JPS6013056B2 - 被覆超合金 - Google Patents

被覆超合金

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JPS6013056B2
JPS6013056B2 JP53068372A JP6837278A JPS6013056B2 JP S6013056 B2 JPS6013056 B2 JP S6013056B2 JP 53068372 A JP53068372 A JP 53068372A JP 6837278 A JP6837278 A JP 6837278A JP S6013056 B2 JPS6013056 B2 JP S6013056B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、‘ａ’ニッケル基超合金基体と‘ｂ）実質的
に約２６〜３２重量％のクロム、３〜９重量％のアルミ
ニウム、１重量％以下のイットリウム、希±頚元素、白
金またはロジウムおよび残部コバルトよりなる第１のＣ
ｏＣｒＡ〆（Ｙ）被覆組成物とからなる耐高温酸化性、
耐腐食性の被覆されたニッケル基超合金物品に関する。
ＣｏＣｒＡ〆（Ｙ）被覆超合金物品にアルミニウムの第
２の被覆を被着することができ、この物品も本発明の一
例を構成する。エバンス（Ｅｖａｎｓ）らの米国特許第
３６７６０８５号に記載されている被覆されたニッケル
基超合金は、その被覆組成物が実質的に１５〜４の重量
％のクロム、１０〜２５重量％のアルミニウム、０．０
１〜５重量％のイットリウムまたは他の希士類元素およ
び残部コバルトよりなるものである。
エバンスらは、ＣｏＣｒＡ〆（Ｙ）被覆のアルミニウム
含量が約１０％以下であると、被覆系内に存在するアル
ミニウムの量が被覆に所望の長期耐久性を与えるのに不
十分であるとしている。予期せざることは、本発明者は
、ニッケル基超合金が１０％未満のアルミニウム含量を
有するＣｏＣｒＡ夕（Ｙ）被覆で被覆されたときに、格
段の物理的および化学的特性、即ち優れた耐酸化性、耐
腐食性および高度の被覆−基体界面一体性を呈すること
を見出した。
このような顕著な特性は、上記エバンスらの特許に記載
された被覆系で被覆されたニッケル基超合金では得られ
ない。本発明は、（ａ｝ ニッケル基超合金基体と｛ｂ
｝ 実質的に約２６〜３２重量％のクロム、３〜９重量
％のアルミニウム、１重量％以下のイットリウム、希士
類元素、白金またはロジウムおよび残部コバルトよりな
る組成の第１のＣｏＣｒＡ夕（Ｙ）被覆組成物とからな
る耐高温酸化性、耐腐食性の被覆ニッケル基超合金物品
を提供する。
以下に本発明を具体的に説明する。
第１図は、エバンスらの米国特許第３６７６０８５号の
被覆組成物、即ちＣｏ−２次ｒ−１３Ａそ−ＩＹを有す
るＣｏＣｒＡそ（Ｙ）被覆ニッケル基ＩＮ−７３８超合
金の顕微鏡写真（５０の音）である。
この写真から、従来のＣｏＣｒＡそ（Ｙ）被覆ニッケル
基超合金の一体性が抵し、ことがわかる。即ち、被覆が
超合金基体、から分離する鏡向が顕著であり、従つニッ
ケル基超合金に望まれる耐酸化性耐腐食性被覆の一体性
を得ることができない。第２図は本発明に係わる被覆組
成物、即ちＣｏ‐２＄ｒ−朗々−ＩＹを有するＣｏＣｒ
Ａ〆（Ｙ）被覆ニッケル基ＩＮ−７斑超合金の顕微鏡写
真（５０の音）である。
この写真は本発明のＣｏＣｒＡ〆（Ｙ）被覆ニッケル基
超合金の高い一体性を示している。即ち、被覆が超合金
基体から分離する煩向がほとんどなく、従ってニッケル
基超合金に望まれる耐酸化性耐腐食性被覆の一体性が得
られる。本発明の被覆ニッケル基超合金は、その熱膨張
係数Ｑが（ｉ）３８〜６４９０（１００〜１２０００Ｆ
）の温度範囲で測定して１５．２〜１６．３×１０‐６
狐／抑／℃（８．４５〜９．０５×１０‐６インチノイ
ンチ・Ｔ）であり、（ｉｉ） ３８〜９４９Ｋ（１００
〜１７４００Ｆ）の温度範囲で測定して１７．０〜１８
．１×１０‐６肌／肌／℃（９．４５〜１０．０５×１
０‐６インチ・インチ・ＯＦ）である。本発明に使用す
るのに好適なニッケル基超合金は、下記の一般組成を有
する「ＩＮ−７３８」である。成 分 重 量％ Ｃ Ｏ‐１７ Ｍｎ ０．２０ Ｓｉ ０．３０ Ｃｒ １６．０ Ｎｊ 残部 Ｃｏ ８．５ Ｍｏ ｌ．７５ Ｗ ２．６ Ｃｂ ｏ．９ Ｔｉ ３．４ Ａ〆 ３‐４ ８ ０．０１ Ｚｒ ０．１０Ｆｅ
０．５０ 他 １．７５Ｔａ この超合金は熱膨張係数Ｑ〔肌／肌／℃（インチ・イン
チ・ＯＦ）が上記と同じ温度範囲でそれぞれ（ｉ） １
５．５〜１５．８×１０‐６（８．７±０．１×１０‐
６）および（ｉｉ） １７．３〜１７．６×０．１×１
０‐６）である。
本発明に使用するのに好適なＣｏＣｒＡそ（Ｙ）被覆は
、Ｃｏ−２＄ｒ−船〆‐ＩＹの一般組成を有する「ＧＴ
‐２９」である。この被覆は熱膨張係数Ｑ〔弧／弧／０
０（インチ・インチ・Ｔ）〕が上記と同じ温度範囲でそ
れぞれ（ｉ〕１５．７〜１６．０×１０‐６（８．８±
０．１×１０‐６）および（ｉｉ） １７．６〜１８０
×・１０‐６（９．９±０．１×１０‐６）である。本
発明に用いるニッケル基超合金およびＣｏＣｒＡ〆（Ｙ
）合金は任意の公知の方法で製造することができる。Ｃ
ｏＣｒＡそ（Ｙ）被覆をニッケル基超合金に施すには、
物理的または化学的蒸着のような手段、またはＣｏＣｒ
Ａそ（Ｙ）被覆を超合金に適用するための当業界で周知
の他の手段を用いることができる。
下記の文献に記載された被覆技術を本発明で使用するこ
とができる。日．Ｓ．ィンガム、Ａ．Ｐ．シェーパード
著「溶射ハンドブック」メトコ社刊（ＨＳ．ｌｎｇｈａ
ｍａｎｄＡＰ．Ｓ ｈｅｐａｒｄ，“Ｆｌａｍｅ Ｓｐ
ｒａｙ Ｈａｎｄ口めｋ”Ｖｏｌ，ｍ，Ｍｅｔｃｏ，Ｉ
ｎｃ．，Ｗｅｓｔｂｕｒｙ，Ｌｏｎｇ Ｉｓｌａｎｄ
，ＮｅｗＹｏｒｋ （１９６５））。
Ｃ．Ｆ．パウエル、Ｊ．日．オツクレイ、Ｊ．Ｍ．プロ
シヤー・ジュニア偏「蒸着」ジョン・ウィリー・アンド
・サンズ社刊（Ｃ．Ｆ．Ｐｏｗｅｌｌ，Ｊ．日．○ｘｌ
ｅｙａｎｄＪ，Ｍ，ＢＩ比ｈｅｒ，Ｊｒ，‘‘Ｖａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ”，ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ
＆ Ｓｏｎｓ， １ ｎｃ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（
１９６６））。一般に、ＣｏＣｒＡ〆（Ｙ）被覆ニッケ
ル基超合金の被覆厚さは、所望の耐酸化性および耐腐食
性を与えるのに十分な任意の厚さとすることができる。
普通、ほとんどの工業用途に対して経済的かつ有効な被
覆厚さは２５〜５００ミクロン（１〜２０ミル）である
。好適例においては電子ビーム技術を用いて被覆厚さを
２５〜１２５ミクロン（１〜５ミル）とし、またプラズ
マ溶射技術を用いて被覆厚さを７５〜２５０ミクロン（
３〜１０ミル）とする。さらに他の好適例においては、
アルミニウムの第２の被覆（アルミニウム化オーバーコ
ート）を用いる。アルミニウムを被覆するには二重熱処
理を行い、この場合アルミニウムをＣｏＣｒＡどくＹ）
被覆中に拡散させる目的で、アルミニウムの第２被覆を
空気、アルゴンなどの中で４５４〜６４９℃（８５０〜
１２０ぴＦ）の高温に３０または６０分から１２０分の
期間加熱する。アルミニウム被覆プロセスは、アルミニ
ウムのＣｏＣｒＡど（Ｙ）被覆中への浸透を、ニッケル
基超合金とＣｏＣｒＡ夕（Ｙ）被覆との界面から翻って
、１２．５ミクロン（０．５ミル）以上の距離に限定す
るように行う。このアルミニウム拡散浸透の制限はＣｏ
ＣｒＡそ（Ｙ）とニッケル基超合金との界面と一体性を
得るのに必須である。その理由は、前述した（第１図に
示した）ように、ＣｏＣｒＡぞ（Ｙ）被覆のアルミニウ
ム含量が１０％またはそれ以上のレベルに増加すると、
被覆組成物の一体性が有害な影響をこうむるからである
。本発明をさらに明確にするために、以下に実施例を示
す。
実施例 １ 一連の実験を行ってニッケル基超合金およびＣｏＣｒＡ
Ｚ（Ｙ）組成の膨張適合性ならびにその耐酸化性および
耐腐食性を調べた。
Ｎｏ．３アルミナ粉未で軽く研摩したＩＮ−７３８の試
料ピンをつくった。
このピンは長さ４．４肌、直径０．２５伽であった。第
１表に示す組成を有する一連のＣｏＣ【Ａ夕（Ｙ）イン
ゴツトを電子ビームにより研摩ＩＮ−７３８ピン基体に
約２．５ミクロン／分（０．１ミル／分）の堆積速度で
堆積した。この間ピンを約１仇ｐｍで回転した。被覆を
種々のピン基体温度、例えば５５０ｑｏ（１０２〆Ｆ）
、７００００（１２９２０Ｆ）、８５０ｑｏ（１５６２
０Ｆ）および１０００ｑＣ（１８３２０Ｆ）で堆積した
。堆積処理後、ＣｏＣｒＡ夕（Ｙ）被覆ピソに約１００
０つ○（１８３２０Ｆ）から２１℃（７００Ｆ−室温）
までの温度範囲にわたる熱サイクルを加えた。第１図お
よび第２図に示す顕微鏡写真により金属組織学的検査を
行い、ニッケル基超合金ＩＮ−７３８に堆積されたアル
ミニウム高含量ＣｏＣｒＡそ（Ｙ）被覆が、１０００ｑ
ｏ〜２１℃（１８３２０Ｆ）の温度範囲での熱サイクル
中に基体から分離するので、エバンスらの米国特許のＣ
ｏＣｒＡ夕（Ｙ）組成物がニッケル基超合金に適当でな
いことを確かめた。第１表 実施例 ０ 実施例１と同様にして、第Ｄ表に示す被覆組成物を用い
て一連のＣｏＣｒＡそ（Ｙ）被覆ＩＮ−７３８ピン試片
をつくった。
著しく腐蝕性の高い条件下で用いられる船舶用ガスター
ビンェンジンの条件に類似したバーナ蟻装試験を行った
。この試験は、１重量％の硫黄および４６ゆ風の海水塩
を含有するディーゼル燃料を用い、８７１００（１６０
００Ｆ）で、室温までの熱サイクル３〜５回／週にて被
覆が破損するまで行った。ＣｏＣｒＡ夕（Ｙ）被覆ｍ−
７３８謎片を破損までの時間で評価、判定した。破損は
、バーナ蟻装試験条件で被覆が浸透したことを示す観察
可能な嵩高い、緑色のニッケル含有酸化物の形成として
定義される。バーナ蟻装試験の結果は該酸化物形成まで
の試験時間数として表わされ、これを第０表に示す。第
１１ 表
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の被覆組成物、Ｃｏ‐２Ｘｒ−１泌そ−Ｉ
Ｙを有するニッケル基ＩＮ−７斑超合金の頭微鏡写真、
および第２図は本発明の被覆組成物、Ｃｏ‐２やｒ−船
〆‐ＩＹを有するニッケル基ＩＮ−７紙超合金の顕微鏡
写真である。 科驚く み鯵ゑ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ）ニツケル基超合金と （ｂ）実質的に２６〜３２重量％のクロム、３〜９重量
    ％のアルミニウム、１重量％以下のイツトリウム、他の
    希土類元素、白金またはロジウムおよび残部コバルトよ
    りなる第１のＣｏＣｒＡｌ（Ｙ）被覆組成物とからなり
    、熱膨張係数が（i）３８〜６４９℃（１００〜１２０
    ０°Ｆ）の温度範囲で測定して１５．２〜１６．３×１
    ０＾−＾６ｃｍ／ｃｍ／℃（８．４５〜９．０５×１０
    ＾−＿６インチ／インチ／°Ｆ）、（ii）３８〜９４９
    ℃（１００〜１７４０°Ｆ）の温度範囲で測定して１７
    ．０〜１８．１×１０＾−＿６ｃｍ／ｃｍ／℃（９．４
    ５〜１０．０５×１０＾−＾６インチ／インチ／°Ｆ）
    である耐高温酸化性、耐腐食性の被覆されたニツケル基
    超合金物品。 ２ （ａ）ニツケル基超合金が下記の組成割合：成分重
    量％Ｃ０．１７ Ｍｎ０．２０ Ｓｉ０．３０ Ｃｒ１６．０ Ｎｉ残部 Ｃｏ８．５ Ｍｏ１．７５ Ｗ２．６ Ｃｂ０．９ Ｔｉ３．４ Ａｌ３．４ Ｂ０．０１ Ｚｒ０．１０ Ｆｅ０．５０ 他１．７５Ｔａ を有し、 （ｂ）第１の被覆組成物が Ｃｒ２９重量％ Ａｌ６重量％ Ｙ１重量％ Ｃｏ残部 を含有する特許請求の範囲第１項記載の物品。 ３ さらに（ｃ）アルミニウムの第２の被覆を有する特
    許請求の範囲第２項記載の物品。 ４ 第１の被覆（ｂ）が２５〜５００ミクロン（１〜２
    ０ミル）の厚さを有し、第２の被覆（ｃ）が第１の被覆
    中にニツケル基超合金と第１の被覆との界面から測って
    １２．５ミクロン（０．５ミル）以上はなれた深さまで
    浸透した特許請求の範囲第３項記載の物品。 ５ 第１の被覆（ｂ）が物理的蒸着により厚さ２５〜１
    ２５ミクロン（１〜５ミル）に堆積され、第２の被覆（
    ｃ）が化学的蒸着により堆積された特許請求の範囲第４
    項記載の物品。 ６ 第１の被覆（ｂ）がプラズマ溶射により厚さ７５〜
    ２５０ミクロン（３〜１０ミル）に堆積された特許請求
    の範囲第４項記載の物品。
JP53068372A 1977-06-09 1978-06-08 被覆超合金 Expired JPS6013056B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US804936 1977-06-09
US05/804,936 US4101715A (en) 1977-06-09 1977-06-09 High integrity CoCrAl(Y) coated nickel-base superalloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5416325A JPS5416325A (en) 1979-02-06
JPS6013056B2 true JPS6013056B2 (ja) 1985-04-04

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP53068372A Expired JPS6013056B2 (ja) 1977-06-09 1978-06-08 被覆超合金

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US (1) US4101715A (ja)
JP (1) JPS6013056B2 (ja)
DE (1) DE2824737A1 (ja)
FR (1) FR2393675A1 (ja)
GB (1) GB1580283A (ja)
IT (1) IT1096526B (ja)
NL (1) NL187864C (ja)
NO (1) NO149927C (ja)

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