JPS6096751A - 耐熱構造体 - Google Patents
耐熱構造体Info
- Publication number
- JPS6096751A JPS6096751A JP58201007A JP20100783A JPS6096751A JP S6096751 A JPS6096751 A JP S6096751A JP 58201007 A JP58201007 A JP 58201007A JP 20100783 A JP20100783 A JP 20100783A JP S6096751 A JPS6096751 A JP S6096751A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- resistant
- alloy
- bonding layer
- coating layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
-
- 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
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
-
- 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
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
- C23C4/11—Oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は耐熱構造体に関し、更に詳しくは、セラミック
耐熱被覆層を改良するととにょシ耐熱合金部品の高温耐
久性が向上した耐熱構造体に関する。
耐熱被覆層を改良するととにょシ耐熱合金部品の高温耐
久性が向上した耐熱構造体に関する。
耐熱構造体はガスタービン部材などの耐熱合金部品に汎
用されているが、例えばガスタービン部材の場合、ガス
温度が１４００℃以上にも達するため、その苛酷な使用
条件に耐える高温特性に優れた耐熱構造体が要求されて
いる。
用されているが、例えばガスタービン部材の場合、ガス
温度が１４００℃以上にも達するため、その苛酷な使用
条件に耐える高温特性に優れた耐熱構造体が要求されて
いる。
従来、高温特性に優れた耐熱構造体に関し、種々、研究
が行われた結果、窒化ケイ素（ＳＬ ８Ｎ４）や炭化ケ
イ素（５ｉＣ）等のセラミック材料を構造材料として使
用する方法、耐熱合金を冷却しながら高温部材として使
用する方法、及びセラミック材料の低熱伝導性を利用し
た耐熱性セラミックを被覆する方法等の提案がなされて
いる。しかしながら、（１）の提案は研究過程にあシ実
用化に未だ達しておらず、（２）の提案は冷却に伴カう
熱効率低下が問題となっておシ、結局、（３）の提案が
、現在、最も注目されている、 耐熱被覆は、従来の耐熱合金上に熱伝導度の低いセラミ
ックを被覆し、基材合金を高熱よシ保獲する方法である
。セラミックは一般に熱膨張係数が、Ｊ＼さく、セラミ
ック被覆仮基材合金との熱膨張差によシセラミック層の
剥離が生じ易い。したがって、耐熱被覆に適用されるセ
ラミック材料は、単に熱伝導度が低いだけでなく、熱膨
張係数も耐熱合金のそれに近い値を有することが望まれ
る。
が行われた結果、窒化ケイ素（ＳＬ ８Ｎ４）や炭化ケ
イ素（５ｉＣ）等のセラミック材料を構造材料として使
用する方法、耐熱合金を冷却しながら高温部材として使
用する方法、及びセラミック材料の低熱伝導性を利用し
た耐熱性セラミックを被覆する方法等の提案がなされて
いる。しかしながら、（１）の提案は研究過程にあシ実
用化に未だ達しておらず、（２）の提案は冷却に伴カう
熱効率低下が問題となっておシ、結局、（３）の提案が
、現在、最も注目されている、 耐熱被覆は、従来の耐熱合金上に熱伝導度の低いセラミ
ックを被覆し、基材合金を高熱よシ保獲する方法である
。セラミックは一般に熱膨張係数が、Ｊ＼さく、セラミ
ック被覆仮基材合金との熱膨張差によシセラミック層の
剥離が生じ易い。したがって、耐熱被覆に適用されるセ
ラミック材料は、単に熱伝導度が低いだけでなく、熱膨
張係数も耐熱合金のそれに近い値を有することが望まれ
る。
そこで、従来はＺｒＯｘ が耐熱被覆用セラミック材料
として用いられていた。
として用いられていた。
しかし、ＺｒＯ，は約１ｏｏｏ℃と約１２００Ｃにおい
て相転移が起こるので、その安定化のためにＹ２Ｏ，、
ＭｇＱ、ＣａＯ等を固溶させる事が不可欠である反面こ
の固溶成分は、高温で長時間実用する間に損失し、耐久
性の観点からは逆に寿命を制限する要因となっていた。
て相転移が起こるので、その安定化のためにＹ２Ｏ，、
ＭｇＱ、ＣａＯ等を固溶させる事が不可欠である反面こ
の固溶成分は、高温で長時間実用する間に損失し、耐久
性の観点からは逆に寿命を制限する要因となっていた。
本発明の目的は、上記した欠点の解消にあシ、セラミッ
ク耐熱被覆層を改良することにょル高温耐久性が優れた
耐熱構造体を提供することにある。
ク耐熱被覆層を改良することにょル高温耐久性が優れた
耐熱構造体を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の耐熱構造体は、耐熱合金からなる構造体と、該
構造体表面に結合層を介して設けられた酸化セリウム被
覆層とから成ることを特徴とするものである。
構造体表面に結合層を介して設けられた酸化セリウム被
覆層とから成ることを特徴とするものである。
本発明の耐熱合金からなる構造体とは耐熱合金を用途に
応じて概括的な所定形状に形成したものであシ、耐熱合
金としては用途等に応じて、通常、耐熱合金として使用
されているものでおれば格別限定されない。この耐熱合
金の具体例としては、Ｉ Ｎ ９３９ 、ｌＮ７３７Ｂ
：ＬＣ等の：Ｎｉ基耐熱合金−′又は・Ｘ−４０’、Ｍ
ＡＲ−Ｍ−５０９等のＣｏ基耐熱合金等が挙げられる。
応じて概括的な所定形状に形成したものであシ、耐熱合
金としては用途等に応じて、通常、耐熱合金として使用
されているものでおれば格別限定されない。この耐熱合
金の具体例としては、Ｉ Ｎ ９３９ 、ｌＮ７３７Ｂ
：ＬＣ等の：Ｎｉ基耐熱合金−′又は・Ｘ−４０’、Ｍ
ＡＲ−Ｍ−５０９等のＣｏ基耐熱合金等が挙げられる。
本発明の結合層は耐熱合金からなる構造体と酸化セリウ
ム被覆層との熱膨張差に起因する熱応力を緩和する役割
を果たす。このため、結合層に使用される材料としては
、その膨張係数が耐熱合金基材と耐熱被覆層の基材との
中間の値を有するものが望ましい。この材料の具体例と
しては、Ｎｌ基又はＣｏ基合金、？’ＪｉＣｒＡ／、Ｙ
又はＣｏＣｒＡｔＹ合金等が挙げられる。
ム被覆層との熱膨張差に起因する熱応力を緩和する役割
を果たす。このため、結合層に使用される材料としては
、その膨張係数が耐熱合金基材と耐熱被覆層の基材との
中間の値を有するものが望ましい。この材料の具体例と
しては、Ｎｌ基又はＣｏ基合金、？’ＪｉＣｒＡ／、Ｙ
又はＣｏＣｒＡｔＹ合金等が挙げられる。
本発明の被覆層はその材料として酸化セリウムを用いて
形成されたものである。なお、参考として酸化セリウム
の物性を示せば、焼結体での熱伝導率が約Ｉ Ｗ／に−
ｍ とステンレスの１／１ｏ以下と小さく、熱膨張係数
も約１４Ｘ１０ と耐熱合金に近似するため、耐熱被覆
層の材料としては極めて好ましい。
形成されたものである。なお、参考として酸化セリウム
の物性を示せば、焼結体での熱伝導率が約Ｉ Ｗ／に−
ｍ とステンレスの１／１ｏ以下と小さく、熱膨張係数
も約１４Ｘ１０ と耐熱合金に近似するため、耐熱被覆
層の材料としては極めて好ましい。
つぎに、本発明の耐熱構造体の製造方法を説明する。ま
ず、適宜に選択された耐熱合金を常法によシ所定形状の
構造体とし、その表面を必要に応じてアルミナ（Ａ４０
ｍ ）粒等によりサンドブラスト処理を施し、表面を溶
射被覆に適した状態とした後、結合層を設けてもよい。
ず、適宜に選択された耐熱合金を常法によシ所定形状の
構造体とし、その表面を必要に応じてアルミナ（Ａ４０
ｍ ）粒等によりサンドブラスト処理を施し、表面を溶
射被覆に適した状態とした後、結合層を設けてもよい。
この結合層は、その形成に通常、使用される方法を適用
すればよく、例えば、溶射法、拡散被覆法、ＣＶＤ、蒸
着、ＰｖＤ等が挙げられる。これらの方法の中でも、膜
厚形成速度が大きな方法が適当であるため、溶射法が好
ましい。また、この結合層の厚さ２は、３０〜３００μ
ｍ、好ましくは５０〜２００μｍである。厚さが上記範
囲を外れる場合には結合層の効果が少ないか、あるいは
結合層の接着強度が低下する傾向であシネ都合だか゛ら
である。セらにまた、この結合層の形状は、構造体の表
面に均一に施工されていることが望ましい。この結合層
を施工した後、引き続き耐熱被覆層として酸化セリウム
を施工して、本発明の耐熱構造体が得られる。
すればよく、例えば、溶射法、拡散被覆法、ＣＶＤ、蒸
着、ＰｖＤ等が挙げられる。これらの方法の中でも、膜
厚形成速度が大きな方法が適当であるため、溶射法が好
ましい。また、この結合層の厚さ２は、３０〜３００μ
ｍ、好ましくは５０〜２００μｍである。厚さが上記範
囲を外れる場合には結合層の効果が少ないか、あるいは
結合層の接着強度が低下する傾向であシネ都合だか゛ら
である。セらにまた、この結合層の形状は、構造体の表
面に均一に施工されていることが望ましい。この結合層
を施工した後、引き続き耐熱被覆層として酸化セリウム
を施工して、本発明の耐熱構造体が得られる。
との被覆層はその形成方法として上記した結合層の形成
方法に適用し〆方法により施工すればよい。また、この
被覆層の厚さは５０〜５００μｍ。
方法に適用し〆方法により施工すればよい。また、この
被覆層の厚さは５０〜５００μｍ。
好ましくは２００〜３００μｍである。厚さが上記範囲
を外れる場合は耐熱効果が弱まるか、あるいは被覆層の
接着強度が低下する傾向であり、好ましくない。さらに
また、この被覆層の形状は、結合層の表面に均一に施工
されていることが望ましい・ 以下において、本発明の実施例を掲げ、本発明をさらに
詳しく説明する。
を外れる場合は耐熱効果が弱まるか、あるいは被覆層の
接着強度が低下する傾向であり、好ましくない。さらに
また、この被覆層の形状は、結合層の表面に均一に施工
されていることが望ましい・ 以下において、本発明の実施例を掲げ、本発明をさらに
詳しく説明する。
実施例１
耐熱合金からなる構造体として第１表に示す組成を有す
るＮ１ 基合金を５０ Ｘ １０ Ｘ ３ （ｔＪ）に
切断加工し、その表面を約１ｍ粒径のＡ４０３粒子によ
シサンドプラスト処理した。そして、そのＮｉ基合金表
面に結合層としてのＮｉ −１７Ｃｒ −ＡＬ −０，
６Ｙ合金粉末をプラズマ溶射装置によシ溶射距離１２５
ｍ、電流値７００Ａ、電圧値３４ｖの条件で約１００μ
ｍ厚さとなるよう溶射被覆した。さらに、前記結合層上
へＣｅ０２粉末を同装置によシ溶射距離８０■、電流値
８００Ａ、電圧値３７Ｖの条件で約３００μｍ厚さとガ
るよう溶射して％ ＣｅＯ□層を形成し、本発明の耐熱
構造体を得た。得られた耐熱構造体に関し、高温耐久性
を確認するために次のような評価試験を行った。
るＮ１ 基合金を５０ Ｘ １０ Ｘ ３ （ｔＪ）に
切断加工し、その表面を約１ｍ粒径のＡ４０３粒子によ
シサンドプラスト処理した。そして、そのＮｉ基合金表
面に結合層としてのＮｉ −１７Ｃｒ −ＡＬ −０，
６Ｙ合金粉末をプラズマ溶射装置によシ溶射距離１２５
ｍ、電流値７００Ａ、電圧値３４ｖの条件で約１００μ
ｍ厚さとなるよう溶射被覆した。さらに、前記結合層上
へＣｅ０２粉末を同装置によシ溶射距離８０■、電流値
８００Ａ、電圧値３７Ｖの条件で約３００μｍ厚さとガ
るよう溶射して％ ＣｅＯ□層を形成し、本発明の耐熱
構造体を得た。得られた耐熱構造体に関し、高温耐久性
を確認するために次のような評価試験を行った。
熱伝導度試験・・・酸化セリウムからなる耐熱被覆層の
熱伝導度を、レーザーフラッシ ュ法によシ測定した。同時に比較 例として、ＺｒＯ−８Ｙ２Ｏ２からなる耐熱被覆層及び
Ｎｉ基合金の熱伝導 度を同様にして測定した。
熱伝導度を、レーザーフラッシ ュ法によシ測定した。同時に比較 例として、ＺｒＯ−８Ｙ２Ｏ２からなる耐熱被覆層及び
Ｎｉ基合金の熱伝導 度を同様にして測定した。
熱衝撃試験 −・試験片を、大気中で１０８０℃で６０
分間加熱、２８０℃で６０分 間冷却の熱衝撃試験をくシ返し、 肉眼によシ亀裂発生が観察される までａ＜ｐ返し回数をめる。
分間加熱、２８０℃で６０分 間冷却の熱衝撃試験をくシ返し、 肉眼によシ亀裂発生が観察される までａ＜ｐ返し回数をめる。
結果を第２表（示す。
第１表
第２表
実施例２
実施例、１と同様の条件でサンドブラスト処理したＮｉ
基合金表面に、２００ Ｔｏｒｒ のアルゴン雰囲気下
、３７Ｖ８００Ａ＋７）条件テＮｉ −１７Ｃｒ −６
Ａｔ−０，６Ｙ合金粉末を約１００μｍ厚さとなるよう
溶射被覆した。さらに、実施例１と同様な条件でＣｅＯ
，耐熱被覆層を形成し、本発明の耐熱構造体を得た。
基合金表面に、２００ Ｔｏｒｒ のアルゴン雰囲気下
、３７Ｖ８００Ａ＋７）条件テＮｉ −１７Ｃｒ −６
Ａｔ−０，６Ｙ合金粉末を約１００μｍ厚さとなるよう
溶射被覆した。さらに、実施例１と同様な条件でＣｅＯ
，耐熱被覆層を形成し、本発明の耐熱構造体を得た。
得られた耐熱構造体に関し、高温耐久性を確認するため
に、次のような評価試験を行った。
に、次のような評価試験を行った。
酸化試験・・・実施例１及び実施例２で得られた耐熱構
造体を大気中で１０８０℃炉中保持 し、肉眼によ）亀裂発生が観察される までの時間を測定した。
造体を大気中で１０８０℃炉中保持 し、肉眼によ）亀裂発生が観察される までの時間を測定した。
結果を第３表に示す。
以上に詳述したとおシ、本発明の耐熱構造体は従来のセ
ラミック耐熱構造体に比べ、高温耐久性が格段に優れて
おシ、その工業的価値は極めて大である。
ラミック耐熱構造体に比べ、高温耐久性が格段に優れて
おシ、その工業的価値は極めて大である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 耐熱合金から力る構造体と、該構造体表面に結合
層を介して設けられた酸化セリウム被覆層とから成ると
とを特徴とする耐熱構造体。 ２゜該被覆層が、溶射法にょ多形成されたものである特
許請求の範囲第１項記載の耐熱構造体。 ３、該結合層が、１０〜３５０ Ｔｏｒｒ の不活性雰
囲気下で溶射法によ多形成されたものである特許請求の
範囲第１項又は第２項記載の耐熱構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58201007A JPS6096751A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | 耐熱構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58201007A JPS6096751A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | 耐熱構造体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6096751A true JPS6096751A (ja) | 1985-05-30 |
Family
ID=16433944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58201007A Pending JPS6096751A (ja) | 1983-10-28 | 1983-10-28 | 耐熱構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6096751A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03156103A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-07-04 | Toyota Motor Corp | 相対移動装置 |
-
1983
- 1983-10-28 JP JP58201007A patent/JPS6096751A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03156103A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-07-04 | Toyota Motor Corp | 相対移動装置 |
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