JPS6039173A - 高温保護層材料 - Google Patents

高温保護層材料

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JPS6039173A JP59149774A JP14977484A JPS6039173A JP S6039173 A JPS6039173 A JP S6039173A JP 59149774 A JP59149774 A JP 59149774A JP 14977484 A JP14977484 A JP 14977484A JP S6039173 A JPS6039173 A JP S6039173A
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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】 この発明は、金属酸化物を含有する表面層を有する高温
保護層であって、特にオーステナイト系材料からなる構
造部品用の高温保護層に関する。
上記タイプの高温保護層は、とりわけ、６００℃以上の
温度で使用されるところの耐熱性鋼および（または）合
金で形成された構造部品の材料を保護するための用いら
れている。この種の高温保護層を設けることによって、
殊に硫黄、油戻、酸素、アルカリ土類金属およびバナジ
ウムの高温における腐食作用が防止できる。この高温保
護層は、構造体の材料の上に直接形成される。高温保護
層は、ガスタービンの部品に用いて特に有用である。そ
の場合、高温保護層は、特にガスタービンの静翼および
動翼並びに熱の局在化する部分上に形成される。これら
構造部品を作製するために、好ましくは、ニッケル、コ
バルトまたは鉄に基づくオーストナイト系材料が用いら
れている。
また、ガスタービンの部品の作製に際しては、特にベー
ス材料としてニッケル超合金が用いられる。
従来、ガスタービン用構造部品を、基礎材料としてＭ　
−Ｃｒ　−ＡＩ　−Ｙ　（ここで、ＭはＮｉ、　ＮｉＣ
ｏ、Ｃ０１Ｆｅ）のような合金で形成された高温保護層
によって保護することが普通であった。この適用された
高温保護層は、アルミニウムを含む相が埋め込まれてい
るマトリックスを備えている。このような高温保護層を
備えている構造部品が９５０℃以−ヒの操作温度下に置
かれると、−上記相中に含まれていたアルミニウムが表
面に拡散しはじめ、そこでＡｌ２Ｏ３被覆表面層が形成
される。この被覆表面層は特に優れた接着性を持たず、
したがって腐食の作用によって剥離してしまうという欠
点がある。時間の経過につれ、腐食はさらに進行するの
で、ついには上記マトリックス自体も攻撃されてしまう
のである。そうではあっても、上記表面層が形成されて
いる高温保護層は、オーステナイト系材料で形成された
構造部品を高温時の腐食から保護する上で最もよく適し
ていることが示されている。
この発明は、最適の接着性をもち、長期間安定な表面層
を備えた高温保護層を提供することを目的とする。
上記目的は、この発明によれば、金属酸化物を含有する
表面層を有する高温保護層であって。
Ｍ−Ｃｒ−Ａｌベース材料に周期律表第４亜族金属また
は第５亜族遷移金属および金属系材料を合金化させた合
金からなり、かつＭは周期律表第４亜族金属元素を表す
ことを特徴とする高温保護層を提供するこによって達成
される。
この発明の合金は、酸化物分散硬化合金である。この合
金は、従来知られている高温保護層に比較して、酸化安
定性に関し大いに改善されている。この適用された高温
保護層にあっては、やはりアルミニウム含有相を備え、
この相が酸化アルミニウム含有表面層の形成を可能にし
ていることが確認されている。この発明の高温保護層用
合金を構成するベース材料にジルコニウムおよびシリコ
ンを合金化させると、酸化アルミニウム含有表面層上に
付加的にアルミニウムーニッケルークロム−酸化物層が
形成され、これが高温保護層およびその下の構造部品の
保護効果を木質的に高める。この発明の高温保護層は、
さらに、構造部品に対して木質的に改善された接着強度
を持つという性質をも備えている。このことはその表面
層にもあてはまる。
この発明の好ましい態様において、高温保護層は、クロ
ム、アルミニウム、ニッケル、シリコンおよびジルコニ
ウムを含有する合金で形成される。この合金の好ましい
組成は、クロム２５ないし２７重量％、アルミニウム４
ないし７重量％、シリコンｌないし３重量％、ジルコニ
ウムｌないし２重量％であり、残部はニッケルである。
同様の特性を有する高温保護層が、クロム、アルミニウ
ム、ニッケル、シリコンおよびタンタルを含有する合金
によって形成できる。この合金の好ましい組成は、クロ
ム２３ないし２７重量％、アルミニウム３ないし５重量
％、シリコンｌないし２．５重量％およびタンタル１な
いし３重量％であり、残部はニッケルである。
−Ｆ記各合金の組成は、合金の総重量に対する割合であ
る。
上に述べた合金は、高温保護層の形成に適している。上
記いづれの合金によっても同様に有用な高温保護層が形
成される。このことは、９００℃を越える温度において
剥離することのない保護層酸化アルミニウム表面層の操
作条件のあらゆる場合についていえる。
以下、被覆されたガスタービン部品の製造を例にとって
この発明をより詳しく説明する。被部すべきガスタービ
ン部品は、オーステナイト系材料特に、ニッケル超合金
によって形成されている。
被覆に先立ち、この部品を、まず、化学的に浄化し、つ
いでサンドブラストで粗化する。次にこの部品の被覆を
真空下、プラズマスプレー法を用いておこなう。この被
覆のために、クロム２７重量％、アルミニウム３重量％
、シリコン３重隈％、ジルコニウムｌ＠ｔ％およびニッ
ケル残部よりなる合金を用いる。この合金組成は、合金
総重量を基準とするものである。粉末の形態にあるこの
合金は、好ましくは４５１ｔ　ｍの粒径を持つ。高温保
護層の被覆の前に、部品をプラズマ流によって約８００
℃に熱する。高温保護層を形成する上記合金を部品材料
に直接適用する。プラズマガスとしてはアルゴンおよび
水素が用いられる。このプラズマ流は、約５８０アンペ
アおよび電圧８０ポルトに相当する。部品上に合金を適
用した後、これを熱処理に供する。この熱処理は、高真
空加熱炉中でおこなわれる。この炉中の圧力は５　ｘ　
１０−’Ｔｏｒｒよりも低い程度に保たれる。この真空
度に達した後、炉を１１００℃に熱する。この温度は、
±４℃の許容範囲で約１時間保持される。しかる後、こ
の加熱を停止する。被覆され、熱処理された部品を炉中
でゆっくりと冷却する。こうして、保護層の形成は終了
する。この高温保護層を分析したところ、クロム２８重
量％、シリコン３重量％、アルミニウム３．６重量％お
よびニッケルを含有するマトリックス組成を有すること
がわかった。さらに、２つの分離した層が確認された。
その一方は、アルミニウム１４．４重量％、シリコン２
．４重量％、クロム８．９重量％およびニッケルを含有
し、他方はシリコン１１重量％、ジルコニウム２６重量
％、クロム４重量％およびニッケルを含有していた。
上記の方法と同様にして、クロムーアルミニウムヘース
材料を有し、これにシリコンおよびタンタルを合金化し
た高温保護層が形成できる。この高温保護層を形成する
ためには、好ましくは、クロム２７重量％、アルミニウ
ム５重量％、シリコン２．５重量％、タンタルＯないし
３重量％を含有する合金が用いられる。
上記方法によって部品−Ｌに形成された高温保護層を分
析したところ、クロム２７重量％、アルミニウム３重量
％、シリコン２．４重量％、タンタル０．７重量％およ
びニッケル残部からなるマトリックス組成を有すること
がわかった。さらに、高温保護層の形成の際に、アルミ
ニウム８．５重量％、シリコン１．８重量％、タンタル
５．８重量％、クロム５．８重量％およびニッケル残部
からなる相の分離が生じた。
出願人代理入弁理土鈴江武彦

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）金属酸化物を含有する表面層を有する高温保護層
    であって、Ｍ−Ｃｒ−ＡＩベース材料に周期律表第４亜
    族金属または第５亜族遷移金属および金属系材料を合金
    化させた合金からなり、かつＭは周期律表第４亜族金属
    元素を表すことを特徴とする高温保護層。
  2. （２）合金のベース材料がニッケル、クロムおよびアル
    ミニウムからなる特許請求の範囲第１項記載の高温保護
    層。
  3. （３）ベース材料にシリコンおよびジルコニウムを合金
    化したことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
    ２項記載の高温保護層。
  4. （４）ベース材ネ；１にシリコンおよびタンタルを合金
    化させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項または
    第２項記載の高温保護層。
  5. （５）合金が、該合金の総重皐を基準として、クロム２
    ５ないし２７重量％、アルミニウム４ないし７重に％、
    シリコン１ないし３重量％、ジルコニウムｌないし２重
    量％、およびニッケル残部からなることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項ないし第３項のいづれか１項に記載
    の高温保護層。
  6. （６）合金が、該合金の総重届：を基準として、クロム
    ２３ないし２７重量％、アルミニウム３ないし５重量％
    、シリコンｌないし２．５重量％、タンタルｌないし３
    重量％、およびニッケル残部からなることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項、第２項または第４項記載の高温
    保護層。
  7. （７）合金が酸化物分散硬化合金であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項ないし第６項のいづれか１項に
    記載の高温保護層。
JP59149774A 1983-07-22 1984-07-20 高温保護層材料 Expired - Lifetime JPH0676669B2 (ja)

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EP83107217.8 1983-07-22
EP83107217A EP0134821B1 (de) 1983-07-22 1983-07-22 Hochtemperatur-Schutzschicht

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JPS6039173A true JPS6039173A (ja) 1985-02-28
JPH0676669B2 JPH0676669B2 (ja) 1994-09-28

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JP59149774A Expired - Lifetime JPH0676669B2 (ja) 1983-07-22 1984-07-20 高温保護層材料

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DE (1) DE3372501D1 (ja)

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