JPH11172463A - 超合金のアルミ化物拡散コーティングシステム - Google Patents
超合金のアルミ化物拡散コーティングシステムInfo
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- JPH11172463A JPH11172463A JP10236414A JP23641498A JPH11172463A JP H11172463 A JPH11172463 A JP H11172463A JP 10236414 A JP10236414 A JP 10236414A JP 23641498 A JP23641498 A JP 23641498A JP H11172463 A JPH11172463 A JP H11172463A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミ化物拡散コーティングシステムにおい
て、コーティングを良好にすることにある。 【構成】 アルミ化物拡散オーバコーティング型ＭＣｒ
ＡｌＹコーティングシステムの高温耐酸化性は、前記コ
ーティングシステムのアルミメッキされるＭＣｒＡｌＹ
オーバレイコーティング領域中のＳとＰのようなトラン
プ不純物の濃度を低下させるＣＶＤ状況下でＭＣｒＡｌ
ＹタイプのオーバレイコーティングをＣＶＤオーバアル
ミナイジングすることによって相当に向上する。このＣ
ＶＤアルミナイジング状況によって、下層のＭＣｒＡｌ
Ｙタイプのコーティング上に外向成長のアルミ化物が生
成する。
て、コーティングを良好にすることにある。 【構成】 アルミ化物拡散オーバコーティング型ＭＣｒ
ＡｌＹコーティングシステムの高温耐酸化性は、前記コ
ーティングシステムのアルミメッキされるＭＣｒＡｌＹ
オーバレイコーティング領域中のＳとＰのようなトラン
プ不純物の濃度を低下させるＣＶＤ状況下でＭＣｒＡｌ
ＹタイプのオーバレイコーティングをＣＶＤオーバアル
ミナイジングすることによって相当に向上する。このＣ
ＶＤアルミナイジング状況によって、下層のＭＣｒＡｌ
Ｙタイプのコーティング上に外向成長のアルミ化物が生
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、アルミ化物拡散
コーティングシステムに係り、特に高温耐酸化性を有す
るアルミ化物におけるアルミ化物拡散コーティングシス
テムに関する。
コーティングシステムに係り、特に高温耐酸化性を有す
るアルミ化物におけるアルミ化物拡散コーティングシス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第４ ０８０ ４８６号には、
ガスタービンエンジン中の高温にさらされる、タービン
ブレードやベーン等、ニッケル基超合金やコバルト基超
合金の基材の保護コーティングシステムを説明してい
る。この特許取得済みのコーティングシステムは、元素
Ｍが鉄とニッケルとコバルトとから成るグループから選
択した元素であるＭＣｒＡｌＹタイプのオーバレイコー
ティングから成り、このオーバレイコーティングは、被
覆基材の耐食性と耐酸化性を強化するためにパックセメ
ンテーションでアルミメッキする。
ガスタービンエンジン中の高温にさらされる、タービン
ブレードやベーン等、ニッケル基超合金やコバルト基超
合金の基材の保護コーティングシステムを説明してい
る。この特許取得済みのコーティングシステムは、元素
Ｍが鉄とニッケルとコバルトとから成るグループから選
択した元素であるＭＣｒＡｌＹタイプのオーバレイコー
ティングから成り、このオーバレイコーティングは、被
覆基材の耐食性と耐酸化性を強化するためにパックセメ
ンテーションでアルミメッキする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来、高温
耐酸化性を有する化学蒸着において、元素Ｓや元素Ｐ等
のトランプ不純物の濃度が高くなり、コーティングが不
良になり易いという不都合があった。
耐酸化性を有する化学蒸着において、元素Ｓや元素Ｐ等
のトランプ不純物の濃度が高くなり、コーティングが不
良になり易いという不都合があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、被覆ガスタービンエンジ
ン部品上の第１コーティングであって、クロムと、アル
ミニウムと、イットリウム及び希土類元素並びに反応性
元素から成るグループから選択した元素と、ニッケル及
びコバルト並びに鉄から成るグループから選択した元素
と、から実質的に成る前記第１コーティングと、前記第
１コーティング上の化学蒸着外向成長のアルミ化物拡散
オーバコーティングとを具備することを特徴とする。
述の不都合を除去するために、被覆ガスタービンエンジ
ン部品上の第１コーティングであって、クロムと、アル
ミニウムと、イットリウム及び希土類元素並びに反応性
元素から成るグループから選択した元素と、ニッケル及
びコバルト並びに鉄から成るグループから選択した元素
と、から実質的に成る前記第１コーティングと、前記第
１コーティング上の化学蒸着外向成長のアルミ化物拡散
オーバコーティングとを具備することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】この発明は、相当向上した高温耐
酸化性を有する化学蒸着（ＣＶＤ）アルミ化物拡散オー
バコート型ＭＣｒＡｌＹコーティングシステムを提供す
ることにある。
酸化性を有する化学蒸着（ＣＶＤ）アルミ化物拡散オー
バコート型ＭＣｒＡｌＹコーティングシステムを提供す
ることにある。
【０００６】また、相当向上した高温耐酸化性を有する
アルミ化物拡散オーバコート型ＭＣｒＡｌＹコーティン
グシステムを作り出すＣＶＤコーティング法を提供する
ことにある。
アルミ化物拡散オーバコート型ＭＣｒＡｌＹコーティン
グシステムを作り出すＣＶＤコーティング法を提供する
ことにある。
【０００７】さらに、前記基材の外側のＣＶＤアルミ化
物拡散オーバコート型ＭＣｒＡｌＹコーティングシステ
ムと、前記基材の内側のＣＶＤアルミ化物拡散コーティ
ングと、を提供するとともに、その製法を提供すること
にある。
物拡散オーバコート型ＭＣｒＡｌＹコーティングシステ
ムと、前記基材の内側のＣＶＤアルミ化物拡散コーティ
ングと、を提供するとともに、その製法を提供すること
にある。
【０００８】つまり、アルミ化物拡散オーバコート型Ｍ
ＣｒＡｌＹコーティングシステムの高温耐酸化性は、こ
のＭＣｒＡｌＹタイプのコーティングを、前記ＭＣｒＡ
ｌＹコーティング上に外向成長のアルミ化物オーバコー
トを生成させるＣＶＤ状況下でＣＶＤオーバアルミナイ
ジングすることによって相当強化される。前記ＭＣｒＡ
ｌＹコーティング上に形成した拡散アルミ化物オーバコ
ーティングは、低濃度のＳやＰ等のトランプ不純物やそ
の他を示す。前記ＣＶＤアルミナイジング状況は、この
コーティングシステムのアルミメッキされるＭＣｒＡｌ
Ｙ領域中のＳやＰ等のトランプ不純物の濃度を低下させ
るのに有効なので、前記ＣＶＤアルミナイジング状況
は、少なくとも摂氏約１０００度の基材コーティング温
度と、水素と三塩化アルミニウムのガスの混合気から成
る高純度のコーティングガスと、を伴うことが望まし
い。前記アルミ化物拡散オーバコーティングは、下層の
ＭＣｒＡｌＹコーティングの硫黄とリンの各々の濃度よ
りも約５０％低い濃度の硫黄とリンを有することが望ま
しい。
ＣｒＡｌＹコーティングシステムの高温耐酸化性は、こ
のＭＣｒＡｌＹタイプのコーティングを、前記ＭＣｒＡ
ｌＹコーティング上に外向成長のアルミ化物オーバコー
トを生成させるＣＶＤ状況下でＣＶＤオーバアルミナイ
ジングすることによって相当強化される。前記ＭＣｒＡ
ｌＹコーティング上に形成した拡散アルミ化物オーバコ
ーティングは、低濃度のＳやＰ等のトランプ不純物やそ
の他を示す。前記ＣＶＤアルミナイジング状況は、この
コーティングシステムのアルミメッキされるＭＣｒＡｌ
Ｙ領域中のＳやＰ等のトランプ不純物の濃度を低下させ
るのに有効なので、前記ＣＶＤアルミナイジング状況
は、少なくとも摂氏約１０００度の基材コーティング温
度と、水素と三塩化アルミニウムのガスの混合気から成
る高純度のコーティングガスと、を伴うことが望まし
い。前記アルミ化物拡散オーバコーティングは、下層の
ＭＣｒＡｌＹコーティングの硫黄とリンの各々の濃度よ
りも約５０％低い濃度の硫黄とリンを有することが望ま
しい。
【０００９】
【実施例】以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳
細且つ具体的に説明する。図１、２は、この発明の実施
例を示すものである。
細且つ具体的に説明する。図１、２は、この発明の実施
例を示すものである。
【００１０】ＭＣｒＡｌＹタイプのオーバレイコーティ
ング上に外向成長のアルミ化物オーバコートを生成する
ＣＶＤ状況下でＭＣｒＡｌＹタイプのオーバレイコーテ
ィングをＣＶＤオーバアルミナイジングすることに関す
るものであり、この拡散アルミ化物オーバコーティング
は、耐酸化性に悪影響を与えるＳやＰ等のトランプ不純
物の濃度が低い。この他の当該トランプ不純物には、ホ
ウ素と、ＷやＭｏやＴｉ等の耐火元素と、を含むことが
できる。前記ＣＶＤ状況は、このコーティングシステム
のアルミメッキしたＭＣｒＡｌＹオーバレイコーティン
グ領域中のＳやＰ等のトランプ不純物の濃度が、単に例
えば、重量で２０ｐｐｍ以下まで相当低下するように制
御される。
ング上に外向成長のアルミ化物オーバコートを生成する
ＣＶＤ状況下でＭＣｒＡｌＹタイプのオーバレイコーテ
ィングをＣＶＤオーバアルミナイジングすることに関す
るものであり、この拡散アルミ化物オーバコーティング
は、耐酸化性に悪影響を与えるＳやＰ等のトランプ不純
物の濃度が低い。この他の当該トランプ不純物には、ホ
ウ素と、ＷやＭｏやＴｉ等の耐火元素と、を含むことが
できる。前記ＣＶＤ状況は、このコーティングシステム
のアルミメッキしたＭＣｒＡｌＹオーバレイコーティン
グ領域中のＳやＰ等のトランプ不純物の濃度が、単に例
えば、重量で２０ｐｐｍ以下まで相当低下するように制
御される。
【００１１】図１には、本発明の実施例による範例のコ
ーティングシステムを概略的に図示している。このコー
ティングシステムは、ＭＣｒＡｌＹコーティングと呼ば
れる第１コーティング１０と、この第１コーティング１
０上のその場に形成したアルミ化物拡散オーバコーティ
ング１２と、から成るとともに、前記オーバコーティン
グ１２は、外向成長の付加層１２ａと、前記ＭＣｒＡｌ
Ｙコーティング１０近傍の拡散域１２ｂと、を有する。
前記第１コーティング１０は、例示のため、ＭＣｒＡｌ
Ｙコーティングと呼ぶが、これに限定するものではな
い。
ーティングシステムを概略的に図示している。このコー
ティングシステムは、ＭＣｒＡｌＹコーティングと呼ば
れる第１コーティング１０と、この第１コーティング１
０上のその場に形成したアルミ化物拡散オーバコーティ
ング１２と、から成るとともに、前記オーバコーティン
グ１２は、外向成長の付加層１２ａと、前記ＭＣｒＡｌ
Ｙコーティング１０近傍の拡散域１２ｂと、を有する。
前記第１コーティング１０は、例示のため、ＭＣｒＡｌ
Ｙコーティングと呼ぶが、これに限定するものではな
い。
【００１２】一般に、このＭＣｒＡｌＹコーティング１
０は、クロムと、アルミニウムと、イットリウム（Ｙ）
並びにＣｅやＬａ等の希土類元素及びＳｉ、Ｈｆ、Ｚｒ
等のその他反応性元素から成るグループから選ばれた反
応性元素と、ニッケル及び／又はコバルト及び／又は鉄
から選ばれた元素Ｍと、から実質的に成る。通常、この
ＭＣｒＡｌＹコーティング１０は、重量比で１４％乃至
３５％のＣｒと、４％乃至３０％のＡｌと、０．１％乃
至３％のＹ並びにＣｅ及び／又はＬａ等の希土類元素及
びＨｆ、Ｚｒ、Ｓｉ等のその他の反応性元素と、実質的
に残りの鉄及び／又はニッケル及び／又はコバルトと、
から実質的に成る。
０は、クロムと、アルミニウムと、イットリウム（Ｙ）
並びにＣｅやＬａ等の希土類元素及びＳｉ、Ｈｆ、Ｚｒ
等のその他反応性元素から成るグループから選ばれた反
応性元素と、ニッケル及び／又はコバルト及び／又は鉄
から選ばれた元素Ｍと、から実質的に成る。通常、この
ＭＣｒＡｌＹコーティング１０は、重量比で１４％乃至
３５％のＣｒと、４％乃至３０％のＡｌと、０．１％乃
至３％のＹ並びにＣｅ及び／又はＬａ等の希土類元素及
びＨｆ、Ｚｒ、Ｓｉ等のその他の反応性元素と、実質的
に残りの鉄及び／又はニッケル及び／又はコバルトと、
から実質的に成る。
【００１３】上記ＭＣｒＡｌＹコーティング合金は、周
知であり、米国特許第４ ０８０４８６号に記述してあ
り、このためこの教示内容はここでは引用で済ませる。
以下、本発明を例示のためＣｏＮｉＣｒＡｌＹコーティ
ング１０を使って説明するが、これに限るものではな
く、本発明は、他に、ＣｏＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒＡｌ
Ｙ、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ、及びＦｅＣｒＡｌＹの各コー
ティング合金を使って実施することができる。
知であり、米国特許第４ ０８０４８６号に記述してあ
り、このためこの教示内容はここでは引用で済ませる。
以下、本発明を例示のためＣｏＮｉＣｒＡｌＹコーティ
ング１０を使って説明するが、これに限るものではな
く、本発明は、他に、ＣｏＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒＡｌ
Ｙ、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ、及びＦｅＣｒＡｌＹの各コー
ティング合金を使って実施することができる。
【００１４】通常、前記ＭＣｒＡｌＹの第１コーティン
グは、２ミル（０．００２インチ）乃至２０ミル（０．
０２０インチ）の範囲内の厚さでオーバレイコーティン
グとしてガスタービンエンジンのブレード又はベーン等
のニッケル基又はコバルト基の超合金基材Ｓ上に塗布す
る。このＭＣｒＡｌＹ第１コーティングは、既知の低圧
プラズマ吹付け法、又は、高速酸素燃料吹付け法、によ
って前記基材に塗布することが望ましい。低圧プラズマ
吹付けでは、吹付け環境を１気圧未満の一定の低圧力、
通常５０トール未満、に保つ真空チャンバ内でコーティ
ング合金の粉末粒子を加熱して基材に向かって吹き飛ば
す。粉末粒子の熱と速度は、低気圧下の作業に合わせて
設計又は改造したプラズマトーチを使って得られる。前
記高速酸素燃料コーティング法は、プラズマよりもむし
ろ燃焼トーチを使ってコーティング合金の粉末粒子に熱
エネルギーと運動エネルギーを伝達する。通常、この方
法は、吹付け環境において局地気圧で行われ、前記トー
チは、手動で又は自動システムで操作することができ
る。通常、被覆される前記部品は、テーブル又はドライ
ブシステムに定着する。
グは、２ミル（０．００２インチ）乃至２０ミル（０．
０２０インチ）の範囲内の厚さでオーバレイコーティン
グとしてガスタービンエンジンのブレード又はベーン等
のニッケル基又はコバルト基の超合金基材Ｓ上に塗布す
る。このＭＣｒＡｌＹ第１コーティングは、既知の低圧
プラズマ吹付け法、又は、高速酸素燃料吹付け法、によ
って前記基材に塗布することが望ましい。低圧プラズマ
吹付けでは、吹付け環境を１気圧未満の一定の低圧力、
通常５０トール未満、に保つ真空チャンバ内でコーティ
ング合金の粉末粒子を加熱して基材に向かって吹き飛ば
す。粉末粒子の熱と速度は、低気圧下の作業に合わせて
設計又は改造したプラズマトーチを使って得られる。前
記高速酸素燃料コーティング法は、プラズマよりもむし
ろ燃焼トーチを使ってコーティング合金の粉末粒子に熱
エネルギーと運動エネルギーを伝達する。通常、この方
法は、吹付け環境において局地気圧で行われ、前記トー
チは、手動で又は自動システムで操作することができ
る。通常、被覆される前記部品は、テーブル又はドライ
ブシステムに定着する。
【００１５】但し、このＭＣｒＡｌＹコーティングを基
材上に蒸着させるために、エアープラズマスプレーやシ
ュラウドアークプラズマスプレー及びエントラップメン
トプレーティング又は米国特許第４ ０８０ ４８６号
による物理蒸着等、他に周知の方法を利用することがで
きる。
材上に蒸着させるために、エアープラズマスプレーやシ
ュラウドアークプラズマスプレー及びエントラップメン
トプレーティング又は米国特許第４ ０８０ ４８６号
による物理蒸着等、他に周知の方法を利用することがで
きる。
【００１６】前記アルミ化物拡散オーバコーティング１
２は、教示内容をここでは引用で済ませるが米国特許第
５ ６５８ ６１４号として発行する１９９４年１０月
２８日出願の特許査定済み同時係属出願第０８／３３
０，６９４号にしたがって低活性アルミニウムコーティ
ングガスと少なくとも華氏約１８３２度（摂氏１０００
度）の基材コーティング温度とによって化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）で第１コーティング１０上のその場に形成する。こ
のアルミ化物拡散オーバコーティング１２は、外向きに
成長した外側の単相付加層１２ａと、基材Ｓ上のＭＣｒ
ＡｌＹコーティングの一部を触らずにそっくりそのまま
にしている前記ＭＣｒＡｌＹコーティング１０近傍内側
の拡散域１２ｂと、から成る。この外向成長の付加層１
２ａは、ＭＡｌ又は（Ｍ、Ｐｔ）Ａｌの単相から成ると
ともに、Ｍは、下層のＭＣｒＡｌＹコーティングのＣ
ｏ、Ｎｉ及び／又はＦｅから選択したものであり、Ｐｔ
は、後述のようにＭＣｒＡｌＹコーティングをアルミナ
イジング前にＰｔメッキするときに存在するものであ
る。通常、このアルミ化物拡散オーバコーティング１２
は、外向成長の付加層１２ａと拡散域１２ｂの両方を含
めて全体で０．５ミル乃至４．０ミルの厚さを有する。
２は、教示内容をここでは引用で済ませるが米国特許第
５ ６５８ ６１４号として発行する１９９４年１０月
２８日出願の特許査定済み同時係属出願第０８／３３
０，６９４号にしたがって低活性アルミニウムコーティ
ングガスと少なくとも華氏約１８３２度（摂氏１０００
度）の基材コーティング温度とによって化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）で第１コーティング１０上のその場に形成する。こ
のアルミ化物拡散オーバコーティング１２は、外向きに
成長した外側の単相付加層１２ａと、基材Ｓ上のＭＣｒ
ＡｌＹコーティングの一部を触らずにそっくりそのまま
にしている前記ＭＣｒＡｌＹコーティング１０近傍内側
の拡散域１２ｂと、から成る。この外向成長の付加層１
２ａは、ＭＡｌ又は（Ｍ、Ｐｔ）Ａｌの単相から成ると
ともに、Ｍは、下層のＭＣｒＡｌＹコーティングのＣ
ｏ、Ｎｉ及び／又はＦｅから選択したものであり、Ｐｔ
は、後述のようにＭＣｒＡｌＹコーティングをアルミナ
イジング前にＰｔメッキするときに存在するものであ
る。通常、このアルミ化物拡散オーバコーティング１２
は、外向成長の付加層１２ａと拡散域１２ｂの両方を含
めて全体で０．５ミル乃至４．０ミルの厚さを有する。
【００１７】このアルミ化物拡散オーバコーティング１
２を形成するにあたり、高純度の低アルミニウム活性コ
ーティングガスを使用するが、このガスは、水素と三塩
化アルミニウムのガスの混合気から成るとともに、この
混合気は、前記コーティングシステムのアルミニウムメ
ッキされるＭＣｒＡｌＹ領域、特に前記外向成長の外側
付加層、におけるＳやＰ等のトランプ不純物やその他の
濃度を低下させるために利用する基材コーティング温度
の下で効果的である。
２を形成するにあたり、高純度の低アルミニウム活性コ
ーティングガスを使用するが、このガスは、水素と三塩
化アルミニウムのガスの混合気から成るとともに、この
混合気は、前記コーティングシステムのアルミニウムメ
ッキされるＭＣｒＡｌＹ領域、特に前記外向成長の外側
付加層、におけるＳやＰ等のトランプ不純物やその他の
濃度を低下させるために利用する基材コーティング温度
の下で効果的である。
【００１８】前記低活性コーティングガスは、高純度の
塩化水素ガスと水素キャリアガスを、華氏６００度以下
の温度のアルミニウムベッド等の比較的低温のアルミニ
ウムから成る高純度ソースにまたがって通過させること
によって発生する。この高純度アルミニウムソース（少
なくとも重量比９９．９９９％のＡｌ）は、外側コーテ
ィングガス発生器中に使用されるアルミニウムグラニＰ
ペレットから成るものが望ましい。通常、高純度の水素
は、３０ｐｐｂ未満（千万分率の容積）の不純物を含む
とともに、通常、高純度の塩化水素は、２５ｐｐｍ未満
（百万分率の容積）の不純物を含む。
塩化水素ガスと水素キャリアガスを、華氏６００度以下
の温度のアルミニウムベッド等の比較的低温のアルミニ
ウムから成る高純度ソースにまたがって通過させること
によって発生する。この高純度アルミニウムソース（少
なくとも重量比９９．９９９％のＡｌ）は、外側コーテ
ィングガス発生器中に使用されるアルミニウムグラニＰ
ペレットから成るものが望ましい。通常、高純度の水素
は、３０ｐｐｂ未満（千万分率の容積）の不純物を含む
とともに、通常、高純度の塩化水素は、２５ｐｐｍ未満
（百万分率の容積）の不純物を含む。
【００１９】ＭＣｒＡｌＹコーティングのアルミメッキ
される領域に対する（即ち、アルミ化物オーバコーティ
ング１２に対する）上記ＣＶＤアルミナイジング状況の
精錬効果が、ホバット−タファモデル（Ｈｏｂａｔ−Ｔ
ａｆｆａ Ｍｏｄｅｌ）ＪＰ−５０００ＨＶＯＦ機器で
ニッケル基超合金の基材上に高速酸素燃料吹付けによっ
て塗布したＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金のモノリシックデポ
ジットからカットした１２ｍｍ×２５ｍｍ×厚さ２ｍｍ
の寸法を有する各コーティング試料による一連のコーテ
ィング実験で実証された。この蒸着パラメータは、大気
圧における毎時１６ポンドの合金粉末流量（粒径−２７
０メッシュ）で毎時５ガロンの灯油と１６００ｓｃｆｈ
（毎時標準立方フィート）の酸素であった。前記ＣｏＮ
ｉＣｒＡｌＹ合金のデポジットは、重量比で、２９．５
％のＮｉと、２３．６％のＣｒと、１１．７％のＡｌ
と、０．７％のＹと、残りのＣｏと、から成る組成を有
していた。前記ＣｏＮｉＣｒＡｌＹの各タブ試料は、前
記アルミ化物拡散層１２に対する基材効果が極小である
と思われたので、基材に塗布せずにＣＶＤアルミメッキ
してテストした。当該ＣｏＮｉＣｒＡｌＹのタブ試料の
テスト結果は、商用の各種様々なＭＣｒＡｌＹタイプの
コーティング合金の典型である。
される領域に対する（即ち、アルミ化物オーバコーティ
ング１２に対する）上記ＣＶＤアルミナイジング状況の
精錬効果が、ホバット−タファモデル（Ｈｏｂａｔ−Ｔ
ａｆｆａ Ｍｏｄｅｌ）ＪＰ−５０００ＨＶＯＦ機器で
ニッケル基超合金の基材上に高速酸素燃料吹付けによっ
て塗布したＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金のモノリシックデポ
ジットからカットした１２ｍｍ×２５ｍｍ×厚さ２ｍｍ
の寸法を有する各コーティング試料による一連のコーテ
ィング実験で実証された。この蒸着パラメータは、大気
圧における毎時１６ポンドの合金粉末流量（粒径−２７
０メッシュ）で毎時５ガロンの灯油と１６００ｓｃｆｈ
（毎時標準立方フィート）の酸素であった。前記ＣｏＮ
ｉＣｒＡｌＹ合金のデポジットは、重量比で、２９．５
％のＮｉと、２３．６％のＣｒと、１１．７％のＡｌ
と、０．７％のＹと、残りのＣｏと、から成る組成を有
していた。前記ＣｏＮｉＣｒＡｌＹの各タブ試料は、前
記アルミ化物拡散層１２に対する基材効果が極小である
と思われたので、基材に塗布せずにＣＶＤアルミメッキ
してテストした。当該ＣｏＮｉＣｒＡｌＹのタブ試料の
テスト結果は、商用の各種様々なＭＣｒＡｌＹタイプの
コーティング合金の典型である。
【００２０】このＣｏＮｉＣｒＡｌＹのタブ試料を５つ
の試料グループに分け（各グループ毎に５つの試料）、
一つのグループをアルミナイジング以前の組成分析の基
線試料として確保した。二グループのタブ試料に高活性
パックセメンテーションアルミナイジングを施し、一方
のグループは活性剤を使わずにアルミメッキし（以後、
ＭＤＣ−１５アルミメッキ済み試料と呼ぶ）、他方のグ
ループはハロゲン化物塩活性化剤を使ってアルミメッキ
した（以後、ＭＤＣ−５１試料と呼ぶ）。
の試料グループに分け（各グループ毎に５つの試料）、
一つのグループをアルミナイジング以前の組成分析の基
線試料として確保した。二グループのタブ試料に高活性
パックセメンテーションアルミナイジングを施し、一方
のグループは活性剤を使わずにアルミメッキし（以後、
ＭＤＣ−１５アルミメッキ済み試料と呼ぶ）、他方のグ
ループはハロゲン化物塩活性化剤を使ってアルミメッキ
した（以後、ＭＤＣ−５１試料と呼ぶ）。
【００２１】この二グループのＭＣｒＡｌＹタブ試料
は、内向成長のアルミ化物コーティングを生成すべく、
パックセメンテーションでアルミメッキした（ＭＤＣ−
１５とＭＤＣ−５１の各タブ試料）。非活性化のＭＤＣ
−１５パックは、重量比３３％のＡｌ合金粉末と、残り
のアルミナと、から構成されていた。各タブ試料は、粉
末パックの中に置いて、水素ガス体中に華氏１８００度
（摂氏９８２度）で３時間加熱してアルミナイジングし
た。ＭＤＣ−５１パックは、重量比０．０３％の塩化ア
ンモニウムと、重量比６７％のＡｌ合金粉末と、残りの
酸化アルミニウムと、から成る塩化アンモニウム（ＮＨ
4 Ｃｌ）活性化粉末パックを伴っていた。この粉末パッ
ク中の各タブ試料のアルミナイジングサイクルは、アル
ゴンガス体中に華氏１９００度（摂氏１０３８度）で１
９時間伴った。このＭＤＣ−５１のパックセメンテーシ
ョンでアルミメッキしたＣｏＮｉＣｒＡｌＹタブ試料
は、米国特許第４ ０８０ ４８６号に記載したＭＣｒ
ＡｌＹコーティングシステムの典型であった。
は、内向成長のアルミ化物コーティングを生成すべく、
パックセメンテーションでアルミメッキした（ＭＤＣ−
１５とＭＤＣ−５１の各タブ試料）。非活性化のＭＤＣ
−１５パックは、重量比３３％のＡｌ合金粉末と、残り
のアルミナと、から構成されていた。各タブ試料は、粉
末パックの中に置いて、水素ガス体中に華氏１８００度
（摂氏９８２度）で３時間加熱してアルミナイジングし
た。ＭＤＣ−５１パックは、重量比０．０３％の塩化ア
ンモニウムと、重量比６７％のＡｌ合金粉末と、残りの
酸化アルミニウムと、から成る塩化アンモニウム（ＮＨ
4 Ｃｌ）活性化粉末パックを伴っていた。この粉末パッ
ク中の各タブ試料のアルミナイジングサイクルは、アル
ゴンガス体中に華氏１９００度（摂氏１０３８度）で１
９時間伴った。このＭＤＣ−５１のパックセメンテーシ
ョンでアルミメッキしたＣｏＮｉＣｒＡｌＹタブ試料
は、米国特許第４ ０８０ ４８６号に記載したＭＣｒ
ＡｌＹコーティングシステムの典型であった。
【００２２】残り二グループのＣｏＮｉＣｒＡｌＹのタ
ブ試料は、前記アルミ化物拡散オーバコーティング１２
を生成すべく、上述した低活性三塩化アルミニウムプロ
セスであって、ここでは引用で済ませる１９９４年１０
月２８日出願の前記同時係属出願第０８／３３０，６９
４号に記載した前記低活性三塩化アルミニウムプロセス
でＣＶＤアルミメッキした。
ブ試料は、前記アルミ化物拡散オーバコーティング１２
を生成すべく、上述した低活性三塩化アルミニウムプロ
セスであって、ここでは引用で済ませる１９９４年１０
月２８日出願の前記同時係属出願第０８／３３０，６９
４号に記載した前記低活性三塩化アルミニウムプロセス
でＣＶＤアルミメッキした。
【００２３】特に、ＭＤＣ−２１０として指名した一方
のグループの各タブ試料は、３００ｓｃｆｈの流量と５
００トールの全圧で容積比９％の三塩化アルミニウムと
容積比９１％の水素とから成るコーティングガス混合気
を使って摂氏１０８０度の基材温度でＣＶＤアルミメッ
キした。このコーティングガス混合気は、水素／容積比
１３％のＨＣＬの混合気中の高純度の水素（例えば、３
０千万分率未満の不純物）と高純度の塩化水素（例え
ば、２５百万分率未満の不純物）とを、コーティング・
レトルトのジェネレータ・エクスターナルにおいて摂氏
２９０度の９９．９９９％純粋なアルミニウムソースに
またがって通過させることによって発生した。前記ＭＣ
ｒＡｌＹオーバレイコーティングの精錬（即ち、当該Ｃ
ＶＤコーティング中のトランプエレメントＰの濃度低
下）をもたらす塩化水素は、サンプル表面上の三塩化ア
ルミニウムの水素還元によって生成した。前記ＭＣｒＡ
ｌＹコーティングから表面活性トランプ不純物Ｓを、硫
化水素ガスを形成する水素キャリアガスと反応させるこ
とによって除去した。
のグループの各タブ試料は、３００ｓｃｆｈの流量と５
００トールの全圧で容積比９％の三塩化アルミニウムと
容積比９１％の水素とから成るコーティングガス混合気
を使って摂氏１０８０度の基材温度でＣＶＤアルミメッ
キした。このコーティングガス混合気は、水素／容積比
１３％のＨＣＬの混合気中の高純度の水素（例えば、３
０千万分率未満の不純物）と高純度の塩化水素（例え
ば、２５百万分率未満の不純物）とを、コーティング・
レトルトのジェネレータ・エクスターナルにおいて摂氏
２９０度の９９．９９９％純粋なアルミニウムソースに
またがって通過させることによって発生した。前記ＭＣ
ｒＡｌＹオーバレイコーティングの精錬（即ち、当該Ｃ
ＶＤコーティング中のトランプエレメントＰの濃度低
下）をもたらす塩化水素は、サンプル表面上の三塩化ア
ルミニウムの水素還元によって生成した。前記ＭＣｒＡ
ｌＹコーティングから表面活性トランプ不純物Ｓを、硫
化水素ガスを形成する水素キャリアガスと反応させるこ
とによって除去した。
【００２４】他方のグループの各タブ試料は、この各タ
ブ試料上に毎平方センチ９〜１１ミリグラムのＰｔを蒸
着させるべく、毎平方センチ０．０１５アンペアの電流
密度で毎リットル３０〜９０グラムのＫＯＨの範囲内の
ＫＯＨと毎リットル１０グラムのＰｔとを有する使用済
み水酸化カリウム基水性電気メッキ液を使って、先ず電
気メッキした。この電気メッキ液は、１９９６年７月２
３日出願の特許査定済み同時係属出願第０８／６８５
３７９号に詳述してあり、ここでは教示内容を引用で済
ませる前記同時係属出願第０８／６８５ ３７９号に記
載のように、前記電気メッキ液によって、電気メッキし
たＰｔ層の中のＳとＰの濃度が減少することのほかに、
Ｋ（又は、溶液中の水酸化物のその他のアルカリ又はア
ルカリ性土類元素）を前記Ｐｔ層に導入することにもな
る。
ブ試料上に毎平方センチ９〜１１ミリグラムのＰｔを蒸
着させるべく、毎平方センチ０．０１５アンペアの電流
密度で毎リットル３０〜９０グラムのＫＯＨの範囲内の
ＫＯＨと毎リットル１０グラムのＰｔとを有する使用済
み水酸化カリウム基水性電気メッキ液を使って、先ず電
気メッキした。この電気メッキ液は、１９９６年７月２
３日出願の特許査定済み同時係属出願第０８／６８５
３７９号に詳述してあり、ここでは教示内容を引用で済
ませる前記同時係属出願第０８／６８５ ３７９号に記
載のように、前記電気メッキ液によって、電気メッキし
たＰｔ層の中のＳとＰの濃度が減少することのほかに、
Ｋ（又は、溶液中の水酸化物のその他のアルカリ又はア
ルカリ性土類元素）を前記Ｐｔ層に導入することにもな
る。
【００２５】ＭＤＣ−１５０Ｌとして指名したこのＰｔ
電気メッキ済みグループの各タブ試料は、前記Ｐｔ層を
ＭＣｒＡｌＹコーティング中に事前拡散させずに、３０
０ｓｃｆｈの流量と５００トールの全圧で容積比９％の
三塩化アルミニウムと容積比９１％の水素とから成るコ
ーティングガス混合気を使って摂氏１０８０度の基材温
度でＣＶＤアルミメッキした。このコーティングガス混
合気は、水素／容積比１３％のＨＣｌの混合気中の高純
度の水素（例えば、３０千万分率未満の不純物）と高純
度の塩化水素（例えば、２５百万分率未満の不純物）と
を、摂氏２９０度の９９．９９９％純粋なアルミニウム
ソースにまたがって通過させることによって発生した。
電気メッキ済みグループの各タブ試料は、前記Ｐｔ層を
ＭＣｒＡｌＹコーティング中に事前拡散させずに、３０
０ｓｃｆｈの流量と５００トールの全圧で容積比９％の
三塩化アルミニウムと容積比９１％の水素とから成るコ
ーティングガス混合気を使って摂氏１０８０度の基材温
度でＣＶＤアルミメッキした。このコーティングガス混
合気は、水素／容積比１３％のＨＣｌの混合気中の高純
度の水素（例えば、３０千万分率未満の不純物）と高純
度の塩化水素（例えば、２５百万分率未満の不純物）と
を、摂氏２９０度の９９．９９９％純粋なアルミニウム
ソースにまたがって通過させることによって発生した。
【００２６】蒸着したままの基線タブ試料及びアルミメ
ッキ済みタブ試料は、主な元素の場合には電子マイクロ
プローブを使って分析し、微量リン不純物の場合には前
記オーバコーティングを貫いてＭＣｒＡｌＹコーティン
グまでグロー放電質量分光学（ＧＤＭＳ）で分析し（計
測したＰレベルの平均）、微量硫黄不純物の場合にはレ
コ（ＬＥＣＯ）ＣＳ４４４ＬＳアナライザーを使って分
析した。硫黄分析は、アルミ化物コーティングとＭＣｒ
ＡｌＹコーティングを含むバルク計測である。
ッキ済みタブ試料は、主な元素の場合には電子マイクロ
プローブを使って分析し、微量リン不純物の場合には前
記オーバコーティングを貫いてＭＣｒＡｌＹコーティン
グまでグロー放電質量分光学（ＧＤＭＳ）で分析し（計
測したＰレベルの平均）、微量硫黄不純物の場合にはレ
コ（ＬＥＣＯ）ＣＳ４４４ＬＳアナライザーを使って分
析した。硫黄分析は、アルミ化物コーティングとＭＣｒ
ＡｌＹコーティングを含むバルク計測である。
【００２７】蒸着したままのＣｏＮｉＣｒＡｌＹタブ試
料の電子マイクロプローブ分析によって、上述した合金
組成物、即ち、重量比で２９．５％のＮｉと、２３．６
％のＣｒと、１１．７％のＡｌと、０．７％のＹと、残
りのＣｏと、から成るＣｏＮｉＣｒＡｌＹ組成物、が得
られた。
料の電子マイクロプローブ分析によって、上述した合金
組成物、即ち、重量比で２９．５％のＮｉと、２３．６
％のＣｒと、１１．７％のＡｌと、０．７％のＹと、残
りのＣｏと、から成るＣｏＮｉＣｒＡｌＹ組成物、が得
られた。
【００２８】下記表Ｉに、各タブ試料のＧＤＭＳ分析と
ＬＥＣＯ分析の結果を記載するとともに、ここで、Ｃｏ
ＮｉＣｒＡｌＹ ＨＶＯＦは、アルミナイジングせずに
蒸着したままのタブ試料を表す。
ＬＥＣＯ分析の結果を記載するとともに、ここで、Ｃｏ
ＮｉＣｒＡｌＹ ＨＶＯＦは、アルミナイジングせずに
蒸着したままのタブ試料を表す。
【００２９】 表Ｉ ＣｏＮｉＣｒＡｌＹタブの化学分析 グロー放電質量分光学 元素 ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ ハロゲン化物塩活性化 低活性ＣＶＤ Ｐ ＨＶＯＦ 高活性パック （ＭＤＣ−２１０／ＭＤ Ｃ−１５０Ｌ） （ＭＤＣ−５１） １０ｐｐｍｗ ２０ｐｐｍｗ ５ｐｐｍｗ ＬＥＣＯ低硫黄 元素 ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ 非活性化 低活性ＣＶＤ Ｓ ＨＶＯＦ 高滑性パック （ＭＤＣ−２１０／ＭＤ （ＭＤＣ−１５） Ｃ−１５０Ｌ） ４ｐｐｍｗ ５ｐｐｍｗ ２ｐｐｍｗ
【００３０】表Ｉのデータは、ＭＤＣ−１５０ＬとＭＤ
Ｃ−２１０のＣｏＮｉＣｒＡｌＹタブ試料のＣＶＤ低活
性アルミナイジングの精錬効果を示すものであり、当該
試料中のＳとＰの濃度が、アルミナイジングせずに蒸着
したままのＣｏＮｉＣｒＡｌＹ ＨＶＯＦタブ試料中に
存在するＳ及びＰと比較して少なくとも約５０％低い。
Ｃ−２１０のＣｏＮｉＣｒＡｌＹタブ試料のＣＶＤ低活
性アルミナイジングの精錬効果を示すものであり、当該
試料中のＳとＰの濃度が、アルミナイジングせずに蒸着
したままのＣｏＮｉＣｒＡｌＹ ＨＶＯＦタブ試料中に
存在するＳ及びＰと比較して少なくとも約５０％低い。
【００３１】対照的に、アルミナイジングせずに蒸着し
たままのＣｏＮｉＣｒＡｌＹ ＨＶＯＦのタブ試料と比
較して、高活性パックセメンテーションでアルミメッキ
したＭＤＣ−１５タブ試料の内向成長アルミ化物拡散コ
ーティングのＳの濃度は高く、一方、高活性パックセメ
ンテーションでアルミメッキしたＭＤＣ−５１タブ試料
のＰの濃度は高かった。上述したように、ＭＤＣ−５１
のパックセメンテーションでアルミメッキしたＣｏＮｉ
ＣｒＡｌＹタブ試料は、米国特許第４ ０８０４８６号
に記載のアルミメッキしたＭＣｒＡｌＹコーティングシ
ステムの典型であった。
たままのＣｏＮｉＣｒＡｌＹ ＨＶＯＦのタブ試料と比
較して、高活性パックセメンテーションでアルミメッキ
したＭＤＣ−１５タブ試料の内向成長アルミ化物拡散コ
ーティングのＳの濃度は高く、一方、高活性パックセメ
ンテーションでアルミメッキしたＭＤＣ−５１タブ試料
のＰの濃度は高かった。上述したように、ＭＤＣ−５１
のパックセメンテーションでアルミメッキしたＣｏＮｉ
ＣｒＡｌＹタブ試料は、米国特許第４ ０８０４８６号
に記載のアルミメッキしたＭＣｒＡｌＹコーティングシ
ステムの典型であった。
【００３２】ＭＤＣ−１５、ＭＤＣ−５１、ＭＤＣ−１
５０Ｌ、及びＭＤＣ−２１０の各タブ試料の周期酸化テ
ストを一時間サイクルで実施したが、この一時間サイク
ルは、１３７３Ｋの温度（華氏２０１２度）の５０分
と、１０分の急速空冷と、から成るものであった。上記
タイプのコーティング試料の各タイプ毎に４つの試料を
使用し、結果が平均化した。アルミ化物拡散コーティン
グの厚さは、ＭＤＣ−１５試料では２．８５ミル、ＭＤ
Ｃ−５１試料では２．７ミル、ＭＤＣ−１５０Ｌ試料で
は１．５ミル、ＭＤＣ−２１０試料では１．１ミルであ
った。周期酸化試料は、テスト前に計量するとともに、
ゼロクロスオーバ（不良）になるまで５０回毎のテスト
後に計量した（ＭＤＣ−１５とＭＤＣ−５１とＭＤＣ−
２１０の各試料だけに不良が生じた）。以下の表ＩＩ
は、酸化テスト結果を記述するものであり、二番目の立
列は、関係する様々なアルミ化物拡散コーティングの厚
さを説明するために標準化したものである。図２には、
重量変化（ミリグラム／平方センチメートルの△Ｍ／
Ａ）のデータを図表にしている。
５０Ｌ、及びＭＤＣ−２１０の各タブ試料の周期酸化テ
ストを一時間サイクルで実施したが、この一時間サイク
ルは、１３７３Ｋの温度（華氏２０１２度）の５０分
と、１０分の急速空冷と、から成るものであった。上記
タイプのコーティング試料の各タイプ毎に４つの試料を
使用し、結果が平均化した。アルミ化物拡散コーティン
グの厚さは、ＭＤＣ−１５試料では２．８５ミル、ＭＤ
Ｃ−５１試料では２．７ミル、ＭＤＣ−１５０Ｌ試料で
は１．５ミル、ＭＤＣ−２１０試料では１．１ミルであ
った。周期酸化試料は、テスト前に計量するとともに、
ゼロクロスオーバ（不良）になるまで５０回毎のテスト
後に計量した（ＭＤＣ−１５とＭＤＣ−５１とＭＤＣ−
２１０の各試料だけに不良が生じた）。以下の表ＩＩ
は、酸化テスト結果を記述するものであり、二番目の立
列は、関係する様々なアルミ化物拡散コーティングの厚
さを説明するために標準化したものである。図２には、
重量変化（ミリグラム／平方センチメートルの△Ｍ／
Ａ）のデータを図表にしている。
【００３３】 表ＩＩ １３７３Ｋ周期酸化 基準の酸化耐用期間と相対的酸化耐用期間 不良までのサイクル 基準の態様期間 相対的耐用期間 サイクル／ミル ＭＤＣ−１５ １６２ ５７ １ ＭＤＣ−５１ ２３７ ８８ １．５４ ＭＤＣ−２１０ １４２５ １２９５ ２２．７ ＭＤＣ−１５０Ｌ＊＊ ＞１８００ ＞１２００＊＊ ＞２１＊＊ ＊＊進行中のテスト＊＊
【００３４】表ＩＩと図２に示すように、この発明にし
たがってＣＶＤ低活性アルミメッキしたＭＤＣ−１５０
Ｌ（Ｐｔ電気メッキ済み）試料とＭＤＣ−２１０（Ｐｔ
電気メッキせず）試料は、高活性パックセメンテーショ
ンでアルミメッキした内向成長試料のＭＤＣ−１５とＭ
ＤＣ−５１よりも相当大きな耐酸化性を示した。なお、
ＭＤＣ−１５０ＬとＭＤＣ−２１０の各試料の重量変化
データは、ＭＤＣ−１５とＭＤＣ−５１の各試料がゼロ
クロスオーバ（不良）に達したときにコーティング不良
が無いことを示している。このＭＤＣ−２１０のＣＶＤ
オーバコート済み試料は、１４２５の酸化周期後に不良
になったが、このことは、２２回よりも大きな耐用期間
の向上を示すものである（表ＩＩ参照）。この有効なデ
ータに基づいて、ＭＤＣ−１５０ＬのＣＶＤオーバコー
ト済み試料は、テストしたコーティングシステムの最良
の耐酸化性を示す。特に、このＭＤＣ−１５０Ｌの試料
は、前記ＭＤＣ−２１０試料がゼロクロスオーバ（不
良）を示したとき、未だ不良になっておらず、継続中の
テストサイクルをさらに受けた。
たがってＣＶＤ低活性アルミメッキしたＭＤＣ−１５０
Ｌ（Ｐｔ電気メッキ済み）試料とＭＤＣ−２１０（Ｐｔ
電気メッキせず）試料は、高活性パックセメンテーショ
ンでアルミメッキした内向成長試料のＭＤＣ−１５とＭ
ＤＣ−５１よりも相当大きな耐酸化性を示した。なお、
ＭＤＣ−１５０ＬとＭＤＣ−２１０の各試料の重量変化
データは、ＭＤＣ−１５とＭＤＣ−５１の各試料がゼロ
クロスオーバ（不良）に達したときにコーティング不良
が無いことを示している。このＭＤＣ−２１０のＣＶＤ
オーバコート済み試料は、１４２５の酸化周期後に不良
になったが、このことは、２２回よりも大きな耐用期間
の向上を示すものである（表ＩＩ参照）。この有効なデ
ータに基づいて、ＭＤＣ−１５０ＬのＣＶＤオーバコー
ト済み試料は、テストしたコーティングシステムの最良
の耐酸化性を示す。特に、このＭＤＣ−１５０Ｌの試料
は、前記ＭＤＣ−２１０試料がゼロクロスオーバ（不
良）を示したとき、未だ不良になっておらず、継続中の
テストサイクルをさらに受けた。
【００３５】このＭＤＣ−１５０ＬとＭＤＣ−２１０の
各試料は、コーティング中にＳとＰの濃度が同様に低く
て同様のアルミニウム濃度を有する同様の外向成長のア
ルミ化物拡散オーバコート型構造を示したが、ＭＤＣ−
１５０Ｌの試料は、このＭＤＣ１５０Ｌ試料のアルミ化
物拡散オーバコーティング中にＰｔとＫが存在するため
にＭＤＣ−２１０の試料よりも優れた耐酸化性を示し
た。
各試料は、コーティング中にＳとＰの濃度が同様に低く
て同様のアルミニウム濃度を有する同様の外向成長のア
ルミ化物拡散オーバコート型構造を示したが、ＭＤＣ−
１５０Ｌの試料は、このＭＤＣ１５０Ｌ試料のアルミ化
物拡散オーバコーティング中にＰｔとＫが存在するため
にＭＤＣ−２１０の試料よりも優れた耐酸化性を示し
た。
【００３６】この発明は、特定の実施例に基づいて図解
したが、その形式と細部についてその他様々な改変や省
略がこの発明の精神と範囲から逸脱せずに行うことがで
きるということを当業者には理解できるはずである。
したが、その形式と細部についてその他様々な改変や省
略がこの発明の精神と範囲から逸脱せずに行うことがで
きるということを当業者には理解できるはずである。
【００３７】
【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、アルミ化物拡散オーバコート型ＭＣｒＡ
ｌＹコーティングシステムの高温耐酸化性は、このＭＣ
ｒＡｌＹタイプのコーティングを、前記ＭＣｒＡｌＹコ
ーティング上に外向成長のアルミ化物オーバコートを生
成させるＣＶＤ状況下でＣＶＤオーバアルミナイジング
することによって相当強化される。前記ＭＣｒＡｌＹコ
ーティング上に形成した拡散アルミ化物オーバコーティ
ングは、低濃度のＳやＰ等のトランプ不純物やその他を
示す。前記ＣＶＤアルミナイジング状況は、このコーテ
ィングシステムのアルミメッキされるＭＣｒＡｌＹ領域
中のＳやＰ等のトランプ不純物の濃度を低下させるのに
有効なので、前記ＣＶＤアルミナイジング状況は、少な
くとも摂氏約１０００度の基材コーティング温度と、水
素と三塩化アルミニウムのガスの混合気から成る高純度
のコーティングガスと、を伴うことが望ましい。前記ア
ルミ化物拡散オーバコーティングは、下層のＭＣｒＡｌ
Ｙコーティングの硫黄とリンの各々の濃度よりも約５０
％低い濃度の硫黄とリンを有することが望ましい。
発明によれば、アルミ化物拡散オーバコート型ＭＣｒＡ
ｌＹコーティングシステムの高温耐酸化性は、このＭＣ
ｒＡｌＹタイプのコーティングを、前記ＭＣｒＡｌＹコ
ーティング上に外向成長のアルミ化物オーバコートを生
成させるＣＶＤ状況下でＣＶＤオーバアルミナイジング
することによって相当強化される。前記ＭＣｒＡｌＹコ
ーティング上に形成した拡散アルミ化物オーバコーティ
ングは、低濃度のＳやＰ等のトランプ不純物やその他を
示す。前記ＣＶＤアルミナイジング状況は、このコーテ
ィングシステムのアルミメッキされるＭＣｒＡｌＹ領域
中のＳやＰ等のトランプ不純物の濃度を低下させるのに
有効なので、前記ＣＶＤアルミナイジング状況は、少な
くとも摂氏約１０００度の基材コーティング温度と、水
素と三塩化アルミニウムのガスの混合気から成る高純度
のコーティングガスと、を伴うことが望ましい。前記ア
ルミ化物拡散オーバコーティングは、下層のＭＣｒＡｌ
Ｙコーティングの硫黄とリンの各々の濃度よりも約５０
％低い濃度の硫黄とリンを有することが望ましい。
【００３８】また、ＭＣｒＡｌＹオーバレイコーティン
グ上に白金層が無いＭＣｒＡｌＹ被覆基材をＣＶＤアル
ミナイジングすることを考察するものである。本発明の
別の実施例では、ＭＣｒＡｌＹコーティング上に白金で
修飾したアルミ化物拡散オーバコーティングを形成すべ
く白金の事前拡散を行わずに白金被覆のＭＣｒＡｌＹ被
覆基材をＣＶＤアルミナイジングすることを考察するも
のである。
グ上に白金層が無いＭＣｒＡｌＹ被覆基材をＣＶＤアル
ミナイジングすることを考察するものである。本発明の
別の実施例では、ＭＣｒＡｌＹコーティング上に白金で
修飾したアルミ化物拡散オーバコーティングを形成すべ
く白金の事前拡散を行わずに白金被覆のＭＣｒＡｌＹ被
覆基材をＣＶＤアルミナイジングすることを考察するも
のである。
【００３９】さらに、超合金のタービンブレードやベー
ン等の基材の外側にＣＶＤアルミ化物拡散オーバコート
型ＭＣｒＡｌＹコーティングシステムを形成するために
利用することができる。さらに本発明の別の実施例は、
前記基材の内部冷却通路にＣＶＤアルミ化物拡散コーテ
ィングを同時に形成するために利用することができる。
ン等の基材の外側にＣＶＤアルミ化物拡散オーバコート
型ＭＣｒＡｌＹコーティングシステムを形成するために
利用することができる。さらに本発明の別の実施例は、
前記基材の内部冷却通路にＣＶＤアルミ化物拡散コーテ
ィングを同時に形成するために利用することができる。
【図１】本発明のコーティングシステムの概略図であ
る。
る。
【図２】本発明以外のＭＤＣ−１５及びＭＤＣ−５１と
して指名した他のコーティングシステムの華氏２０１２
度（１３７３Ｋ）における比較による周期的な耐酸化性
を図示したグラフである。
して指名した他のコーティングシステムの華氏２０１２
度（１３７３Ｋ）における比較による周期的な耐酸化性
を図示したグラフである。
１０ 第１コーティング １２ アルミ化物拡散オーバコーティング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム ジェイ． シェリヴァー アメリカ合衆国 49446 ミシガン州 ニ ュー エラ ウェスト アーサー ロード 5068番地 (72)発明者 ロナルド ジェイ． ホニック ジュニア アメリカ合衆国 49445 ミシガン州 マ スケゴン クィーンズ コート 2057番地 (72)発明者 ニック エス． ドゥシェーン アメリカ合衆国 49445 ミシガン州 マ スケゴン オーラ ストリート 1831番地
Claims (21)
- 【請求項１】 被覆ガスタービンエンジン部品上の第１
コーティングであって、クロムと、アルミニウムと、イ
ットリウム及び希土類元素並びに反応性元素から成るグ
ループから選択した元素と、ニッケル及びコバルト並び
に鉄から成るグループから選択した元素と、から実質的
に成る前記第１コーティングと、前記第１コーティング
上の化学蒸着外向成長のアルミ化物拡散オーバコーティ
ングとを具備することを特徴とする超合金のアルミ化物
拡散コーティングシステム。 - 【請求項２】 前記アルミ化物拡散オーバコーティング
は、コーティングシステムの耐酸化性を向上させるのに
有効なトランプ不純物の濃度を低下させる化学蒸着状況
下で形成されることを特徴とする請求項１に記載の超合
金のアルミ化物拡散コーティングシステム。 - 【請求項３】 前記アルミ化物拡散オーバコーティング
は、前記第１コーティングと比べて低濃度である少なく
とも元素Ｓと元素Ｐの内の一方を有することを特徴とす
る請求項２に記載の超合金のアルミ化物拡散コーティン
グシステム。 - 【請求項４】 前記アルミ化物拡散オーバコーティング
は、前記第１コーティングの硫黄濃度よりも少なくとも
５０％低い濃度の硫黄を含有することを特徴とする請求
項３に記載の超合金のアルミ化物拡散コーティングシス
テム。 - 【請求項５】 前記アルミ化物拡散オーバコーティング
は、前記第１コーティングのリン濃度よりも少なくとも
５０％低い濃度のリンを含有することを特徴とする請求
項３に記載の超合金のアルミ化物拡散コーティングシス
テム。 - 【請求項６】 前記アルミ化物拡散オーバコーティング
は、重量で２０ｐｐｍ以下の硫黄濃度を含むことを特徴
とする請求項３に記載の超合金のアルミ化物拡散コーテ
ィングシステム。 - 【請求項７】 前記アルミ化物拡散オーバコーティング
は、重量で２０ｐｐｍ以下のリン濃度を含むことを特徴
とする請求項２に記載の超合金のアルミ化物拡散コーテ
ィングシステム。 - 【請求項８】 前記アルミ化物拡散オーバコーティング
は、白金を含有することを特徴とする請求項１に記載の
超合金のアルミ化物拡散コーティングシステム。 - 【請求項９】 前記アルミ化物拡散オーバコーティング
は、約０．０００５インチ乃至約０．００４インチの厚
さを有することを特徴とする請求項１に記載の超合金の
アルミ化物拡散コーティングシステム。 - 【請求項１０】 被覆ガスタービンエンジン部品の外面
上に前記第１コーティングと前記アルミ化物拡散オーバ
コーティングとを含むことを特徴とする請求項１に記載
の超合金のアルミ化物拡散コーティングシステム。 - 【請求項１１】 被覆ガスタービンエンジン部品の内面
上にアルミ化物拡散コーティングを含むことを特徴とす
る請求項１０に記載の超合金のアルミ化物拡散コーティ
ングシステム。 - 【請求項１２】 前記アルミ化物拡散オーバコーティン
グは、アルカリ元素又はアルカリ性土類元素を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載の超合金のアルミ化物
拡散コーティングシステム。 - 【請求項１３】 前記反応性元素は、ＨｆとＺｒとＳｉ
とから成るグループから選択したことを特徴とする請求
項１に記載の超合金のアルミ化物拡散コーティングシス
テム。 - 【請求項１４】 クロムと、アルミニウムと、イットリ
ウム及び希土類元素並びに反応性元素から成るグループ
から選択した元素と、ニッケル及びコバルト並びに鉄か
ら成るグループから選択した元素と、で実質的に構成す
る第１コーティングを基材上に設け、前記第１コーティ
ング上に外向成長のアルミ化物拡散オーバコーティング
を形成する化学蒸着状況下で前記第１コーティングをア
ルミメッキすることから成ることを特徴とする超合金の
アルミ化物拡散コーティングシステム。 - 【請求項１５】 前記化学蒸着状況は、耐酸化性を向上
させるのに有効な前記オーバコーティング中のトランプ
不純物の濃度を低下させる効果があることを特徴とする
請求項１４に記載の超合金のアルミ化物拡散コーティン
グシステム。 - 【請求項１６】 少なくとも元素Ｓと元素Ｐの内の一方
の濃度を低下させることを含むことを特徴とする請求項
１５に記載の超合金のアルミ化物拡散コーティングシス
テム。 - 【請求項１７】 前記化学蒸着は、少なくとも摂氏約１
０００度の基材コーティング温度で、且つ、高純度の水
素と塩化水素のガスを高純度のアルミニウムソースにま
たがって通過させることによって形成した高純度のコー
ティングガスで、行われることを特徴とする請求項１４
に記載の超合金のアルミ化物拡散コーティングシステ
ム。 - 【請求項１８】 前記第１コーティングは、白金層を前
記第１コーティング中に事前拡散せずにアルミナイジン
グ前に白金で被覆することを特徴とする請求項１４に記
載の超合金のアルミ化物拡散コーティングシステム。 - 【請求項１９】 前記白金層は、水酸化物水性メッキ液
から前記基材上にメッキすることを特徴とする請求項１
４に記載の超合金のアルミ化物拡散コーティングシステ
ム。 - 【請求項２０】 前記基材の外面は、アルミメッキされ
る前記第１コーティングで被覆することを特徴とする請
求項１４に記載の超合金のアルミ化物拡散コーティング
システム。 - 【請求項２１】 前記基材の内面は、前記化学蒸着状況
下で同時にアルミメッキすることを特徴とする請求項２
０に記載の超合金のアルミ化物拡散コーティングシステ
ム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/979906 | 1997-08-14 | ||
| US08/979,906 US6129991A (en) | 1994-10-28 | 1997-08-14 | Aluminide/MCrAlY coating system for superalloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11172463A true JPH11172463A (ja) | 1999-06-29 |
Family
ID=25527216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10236414A Pending JPH11172463A (ja) | 1997-08-14 | 1998-08-07 | 超合金のアルミ化物拡散コーティングシステム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6129991A (ja) |
| EP (1) | EP0897996B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11172463A (ja) |
| DE (1) | DE69810401T2 (ja) |
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