JPS613875A - 被覆された物品及び被覆方法 - Google Patents
被覆された物品及び被覆方法Info
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- JPS613875A JPS613875A JP60122367A JP12236785A JPS613875A JP S613875 A JPS613875 A JP S613875A JP 60122367 A JP60122367 A JP 60122367A JP 12236785 A JP12236785 A JP 12236785A JP S613875 A JPS613875 A JP S613875A
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- 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
- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/288—Protective coatings for blades
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (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】
本発明は、超合金基体に対する被覆の分野に係る。本明
細書に記載されている被覆方法及び被覆された物品は極
僚の温度及び応力で使用されるガスタービンエンジンを
含む高温環境で有用である。
細書に記載されている被覆方法及び被覆された物品は極
僚の温度及び応力で使用されるガスタービンエンジンを
含む高温環境で有用である。
本発明の応用により有効被覆寿命の実費的な増大が可能
である。
である。
超合金は特にガスタービンエンジンに広く使用されてい
る。最近のガスタービンエンジンでは、有効使用時間中
に露出される環境に適切に耐えるように超合金に保護被
覆を施す必要がある。表面被覆は基体に施される金属層
から成っている。表面被覆として一般的なものは、ＭＣ
ｒＡｌＹ−ここでＭはニッケル及びコバルト及びそれら
の混合物から成る群から選択された金属）と呼ばれてい
−るものである。この形式の被覆について記載している
特許には、例えば米国特許第３．５４２．５３０号、第
３，６７６．０８５号、第３．７５４゜９０３号及び第
３，９２８．０２６号がある。
る。最近のガスタービンエンジンでは、有効使用時間中
に露出される環境に適切に耐えるように超合金に保護被
覆を施す必要がある。表面被覆は基体に施される金属層
から成っている。表面被覆として一般的なものは、ＭＣ
ｒＡｌＹ−ここでＭはニッケル及びコバルト及びそれら
の混合物から成る群から選択された金属）と呼ばれてい
−るものである。この形式の被覆について記載している
特許には、例えば米国特許第３．５４２．５３０号、第
３，６７６．０８５号、第３．７５４゜９０３号及び第
３，９２８．０２６号がある。
それらの性質により表面被覆は環境アタック、即ち酸化
及び高温腐食に耐えるように最適化されている。酸化及
び腐食に対して必要な耐性を表面被覆に与えるための組
成は一般に強度が特に強くはなく、また強度が被覆の重
要な必要条件であることはこれまで一般に認識されてお
らず、基体材料が強度を与え、他方被覆材料が環境に対
する保護を与えるものと一般に考えられてきた。しかし
、タービンエンジンが極度な温度及び応力で作動する特
定の状況下では、公知の被覆材料は流動を生じ、交互の
出及び谷から成る皺（ｒｕｍｐｌ ｉｎｇ ）と呼ばれ
る表面パターンを形成することが観察されている。この
規象は使用中に早期に生ずる可能性があり、物品の有効
性を減じ、またエンジン効率を減するので、深刻な問題
である。皺は幾つかの観点で有害である。第一に、被覆
内の谷は環境アタックが基体に迅速に影響し得る厚みの
薄い範囲を呈する。第二に、被覆内の山はガスの流れと
干渉して、金属温度の局部的上昇を招き、アタックの速
度を速め得る。第三に、被覆の表面積が増大して、保護
要素の一層迅速な劣化に通じ得る。また最後に粗くされ
た表面は疲労ひび割れの開始に通じ得る。
及び高温腐食に耐えるように最適化されている。酸化及
び腐食に対して必要な耐性を表面被覆に与えるための組
成は一般に強度が特に強くはなく、また強度が被覆の重
要な必要条件であることはこれまで一般に認識されてお
らず、基体材料が強度を与え、他方被覆材料が環境に対
する保護を与えるものと一般に考えられてきた。しかし
、タービンエンジンが極度な温度及び応力で作動する特
定の状況下では、公知の被覆材料は流動を生じ、交互の
出及び谷から成る皺（ｒｕｍｐｌ ｉｎｇ ）と呼ばれ
る表面パターンを形成することが観察されている。この
規象は使用中に早期に生ずる可能性があり、物品の有効
性を減じ、またエンジン効率を減するので、深刻な問題
である。皺は幾つかの観点で有害である。第一に、被覆
内の谷は環境アタックが基体に迅速に影響し得る厚みの
薄い範囲を呈する。第二に、被覆内の山はガスの流れと
干渉して、金属温度の局部的上昇を招き、アタックの速
度を速め得る。第三に、被覆の表面積が増大して、保護
要素の一層迅速な劣化に通じ得る。また最後に粗くされ
た表面は疲労ひび割れの開始に通じ得る。
この問題に対処するため、一層強い被覆の開発に努力さ
れてきたが、一層強い被覆を得るための努力は被覆の環
境耐性と矛盾するので、これらの努力は成功していない
。
れてきたが、一層強い被覆を得るための努力は被覆の環
境耐性と矛盾するので、これらの努力は成功していない
。
関係分野では、いわゆる熱障壁被覆の形成に開発努力が
向けられている。これらは通常、熱絶縁効果を有し、そ
れにより下側の基体及び（又は）被覆の温度を減するセ
ラミック材料から成る被覆である。このような被覆は、
大抵の熱障壁被覆が腐食性ガスに対して透過性であると
しても、基体及び（又は）被覆の酸化耐性に有利に作用
し得る。
向けられている。これらは通常、熱絶縁効果を有し、そ
れにより下側の基体及び（又は）被覆の温度を減するセ
ラミック材料から成る被覆である。このような被覆は、
大抵の熱障壁被覆が腐食性ガスに対して透過性であると
しても、基体及び（又は）被覆の酸化耐性に有利に作用
し得る。
熱障壁被覆により得られる腐食及び酸化耐性の向上は、
熱障壁被覆が金属温度を１１１℃（２００下）も下げ、
それによりアタックの速度を実費的に減するという事実
によるものである。熱障壁被覆に関する従来の特許には
例えば米国特許第３゜０９１．５４８号、第４．０５５
，７０５号、第４．０９５，００３号、第４．２４８，
９４０号、第４，２６９．９０３号、第４．３２１．３
１０号、第４．３２８．２８５号及び第４，３３５゜１
９０号がある。これらの特許の幾つかには、表面被覆に
セラミック被覆を応用し得ること、またセラミック厚み
が例えば２５．４〜１２７０μｍ（１〜５０ミル）のオ
ーダーであってよいことが記載されている。しかし、こ
れらの特許に記載されている仕様及び例から、これらが
広い範囲であり、真の熱障壁効果を求める上での好まし
い範囲を反映していないことは明らかである。
熱障壁被覆が金属温度を１１１℃（２００下）も下げ、
それによりアタックの速度を実費的に減するという事実
によるものである。熱障壁被覆に関する従来の特許には
例えば米国特許第３゜０９１．５４８号、第４．０５５
，７０５号、第４．０９５，００３号、第４．２４８，
９４０号、第４，２６９．９０３号、第４．３２１．３
１０号、第４．３２８．２８５号及び第４，３３５゜１
９０号がある。これらの特許の幾つかには、表面被覆に
セラミック被覆を応用し得ること、またセラミック厚み
が例えば２５．４〜１２７０μｍ（１〜５０ミル）のオ
ーダーであってよいことが記載されている。しかし、こ
れらの特許に記載されている仕様及び例から、これらが
広い範囲であり、真の熱障壁効果を求める上での好まし
い範囲を反映していないことは明らかである。
公知の熱障壁被覆では、セラミック厚みが通常のＭＣｒ
ＡｌＹ又は接着被覆厚みよりも厚い。本発明では、セラ
ミック厚みが通常ＭＣｒＡｌＹ又は接着被覆厚みよりも
薄い。
ＡｌＹ又は接着被覆厚みよりも厚い。本発明では、セラ
ミック厚みが通常ＭＣｒＡｌＹ又は接着被覆厚みよりも
薄い。
本願発明者の知る限りでは、表面被覆上の薄いセラミッ
ク被覆が表面被覆の表面を強化し得ると、又実費的な熱
障壁利益を生ずることなく極度な温度及び応力下でのそ
の変形及び流動を阻止することはこれまでに気付かれて
いない。
ク被覆が表面被覆の表面を強化し得ると、又実費的な熱
障壁利益を生ずることなく極度な温度及び応力下でのそ
の変形及び流動を阻止することはこれまでに気付かれて
いない。
本発明は、特に高い温度及び高い応力のもとての環境ア
タックから金属物品を保護し得る表面強化被覆系を含ん
で、いる。この被覆系は約７６．２μｍ〜約２５４μｍ
（約３〜約１０ミル）の厚みを有する基体上のＭＣｒ
ＡｌＹ被覆の最初の表面層と、約７．６２〜約１０１．
６μｍ’（０，３〜約４ミ／Ｌ、）、好ましくは１２．
７ｕｍ 〜７６．２μｍ （０，５〜３．０ミル）、
最も好ましくは１２．７〜５０．８μｒｎ （０，５〜
２．０ミル）の厚みを有する表面層上の薄いセラミック
層とを含んでいる。
タックから金属物品を保護し得る表面強化被覆系を含ん
で、いる。この被覆系は約７６．２μｍ〜約２５４μｍ
（約３〜約１０ミル）の厚みを有する基体上のＭＣｒ
ＡｌＹ被覆の最初の表面層と、約７．６２〜約１０１．
６μｍ’（０，３〜約４ミ／Ｌ、）、好ましくは１２．
７ｕｍ 〜７６．２μｍ （０，５〜３．０ミル）、
最も好ましくは１２．７〜５０．８μｒｎ （０，５〜
２．０ミル）の厚みを有する表面層上の薄いセラミック
層とを含んでいる。
セラミック外側被覆は表面被覆の表面を強化して、延長
された使用時間後にも使用中の皺を防止する。
された使用時間後にも使用中の皺を防止する。
他の特徴及び利点は、特許請求の範囲、以下の実施例の
説明及び図面から明らかになろう。
説明及び図面から明らかになろう。
本発明による被覆は、その外側表面に連続的な接着性の
薄いセラミック層を有するＭＣｒＡｌＹ相成の金属層か
ら成っている。ＭＣｒＡｌＹに対する広い組成は１０〜
３０％、ＣＰ、５〜１５％Ａｌ−０，０１〜１％Ｙ（又
は）−Ｉｆ、’Ｌｎ、Ｃｅ、ＳＣ及びそれらの混合物−
と、残余としてｃｏ。
薄いセラミック層を有するＭＣｒＡｌＹ相成の金属層か
ら成っている。ＭＣｒＡｌＹに対する広い組成は１０〜
３０％、ＣＰ、５〜１５％Ａｌ−０，０１〜１％Ｙ（又
は）−Ｉｆ、’Ｌｎ、Ｃｅ、ＳＣ及びそれらの混合物−
と、残余としてｃｏ。
Ｎｉ及びそれらの混合物から成る群から選択された成分
とをＭと共に含むものである。シリコンのような他の少
扮の元素が本発明の範囲内で使用されてもよい。このよ
うな合金を保護被覆としてのみ使用することは従来知ら
れており、米国特許第３．５４２．５３ＯＮ、第３．６
７６．０８５号、第４．．７５４，９０３号及び第３，
９２８，０２６号を含む種々の米田特ｒ［に記載されて
いる。
とをＭと共に含むものである。シリコンのような他の少
扮の元素が本発明の範囲内で使用されてもよい。このよ
うな合金を保護被覆としてのみ使用することは従来知ら
れており、米国特許第３．５４２．５３ＯＮ、第３．６
７６．０８５号、第４．．７５４，９０３号及び第３，
９２８，０２６号を含む種々の米田特ｒ［に記載されて
いる。
本発明は、超合金基板とＭＣｒＡｌＹ層との間に梗々の
中間層の使用を可能にすることをも意図しており、また
特に基板とＭＣｒ Ａｔ Ｙ）Ｉとの間に（パックアル
ミ化により形成される）アルミナイド層を設けることに
より被覆の耐久性が改善されることは米国特許第４，０
０５，９８９号明細書から知られている。白金のような
他の＋Ａ粁を中間層として使用することも提案されてい
る。勿論、このような中間層は、必要であり且基体とＭ
ＣｒＡｌＹ被覆との間の接着に悪影響を及ぼさない場合
にのみ使用される。
中間層の使用を可能にすることをも意図しており、また
特に基板とＭＣｒ Ａｔ Ｙ）Ｉとの間に（パックアル
ミ化により形成される）アルミナイド層を設けることに
より被覆の耐久性が改善されることは米国特許第４，０
０５，９８９号明細書から知られている。白金のような
他の＋Ａ粁を中間層として使用することも提案されてい
る。勿論、このような中間層は、必要であり且基体とＭ
ＣｒＡｌＹ被覆との間の接着に悪影響を及ぼさない場合
にのみ使用される。
ＭＣｒ ＡＩ Ｙ層は蒸着、プラズマスプレィ又はスパ
ッタリングにより施され得る。蒸着は平滑な表面を形成
し得る利点を右するが、プラズマスプレィも最近の進歩
により有用な平滑な表面を形成し得る。ピーニング及び
熱処理を含めてＭＣｒ ＡＩＹ被覆の性質を改善リ−る
ための種々の被覆後処理を行うことは知られている。
ッタリングにより施され得る。蒸着は平滑な表面を形成
し得る利点を右するが、プラズマスプレィも最近の進歩
により有用な平滑な表面を形成し得る。ピーニング及び
熱処理を含めてＭＣｒ ＡＩＹ被覆の性質を改善リ−る
ための種々の被覆後処理を行うことは知られている。
オプションにＪ：るが好ましい次の過程として、ＭＣｒ
ＡｌＹ層はアルミナ表面層を形成するべ酸化され（ｑる
。このような醇化は約２６０℃と７０９３℃（５００’
Ｆと２０００ ’Ｆ ）との間の温度で空気中で行われ
１ｑる。本願発明者は約４時間に屋り約１０８０℃（約
１９７５下）の温度での水素雰囲気を使用した。商業的
に純粋な水素雰囲気を使用すれば、雰囲気中に本来的に
含まれている酸素不純物により所望の酸化物被覆を生じ
させ得る。
ＡｌＹ層はアルミナ表面層を形成するべ酸化され（ｑる
。このような醇化は約２６０℃と７０９３℃（５００’
Ｆと２０００ ’Ｆ ）との間の温度で空気中で行われ
１ｑる。本願発明者は約４時間に屋り約１０８０℃（約
１９７５下）の温度での水素雰囲気を使用した。商業的
に純粋な水素雰囲気を使用すれば、雰囲気中に本来的に
含まれている酸素不純物により所望の酸化物被覆を生じ
させ得る。
ＭＣｒＡｌＹ被覆過程及びオプションによる酸化過程に
続いて、薄いセラミック表面層が施され得る。本願発明
者は表面セラミック被覆材料として部分的に安定化され
たジルコニアを使用した。
続いて、薄いセラミック表面層が施され得る。本願発明
者は表面セラミック被覆材料として部分的に安定化され
たジルコニアを使用した。
ジルコニアの選択は部分的に、その熱伝導度が比
□較的低いことに基づいている。しかし、本願発明者は
伯のセラミック材料によっても等価な結栄が得られると
信する。セラミック層はＭＣｒＡｌＹ被覆に対して接着
性でなければならず、また接着性は部分的にＭＣｒＡｌ
Ｙ層上に生成する本来の酸化物であるアルミナと表面セ
ラミック材料との間の成る程度の固溶性を必要とすると
信ぜられる。
□較的低いことに基づいている。しかし、本願発明者は
伯のセラミック材料によっても等価な結栄が得られると
信する。セラミック層はＭＣｒＡｌＹ被覆に対して接着
性でなければならず、また接着性は部分的にＭＣｒＡｌ
Ｙ層上に生成する本来の酸化物であるアルミナと表面セ
ラミック材料との間の成る程度の固溶性を必要とすると
信ぜられる。
現在まで使用されたジルコニアは、さもなければ使用温
度ｉｓ囲で生ずるであろう為害な相転換を無くずためイ
ツトリア若しくはマグネシアで部分的に安定化されてき
た。使用され得る他のセラミックスはアルミナ、セリア
、ムライト、ジルコン、シリカ、窒化シリコン、ハフニ
ア及び幾つかのジルコニウム酸塩、ホウ化物及び窒化物
を含んでいる。
度ｉｓ囲で生ずるであろう為害な相転換を無くずためイ
ツトリア若しくはマグネシアで部分的に安定化されてき
た。使用され得る他のセラミックスはアルミナ、セリア
、ムライト、ジルコン、シリカ、窒化シリコン、ハフニ
ア及び幾つかのジルコニウム酸塩、ホウ化物及び窒化物
を含んでいる。
セラミック層の機能が熱絶縁よりも強度の向上にあるこ
とは強調されなければならない。セラミック層の厚みは
典型的に２８℃（５０’Ｆ）のオーダーでこの層から得
られる熱的利点が無視し得るほど僅かである。強化効果
は、（それを施すプロセスの欠陥に起因する）セラミッ
クスのスバレイションよりＭＣｒＡｌＹ被覆上にセラミ
ックスの残余しか残っていなくても持続することが観察
されている。
とは強調されなければならない。セラミック層の厚みは
典型的に２８℃（５０’Ｆ）のオーダーでこの層から得
られる熱的利点が無視し得るほど僅かである。強化効果
は、（それを施すプロセスの欠陥に起因する）セラミッ
クスのスバレイションよりＭＣｒＡｌＹ被覆上にセラミ
ックスの残余しか残っていなくても持続することが観察
されている。
セラミック被覆はプラズマスプレィ、スパッタリング及
び蒸着を含む種々の方法により施され得る。プラズマス
プレィは主として経済性の観点から好ましい方法である
。スパッタリング及び蒸着は成る状況下では何れも基板
から被覆の表面に延びる欠陥又はひび割れを含む構造を
生じ得る。驚くべきことに、このような種々の欠陥を含
む被覆も表面被覆の表面を強化するのに有効であること
が観察されている。ひび割れを生ずる表面積の相対的百
分率は僅かであり、セラミック材料の各島状部分が表面
被覆に囚く接着されており、またさもなければ生ずるで
あろう表面流動及び皺を無くづ−のに有効であることが
示されている。
び蒸着を含む種々の方法により施され得る。プラズマス
プレィは主として経済性の観点から好ましい方法である
。スパッタリング及び蒸着は成る状況下では何れも基板
から被覆の表面に延びる欠陥又はひび割れを含む構造を
生じ得る。驚くべきことに、このような種々の欠陥を含
む被覆も表面被覆の表面を強化するのに有効であること
が観察されている。ひび割れを生ずる表面積の相対的百
分率は僅かであり、セラミック材料の各島状部分が表面
被覆に囚く接着されており、またさもなければ生ずるで
あろう表面流動及び皺を無くづ−のに有効であることが
示されている。
本発明は、下記の例の考察を通じて一層良く理解されよ
う。ニッケルを主成分とする超合金の試料バーが２０％
ｃｏ、ｉｓ％Ｃｒ１１２％Ａ１．０．４％Ｙ及び残部Ｎ
ｉの標準組成を有するＮｉＣＯＣｒ ＡＩ Ｙ材料の１
２７μｍ（５ミル〉の被覆を施された。この被覆は米国
特許第３，９２８゜０２６号明細書の開示に従って蒸着
により施された。被覆された物品は蒸気プラストされ、
次し１で４時間に亙り１０８０℃（１９７５下）で熱処
理された。この熱処理の間にアノｖミナ層が表面上に形
成された。試料バーの一つは次いでイツトリアで安定化
されたジルコニア（７％イツトリア）の２５．４μｍ（
１ミル）の被覆をプラズマスプレィ法により施された。
う。ニッケルを主成分とする超合金の試料バーが２０％
ｃｏ、ｉｓ％Ｃｒ１１２％Ａ１．０．４％Ｙ及び残部Ｎ
ｉの標準組成を有するＮｉＣＯＣｒ ＡＩ Ｙ材料の１
２７μｍ（５ミル〉の被覆を施された。この被覆は米国
特許第３，９２８゜０２６号明細書の開示に従って蒸着
により施された。被覆された物品は蒸気プラストされ、
次し１で４時間に亙り１０８０℃（１９７５下）で熱処
理された。この熱処理の間にアノｖミナ層が表面上に形
成された。試料バーの一つは次いでイツトリアで安定化
されたジルコニア（７％イツトリア）の２５．４μｍ（
１ミル）の被覆をプラズマスプレィ法により施された。
被覆材料はＱ、Ｑ３７ｍｍ（−４００メツシユ）粉末の
形態で調製され、また９８．７ ｋＰａと１３．３ｋ
Ｐａとの間の圧力で作動するプラズマスプレィ装置の高
エネルギープラズマ銃からスプレィされた。プラズマ銃
には４０Ｖの電圧、９００Ａの電流、５．６６１１１’
（２００立方フイート）のアルゴンガス及び４０ｇ／１
ｌｌｉｎのセラミック粉末が与えられた。被覆されてい
る部分は３１６℃（６００下）よりも低Ｉ／Ａ澗度に保
たれた。被覆後に試料の表面粗さが測定され、ＭＣｒＡ
ｌＹ材料の場合には約１．２７μｍ （５０マイクロイ
ンチ） （算術平均）、またセラミック被覆された材料
の場合には約１．９０μｍ （７５マイクロインチ）
（算術平均）であることが見出された。これらの試料は
次いでバーナーリグ内でオープンフレームによる約１１
６３℃（２１２５下）の温度への加熱と、それに続く１
１６３℃（２１２５下）／２ｍ１ｎ＋１０１０℃（１８
５０’Ｆ）；／１０ｍ１ｎ＋強制空冷／２ｍ１ｎノ温度
サイクルとにより試験された。試料バーは内部まで空冷
されなかったので、セラミック被覆の熱効果は無視可能
であった。図面には二つの試料について表面粗さが露出
時間の関数として示されている。ＭＣｒＡｌＹ材料のみ
で被覆された試料は１．２７μｍ （５０マイクロイン
チ〉の表面粗さから約１５．８７μＩｌｌ （６２５
マイクロインチ）の表面粗さへ移行し、増大比は約１２
であった。
形態で調製され、また９８．７ ｋＰａと１３．３ｋ
Ｐａとの間の圧力で作動するプラズマスプレィ装置の高
エネルギープラズマ銃からスプレィされた。プラズマ銃
には４０Ｖの電圧、９００Ａの電流、５．６６１１１’
（２００立方フイート）のアルゴンガス及び４０ｇ／１
ｌｌｉｎのセラミック粉末が与えられた。被覆されてい
る部分は３１６℃（６００下）よりも低Ｉ／Ａ澗度に保
たれた。被覆後に試料の表面粗さが測定され、ＭＣｒＡ
ｌＹ材料の場合には約１．２７μｍ （５０マイクロイ
ンチ） （算術平均）、またセラミック被覆された材料
の場合には約１．９０μｍ （７５マイクロインチ）
（算術平均）であることが見出された。これらの試料は
次いでバーナーリグ内でオープンフレームによる約１１
６３℃（２１２５下）の温度への加熱と、それに続く１
１６３℃（２１２５下）／２ｍ１ｎ＋１０１０℃（１８
５０’Ｆ）；／１０ｍ１ｎ＋強制空冷／２ｍ１ｎノ温度
サイクルとにより試験された。試料バーは内部まで空冷
されなかったので、セラミック被覆の熱効果は無視可能
であった。図面には二つの試料について表面粗さが露出
時間の関数として示されている。ＭＣｒＡｌＹ材料のみ
で被覆された試料は１．２７μｍ （５０マイクロイン
チ〉の表面粗さから約１５．８７μＩｌｌ （６２５
マイクロインチ）の表面粗さへ移行し、増大比は約１２
であった。
対照的に、セラミック被覆された試料は１．９０μｍ
（７５マイクロインチ）の表面粗さから約５゜０８μ
ｌ１ｌ（２’００マイクロインチ）の表面粗さへ移行し
、増大比は３以下であった。
（７５マイクロインチ）の表面粗さから約５゜０８μ
ｌ１ｌ（２’００マイクロインチ）の表面粗さへ移行し
、増大比は３以下であった。
他の評価では二つのタービンブレードが製作され、エン
ジン内で試験されたラブレードは９％０ｒ１１０％Ｃｏ
、１２％Ｗ、１％Ｎｂ 、２％Ｔｉ１５％ＡＩ 、０．
０１５％Ｂ、２％Ｈｒ、残部ニッケルの標準組成とされ
、また１８％Ｃｒ、２３％Ｃｏ、１２．５％ＡＩ 、０
．３％Ｙ１残部ニッケルの標準組成の１２７μｍ （
５ミル）の厚みのＭＣｒＡｌＹ・層を米国特許第３，９
２８．０２６号明細書の開示に従って被覆された。ブレ
ードの一つは次いで前記のプラズマスプレィ法により７
％のイツトリウムで安定化されたジルコニアの５０゜８
μｍ（２ミル）の厚みの被覆を施された。これらの二つ
のブレードが約２１．７９２ｋｇ（４８゜０００ポンド
〜の推力能力を有するＪＴ９Ｄ−７０ガスタービンエン
ジン内で試験された。試験は厳しい商業的運転をシミュ
レートする一連のサイクルから成るものであった。サイ
クルは約１５０時間に約ｉ、ｏｏｏサイクルのレートで
行われ、また最高ガス温度は約１．５３８℃（２，８０
０下）であった。周期的な検査が行われ、表面被覆のみ
を有するブレードは約２．０００サイクルで劣化するこ
とが見出された。２．０００サイクルの後に基体表面が
部分的に露出され、酸化を開始した。２．０００サイク
ルの後に本発明による被覆を有するブレードは劣化しな
かった。セラミック被Ｉは完全であり、表面ＭＣｒΔＩ
Ｙ被覆のアタックは目視で認められなかった。
ジン内で試験されたラブレードは９％０ｒ１１０％Ｃｏ
、１２％Ｗ、１％Ｎｂ 、２％Ｔｉ１５％ＡＩ 、０．
０１５％Ｂ、２％Ｈｒ、残部ニッケルの標準組成とされ
、また１８％Ｃｒ、２３％Ｃｏ、１２．５％ＡＩ 、０
．３％Ｙ１残部ニッケルの標準組成の１２７μｍ （
５ミル）の厚みのＭＣｒＡｌＹ・層を米国特許第３，９
２８．０２６号明細書の開示に従って被覆された。ブレ
ードの一つは次いで前記のプラズマスプレィ法により７
％のイツトリウムで安定化されたジルコニアの５０゜８
μｍ（２ミル）の厚みの被覆を施された。これらの二つ
のブレードが約２１．７９２ｋｇ（４８゜０００ポンド
〜の推力能力を有するＪＴ９Ｄ−７０ガスタービンエン
ジン内で試験された。試験は厳しい商業的運転をシミュ
レートする一連のサイクルから成るものであった。サイ
クルは約１５０時間に約ｉ、ｏｏｏサイクルのレートで
行われ、また最高ガス温度は約１．５３８℃（２，８０
０下）であった。周期的な検査が行われ、表面被覆のみ
を有するブレードは約２．０００サイクルで劣化するこ
とが見出された。２．０００サイクルの後に基体表面が
部分的に露出され、酸化を開始した。２．０００サイク
ルの後に本発明による被覆を有するブレードは劣化しな
かった。セラミック被Ｉは完全であり、表面ＭＣｒΔＩ
Ｙ被覆のアタックは目視で認められなかった。
こうして、僅かな絶縁効果しか有さない薄いセラミック
層を設けることにより皺の相対的発生度を少なくとも１
／４に減じ得ることが解る。
層を設けることにより皺の相対的発生度を少なくとも１
／４に減じ得ることが解る。
本発明の第三の評価では、二つの試料バーが最初の例で
説明した過程と同一の過程で製作された。
説明した過程と同一の過程で製作された。
一つのバーは７６．２μｍ （３ミル）の厚みのセラ
ミック被覆を、また他のバーは１０１．６μ−（４ミル
）の厚みのセラミック被覆を施された。
ミック被覆を、また他のバーは１０１．６μ−（４ミル
）の厚みのセラミック被覆を施された。
試験は最初の例で説明した過程と同一の過程で行われた
。この試験シーケンスは最近の高性能の商業的ガスター
ビンエンジンで見出される条件の典型的なものである。
。この試験シーケンスは最近の高性能の商業的ガスター
ビンエンジンで見出される条件の典型的なものである。
７６．２μｍ （３ミル）の厚みのセラミック被覆を施
された試料はセラミック材料のスパレーション無しに１
，１００時間の試験に耐え、試験はこの時間で中断され
た。１０１゜６μＩ１１ （４ミル）の厚みのセラミ
ック被覆を施された試料は２５０時間の試験で実費的な
スパレーションを示した。こうして、厳しいガスタービ
ンエンジン環境では、１０１．６μｍ （４ミル）が
、もしスパレーションが回避されるべきＣあれば、被覆
厚みの上限であるとみられる。
された試料はセラミック材料のスパレーション無しに１
，１００時間の試験に耐え、試験はこの時間で中断され
た。１０１゜６μＩ１１ （４ミル）の厚みのセラミ
ック被覆を施された試料は２５０時間の試験で実費的な
スパレーションを示した。こうして、厳しいガスタービ
ンエンジン環境では、１０１．６μｍ （４ミル）が
、もしスパレーションが回避されるべきＣあれば、被覆
厚みの上限であるとみられる。
以上に於ては本発明を特定の好ましい実施例について説
明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、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。
明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、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。
図面は本発明による被覆と公知の被覆とを比較して表面
粗さを同一温度での露出時間の関数として示すグラフで
ある。 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
粗さを同一温度での露出時間の関数として示すグラフで
ある。 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
Claims (2)
- （１）被覆された物品に於て、 ａ、超合金基体と、 ｂ、基体の少なくとも一部分の上を被覆するＭＣｒＡｌ
Ｙ表面層と、 ｃ、表面層の少なくとも一部分の上を被覆する薄くて耐
久性があり接着性があるセラミック被覆とを含んでおり
、 前記セラミック被覆が実費的な熱障壁効果を生ずること
なく被覆皺を減ずるのに有効であることを特徴とする被
覆された物品。 - （２）表面に被覆された基体に於ける皺を減ずるための
被覆方法に於て、薄くて耐久性があり接着性があるセラ
ミック被覆を表面被覆に施す過程を含んでいることを特
徴する被覆方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US61879684A | 1984-06-08 | 1984-06-08 | |
| US618796 | 1984-06-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS613875A true JPS613875A (ja) | 1986-01-09 |
Family
ID=24479179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60122367A Pending JPS613875A (ja) | 1984-06-08 | 1985-06-05 | 被覆された物品及び被覆方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS613875A (ja) |
| BE (1) | BE902581A (ja) |
| BR (1) | BR8502550A (ja) |
| FR (1) | FR2565525B1 (ja) |
| GB (1) | GB2159838B (ja) |
| IL (1) | IL75304A (ja) |
| SG (1) | SG54587G (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174385A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-08-06 | Hitachi Ltd | セラミツク被覆耐熱部材及びその製造方法 |
| IL84067A (en) * | 1986-10-30 | 1992-03-29 | United Technologies Corp | Thermal barrier coating system |
| US4828934A (en) * | 1986-12-12 | 1989-05-09 | Vapor Technologies, Inc. | Method of protecting ceramic bodies against mechanical and thermal action |
| GB2199849B (en) * | 1987-01-16 | 1991-05-15 | Rolls Royce Plc | Superalloy surface treatment against vapourisation |
| GB8706951D0 (en) * | 1987-03-24 | 1988-04-27 | Baj Ltd | Overlay coating |
| US4936745A (en) * | 1988-12-16 | 1990-06-26 | United Technologies Corporation | Thin abradable ceramic air seal |
| GB2236750B (en) * | 1989-09-08 | 1993-11-17 | United Technologies Corp | Ceramic material and insulating coating made thereof |
| US5077140A (en) * | 1990-04-17 | 1991-12-31 | General Electric Company | Coating systems for titanium oxidation protection |
| DE4103994A1 (de) * | 1991-02-11 | 1992-08-13 | Inst Elektroswarki Patona | Schutzueberzug vom typ metall-keramik fuer einzelteile aus hitzebestaendigen legierungen |
| WO1996034128A1 (en) * | 1995-04-25 | 1996-10-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Metal substrate with an oxide layer and an anchoring layer |
| DE69615517T2 (de) * | 1995-12-22 | 2002-05-16 | Gen Electric | Körper mit Hochtemperatur-Schutzschicht und Verfahren zum Beschichten |
| JPH1088368A (ja) * | 1996-09-19 | 1998-04-07 | Toshiba Corp | 遮熱コーティング部材およびその作製方法 |
| JP3700766B2 (ja) * | 2001-05-15 | 2005-09-28 | 株式会社東北テクノアーチ | 熱遮蔽皮膜被覆部材並びに溶射用粉体 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50133134A (ja) * | 1974-04-09 | 1975-10-22 | ||
| JPS5385829A (en) * | 1976-12-30 | 1978-07-28 | Union Carbide Corp | Abrasion resistance coating composition for use at high temperature |
| JPS53138905A (en) * | 1977-05-12 | 1978-12-04 | Kawasaki Steel Co | Blast furnace exit |
| JPS5465718A (en) * | 1977-10-17 | 1979-05-26 | United Technologies Corp | Coated product |
| JPS5662956A (en) * | 1979-10-15 | 1981-05-29 | United Technologies Corp | Corrosion and abrasion resistant coating material |
| JPS5852469A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-28 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | デイ−ゼルエンジン用排気弁 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR976178A (fr) * | 1948-10-01 | 1951-03-14 | Procédé pour la rénovation des portées d'arbres usées, notamment dans les broches pour l'industrie textile | |
| US3269856A (en) * | 1962-06-07 | 1966-08-30 | Lockheed Aircraft Corp | Coating for refractory metal |
| FR1431769A (fr) * | 1965-02-01 | 1966-03-18 | Comp Generale Electricite | Procédé de protection des métaux et alliages |
| US3301530A (en) * | 1965-08-03 | 1967-01-31 | Gen Motors Corp | Damped blade |
| US3955038A (en) * | 1973-04-09 | 1976-05-04 | Sandvik Aktiebolag | Hard metal body |
| ES445000A1 (es) * | 1975-02-10 | 1977-07-16 | Union Carbide Corp | Perfeccionamientos introducidos en una estructura recubier- ta. |
| US4248940A (en) * | 1977-06-30 | 1981-02-03 | United Technologies Corporation | Thermal barrier coating for nickel and cobalt base super alloys |
| US4055705A (en) * | 1976-05-14 | 1977-10-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Thermal barrier coating system |
| JPS55113870A (en) * | 1979-02-26 | 1980-09-02 | Toshiba Corp | Forming method for heat resistant coating layer |
| US4321311A (en) * | 1980-01-07 | 1982-03-23 | United Technologies Corporation | Columnar grain ceramic thermal barrier coatings |
| US4321310A (en) * | 1980-01-07 | 1982-03-23 | United Technologies Corporation | Columnar grain ceramic thermal barrier coatings on polished substrates |
| US4328285A (en) * | 1980-07-21 | 1982-05-04 | General Electric Company | Method of coating a superalloy substrate, coating compositions, and composites obtained therefrom |
-
1985
- 1985-05-24 IL IL75304A patent/IL75304A/xx unknown
- 1985-05-28 BR BR8502550A patent/BR8502550A/pt not_active IP Right Cessation
- 1985-06-03 GB GB08513942A patent/GB2159838B/en not_active Expired
- 1985-06-04 BE BE0/215127A patent/BE902581A/fr not_active IP Right Cessation
- 1985-06-05 JP JP60122367A patent/JPS613875A/ja active Pending
- 1985-06-05 FR FR8508477A patent/FR2565525B1/fr not_active Expired
-
1987
- 1987-06-23 SG SG54587A patent/SG54587G/en unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50133134A (ja) * | 1974-04-09 | 1975-10-22 | ||
| JPS5385829A (en) * | 1976-12-30 | 1978-07-28 | Union Carbide Corp | Abrasion resistance coating composition for use at high temperature |
| JPS53138905A (en) * | 1977-05-12 | 1978-12-04 | Kawasaki Steel Co | Blast furnace exit |
| JPS5465718A (en) * | 1977-10-17 | 1979-05-26 | United Technologies Corp | Coated product |
| JPS5662956A (en) * | 1979-10-15 | 1981-05-29 | United Technologies Corp | Corrosion and abrasion resistant coating material |
| JPS5852469A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-28 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | デイ−ゼルエンジン用排気弁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL75304A (en) | 1989-03-31 |
| FR2565525B1 (fr) | 1987-06-05 |
| FR2565525A1 (fr) | 1985-12-13 |
| SG54587G (en) | 1987-11-13 |
| BR8502550A (pt) | 1986-02-04 |
| GB2159838A (en) | 1985-12-11 |
| GB2159838B (en) | 1987-04-08 |
| GB8513942D0 (en) | 1985-07-03 |
| IL75304A0 (en) | 1985-09-29 |
| BE902581A (fr) | 1985-09-30 |
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