JPH11124688A - 耐酸化被膜を有する金属部品及び金属部品の耐酸化処理方法 - Google Patents

耐酸化被膜を有する金属部品及び金属部品の耐酸化処理方法

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JPH11124688A
JPH11124688A JP9285871A JP28587197A JPH11124688A JP H11124688 A JPH11124688 A JP H11124688A JP 9285871 A JP9285871 A JP 9285871A JP 28587197 A JP28587197 A JP 28587197A JP H11124688 A JPH11124688 A JP H11124688A
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oxidation
coating layer
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plating
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JP9285871A
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Hideaki Kobari
英亮 小針
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IHI Corp
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐酸化性能を向上させ、Ptに比べ安価なP
dを使用可能にするとともに、水素脆化の発生を防止
し、コストの削減を図る。 【解決手段】 金属部品の母材の表面に、複数のコーテ
ィング層からなる耐酸化被膜が形成され、下部コーティ
ング層がPdをメッキすることにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐酸化被膜を有す
る金属部品及び金属部品の耐酸化処理方法に係り、特に
航空機等に使用されるガスタービンエンジンのタービン
ブレード等の耐酸化処理に好適な技術である。
【0002】
【従来の技術】航空機等に使用されるガスタービンエン
ジンのタービンブレードには、ニッケル基合金、アルミ
ニウム合金等が使用されるが、その表面の酸化等による
性能低下を防止するために、Pt−Alコーティング等
により耐酸化被膜を形成するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Ptは、耐酸
化性に優れているものの、経済性の点でより安価な元素
への代替えが望まれている。また、Ptに代えて同じ白
金族元素のPdの適用を考えた場合には、Al層形成時
のAl拡散コーティングの際に発生する水素により水素
脆化を考慮する必要がある。
【0004】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、以下の目的を達成しようとするものである。 耐酸化性能の向上を図ること。 Ptに比べ安価なPdの耐酸化被膜への適用を図るこ
と。 水素脆化の防止を図ること。 コストの削減を図ること。
【0005】
【課題を解決するための手段】ニッケル基合金、アルミ
ニウム合金等からなる金属部品の母材の表面に、複数の
コーティング層からなる耐酸化被膜が形成される。該耐
酸化被膜は、2層のものかまたは3層のものが採用され
る。2層の耐酸化被膜は、母材表面に形成される下部コ
ーティング層と、該下部コーティング層の表面に形成さ
れる上部コーティング層とを有するものとされ、下部コ
ーティング層がPdをメッキすることで形成され、上部
コーティング層は、M(Fe,Co,Niの少なくとも
1つ)とCrとAlとYとを含有するMCrAlY合金
の真空溶射により形成される。下部コーティング層はそ
の厚さが3μm〜15μmとされ、耐酸化被膜は全体の
厚さが10μm〜100μmとされる。MCrAlY層
は、例えばFe,Co,Niのうち2つまたは3つを選
択する場合、Fe:20〜35重量%、Co:20〜3
5重量%、Ni:20〜35重量%、Cr:10〜25
重量%、Al:10〜25重量%、Y:0.1〜1重量
%の組成を有するものが選択される。2層の耐酸化用被
覆を形成する場合は、下部コーティング層を形成する工
程と、拡散処理する工程と、上部コーティング層を形成
する工程と、拡散処理する工程とを有する技術が選択さ
れる。3層の耐酸化被膜は、母材表面に形成される下部
コーティング層と、該下部コーティング層の表面を被覆
する中間コーティング層と、該中間コーティング層の表
面に形成される上部コーティング層とを有するものとさ
れ、下部コーティング層がPdをメッキすることにより
形成され、中間コーティング層がPtをメッキすること
により形成され、下部コーティング層がAl拡散コーテ
ィングにより形成される。下部コーティング層の厚さは
3μm〜15μmとされ、中間コーティング層の厚さは
0.1〜3μmとされ、耐酸化被膜の厚さは10μm〜
100μmとされる。3層の耐酸化用被覆を形成する場
合は、下部コーティング層を形成する工程と、拡散処理
する工程と、中間コーティング層を形成する工程と、上
部コーティング層を形成する工程と、拡散処理する工程
とを有する技術が選択される。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る耐酸化被膜を
有する金属部品及び金属部品の耐酸化処理方法の第1実
施形態を、図1及び図2に基づいて説明する。図1にお
いて、符号1は母材、2は下部コーティング層(Pd
層)、3は上部コーティング層(MCrAlY層)、4
は耐酸化被膜である。
【0007】母材1は、例えばニッケル基合金(または
アルミニウム合金)とされ、耐酸化被膜4は、Pd層2
とMCrAlY層3とから形成される。このPd層2
が、母材1表面にPdをメッキすることにより厚さ3μ
m〜15μmに形成され、Pd層2とMCrAlY層3
とを合わせた耐酸化被膜4の厚さが10μm〜100μ
mとされる。上記MCrAlY層3は、M(Fe,C
o,Niの少なくとも1つ)とCrとAlとYを含むM
CrAlY合金を真空溶射することにより形成され、こ
の実施形態では、例えばFe,Co,Niのうち2つま
たは3つを選択し、Fe:20〜35重量%、Co:2
0〜35重量%、Ni:20〜35重量%、Cr:10
〜25重量%、Al:10〜25重量%、Y:0.1〜
1重量%の組成を有するものから、例えばCr:21重
量%、Al:18重量%、Y:0.5重量%、Ni:3
2重量%、Co:残部の組成を有するものが適用され
る。
【0008】このような耐酸化被膜4は、図2に示す工
程に基づいて形成される。
【0009】〔S1:前処理〕母材1の表面に付着して
いる異物等は、サンドブラスト等の研磨を施すことによ
って除去される。
【0010】〔S2:Pdメッキ〕母材1をメッキ容器
内でPdメッキすることにより、Pd層2を例えば5μ
m〜11μmの厚さまで形成する。
【0011】〔S3:拡散処理〕母材1とPd層2とを
不活性ガス雰囲気(特にアルゴンガス雰囲気)とし、1
000±200℃程度の条件下で1時間ないし5時間程
度保持することにより母材1とPd層2との拡散処理を
行う。
【0012】〔S4:真空溶射コーティング〕不活性ガ
ス雰囲気で、10-2torr程度の真空雰囲気とし、前述の
組成のMCrAlYを真空溶射することによりMCrA
lY層3を形成し、Pd層2とMCrAlY層3を合わ
せた厚さが、30μm程度になるようMCrAlY層3
を形成する。
【0013】〔S5:拡散処理〕次に、不活性ガス雰囲
気、特にアルゴンガス雰囲気とし、1000±200℃
程度の条件下で1時間ないし5時間程度保持することに
よりPd層2とMCrAlY層3との拡散処理をおこな
う。この拡散処理により、Pd、MCrAlYの構成元
素が相互拡散して、耐酸化被膜4が形成される。その
後、自然冷却等により冷却がおこなわれ、耐酸化被膜4
の形成が終了する。
【0014】このような第1実施形態では、ハロゲン化
水素(HX;XはF,Cl,Br等ハロゲン)を使用す
る必要がないため、Pdが水素吸蔵をすることなく、水
素脆化が防止できる。
【0015】なお、Pd層2とMCrAlY層3との間
に、Pt層を形成して耐酸化被膜4を形成することも可
能である。
【0016】以下、本発明に係る耐酸化被膜を有する金
属部品及び金属部品の耐酸化処理方法の第2実施形態
を、図3及び図4に基づいて説明する。図3において、
符号5は中間コーティング層(Pt層)、6は上部コー
ティング層(Al拡散コーティング層)、7は耐酸化被
膜である
【0017】母材1及びPd層2は、第1実施形態に準
じるものとされ、耐酸化被膜7は、Pd層2とPt層5
とAl拡散コーティング層6とから形成され、Pd層2
の厚さは3μm〜15μmとされ、Pt層5の厚さは
0.1〜3μmとされ、Pd層2とPt層5とAl拡散
コーティング層6とを合わせた耐酸化被膜7の厚さは1
0μm〜100μmとされる。
【0018】このような耐酸化被膜7は、図4に示す工
程に基づいて形成される。
【0019】〔S11:前処理〕母材1の表面に付着し
ている異物等にあっては、サンドブラスト等の研磨を施
すことによって除去される。
【0020】〔S12:Pdメッキ〕母材1をメッキ容
器内でPdメッキすることにより、Pd層2を5μm〜
10μm程度まで形成する。
【0021】〔S13:Ptメッキ〕次に、メッキ容器
内でPd層2の表面にPtメッキすることにより、Pt
層5を0.1μm〜3μmまで形成する。
【0022】〔S14:拡散処理〕母材1とPd層2と
を不活性ガス雰囲気(特にアルゴンガス雰囲気)とし、
1000±200℃程度の条件下で1時間ないし5時間
程度保持することにより母材1とPd層2及びPt層5
との拡散処理を行う。
【0023】〔S15:Al拡散コーティング〕引き続
き、母材1,Pd層2,Pt層5を不活性ガス雰囲気
(特にアルゴンガス雰囲気)下で、Al23と、活性材
としてのハロゲン化水素(HX;XはF,Cl,Br等
ハロゲン)とAlあるいはその合金の存在下において、
例えば900〜1100℃の被膜形成処理温度で2時間
ないし6時間程度保持する。その結果、発生したAl蒸
気がPt層5の表面に接触し拡散する現象が生じて、A
l拡散コーティング層6が形成される。このとき、Pd
層2とPt層5とAl拡散コーティング層6とを合わせ
た厚さが、30μm程度になるように設定される。
【0024】〔S16:拡散処理〕次に、不活性ガス雰
囲気(特にアルゴンガス雰囲気)とし、1000±20
0℃程度の条件下で1時間ないし5時間保持することに
よりPd層2及びPt層5とAl拡散コーティング層6
との拡散処理を行う。この拡散処理により、Pd、P
t,Alの構成元素が相互拡散して、耐酸化被膜7が形
成される。
【0025】Al被膜が形成される際にHXから発生す
る水素は、Pt層5の存在によりPd層2に達すること
なく、水素脆化の発生が防止できる。その後、自然冷却
等により冷却がおこなわれ、耐酸化被膜7の形成が終了
する。
【0026】なお、Pd層2とPt層5とを、Pd−P
t合金に置き換えることも可能である。
【0027】
【発明の効果】本発明の耐酸化被膜を有する金属部品及
び金属部品の耐酸化処理方法によれば、以下の効果を奏
する。 (1)Pdにより下部コーティング層を形成し、その表
面をMCrAlYまたはPtにより被覆するので、耐酸
化性能の向上を図ることができる。 (2)下部コーティング層の表面をMCrAlYまたは
Ptで被覆することにより、Pdに水素が到達すること
が防止されるので、Ptに比べ安価なPdの耐酸化被膜
への適用を図ることができ、同時に、水素脆化の防止を
図ることができる。 (3)上記によりコストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る耐酸化被膜を有する金属部品の
第1実施形態を示す模式図である。
【図2】 本発明に係る金属部品の耐酸化処理方法の第
1実施形態の工程を示すフローチャートである。
【図3】 本発明に係る耐酸化被膜を有する金属部品の
第2実施形態を示す模式図である。
【図4】 本発明に係る金属部品の耐酸化処理方法の第
2実施形態の工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…母材 2…下部コーティング層(Pd層) 3…上部コーティング層(MCrAlY層) 4…耐酸化被膜 5…中間コーティング層(Pt層) 6…上部コーティング層(Al拡散コーティング層) 7…耐酸化被膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属部品の母材(1)の表面に、複数の
    コーティング層からなる耐酸化被膜(4,7)が形成さ
    れ、下部コーティング層(2)がPdをメッキすること
    により形成されることを特徴とする耐酸化被膜を有する
    金属部品。
  2. 【請求項2】 耐酸化被膜(4)は、下部コーティング
    層(2)の表面に上部コーティング層(3)を有するも
    のとされ、上部コーティング層が、Fe,Co,Niの
    少なくとも1つからなるMとCrとAlとYとを含有す
    るMCrAlY合金の真空溶射により形成されることを
    特徴とする請求項1記載の耐酸化被膜を有する金属部
    品。
  3. 【請求項3】 母材(1)の表面にPdからなる下部コ
    ーティング層(4)をメッキにより形成する工程と、該
    下部コーティング層の表面にMCrAlYからなる上部
    コーティング層(3)を真空溶射により形成する工程
    と、拡散処理する工程とを有し、MCrAlYが、F
    e,Co,Niの少なくとも1つからなるMとCrとA
    lとYであることを特徴とする金属部品の耐酸化処理方
    法。
  4. 【請求項4】 耐酸化被膜(7)は、母材(1)の表面
    に形成される下部コーティング層(2)と、該下部コー
    ティング層の表面を被覆する中間コーティング層(5)
    と、該中間コーティング層の表面に形成される上部コー
    ティング層(6)とを有するものとされ、中間コーティ
    ング層がPtをメッキすることにより形成され、上部コ
    ーティング層がAl拡散コーティングにより形成される
    ことを特徴とする請求項1記載の耐酸化被膜を有する金
    属部品。
  5. 【請求項5】 母材(1)の表面にPdからなる下部コ
    ーティング層(2)をメッキにより形成する工程と、該
    下部コーティング層の表面にPtをメッキすることで中
    間コーティング層(5)を形成する工程と、拡散処理す
    る工程と、中間コーティング層の表面にAl拡散コーテ
    ィングにより上部コーティング層(6)を形成する工程
    とを有することを特徴とする金属部品の耐酸化処理方
    法。
JP9285871A 1997-10-17 1997-10-17 耐酸化被膜を有する金属部品及び金属部品の耐酸化処理方法 Pending JPH11124688A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002155380A (ja) * 2000-08-31 2002-05-31 General Electric Co <Ge> 耐酸化性皮膜、関連物品及び方法
EP1681374A1 (de) 2005-01-14 2006-07-19 Siemens Aktiengesellschaft Schichtsystem mit Sperrschicht und Verfahren zur Herstellung
JP2013127096A (ja) * 2011-12-19 2013-06-27 Ihi Corp PtおよびAl拡散Ni基基材ならびにその製造方法
JP2017226923A (ja) * 2017-09-20 2017-12-28 日本発條株式会社 積層体及び積層体の製造方法
US10315388B2 (en) 2014-06-11 2019-06-11 Nhk Spring Co., Ltd. Method of manufacturing laminate and laminate

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