ガスタービンブ
レードのエアロフォイルのリーディングエッジのみにサ
ーマルバリヤー被膜を形成することができ、これによっ
て、耐高熱性にすぐれ、耐用寿命が長い超合金製品を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術によるサーマルバリヤー被膜が形成
された金属製品の一部の断面図である。
【図２】同じく従来の技術によるサーマルバリヤー被膜
が形成された金属製品の一部の断面図である。
【図３】この発明の一つの実施例におけるサーマルバリ
ヤー被膜が形成された金属製品の一部の断面図である。
【図４】この発明の別の実施例におけるサーマルバリヤ
ー被膜が形成された金属製品の一部の断面図である。
【図５】この発明の別の実施例におけるサーマルバリヤ
ー被膜が形成された金属製品の一部の断面図である。
【図６】この発明の別の実施例におけるサーマルバリヤ
ー被膜が形成された金属製品の一部の断面図である。
【符号の説明】
４０ 超合金製品 ４２ サーマルバリヤー被膜 ４４ マトリックス被膜 ４６ 粒子 ４８ MCrAlY合金ボンド被膜 ５０ 酸化物層 ５２ カラム状グレイン組織のセラミックサーマルバ
リヤー被膜 ６０ 超合金製品 ６２ サーマルバリヤー被膜 ６４ マトリックス被膜 ６６ 粒子 ６８ MCrAlY合金ボンド被膜 ７０ プラチナがエンリッチされたMCrAlY合金層 ７２ プラチナアルミナイド被膜 ７４ プラチナがエンリッチされたガンマ相層 ７６ 酸化物層 ７８ カラム状グレイン組織セラミックサーマルバリ
ヤー被膜 ８０ 超合金製品 ８２ サーマルバリヤー被膜 ８４ MCrAlY合金ボンド被膜 ８６ 粒子 ８８ 酸化物層 ９０ カラム状グレイン組織セラミックサーマルバリ
ヤー被膜 １００ 超合金製品 １０２ サーマルバリヤー被膜 １０４ MCrAlY合金ボンド被膜 １０６ 粒子 １０８ MCrAlY合金層 １１０ プラチナアルミナイド被膜 １１２ プラチナがエンリッチされたガンマ相層 １１４ 酸化物層 １１６ カラム状グレイン組織セラミックサーマルバリ
ヤー被膜
フロントページの続き (71)出願人 595181151 クロマロイ・ユナイテッド・キングダム・ リミテッド Ｃｈｒｏｍａｌｌｏｙ Ｕｎｉｔｅｄ Ｋ ｉｎｇｄｏｍ Ｌｉｍｉｔｅｄ イギリス国ノッティンガム エヌジー16・ ３アールズィー，イーストウッド，リンク メル・ロード １ １ Ｌｉｎｋｍｅｌ Ｒｏａｄ，Ｅａｓｔ ｗｏｏｄ，Ｎｏｔｔｉｎｇｈａｍ ＮＧ16 ３ＲＺ，Ｅｎｇｌａｎｄ (72)発明者 デビッド エス．リッカーバイ イギリス国 ディーイー26 ４ディーエス ダービーシャー ダッフィールド ケビ ン ロード 11

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超合金基体に対するマルチレイヤーの
    サーマルバリヤー被膜であって、該被膜は、ボンド被
    膜、該ボンド被膜上の酸化物層及び該酸化物層の上のセ
    ラミック・サーマルバリヤー被膜から構成されており、
    該ボンド被膜は、該ボンド被膜の少なくともアウター領
    域にアルミニウムを含み、さらに、該ボンド被膜の少な
    くともインナー領域に少なくとも一つの金属化合物を含
    み、この少なくとも一つの金属化合物は、超合金基体か
    ら前記アルミニウム含有合金ボンド被膜へ拡散する少な
    くとも一つの悪性元素が前記金属化合物と反応して該金
    属を前記ボンド被膜へリリースし、前記悪性元素をもつ
    化合物を形成するものから選択されるものである超合金
    基体に対するマルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜。
  2. 【請求項２】 前記した少なくとも一つの金属化合
    物は、カーバイド、酸化物、窒化物又はホウ化物である
    請求項１に請求された超合金基体に対するマルチレイヤ
    ーのサーマルバリヤー被膜。
  3. 【請求項３】 前記の少なくとも一つの金属化合物
    は、クロミウムカーバイド、マンガンカーバイド、モリ
    ブデンカーバイド、アルミニウムカーバイド、ニッケル
    カーバイド又はタングステンカーバイドのいずれか一つ
    又は複数のものである請求項１又は請求項２に請求され
    た超合金基体に対するマルチレイヤーのサーマルバリヤ
    ー被膜。
  4. 【請求項４】 前記の少なくとも一つの金属化合物
    は、粒子の形態のものであり、これら粒子は、前記ボン
    ド被膜のインナー領域全体に均一に分布されているもの
    である請求項１、請求項２又は請求項３に請求された超
    合金基体に対するマルチレイヤーのサーマルバリヤー被
    膜。
  5. 【請求項５】 前記ボンド被膜は、アルミニウム含
    有合金ボンド被膜であって、このアルミニウム含有合金
    ボンド被膜の全体にわたって均一に分布された少なくと
    も一つの金属化合物を有している請求項１、請求項２、
    請求項３又は請求項４に請求された超合金基体に対する
    マルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜。
  6. 【請求項６】 アルミニウム含有合金ボンド被膜
    は、MCrAlY合金からなり、このMCrAlY合金において、Ｍ
    は、Ｎｉ，Ｃｏ及びＦｅの内の少なくとも一つである請
    求項５に請求された超合金基体に対するマルチレイヤー
    のサーマルバリヤー被膜。
  7. 【請求項７】 前記のボンド被膜は、第１の被膜
    と、この第１の被膜に積層された第２のアルミニウム含
    有合金被膜とから構成され、該第１の被膜は、ニッケル
    アルミニウム合金、ニッケルコバルト合金、ニッケルク
    ロミウム合金、コバルトアルミニウム合金又はコバルト
    クロミウム合金を含み、該第１の被膜全体にわたり均一
    に分布された少なくとも一つの金属化合物を有している
    請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に請求され
    た超合金基体に対するマルチレイヤーのサーマルバリヤ
    ー被膜。
  8. 【請求項８】 ボンド被膜は、第１の被膜と、この
    第１の被膜に積層された第２のアルミニウム含有合金被
    膜とから構成され、前記アルミニウム含有合金被膜上に
    は、プラチナ族金属でエンリッチされたアルミニウム含
    有合金層が積層され、ついで、このプラチナ族金属でエ
    ンリッチされたアルミニウム含有合金層の上にプラチナ
    族金属類の少なくとも一つのアルミナイドの被膜が積層
    されているもので、前記の第１の被膜は、ニッケルアル
    ミニウム合金、ニッケルコバルト合金、ニッケルクロミ
    ウム合金、コバルトアルミニウム合金又はコバルトクロ
    ミウム合金を含み、該第１の被膜全体にわたり均一に分
    布された少なくとも一つの金属化合物を有しているもの
    である請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に請
    求された超合金基体に対するマルチレイヤーのサーマル
    バリヤー被膜。
  9. 【請求項９】 ボンド被膜は、第１の被膜と、この
    第１の被膜に積層された第２のアルミニウム含有合金被
    膜とから構成され、前記アルミニウム含有合金被膜上に
    は、プラチナ族金属でエンリッチされたアルミニウム含
    有合金層が積層され、ついで、このプラチナ族金属でエ
    ンリッチされたアルミニウム含有合金層の上にプラチナ
    族金属類の少なくとも一つのアルミナイドの被膜が積層
    されているもので、前記の第１の被膜は、ニッケルアル
    ミニウム合金、ニッケルコバルト合金、ニッケルクロミ
    ウム合金、コバルトアルミニウム合金又はコバルトクロ
    ミウム合金を含み、該第１の被膜全体にわたり均一に分
    布された少なくとも一つの金属化合物を有しているもの
    である請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に請
    求された超合金基体に対するマルチレイヤーのサーマル
    バリヤー被膜。
  10. 【請求項１０】 アルミニウム含有合金ボンド被膜
    は、MCrAlY合金からなり、このMCrAlY合金において、Ｍ
    は、Ｎｉ，Ｃｏ及びＦｅの内の少なくとも一つである請
    求項９に請求された超合金基体に対するマルチレイヤー
    のサーマルバリヤー被膜。
  11. 【請求項１１】 添付の図面の図３、図４又は図６に
    示された構造に関連して記載した構成の超合金基体に対
    するマルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜。
  12. 【請求項１２】 超合金基体の面にマルチレイヤーの
    サーマルバリヤー被膜を施す方法であり、この方法は、
    アルミニウム含有合金ボンド被膜を超合金基体の面に施
    す工程；このアルミニウム含有合金ボンド被膜の上に酸
    化物層を形成する工程及び該酸化物層の上にセラミック
    のサーマルバリヤー被膜を形成する工程からなり；上記
    のアルミニウム含有合金ボンド被膜は、このアルミニウ
    ム含有合金ボンド被膜全体にくまなく均一に分布された
    少なくとも一つの金属化合物を含むものであり；この少
    なくとも一つの金属化合物には、前記超合金基体からア
    ルミニウム含有合金ボンド被膜内へ拡散する有害（悪
    性）な金属元素が該金属化合物と反応して該金属を上記
    ボンド被膜内へリリースする有害な金属元素をもつ化合
    物を形成するようなものから選択される超合金基体の面
    にマルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜を施す方法。
  13. 【請求項１３】 超合金基体の面にマルチレイヤーの
    サーマルバリヤー被膜を施す方法であり、この方法は、
    第１の被膜を超合金基体の面に施す工程；第２のアルミ
    ニウム含有合金ボンド被膜を前記第１の被膜の上に施す
    工程；このアルミニウム含有合金ボンド被膜の上に酸化
    物層施す工程及びこの酸化物層の上にセラミックのサー
    マルバリヤー被膜を形成する工程からなり；前記第１の
    被膜は、この第１の被膜全体にくまなく均一に分布され
    た少なくとも一つの金属化合物を含むものであり；この
    少なくとも一つの金属化合物には、前記超合金基体から
    前記第１の被膜内へ拡散する有害な金属元素が該金属化
    合物と反応して該金属を上記ボンド被膜内へリリースす
    る有害な金属元素をもつ化合物を形成するようなものか
    ら選択される超合金基体の面にマルチレイヤーのサーマ
    ルバリヤー被膜を施す方法。
  14. 【請求項１４】 超合金基体の面にマルチレイヤーの
    サーマルバリヤー被膜を施す方法であり、この方法は、
    第１の被膜を超合金基体の面に施す工程であり、この第
    １の被膜は、この第１の被膜全体にくまなく均一に分布
    された少なくとも一つの金属化合物を含み、この少なく
    とも一つの金属化合物には、前記超合金基体から前記第
    １の被膜内へ拡散する有害な金属元素が該金属化合物と
    反応して該金属を上記ボンド被膜内へリリースする有害
    な金属元素をもつ化合物を形成するようなものから選択
    されるものである前記第１の被膜を超合金基体の面に施
    す前記工程；第２のアルミニウム含有合金ボンド被膜を
    前記第１の被膜の面に施す工程；このアルミニウム含有
    合金ボンド被膜の面にプラチナ族金属層を施す工程；前
    記超合金基体を熱処理して前記プラチナ族金属をアルミ
    ニウム含有合金被膜内へ拡散し、プラチナ族金属でエン
    リッチされたアルミニウム含有層を形成すると共に前記
    プラチナ族金属でエンリッチされたアルミニウム含有合
    金層の面にプラチナ族金属類の少なくとも一つのアルミ
    ナイドの被膜を形成する工程；前記プラチナ族金属の少
    なくとも一つのアルミナイドの被膜の面に酸化物層を施
    す工程及びこの酸化物層の面にセラミックのサーマルバ
    リヤー被膜を形成する工程からなる超合金基体の面にマ
    ルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜を施す方法。
  15. 【請求項１５】 超合金基体の面にマルチレイヤーの
    サーマルバリヤー被膜を施す方法であり、この方法は、
    アルミニウム含有合金ボンド被膜を超合金基体の面に施
    す工程であり、このアルミニウム含有合金ボンド被膜
    は、このアルミニウム含有合金ボンド被膜全体にくまな
    く均一に分布された少なくとも一つの金属化合物を含
    み、この少なくとも一つの金属化合物には、前記超合金
    基体から前記第１の被膜内へ拡散する有害な金属元素が
    該金属化合物と反応して該金属を上記ボンド被膜内へリ
    リースする有害な金属元素をもつ化合物を形成するよう
    なものから選択されるものである前記アルミニウム含有
    合金ボンド被膜を超合金基体の面に施す前記工程；前記
    アルミニウム含有合金ボンド被膜の面にプラチナ族金属
    層を施す工程；前記超合金基体を熱処理して前記プラチ
    ナ族金属をアルミニウム含有合金被膜内へ拡散し、前記
    アルミニウム含有合金ボンド被膜の面にプラチナ族金属
    がエンリッチされたアルミニウム含有層を形成すると共
    に前記プラチナ族金属がエンリッチされたアルミニウム
    含有合金層の面にプラチナ族金属の少なくとも一つのア
    ルミナイドの被膜を形成する工程；前記プラチナ族金属
    類の少なくとも一つのアルミナイドの被膜の面に酸化物
    層を施す工程及びこの酸化物層の面にセラミックのサー
    マルバリヤー被膜を形成する工程からなる超合金基体の
    面にマルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜を施す方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記の少なくとも一つの金属化合物
    は、カーバイド、酸化物、窒化物又はホウ化物のいずれ
    かでよい請求項１２、請求項１３、請求項１４又は請求
    項１５に請求された超合金基体の面にマルチレイヤーの
    サーマルバリヤー被膜を施す方法。
  17. 【請求項１７】 前記の少なくとも一つの金属化合物
    は、クロミウムカーバイド、マンガンカーバイド、モリ
    ブデンカーバイド、アルミニウムカーバイド、ニッケル
    カーバイド又はタングステンカーバイドの少なくともい
    ずれか一つ又は複数（組み合わせ）のものである請求項
    １５に請求された超合金基体の面にマルチレイヤーのサ
    ーマルバリヤー被膜を施す方法。
  18. 【請求項１８】 前記の少なくとも一つの金属化合物
    は、前記ボンド被膜の第１の被膜又はアルミニウム含有
    合金被膜にくまなく均一に分布された粒子の形態のもの
    である請求項１３又は請求項１４に請求された超合金基
    体の面にマルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜を施す
    方法。
  19. 【請求項１９】 前記の少なくとも一つの金属化合物
    は、前記ボンド被膜の第１の被膜又はアルミニウム含有
    合金被膜にくまなく均一に分布された粒子の形態のもの
    である請求項１２又は請求項１５に請求された超合金基
    体の面にマルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜を施す
    方法。
  20. 【請求項２０】 アルミニウム含有合金ボンド被膜
    は、MCrAlY合金からなり、ここでＭは、Ｎｉ、Ｃｏ及び
    Ｆｅの少なくとも一つである請求項１２から請求項１９
    のいずれか一つにに請求された超合金基体の面にマルチ
    レイヤーのサーマルバリヤー被膜を施す方法。
  21. 【請求項２１】 前記の第１の被膜は、ニッケルアル
    ミニウム合金、ニッケルコバルト合金、ニッケルクロミ
    ウム合金、コバルトアルミニウム合金又はコバルトクロ
    ミウム合金のいずれかを含み、そして、前記第１の被膜
    の全体にくまなく均一に分布された少なくとも一つの金
    属化合物を含むものである請求項１３又は請求項１４に
    請求された超合金基体の面にマルチレイヤーのサーマル
    バリヤー被膜を施す方法。
  22. 【請求項２２】 アルミニウム含有合金被膜をプラズ
    マスプレイ、ヴァキュウムプラズマスプレイまたは物理
    蒸着手段により施す請求項１２から請求項２１のいずれ
    か一つに請求された超合金基体の面にマルチレイヤーの
    サーマルバリヤー被膜を施す方法。
  23. 【請求項２３】 前記第１の被膜をエアープラズマス
    プレイ又はヴァキュウムプラズマスプレイ手段により施
    す請求項１３又は請求項１４に請求された超合金基体の
    面にマルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜を施す方
    法。
  24. 【請求項２４】 前記プラチナ族金属を電気めっき手
    段により施す請求項１４又は請求項１５に請求された超
    合金基体の面にマルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜
    を施す方法。
  25. 【請求項２５】 超合金基体を熱処理してプラチナ族
    金属をアルミニウム含有合金被膜へ拡散する拡散熱処理
    は、前記超合金基体に適切な溶液熱処理温度に応じての
    １０００℃から１２００℃の範囲の温度において約１時
    間にわたって行われるものである請求項１４又は請求項
    １５に請求された超合金基体の面にマルチレイヤーのサ
    ーマルバリヤー被膜を施す方法。
  26. 【請求項２６】 拡散熱処理は、１１００℃から１２
    ００℃の範囲の温度において行われるものである請求項
    ２５に請求された超合金基体の面にマルチレイヤーのサ
    ーマルバリヤー被膜を施す方法。
  27. 【請求項２７】 セラミックサーマルバリヤー被膜
    は、電子ビーム物理蒸着手段によりデポジットされる請
    求項１２から請求項２６のいずれか一つに請求された超
    合金基体の面にマルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜
    を施す方法。
  28. 【請求項２８】 セラミックサーマルバリヤー被膜
    は、エアープラズマスプレイ手段によりデポジットされ
    る請求項１２から請求項２６のいずれか一つに請求され
    た超合金基体の面にマルチレイヤーのサーマルバリヤー
    被膜を施す方法。
  29. 【請求項２９】 添付の図面の図３、図４、図５また
    は図６に示された構成に関連して記載した超合金基体へ
    マルチレイヤーのサーマルバリヤー被膜を施す方法。
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