JPS5811778A - ＢとＡｌの複合コ−ティング法 - Google Patents
ＢとＡｌの複合コ−ティング法Info
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- JPS5811778A JPS5811778A JP10825681A JP10825681A JPS5811778A JP S5811778 A JPS5811778 A JP S5811778A JP 10825681 A JP10825681 A JP 10825681A JP 10825681 A JP10825681 A JP 10825681A JP S5811778 A JPS5811778 A JP S5811778A
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- Japan
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- coating layer
- coating
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
- C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
- C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
- C23C10/48—Aluminising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はＮｉ基超超合金製造されたガスタービンブレー
ド表面に耐熱衝撃性にすぐれ、かつ良好な耐食性を持つ
コーティング層を形成させるためのＢとＡｔの複合コー
ティング法に関するものである。
ド表面に耐熱衝撃性にすぐれ、かつ良好な耐食性を持つ
コーティング層を形成させるためのＢとＡｔの複合コー
ティング法に関するものである。
ガスタービンブレードは高温で使用されるが、その場合
Ｓ、Ｎａなどを含有する腐食性の燃焼ガスにさらされる
。したがって、ブレードは高温における機械的強度が大
であると共に耐食性も同時に兼ね備えることが必要とな
る。そこで、通常ブレードは高温での機械的強度が優れ
たＮｉ基超超合金製造され、耐食性のためにブレード表
面に各種コーティングを施す。各種コーティングのうち
、よく知られた方法にＡｔコーティングがある。
Ｓ、Ｎａなどを含有する腐食性の燃焼ガスにさらされる
。したがって、ブレードは高温における機械的強度が大
であると共に耐食性も同時に兼ね備えることが必要とな
る。そこで、通常ブレードは高温での機械的強度が優れ
たＮｉ基超超合金製造され、耐食性のためにブレード表
面に各種コーティングを施す。各種コーティングのうち
、よく知られた方法にＡｔコーティングがある。
Ａｔコーティング層の相構造は最外層から母材に向って
Ｃｒ８子が分散しｆｃＡＬ ｒｉｃｈなＮ１Ａｔ（以
下外層と言う）、次いでσ相及び少量のＮ＃ｓｈｔを包
合したＮ１−ｒｉｃｈなＮ１Ａｔ（以下内層と言う）と
からなる。これらＮｉＡｔは金属間化合物のため脆く、
熱衝撃で亀裂が生じ易い欠点がめった。そして、外層は
内層に比較してＡｔ濃度が高いため、特に耐熱衝撃性が
悪い。しかし、一方、耐食性については外層の方が内層
に比較してＡｔ濃度が高い為良好である。すなわち、耐
食性が良好な外層は特に熱衝撃に弱い欠点があった。
Ｃｒ８子が分散しｆｃＡＬ ｒｉｃｈなＮ１Ａｔ（以
下外層と言う）、次いでσ相及び少量のＮ＃ｓｈｔを包
合したＮ１−ｒｉｃｈなＮ１Ａｔ（以下内層と言う）と
からなる。これらＮｉＡｔは金属間化合物のため脆く、
熱衝撃で亀裂が生じ易い欠点がめった。そして、外層は
内層に比較してＡｔ濃度が高いため、特に耐熱衝撃性が
悪い。しかし、一方、耐食性については外層の方が内層
に比較してＡｔ濃度が高い為良好である。すなわち、耐
食性が良好な外層は特に熱衝撃に弱い欠点があった。
本発明の目的は上記従沫技術で述べたように、耐食性の
良好なＡｔコーティング層外層の耐熱衝撃性を改善した
コーティング層を形成させる方法を提供するにある。
良好なＡｔコーティング層外層の耐熱衝撃性を改善した
コーティング層を形成させる方法を提供するにある。
一般に％熱衝撃による亀裂が結晶粒界に沿って進行する
場合は、亀裂進行速度が早く、長くかつ巾の広い亀裂が
生じる。Ａｔコーティング層の熱衝撃による亀裂も大部
分がＮ ｒｈｔの結晶粒界に沿って進行する。そこで、
Ａｔコーティング層の結晶粒界に不連続かつ粒状に第３
相を存在させれば、１４１ｋ−衝撃による亀裂を防止で
きると考えた。そして、この第３相にはＢの添加が有効
であることを見出した。
場合は、亀裂進行速度が早く、長くかつ巾の広い亀裂が
生じる。Ａｔコーティング層の熱衝撃による亀裂も大部
分がＮ ｒｈｔの結晶粒界に沿って進行する。そこで、
Ａｔコーティング層の結晶粒界に不連続かつ粒状に第３
相を存在させれば、１４１ｋ−衝撃による亀裂を防止で
きると考えた。そして、この第３相にはＢの添加が有効
であることを見出した。
コーティング層への有効なりの添加法は各種実験の結果
０．８〜１．２Ｗ１０Ｂ−１７〜２３Ｗ１０Ａｔ−１〜
２ｗ１０ＮＨ，Ｃ１−残Ａｔ２０３のバック剤中に被コ
ーテイング材を埋込み７４０Ｃ〜７９０Ｃでパック処理
することで達成された。しかし、この場合には、コーテ
ィング層構造はＮ、 ’ ２ ｋｔｓを主体としている
ので、パック剤から取出した試料は再加熱による拡散処
理で前述した外層及び内層をもったコーティング層に変
換した。拡散処理の温度は１０５０ｒ〜１１８０ｔ？が
最適であった。
０．８〜１．２Ｗ１０Ｂ−１７〜２３Ｗ１０Ａｔ−１〜
２ｗ１０ＮＨ，Ｃ１−残Ａｔ２０３のバック剤中に被コ
ーテイング材を埋込み７４０Ｃ〜７９０Ｃでパック処理
することで達成された。しかし、この場合には、コーテ
ィング層構造はＮ、 ’ ２ ｋｔｓを主体としている
ので、パック剤から取出した試料は再加熱による拡散処
理で前述した外層及び内層をもったコーティング層に変
換した。拡散処理の温度は１０５０ｒ〜１１８０ｔ？が
最適であった。
パック剤組成を上Ｓ［Ｆのように選定した理由はＢ量が
０．８Ｗ１０以下ではコーティング層の耐熱衝撃性を改
善するには至らず、１．２Ｗ１０以上ではコーティング
層の耐食性が低下するからである。
０．８Ｗ１０以下ではコーティング層の耐熱衝撃性を改
善するには至らず、１．２Ｗ１０以上ではコーティング
層の耐食性が低下するからである。
Ａｔ量はバック処理の加熱条件、及びその後の拡散処理
の加熱条件によっても左右されるが、１７〜２３ ｗ
／ ｏの添加で十分必要なコーティング層厚さが得られ
るためで多量の添加は不必要である。
の加熱条件によっても左右されるが、１７〜２３ ｗ
／ ｏの添加で十分必要なコーティング層厚さが得られ
るためで多量の添加は不必要である。
一方、パック処理の加熱温度は高度になるとバック反応
が活発となり、得られたコーティング層が密とならない
。しかし、加熱温度が低過ぎるとパック剤中のＡｔ量が
多くてもコーティング層が薄く、後の拡散処理で全コー
ティング層に占める外層の割合が少なくなり耐食性が低
下するので・（ツク処理ｄ７４０〜７９０Ｃの温度範囲
で行・なうのが最適である。このようにして得た・ζツ
クのままのＢ−Ａｔｄ１合コーティング層は１０５０〜
１１８０Ｃで拡散処理することで全コーティング層に占
める外層の割合を６０〜８０％にすることができ、耐熱
＃ポ性及び耐食性の良好なり−Ａｔ複合コーティング層
を得ることができる。
が活発となり、得られたコーティング層が密とならない
。しかし、加熱温度が低過ぎるとパック剤中のＡｔ量が
多くてもコーティング層が薄く、後の拡散処理で全コー
ティング層に占める外層の割合が少なくなり耐食性が低
下するので・（ツク処理ｄ７４０〜７９０Ｃの温度範囲
で行・なうのが最適である。このようにして得た・ζツ
クのままのＢ−Ａｔｄ１合コーティング層は１０５０〜
１１８０Ｃで拡散処理することで全コーティング層に占
める外層の割合を６０〜８０％にすることができ、耐熱
＃ポ性及び耐食性の良好なり−Ａｔ複合コーティング層
を得ることができる。
実験に用いたＮｉ基超超合金化学組成を第１表に示す。
第１表
コーティング用試験片はたて１５１１１１１％横９ｍ。
厚さ５ｍで表面は６００番の耐水エメリー紙で研摩し、
トリクレンで洗浄し尼。
トリクレンで洗浄し尼。
パック剤は一５μｍのＢ粉末（純度９９．５％）、２６
０ ｍｅｓｈのＡｔ扮末（純度９９．７５％）、試薬特
級のＮＨａＣＬ 、 −１５Ｑ ｍｅｓｈのｈｔ、Ｏｓ
粉末で、これら粉末を１〜４ ｗ ／ ｏ Ｂ −２０
Ｗ ／ ＯＡ ｔ −１，５％ＮＨ，Ｃ１−残ｋ１２０
ｓに残金１２０ｓ拙潰機で４０分間混合した。このノζ
ツク剤を用い７５０Ｃで２ｈ叉は４ ｈ ；、Ａｒ雰雰
囲気中テノンツク処理た。その後の拡散処理は７５０Ｃ
で２ｈ、Ｃツク処理したものは１１５０ｔ：’で４ｈ、
７５０Ｃで４ｈパツク処理したものは１１２０Ｃで２１
加熱した。
０ ｍｅｓｈのＡｔ扮末（純度９９．７５％）、試薬特
級のＮＨａＣＬ 、 −１５Ｑ ｍｅｓｈのｈｔ、Ｏｓ
粉末で、これら粉末を１〜４ ｗ ／ ｏ Ｂ −２０
Ｗ ／ ＯＡ ｔ −１，５％ＮＨ，Ｃ１−残ｋ１２０
ｓに残金１２０ｓ拙潰機で４０分間混合した。このノζ
ツク剤を用い７５０Ｃで２ｈ叉は４ ｈ ；、Ａｒ雰雰
囲気中テノンツク処理た。その後の拡散処理は７５０Ｃ
で２ｈ、Ｃツク処理したものは１１５０ｔ：’で４ｈ、
７５０Ｃで４ｈパツク処理したものは１１２０Ｃで２１
加熱した。
このようにして得たＢ−Ａｔｄ合コーティング層の耐熱
衝撃性及び耐食性を比較した。
衝撃性及び耐食性を比較した。
熱衝撃試験は試験片を８（）ＯＣに加熱した電気炉中に
６分間保持後２０Ｃの水に入れる急熱−急冷のサイクル
を１０回繰返した。その後、試料表面をパフ研摩し、光
学顕微鏡の倍率１００倍を用いて試料の１５Ｘ９ｍｍの
面に長さ９■のａを着き、これと交差した亀裂の＃を測
定した。
６分間保持後２０Ｃの水に入れる急熱−急冷のサイクル
を１０回繰返した。その後、試料表面をパフ研摩し、光
学顕微鏡の倍率１００倍を用いて試料の１５Ｘ９ｍｍの
面に長さ９■のａを着き、これと交差した亀裂の＃を測
定した。
腐食試験は２５％ＮａＣ１−７５％Ｎ ａ ２ Ｓ ０
＆溶融塩中に全浸漬して、電気炉中で８５Ｏｒ、９６
ｈ加熱した。試料の脱スケールは１８％Ｎａｐ）Ｉ＋３
％ＫＭｎＯ，水溶液中で煮沸後、１０％クエン酸アンモ
ニウム水溶液中で煮沸して行なった。試験前後の重量変
化から試料の耐食性を評価した。
＆溶融塩中に全浸漬して、電気炉中で８５Ｏｒ、９６
ｈ加熱した。試料の脱スケールは１８％Ｎａｐ）Ｉ＋３
％ＫＭｎＯ，水溶液中で煮沸後、１０％クエン酸アンモ
ニウム水溶液中で煮沸して行なった。試験前後の重量変
化から試料の耐食性を評価した。
第２表にこれらの結果をまとめて示した。なお表中試料
ＡａｄＡｔコーティング機で比較機として用いた。試料
作製は２５％Ａｔ−１，５％Ｎ１−１．Ｃ１−７３，５
％Ａｔ２０３のパック剤を用い、７５０Ｃで４ｈパツク
処理後１１２０ｒで２ｈの拡散処理を実施しである。
ＡａｄＡｔコーティング機で比較機として用いた。試料
作製は２５％Ａｔ−１，５％Ｎ１−１．Ｃ１−７３，５
％Ａｔ２０３のパック剤を用い、７５０Ｃで４ｈパツク
処理後１１２０ｒで２ｈの拡散処理を実施しである。
表より明らかなように、本発明の試料ＡＣのＢ−Ａｔ複
合コーテイング材はＢを含まない試料煮ａのＡｔコーテ
イング材に比較して熱衝撃によるクラックの数が少なく
耐熱衝撃性に優れていることが判る。また腐食減量も試
料４ｃは試料４ａに比較して良好であった。この理由は
・くツク処理によって微量のＢがコーティング層に含ま
れ、このＢがＮ１ｈｔの結晶粒界に粒状に分布し、結晶
粒界を強化するためと思われる。しかし、ノ＜ツク剤中
に含まれるＢ量２４ ｗ ／ ｏにした試料＆ｅは試料
＆Ｃ及び試料＆ａに比較して耐食性が劣っており、多量
のＢ添加は好ましくなかった〇 一方、全コーティング層に占める外層の割合は５０％の
試料（試料Ａｂ、ｄ）が７０％の試料（試料４ｃ、ｅ）
に比較して耐熱衝撃性は良好で４１９
合コーテイング材はＢを含まない試料煮ａのＡｔコーテ
イング材に比較して熱衝撃によるクラックの数が少なく
耐熱衝撃性に優れていることが判る。また腐食減量も試
料４ｃは試料４ａに比較して良好であった。この理由は
・くツク処理によって微量のＢがコーティング層に含ま
れ、このＢがＮ１ｈｔの結晶粒界に粒状に分布し、結晶
粒界を強化するためと思われる。しかし、ノ＜ツク剤中
に含まれるＢ量２４ ｗ ／ ｏにした試料＆ｅは試料
＆Ｃ及び試料＆ａに比較して耐食性が劣っており、多量
のＢ添加は好ましくなかった〇 一方、全コーティング層に占める外層の割合は５０％の
試料（試料Ａｂ、ｄ）が７０％の試料（試料４ｃ、ｅ）
に比較して耐熱衝撃性は良好で４１９
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １・金属物品を％Ｂを含むＡｔ拡散被覆処理用パック剤
中に埋め込み、非酸化性雰囲気中で８５０Ｃ以下の温度
でパック処理した後、得られたアルミナイド層をモノア
ルミナイドに変換する加熱処理することを特徴とするＢ
−Ａｔ複合コーティング法。 ２、特許請求の範囲第１項の前記パック剤は、０．８〜
１．２Ｗ１０Ｂ−１７〜２３Ｗ１０Ａｔ−１〜２ｗ１０
ＮＨ，Ｃｔ−残Ａｔ２ｏ、からなり、７４０Ｃ〜７９０
Ｃでパック処理し、その後１０８０ｃ〜１１８０Ｃで加
熱処理を行なうことを特徴とするＢ−Ａｔ複合コーテイ
／グ法。 ３、特許請求の範囲第１項で得られたＢとＡ／＝の複合
コーティング層においてＡｌ−ｒｉｃｈなＮｉＡｔの層
を全コーティング層の６０〜８０％とすることを特徴と
するＢ−Ａｔ複合コーティング法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10825681A JPS5811778A (ja) | 1981-07-13 | 1981-07-13 | ＢとＡｌの複合コ−ティング法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10825681A JPS5811778A (ja) | 1981-07-13 | 1981-07-13 | ＢとＡｌの複合コ−ティング法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5811778A true JPS5811778A (ja) | 1983-01-22 |
| JPS6111314B2 JPS6111314B2 (ja) | 1986-04-02 |
Family
ID=14480038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10825681A Granted JPS5811778A (ja) | 1981-07-13 | 1981-07-13 | ＢとＡｌの複合コ−ティング法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5811778A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH046573Y2 (ja) * | 1986-11-29 | 1992-02-24 | ||
| JPH0414019Y2 (ja) * | 1987-05-07 | 1992-03-31 | ||
| JPH01114808U (ja) * | 1988-01-27 | 1989-08-02 |
-
1981
- 1981-07-13 JP JP10825681A patent/JPS5811778A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6111314B2 (ja) | 1986-04-02 |
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