JPS6039156A - 耐摩耗性物品及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、機械的疲労を受けるニッケルー鉄基超合金の
耐粒子−Ｔ、　ｍｌ−ジョン性を改善するための拡散被
覆に係る。

軸流型ガスタービンエンジンの圧縮Ｉｔクションは砂な
どの侵入ににる粒子エロージョンを受け易い。粒子エロ
ージョンは高速にて回転する１−ロフオイルの一部を著
しく摩耗させる。エーロフオイルはそれらが耐えなりれ
ばならない温度に応じて、チタニウム、鉄、ニッケルを
ベースとする秤々の合金にて形成されている。本発明は
エーロフオイルの表面を硬化させることによりエーロフ
オイルの耐粒子エロージヨン性を改善すべく行われた広
範囲に亙る研究の結果得られたものである。

この研究に於ては、また従来の他の研究に於ては、プラ
ズマ溶０・１、メッキなどにより施されたＡ−パーレイ
被覆型）、物品の表面の性質を変化させるべく種々の合
金元素が物品の表面に拡散された拡散被覆を含む多数の
種々の被覆が評価された。

従来のｈ法及び本発明を開発Ｊる場合に採用された方法
は経験的なものである。何故ならば、材料の選定に際し
通常採用され測定される微細組織又は他の性質に基づく
エロージョンの挙動を予測し１りるに十分な技術的ベー
スが存在しないからである。一般に、少なくとも、２５
０〜６００℃にて作動する金属製のＪ−ロフオイルに有
用な材料に於ては、表面の硬度と耐エロージヨン性との
間に一般的な相互関係が存在するので、上述の種々の方
法の目的は硬質の表面を形成することであった。

本発明は拡散型の被覆、特にクロム及びボロン（ホウ素
）を含む被覆に関するものである。一般にホウ化物は硬
質の化合物として知られている。

従って成る構造体の表面部にボロンを拡散させることに
より硬質の表面を形成することは合理的であり、米国特
許第３，９３５．０３４号には耐摩耗性に優れた表面を
形成ずべく鉄合金、ニッケル合金、コバルト合金中にボ
ロンを拡散させることが開示されている。しかしボロン
の１１度が高くなると、その材料の表面部が脆化し、割
れが発生し易くなる。米国特許第３．０２９，１６２号
にはボロンを拡散させる前にクロムを拡散させるこが開
示されている。この米国特許の発明の目的は脆化を生じ
ることなく所望の硬度を得ることであるが、硬度の測定
値を越える適切なデータは存在しない。米１１特許第３
，６２２．４０２号には、前述の米国特許第３．０２９
．１６２号の方法はボロナイジングされた物品の耐蝕性
を改善するものであると言われているが、この方法は材
料の機械的疲労寿命を約５０％低下させることが示され
ている。更に前述の米国特許第３．６２２．４０２号に
は、鋼を単純にポロナイジングすると鋼の疲労寿命が５
０％も低下することが示されている。

この後者の米国特許に於ける改善点は物品がボロナイジ
ングされた後にクロマイジングされることであり、この
方法ににれば被覆が行われる前に物品が有していた疲労
寿命の少なくとも８０％の疲労寿命が得られ、従って従
来の方法を改善するものであると言われている。また米
国特許第３．７１２．７９８月には、先ずクロムのオー
バーレイ被覆を施すことにより物品の表面にホウ化クロ
ム層を形成する方法が開示されている。即ちクロムを拡
散させるのではなくクロムは独立の純粋な層として物品
上に着装されなければならない。次いでボロンを含有す
る領域と基体との間に混合されていないクロムの層が残
存するよう、ボロンがクロム層中に拡散される。この方
法によれば耐摩耗性が付与され、また鋼上の割れが生じ
易いホウ化クロム層の割れを低減し得ると言われている
。

航空機工業界に於て一般に知られている如く、また米国
特許第３，６２２．４０２月に記載されている如く、物
品上に保護表面層を形成するとその物品の疲労強さが低
下する。このことは特に被覆が硬い場合に顕著である。

何故ならば被覆が硬い場合には延性が低下するからであ
る。また疲労割れは応力が鏝も高く且欠陥最も生じ易い
物品の表面に於て発生することがよく知られている。米
国特許第３．７７９．７１９号には、クロム及びシリコ
ン（ケイ素）を含有する主としてアルミニウムの被覆が
開示されており、該被覆によれば熱５− 的疲労が低減されると言われている。

本発明はガスタービンエンジンの圧縮機の高温度に到達
する部分に使用される合金に関するものである。一般に
これらの合金は超合金と呼ばれており、また場合によっ
てはそれらが高温強さを有するので高温合金とも呼ばれ
る。圧縮機の部材は後に詳細に説明する如く特に機械的
疲労を受け易いものである。成る材料の表面に電気メッ
キなどにて被覆を施すとその高サイクル疲労寿命が低下
することがよく知られている。更に超合金をボロナイジ
ングすると、他の材料について既に報告されている如く
、その疲労寿命が低下する。これに対し疲労寿命を実質
的に低下させず、また耐エロージヨン性が実質的に向上
される金属−有機被覆の如き幾つかの被覆が存在する。

従って本発明の目的は、疲労寿命を大きく低下させるこ
とがなく、これと同時に耐エロージヨン性を実質的に向
上させる被覆を高温合金に形成することである。

本発明はニッケルー鉄基合金上のクロム−ボロン被覆を
含んでいる。ニッケルー鉄基合金とは２６− ５〜４５ｗｔ％のＮｉと３０〜５０ｗｔ％のＦｅとを含
有する合金を意味する。かかる合金に施されるクロム−
ボロン被覆はそれらの合金の高サイクル疲労強さを緒持
若しくは向上させ、被覆されていない合金に比して５倍
又はそれ以上耐粒子エロージヨン性を向上させる。かか
る結果は従来よりクロム−ボロンにてサーフエシングさ
れている材料とは異なる特定の種類の合金に特異なもの
である。

本発明によれば、好ましくは基体が６〜２４時間に亙り
９００〜１０４０℃の渇痕に加熱されるバッククロマイ
ジング法を用いて、基体の表面部に成る第一の深さにま
でり［１ムが拡散される。この処理により物品の表面に
約２０ｘｌＯ−６ｍのクロム超淵化〈りＯム含有員を特
に高くすること）（５０ｗｔ％以上）された層及び深さ
約４０Ｘ１０−６１Ｉｌのクロム濃化（クロム含有量を
高くすること）された層（この層のクロム含有量は母材
金属のクロム含有間よりも多く超激化された層のクロム
含有量Ｊ：りも少ない）が形成される。次いで好ましく
はバッククロマイジングを用いて、視覚的に観察される
ボロンの浸透深さがクロム超濃化された層の深さの５０
〜９０％となるよう、りロム超濃化された層中にボロン
が拡散される。ボロンはクロム超瀧化された層の深さに
等しいか又はそれ以上に亙り拡散されてはならない。Ｃ
ｒ　−Ｂにて被覆された基体は、例えばｌＮ９０１合金
の場合の如く、被覆プロセスによって好ましくない層が
形成される場合には、十分な熱処理に付される。

かく１ノで被覆されたニッケルー鉄基合金は同様に被覆
された鉄基合金に比して特異な種々の特性を有している
。またり１コムが拡散され層をボロン濃化すると良好な
耐エロージヨン性を１ｑることができるのに対し、チタ
ニウムが拡散され層をボロン濃化しても耐エロージヨン
性を向上させることはできない（何れの被覆に於ても疲
労寿命は改善される）ことが解った。かくして本発明は
基体の必須の組成との関連で被覆の組成及び構造上の重
要性を含んでいる。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

これより本発明を、１１〜１４ｗｔ％Ｃ「、４０〜４５
ｗｔ％Ｎｉ　、　５〜６．５ｗｔ％Ｍｏ１２．６〜３．
１ｗｔ％Ｔｉ　、０．０１〜０．０２ｗｔ％Ｂ、０゜０
２〜０．０８ｗｔ％Ｃ１残部（３１〜４２ｗｔ％以下）
Ｆｅなる組成を有するニッケルー鉄基合金■Ｎ９０１を
被覆することについて説明する。ニッケルの一部がコバ
ルトに置換えられてもよい。この合金はニッケル基台金
や鉄基合金などとして分類される。より適正には、この
合金はニッケル及び鉄以外の元素を５０％以上含有して
いない他の合金材料と同様、ニッケルー鉄基合金として
分類される。

本発明の一つの実施例として、鍛練されたｌＮ９０１（
約１４ｗｔ％Ｃｒ、４．３ｗｔ％Ｎｉ、５ｗｔ％ＭＯ１
３ｖｔ％Ｔｉ、３５ｗｔ％Ｆｅ　、　０．０１５ｗｔ％
Ｂ、０．０５ｗｔ％Ｃ）の試験片及びブレード標本が以
下の手続きにて先ずクロムにて被覆され、次いでボロン
にて被覆された。この場合ｌＮ９０１基体は先ず従来の
要領にて浄化され、次いで基体を５０ｗｔ％Ｃ１’、、
５１１１ｔ％Ｎ８４　ＣＩ　、４５ｗｔ％−〇− ＡＩ　２０Ｇのバック混合物と接触した状態にてアルゴ
ンにて充填されたレトルト内に配置することによりバッ
ククロマイジングされた。次いでこれらの試験片及び標
本が６時間に亙り１０’ＩＯ±１３℃に加熱された。か
かる処理により第２図に示されたマイクロブ０−ブのデ
ータによれば、３５×１Ｏ−６Ｉｌの深さにまでクロム
濃化された。パック混合物のクロム成分量は典型的な２
５％に比して比較的高い値に設定される。何故にらば、
ｌＮ９０１基体内に於ける結晶の粗大化によってｌＮ９
０１基体の疲労特性が低下されるので、ｌＮ９０１１体
中に結晶の粗大化が生じることを回避すべく処理Ｉ！麿
が比較的低く設定されることによる。

一般に本願発明者等は結晶の大きさをＡＳＴＭＮＯ０２
よりも０！ｌ　ＩＩＩ　’ｒ状態に雛持した。

次いで試験片及び標本が５ｗｔ％Ｂ、Ｉｗｔ％］−１Ｎ
ｎＦ、９４ｗｔ％Ａｌｌ！Ｏ１１なる組成のポロナイジ
ングバック混合物内に配置された。次いでパック混合物
及び該バック混合物内に埋設された試験片等がアルゴン
中にて６時間に亙り８７０±１３℃１０− に加熱された。この場合加熱湯度はクロマイジングされ
た層中ヘボロンが拡散する最を制限すべく比較的低い値
に設定された。ボロンは第１図に示されている如く視覚
的に観察した結果によれば、約１０　ｘ　１０−’　ｍ
の深さにまでクロマイジングされた層内へ拡散された。

次いで試験片等はｌＮ９０１及びその修正された合金に
ついて一般に行われている濡洩にて熱処理された。好ま
しい熱処理は１〜２時間に亙り９７０〜１０４０℃に加
熱して溶体化し、空冷し、６〜２０時間に亙り７００〜
７３０℃に加熱して安定化処理し、空冷し、１２〜２０
時間に亙り６３５〜６６５℃に加熱する時効処理又は析
出処理し、次いで空冷することである。かかる熱処理の
目的は被覆プロセス中に長時間に亙り高温度に加熱され
ることにより生じる組状のη相を排除することである。

第１図は上述の手続にてｌＮ９０１基体１２−ヒに形成
された被覆１０（マイクロプローブに装着する目的でニ
ッケル板１１にてオーバーコートされている）を示す顕
微鏡写真である。試験片等は水溶性の塩化第二鉄試薬に
て腐蝕された。第１図より、クロム超濃化の深さを示寸
視覚的に明瞭な境界線１４が存在することが解る。この
境界線は、第２図どの関連で後に説明する如くクロムは
実際にはそれ以上に亙り拡散しているが、クロム層被覆
厚の指標として使用される。同様にボロン拡散層の深さ
は被覆表面近傍の灰色の部分１６により示されている。

かかる構造は表面の硬度及び耐二［ローション性より判
断すれば、ホウ化クロムが存在していることを示１）で
いるものと考えられる。

第２図はクロマイジングされた後であってボロナイジン
グされる以前に於ける被覆中の各元素の製電勾配をＪレ
フトロン・マイクロプローブにて測定した結果を示して
いる。第２図のデータと第１図の顕微鏡写真のデータと
の相互関係により、表面近傍に於番ノるクロムの温度は
約９　／Ｉ　ｗｔ％であり、境界線１４にＰＡＧ′ｊる
りｒ＋ムの′ａＵは約７２ｗｔ％であることが解る。ク
ロムの濃度は境界線１４に於て急激に低下し、しかる後
約１４−ｗｔ％の母材金属のレベルにまで徐々に低下し
ている。種々の実験の結果によれば、第１図及び第２図
との関連で説明されるパラメータについてみれば、ポロ
ナイジング処理によってはクロムの濃度が実質的に変化
されることはないことが解る。

Ｋｔ＝１、周波数３０Ｈ２，温度２５℃にてに１’ｏｌ
Ｉｓｅ逆曲げ高サイクル疲労試験により、被覆されたｌ
Ｎ９０１試験片の疲労特性が被覆されていない材料と比
較された。高サイクル疲労は、一般に、１０５〜１０７
サイクル中に破断する機械的疲労として定義される。ま
た実際のエーロフオイルも被覆された状態及び被覆され
ていない状態にて試験された。第３図に示されたデータ
は被覆されていないｌＮ９０１及び上述の如＜Ｃｒ　−
８にて被覆されたｌＮ９０１の特性を比較して示してい
る。この第３図より、被覆されていない材料に比して被
覆された材料の疲労寿命が大幅に改善されていることが
解る。１０７サイクルに亙り試験されたｌＮ９０１試験
片の疲労応力（曲げ応力）のベースラインは約３４４Ｍ
Ｐａであるのに対１ノ、１３− クロム−ボロンにて被覆されたｌＮ９０１試験片の疲労
応力はこれ以上であり、少なくとも３０％改善されてい
る。基体及び被覆の組成及びそれらの製造プロセスには
不可避的に変動がある。従って３０％の改善が必ずしも
常に冑られる訳ではない。しかし本発明に於ては、被覆
された基体の疲労強さは、本願発明者等が認識し１＝実
質的な効果が存在する場合には、被覆されていない基体
の疲労強さに少なくとも等しい。

かかる好ましい結果が得られたので、上述の表面処理と
同一の表面処理が、Ｇ　ｒｅｅｋ　Ａ　５ｃｏｌｏｙ（
八ＭＳ５６１６及び他のＡ、ＭＳ規格）として知られて
いる鉄基合金にも行われた。Ｇ　ｒｅｅｋ　Ａ　５Ｏｏ
ｌｏｙはガスタービンのコンプレッサのブレードに一般
に使用されており、１３ｗｔ％Ｃｒ、２ｗｔ％Ｎ＋、３
ｗｔ％Ｗ、０．１７ｗｔ％Ｃ１残部［ｅなる組成を有す
る鍛練された材ｌ′Ｉ＋である。しかし下記のデータに
より示されている如く、本発明はニッケルー鉄基合金に
特巽なものである。

第４図はｌＮ９０１について第１図に示された１４− ものと同様の特徴を示すべく　Ｖ　１ｌｌｅｌａ試薬に
て処即されたＡＭＳ５６１６Ｊ１体上の被覆の断面を示
す顕微鏡写真である。この第４図より、被覆１０ａのク
ロムは境界線１４ａにより示されている如く、ｌＮ９０
１合金の場合に於けるクロム相よりもより深く基体１２
ａ内に拡散していることが解る。また灰色のボロナイジ
ングされた領ｔｊｌｉ１６ａはｌＮ９０１の揚台と実質
的に同一であることが解る。更に析出物１８が存在して
いることが解る。

この析出物はＥＰＭＡにより２２ｗｔ％Ｆｅ、５８ｗｔ
％Ｃｒ、、１２ｗｔ％Ｗ、１ｗｔ％以下のＮｉなる組成
を有するものであることが解っている。第５図は被覆の
表面より内方へ向けて種々の元素のｓｉをマイクロプロ
ーブにより測定した結果を示している。この第５図より
、４０Ｘ１０−６１１１の深さの範囲までにクロムの濃
度が明らかに異なる二つの領域、即ち超濃化層及び約２
０ｗｔ％の濃化層が存在することが解る。第４図の境界
線１４．ａはクロム含有撤が約２０ｗｔ％より約１３ｗ
ｔ％の母材金属のレベルにまで低下する領域に対応して
いる。かくしてクロム−ボロンにて被覆された八Ｍ８５
６１６について疲労試験を行ったところ、約４５５ＭＰ
ａの疲労強さが該疲労強さの約６５％でしかない約２９
５ＭＰａに低下された。この結果は米国特許第３，６２
２，４０２号に記載された内容と対応している。

かくして（ａ　）ニッケルー鉄基合金に於て開発された
被覆の組織は鉄基合金に於て開発された被覆の組織とは
異なっており、（１１）ニッケルー鉄基合金は疲労強さ
が低減されるのではなく増大されるという点に於て、鋼
とは異なっているとの結論が下された。鋼は従来の材料
と同様の挙動を示した。

またｌＮ９０１基体が、該基体の表面にＴｔ　−Ｂ被覆
を形成すべく、Ｃｒ　−Ｂにて被覆する場合と同様のパ
ラメータを用いて、先ずチタニウムにてパック拡散され
、次いでボロナイジングされた。

検査及び試験の方法はＣｒ　−Ｂ？ｌＩ！覆の場合と同
様であった。微細組織の点については、１−ｔ−ｓ被覆
は、析出物が多数の微細な針状組織の相に置換わってい
る点を除き、第４図に示されたＡＭ８５６１６試験片の
場合と拡散深さの点では幾分か類似していｌｃ０疲労特
性はＣｒ　−８？＆ｌｌの疲労特性に匹敵するものであ
り、被覆されていない材料よりも大幅に改善されている
ことが解った。しかし前述の如く、耐エロージヨン性は
Ｃｒ　−８被覆よりも劣っていた。このことは、種々の
第一段及び第二段のボロン含有被覆を使用することに関
する従来の多くの普遍化をデータが不足している場合に
は有効なものとして受入れることができないことを示し
ている。

ニッケルー鉄基合金上の被覆のユニークな特性をめるべ
く、幾つかの被覆の種々の性質について更にデータがめ
られた。硬度が測定され、その結果が表１に示されてい
る。表１より、クロム相の硬度はＡＭＳ５６１６の場合
よりもｌＮ９０１の場合の方が幾分か高いことが解る。

しかし表面に於ては、クロム及びボロン層のマイクロ硬
度はニッケルー鉄合金及び鋼のマイクロ硬度と実質的に
同一である。硬度はＴｉ　−Ｂｉｔに於て最も高１７− い。

表　１ 種々の基体上の被覆のビッカースマイクロ硬爪Ｃｒ　＠
　（ａ　）　２００〜３７０　６６０〜９７０Ｑｒ＋［
３層（ｂ　）　１０５０〜１１５０　９４０〜１１８０
Ｔ１層　−−−６１０〜１０６０ Ｔｉ＋１３層　−−−１１４０〜１３５０（ａ）被覆１
０のボロンナイジングされていない部分 （ｂ）被覆１０のボロンナイジングされた部分本発明の
主要な目的が圧縮機のブレードをエロージョンより保護
することであるので、多数の１０−ジョン試験が行われ
た。これらの試験は、流線に対し２０°、４５°、９０
°の角度に配向された試験パネルに対し、粒径２７　Ｘ
　１０−６ｍの空中搬送される浸食用のアルミナ粒子を
衝突させることによって行われた。衝突角痘２０°及び
濡洩２５℃にて行われた試験のデータが最も良好な結１
８− 果を示しており、下記の表２に示されている。この表２
より、鋼及びニッケルー鉄合金基体の耐エロージヨン性
は被覆されていない状態に於ては実質的に互に同一であ
ることが解る。クロム−ボロンにて被覆され１ｃ試験片
については、ＡＭ３５６１６の寿命は約４．６倍に増大
されているが、ｌＮ９０１の寿命は１５倍以上も増大さ
れている。

また表２より、ｌＮ９０１上のＴｉ　−８被覆は耐エロ
ージヨン性を改善するものではないことが解る。衝突角
度４５°及び９０°に於ては、ＡＭ８５６１６の寿命は
約３倍に改善されたが、ｌＮ９０１の寿命は５〜１０倍
に改善された。かくして０ｒ−８被覆はｌＮ９０１のエ
ロージョン寿命を少なくとも５倍改善するものであると
言い得る。

表　２ 種々の拡散被覆について０．０２５　ＩＩｍの深さまで
材料を除去するに要した時間（秒）として測定された相
対的耐エロージヨン性 被覆なし　２４　２０ Ｃｒ＋８　１１０　３３０ Ｔｉ　＋８　２０ かくしてこれらのデータはマイクロ硬度のデータが耐粒
子エロージヨン性の指標とはならないことを示している
。耐粒子エロージヨン性を決定するのは拡散される種々
の合金元素と基体材料との反応により形成される特定の
被覆構造体である。

表２に示されたデータによれば、１Ｎ９０１上に形成さ
れたＣｒ　−８被覆構造体は耐エロージヨン性及び耐疲
労性の両方の森に於て、ＡＭ８５６１６上に形成された
Ｃｒ−８被覆構造体及びｌＮ９０１上に形成されたＴｉ
　−８被覆構造体よりも優れていることが解る。また第
１図及び第４図の顕微鏡写真はこれら二つの被覆の間の
相違点の幾つかを示している。更に本願発明者等は、鋼
及びニッケルー鉄基合金の基体がクロマイジングされた
後に於けるこれらの基体をＸ線回折することにより相の
分析を行った。ｌＮ９０１に於ては単一の体心立方クロ
ム相が発見された。これに対しＡＭ８５６１６に於ては
約５０ＶＯ１％の０ｒ２Ｇ及び約５ＱＶＯ１％のＭ　−
３Ｃｅが存在しており、純粋のクロムは存在していなか
った。かくしてクロムは鉄基合金中の炭素と結合して炭
化物を形成するものと考えられる。これに対しｌＮ９０
１中のクロムは自由痕が高くその後拡散されるボロンと
結合してホウ化クロム又は他の化合物を形成し、これら
の化合物はそれらの性質に拘らずＡＭ８５６１６中に形
成される化合物よりも種々の性質の点で優れている。

下記の表３は鋼基質及びニッケルー鉄合金基質上に形成
されたＣｒにて超濃化された層の厚さに与える時間及び
温度の影響を、温度及び被覆サイクル時間の関数として
示すグラフである。この表２１− ３より、温度が高くなればなるほど成る与えられた時間
に於ける各材料中のクロム拡散深さが大きくなることが
解る。パラメータが同一である場合には、クロム超讃化
された層の深さは鋼基質の場合よりもニッケルー鉄合金
基質の場合の方が幾分か大きい。クロムの拡散はニッケ
ルー鉄合金の場合には約１２時間でその最大値に到達す
るが、ＡＭＳ５６１６の場合には１２時間後にも僅かに
増大している。

クロマイジングのｍｉは必要とされる被覆の厚さ次第で
ある。本願発明者等が行った実験的研究によれば、被覆
サイクルは９００〜１０４０℃でなければならず、時間
は６〜２４時間でなければならない。

２２− 表　３ 種々の拡散バックパラメータにて拡散 されたクロム層の厚さくＸ１０−’ｌ１ｌ）［１／［ｌ
１ｌＩ］　ＡＭＳ５６１６　ｉｉｗＬ９００℃ ６１ｉ問　５．１　５．１ １２時間　７．６　１２．７ ２４時間　１０．２　１５．２ １０４０℃ ６時間　１３．０　１７．８ １２時ｆｌａ　１７．８　２７．９ ２４時間　２０．３　２７．９ 従来の研究によれば、ボロンは脆化を発生させる範囲を
越えて基体に拡散されてはならないことが示されている
ので、本願発明者等はクロムの拡散深さを約５０〜９０
％、好ましくは約７５％に制限する。ボロンは比較的拡
散性に優れており、本願発明者等はポロナイジングの温
度は８７０〜９３５℃で十分であり、ポロナイジング時
間は６〜１０時間で十分であることを見出した。拡散深
さの制御を容易に行い得るよう、ポロナイジングの［１
は低く選定されることが好ましい。しかしボロンの拡散
深さを上述の値にする限り、本発明の目的を達成する上
で他の温度及び時間が採用されてもよい。

下記の表４は採用される濡疫に応じてクロマイジングさ
れた基体内ヘボロンが拡散される範囲を示している。こ
の表４より、温度９２７℃、時間６時間のポロナイジン
グにより、ｌＮ９０１上の厚さ１３〜１８　Ｘ　１００
−１ｉのクロム超濃化された層の厚さ以上に亙リボロン
が拡散されることが解る。同様に温１８７１℃、時間１
０時間のポロナイジングにより、クロム超濃化された層
の厚さの全体に相当する深さにまでボロンが拡散される
。

同様のデータが１３〜１５Ｘ１０″″６ｍのクロマイジ
ングされた層を有するＡＭ８５６１６についても示され
ている。表４より、ボロンをクロマイジングされた基体
内に拡散させるためには幾分か高い温度が必要とされる
こと、即ち逆の言い方をすればｌＮ９０１内に於てはボ
ロンはより一層拡散し易いことが解る。またこのデータ
は本発明の目的を達成すべく種々の温度及び時間が採用
されてよいことを示している。

表　４ 約１３〜１５　Ｘ　１０−６１の拡散クロム層を有する
基体について種々の拡散バックパラメータにて拡散され
たボロン層の厚さ く×１０″８ｇ） ＷＡｌｉ／時間　ＡＭ３５５１Ｇ　Ｉ　Ｎ９０１８７０
℃ ６時間　２．５〜５　５〜７．６ １０時間　２．５〜５　１０〜１３ １６時間　５〜７．６　１３〜１８ ９３０℃ ６時間　５〜７．６　１０〜１５ １０時間　１０〜１３　３２〜３８ １６時間　１０〜１３　３８〜５１ 実施例の説明の最初の部分に示されたバック混合物の組
成が好ましいが、バック混合物の組成はクロマイジング
及びポロナイジングに於て使用さ２５− れている方法及び材料の公知の範囲内にて変化されてよ
く、それらの幾つかが本明細書の発明の詳細な説明の部
分に於て引用されている。またこの点に関し米国特許第
４．１８４，９３６号を参照されたい。勿論バック混合
物の組成が変化される場合には、本明細書に記載された
被覆とすべくそれに対応して使用されるパラメータも変
化される。

更に気相法の如くクロム及びボロンが拡散された層を形
成する他の拡散法が採用されてもよい。

合金ｌＮ９０１に好ましいパッククロマイジングを用い
て、鍛練されたニッケル基合金ＩＮ７１８（１９ｗｔ％
Ｃｒ　、　０．９ｗｔ％Ｔｉ　、　０．６ｗｔ％Ａｌ、
３ｗｔ％Ｍ０，１８ｗｔ％ｌｌ：ｅ、５ｗｔ％Ｔａ及び
Ｎｈ、残部Ｎｉ）に対しＣｒ　−Ｂ被覆が施された。し
かしクロマイジングによって過剰に結晶が粗大化され、
これにより基体の疲労特性が低下された。かくして本願
発明者等はこれについては試験を行わず、本願発明者等
の研究のこの時点に於て現在賞月されているニッケル基
合金について本発明を適用することに関する結論は出さ
なかった。

２６− ｌＮ７１８に関する結果はこの基体に関する被覆パラメ
ータの重要性を示している。

かくして本願発明者等が行った実験的研究の結果は、ニ
ッケルー鉄基合金が鉄基合金と如何に異なっているかを
示した。一般に本発明は２５〜４５ｗｔ％のＮ：及び３
０〜５０ｗｔ％のＦｅを含有するオーステナイト系の合
金に適用可能なものである。これらの点から、ＦｅとＣ
ｒとの重量比は２：１〜２：３である。またこれらの合
金は少なくとも１Ｑｗｔ％のＣ「を含有している。本発
明に於ける合金には下記の表５に示された例示的合金が
含まれている。これらの例示的合金は析出強化用に少な
くとも１ｗｔ％のＴｉを含有しており、また強化析出物
を安定化させるべく１ｗｔ％までのＡ１を含有している
。但しＡＩ及びＴｉはＣｒ及びＢと反応せず、従ってこ
れらの元素は得られる結果に彩管するものではないと考
えられる。

２７− 表　５ 鉄−ニッケル合金の公称組成（ｗｔ％）合金８　ＣＭｎ
　ｓｉ　Ｃｒ　Ｎｉ　Ｃｏ　Ｍｏ　Ｎｂ前：　茶入４五 Ｔｉ　Ａｔ一旦二二セ進 ）、１０　−　−　残部　− ）、２　０，００３　−　残部　０．０３ｖ］、２　−
　−　澗　− ）、７　−　−　残部　− １，２００，０８−残部　− １，２−−４００，２Ｃｕ ２８− 以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではイ
【り、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であるこ
とは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はＩ　Ｎ　９０１合金基体」−のＣｒ　−８被覆
の断面組織を示す顕微鏡写真である。 第２図はｌＮ９０１合金基体上０Ｃｒ−Ｂ？ｌｉ！覆の
厚さを横切る方向にエレクトロン・マイクロプローブに
て測定された各合金元素のｉｌａ度勾配を示１グラフで
ある。 第３図は被覆を有しないｌＮ９０１材利及びＣｒ−８被
覆を有するｌＮ９０１材利についての高サイクル疲労特
性をポリグラフである。 第４図はＧ　ｒｅｅｋ　Ａ　５ｃｏｌｏｙ鋼上のｃｒ　
−Ｂ被覆の…ｉ而面Ｉ織をポリ顕微鏡写真である。 第５図はＧ　ｒｅｅｋ　Ａ　５ｃｏｌｏｙｌｉｌ上のＣ
ｒ　−８被覆についての種々の合金元素の激浪勾配を示
す第２図と同様のグラフである。 １０．１０ａ・・・被覆、１１．１１ａ・・・ニッケル
板、１２．１２ａ・・・基体、１４．１４ａ・・・境界
線。 １６．１６ａ・・・灰色の部分、１８・・・析出物特許
出願人　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポレイシ
ョン 代　理　人　弁　理　士　明　石　昌　毅ρ　ミ　味　
麺 ｑ） 陣　ゝ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２５〜４５ｗｔ％のＮｉ　と、３０〜５ｏｗｔ％
   のＦｅと、少なくとも１０ｗｔ％のＣ「と、他の元素と
   を含有するニッケルーａｈａ合金１５体よりなる耐摩耗
   性物品にして、Ｎｉの一部がｃｏに置換えられており、
   クロム及びボロンが拡散された被覆を有する耐摩耗性物
   品。
2. （２）ガスタービンエンジンの構成要素に使用される高
   温合金の耐粒子エロージヨン性、を向上さ１！る方法に
   して、２５〜４５ｗｔ％のＮｉと、３０〜５０Ｗ［％の
   Ｆｅと、１０ｗｔ％以上のＣｒと、他の元素とを含有す
   るニッケルー鉄基合金を、該合金の表面部にクロムを拡
   散させ次いでクロム潮止された表面部にボロンを拡散さ
   せることにより形成されたクロム−ボロン被覆と組合せ
   ることを含み、ボロン拡散深さはり［コム拡散深さより
   も小さい方法。