JPS5837387B2 - 火災溶射に適した粉末 - Google Patents
火災溶射に適した粉末Info
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- JPS5837387B2 JPS5837387B2 JP56042269A JP4226981A JPS5837387B2 JP S5837387 B2 JPS5837387 B2 JP S5837387B2 JP 56042269 A JP56042269 A JP 56042269A JP 4226981 A JP4226981 A JP 4226981A JP S5837387 B2 JPS5837387 B2 JP S5837387B2
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Classifications
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- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
-
- 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
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- C23C4/06—Metallic material
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、被覆材料、特に粉末状の被覆材料に関するも
のである。
のである。
効率と性能の向上を追求の結果、ガスタービンエンジン
の部品が耐えなければならない作動温度は、絶えず上昇
していく。
の部品が耐えなければならない作動温度は、絶えず上昇
していく。
その結果、部品の構成に新奇な材料の使用が、またおそ
らく精緻な冷却装置の使用がますます増加するのである
。
らく精緻な冷却装置の使用がますます増加するのである
。
かような費用のかかる手段を避けるため、部品温度を許
容限界内に保持するようにする熱防御被覆を設けるため
、セラミック材料でこれら部品を被覆することが提案さ
れている。
容限界内に保持するようにする熱防御被覆を設けるため
、セラミック材料でこれら部品を被覆することが提案さ
れている。
このセラミック被覆は、たとえば火炎溶射法により実施
される。
される。
しかしながら、セラミックはきわめて脆く、またこれら
の部品は温度変化に伴い膨脹、収縮するので、部品から
剥離しがちである。
の部品は温度変化に伴い膨脹、収縮するので、部品から
剥離しがちである。
この傾向はセラミック被覆の厚さを減少することにより
軽減できるとはいうものの、被覆が薄くなれば熱防御被
覆の効果も減少することは明らかである。
軽減できるとはいうものの、被覆が薄くなれば熱防御被
覆の効果も減少することは明らかである。
特許出願昭５５−１１３３２１（特公昭５８１０９８７
号公報参照）には、アルミニウム及びクロームを含有す
るニッケル合金またはコバルト合金により被覆された中
空ガラス粒子を含む被覆材料が記載されている。
号公報参照）には、アルミニウム及びクロームを含有す
るニッケル合金またはコバルト合金により被覆された中
空ガラス粒子を含む被覆材料が記載されている。
適当な表面に火炎溶射されたとき、この被覆材料はきわ
めて熱伝導度の低い熱防御被覆を形成する。
めて熱伝導度の低い熱防御被覆を形成する。
しかしながら、たとえばガスタービンエンジンの燃焼装
置内のごとく、酸化や熱衝撃のきわめてきびしい状況に
さらされる表面に使用されると、剥離の傾向を生ずる。
置内のごとく、酸化や熱衝撃のきわめてきびしい状況に
さらされる表面に使用されると、剥離の傾向を生ずる。
表面を被覆した際、有効な熱防御被覆となるよう比較的
低い熱伝導度をもっておりながら、なおかつ酸化や熱衝
撃に対して耐える被覆材料を提供するのが本発明の目的
である。
低い熱伝導度をもっておりながら、なおかつ酸化や熱衝
撃に対して耐える被覆材料を提供するのが本発明の目的
である。
本発明は、ニッケル合金又はコバルト合金であってクロ
ームおよびアルミニウムを含有する合金の粒子を容積で
２０〜４０％を有し残部はニッケル合金又はコバルト合
金であってクロームおよびアルミニウムを含有する合金
で被覆された中空ガラス粒子である混合物よりなる火炎
溶射に適する粉末を提供するものである。
ームおよびアルミニウムを含有する合金の粒子を容積で
２０〜４０％を有し残部はニッケル合金又はコバルト合
金であってクロームおよびアルミニウムを含有する合金
で被覆された中空ガラス粒子である混合物よりなる火炎
溶射に適する粉末を提供するものである。
本明細書においては、「火炎溶射」には燃焼ガス溶射及
びプラズマ溶射の両者を含むものとする。
びプラズマ溶射の両者を含むものとする。
前記中空ガラス粒子のガラスは、アルミノ珪酸ガラスで
あることが望ましい。
あることが望ましい。
前記の合金で被覆された中空ガラス粒子は重量で５〜９
０％がガラスであることが望ましい。
０％がガラスであることが望ましい。
前記の合金で被覆された中空ガラス粒子のサイズは、直
径２０〜２５０μｍの範囲内であることが望ましい。
径２０〜２５０μｍの範囲内であることが望ましい。
前記ニッケル合金粒子、あるいはコバルト合金料子のサ
イズは、直径４５〜１５０μｍの範囲内であることが望
ましい。
イズは、直径４５〜１５０μｍの範囲内であることが望
ましい。
本発明は、又、上述の粉末を表面に厚さ０．２〜７７ｎ
７ｒＩ．の範囲内の被覆ができるように火炎溶射するこ
とよりなる表面被覆の方法を提供するものである。
７ｒＩ．の範囲内の被覆ができるように火炎溶射するこ
とよりなる表面被覆の方法を提供するものである。
この被覆は、多重被覆の一層をなすことができ、その場
合、他の層は金属又はセラミックの被覆層である。
合、他の層は金属又はセラミックの被覆層である。
本発明は、さらに、上述の方法のいずれかに従かい表面
に粉末の層を塗布し、続いて粉末を焼結するのに十分な
高温でその粉末を加熱することよりなる表面被覆法を提
供するものである。
に粉末の層を塗布し、続いて粉末を焼結するのに十分な
高温でその粉末を加熱することよりなる表面被覆法を提
供するものである。
この粉末は、表面への塗布を容易にするために液状結合
剤に懸濁してもよく、この結合剤は上記焼結温度、ある
いはそれ以下の温度で蒸発しあるいは焼失するようなも
のが選ばれる。
剤に懸濁してもよく、この結合剤は上記焼結温度、ある
いはそれ以下の温度で蒸発しあるいは焼失するようなも
のが選ばれる。
本発明による被覆粉末よりなる被覆の耐酸化性および耐
熱衝撃性を調査するため、一連の比較試験を実施した。
熱衝撃性を調査するため、一連の比較試験を実施した。
詳述すれば、結合層としてニッケル合金「メトコ４４３
」を火炎溶射し、その上に最上層として調査対象の被覆
用粉末を火炎溶射しタ、厚さ２間のニッケル合金「ニモ
ニツク７５」の板よりなる試験片数枚を準備した。
」を火炎溶射し、その上に最上層として調査対象の被覆
用粉末を火炎溶射しタ、厚さ２間のニッケル合金「ニモ
ニツク７５」の板よりなる試験片数枚を準備した。
結合層の厚さは０．（’）７５〜０． １． ２ ５ｍ
ｍの間であり、調査対象の被覆用粉末の最上層の厚さは
０５〜Ｑ．７５１ｒｔ７１Ｌの間であった。
ｍの間であり、調査対象の被覆用粉末の最上層の厚さは
０５〜Ｑ．７５１ｒｔ７１Ｌの間であった。
本発明による粉末は、下記の成分より或る合金の粒子が
容積で２０〜４０係を占める。
容積で２０〜４０係を占める。
アルミニウム 重量で ４．５〜７． ５ ％マグ
ネシウム 〃 ０〜３０％炭 素
０ − ０． ３ダ〃 珪 素 Ｏ〜２．０φＵ クローム ／／ １５．５〜２１．５斜鉄
０〜１．５％ニッケル
残 部本発明の粉末は容積で２
０〜４０係を占める上記合金粒子と、重量でニッケル８
０％、アルミニウム２．５俤、クローム１５．７斜、お
よび珪素１．８係を含有する合金で被覆された中空のア
ルミノ珪酸ガラス粒子との混合物よりなる。
ネシウム 〃 ０〜３０％炭 素
０ − ０． ３ダ〃 珪 素 Ｏ〜２．０φＵ クローム ／／ １５．５〜２１．５斜鉄
０〜１．５％ニッケル
残 部本発明の粉末は容積で２
０〜４０係を占める上記合金粒子と、重量でニッケル８
０％、アルミニウム２．５俤、クローム１５．７斜、お
よび珪素１．８係を含有する合金で被覆された中空のア
ルミノ珪酸ガラス粒子との混合物よりなる。
ガラスは、重量で１？２０３３ ］．． ９ ７ダ、
Ｓｉｎ２６ ０． ７ ５係、Ｆｅ２０３ ４． １
８ ％、Ｋ２０１．９１％、およびＮａ２０ ０． ８
％を含有するものであった。
Ｓｉｎ２６ ０． ７ ５係、Ｆｅ２０３ ４． １
８ ％、Ｋ２０１．９１％、およびＮａ２０ ０． ８
％を含有するものであった。
被覆してない中空ガラス粒子の直径は約２０〜２００μ
ｍ１球殻の厚さは２〜１０ｌｌ．ｍであった。
ｍ１球殻の厚さは２〜１０ｌｌ．ｍであった。
いまの場合の粉末中のガラスは、重量で合金で被覆され
た中空ガラス粒子の１０％をなしていた。
た中空ガラス粒子の１０％をなしていた。
しかし実際上は、重量で合金で被覆された中空ガラス粒
子の５〜９０％をなしていればよい。
子の５〜９０％をなしていればよい。
試験片に結合層と最上層を塗布後、各試験片に酸化試験
あるいは熱衝撃試験のいずれかを実施した。
あるいは熱衝撃試験のいずれかを実施した。
耐熱衝撃性試験は、試験片を１０５０℃で２＊時間加熱
し、直ちに冷空気流中に置くことによって行なった。
し、直ちに冷空気流中に置くことによって行なった。
これが１サイクルである。この試験サイクルを、最上層
被覆が試験片から剥離して破損するまで繰返した。
被覆が試験片から剥離して破損するまで繰返した。
耐酸化性試験は、試験片を１０５０゜Ｃで最上層被覆が
試験片から剥離することにより、その酸化が確認できる
まで行なった。
試験片から剥離することにより、その酸化が確認できる
まで行なった。
その結果は次のとおりである。
火炎溶射条件Ａはつぎのとおり
溶射ガン型式 −メトコ５Ｐ
溶射ノズル型式 一Ｐ７−Ｂ
粉末部 −１１
クリック調整位置 −１２
アセチレン流量 −３２単位
酸素流量 −３２単位
空気キャップ調整 −１． ４ ｋｇ／ＣＩ！（２
０ ｐｓ ｉ ）溶射距離 −１５２耶（６
インチ）火炎溶射条件Ｂはつぎのとおり 溶射ガン型式 一メトコ５Ｐ 溶射ノズル型式 一Ｐ７−Ｂ 粉末部 −１１ クリック調整位置 −１２ アセチレン流量 −２９単位 酸素流量 −２９単位 空気キャップ調整 −１．４ ｋｇ／ｃｄｌＬ（２
０ ｐｓ ｉ ）溶射距離 −３０５間（１
２インチ）この試験において、試験片番号１及び４の最
上層被覆はニッケル被覆ガラス球のみによるものである
。
０ ｐｓ ｉ ）溶射距離 −１５２耶（６
インチ）火炎溶射条件Ｂはつぎのとおり 溶射ガン型式 一メトコ５Ｐ 溶射ノズル型式 一Ｐ７−Ｂ 粉末部 −１１ クリック調整位置 −１２ アセチレン流量 −２９単位 酸素流量 −２９単位 空気キャップ調整 −１．４ ｋｇ／ｃｄｌＬ（２
０ ｐｓ ｉ ）溶射距離 −３０５間（１
２インチ）この試験において、試験片番号１及び４の最
上層被覆はニッケル被覆ガラス球のみによるものである
。
従ってこれらの試験片は、本発明による粉末により形威
された被覆の性能を判定する基準となるものである。
された被覆の性能を判定する基準となるものである。
試験結果を検討の結果、すべての場合において本発明に
よ０被覆を施した試験片は、熱衝撃あるいは酸化により
破損することなく１０５００Ｃにおいて５０回の熱サイ
クル及び１００時間に耐えることが明らかになった。
よ０被覆を施した試験片は、熱衝撃あるいは酸化により
破損することなく１０５００Ｃにおいて５０回の熱サイ
クル及び１００時間に耐えることが明らかになった。
ガス燃焼溶射に適していることのほか、本発明による粉
末はプラズマ溶射によって表面に溶射でき、あるいはま
た適当な液状結合剤と混ぜてスラリー状でも表面に塗布
できるものと考えられる。
末はプラズマ溶射によって表面に溶射でき、あるいはま
た適当な液状結合剤と混ぜてスラリー状でも表面に塗布
できるものと考えられる。
この粉末をスラリー状にして使用した場合には、結合剤
を蒸発あるいは焼失させて、また粒子を焼結するため、
ひき続いて加熱工程が必要となる。
を蒸発あるいは焼失させて、また粒子を焼結するため、
ひき続いて加熱工程が必要となる。
適当な結合剤とは焼結温度で、あるいはそれより低温で
蒸発あるいは焼失するものであり、たとえばほとんど残
渣を残さず焼失する有機樹脂、例をあげると重合アクリ
ルエステル樹脂などである。
蒸発あるいは焼失するものであり、たとえばほとんど残
渣を残さず焼失する有機樹脂、例をあげると重合アクリ
ルエステル樹脂などである。
スラリー法により形威した被覆は熱防御被覆として有効
である一方、その多孔性のために可摩耗性シールの製造
に使用するに適している。
である一方、その多孔性のために可摩耗性シールの製造
に使用するに適している。
従ってこの被覆は、軸流ガスタービンエンジンにおいて
、その庄縮機の翼形回転ブレードの先端によって、運転
中に摩耗するようにその圧縮機の半径方向の内面に適用
することができる。
、その庄縮機の翼形回転ブレードの先端によって、運転
中に摩耗するようにその圧縮機の半径方向の内面に適用
することができる。
実施例では、アルミニウム、クロームおよび珪素を含む
ニッケル合金および珪素で被覆された中空アルミノ珪酸
ガラス球を含む混合物について述べた。
ニッケル合金および珪素で被覆された中空アルミノ珪酸
ガラス球を含む混合物について述べた。
しかしクロム及びアルミニウムを含有する他の適当なニ
ッケル合金も、アルミニウム及びクロムを含有するコバ
ルト合金も使用できる。
ッケル合金も、アルミニウム及びクロムを含有するコバ
ルト合金も使用できる。
さらに、アルミノ珪酸ガラスの代りに他の適当なガラス
も使用でき、また上に述べた以外の合金で合金粒子をつ
くることもできる。
も使用でき、また上に述べた以外の合金で合金粒子をつ
くることもできる。
実施例では０．５〜０．７５ｍｍの間の厚さの被覆につ
いて述べた個々の適用の場合によってはこれ以外の厚さ
を用いることも考えられる。
いて述べた個々の適用の場合によってはこれ以外の厚さ
を用いることも考えられる。
従って、本発明による被覆は厚さは０．２〜７ｍｍの間
でよく、なお熱防御被覆として有効に作用する、さらに
、本発明による被覆は、サンドウィッチ構造とするため
に他の物質による被覆と一緒に適用することもできる。
でよく、なお熱防御被覆として有効に作用する、さらに
、本発明による被覆は、サンドウィッチ構造とするため
に他の物質による被覆と一緒に適用することもできる。
従って、本発明による被覆と保護すべき表面との間に結
合層を設けることが通常望ましい。
合層を設けることが通常望ましい。
さらに、本発明による被覆の最上層の上に追加して、金
属あるいはセラミックなどの被覆をしてもよい。
属あるいはセラミックなどの被覆をしてもよい。
これは、たとえば特に浸食、腐食、あるいは酸化されや
すい環境においては必要である。
すい環境においては必要である。
Claims (1)
- １．ニッケル合金又はコバルト合金であってアルミニウ
ムおよびクロームを含有する合金の粒子２０〜４０φ（
容積比）と、ニッケル合金又はコバルト合金であってク
ロームおよびアルミニウムを含有する合金で被覆された
中空ガラス粒子との混合物から或る火炎溶射に適した粉
末。 ２ 中空ガラス粒子がアルミノ珪酸ガラスから成る特許
請求の範囲第１項の粉末。 ３ 合金で被覆された中空ガラス粒子の５〜９０係（重
量）がガラスである特許請求の範囲第１項の粉末。 ４ 合金で被覆された中空ガラス粒子の直径が２０〜２
５０μ扉である特許請求の範囲第１項の粉末。 ５ 合金の粒子の直径が４５〜１５０μｍである特許請
求の範囲第１項の粉末。 ６ 合金の粒子が重量でアルミニウム４．５〜７．５係
、マグネシウム０〜３． Ｏ ％、炭素０〜０．３係、
珪素Ｏ〜０．２ｃｌ）、クｏ−ム１ ５．５ 〜２ １
．５ ％、鉄０〜１． ５ ｆｙ、を含有し残部がニッ
ケルである合金から成る特許請求の範囲第１項の粉末。 ７ 中空ガラス粒子が重量でニッケル８０係、アルミニ
ウム２．５係、クローム１５．７多、珪素１．８咎を含
有する合金で被覆されている特許請求の範囲第６項の粉
末。 ８ 中空ガラス粒子が重量でｋｌ２０３３ １．９ ７
係、Ｓ ｒ ０２ ６ ０． ７ ５ ％、Ｆｅ２ ０
３ ４．１ ｓ４、Ｋ２０］．．９１φおよびＮａ２
０ ０． ８ １ ％を含有するガラスから成り、合金
で被覆された中空ガラス粒子の１０係（重量）がガラス
である特許請求の範囲第６項の粉末。 ９ ニッケル合金又はコバルト合金であってアルミニウ
ムおよびクロームを含有する合金の粒子２０〜４０φ（
容積比）と、ニッケル合金又はコバルト合金であってク
ロームおよびアルミニウムを含有する合金で被覆された
中空ガラス粒子との混合物から成る粉末を表面に火炎容
射して厚さ０．２〜７間の被覆を施すことから成る表面
被覆方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8009750A GB2072222B (en) | 1980-03-22 | 1980-03-22 | Coating compositions containing metal and glass |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56150178A JPS56150178A (en) | 1981-11-20 |
| JPS5837387B2 true JPS5837387B2 (ja) | 1983-08-16 |
Family
ID=10512302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56042269A Expired JPS5837387B2 (ja) | 1980-03-22 | 1981-03-23 | 火災溶射に適した粉末 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4330575A (ja) |
| JP (1) | JPS5837387B2 (ja) |
| CA (1) | CA1174082A (ja) |
| DE (1) | DE3110358C2 (ja) |
| FR (1) | FR2478677B1 (ja) |
| GB (1) | GB2072222B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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