JPS63130761A - イットリウム含有量の高い拡散アルミナイド被覆の形成方法 - Google Patents
イットリウム含有量の高い拡散アルミナイド被覆の形成方法Info
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- JPS63130761A JPS63130761A JP62278157A JP27815787A JPS63130761A JP S63130761 A JPS63130761 A JP S63130761A JP 62278157 A JP62278157 A JP 62278157A JP 27815787 A JP27815787 A JP 27815787A JP S63130761 A JPS63130761 A JP S63130761A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、拡散アルミナイト被覆に係り、特にイツトリ
ウムを含有する拡散アルミナイト被覆に係る。
ウムを含有する拡散アルミナイト被覆に係る。
従来の技術
アルミナイト被覆はガスタービンエンジンに使用される
超合金部材を酸化及び腐食による劣化より保護するため
にガスタービンエンジン工業に於て広く使用されている
。アルミナイト被覆に関する従来技術を示す特許として
、米国特許第３，０７９．２７６号、同第３，２７６．
９０３号、同第３，６６７．９８５号、同第３，８０１
，３５３号、同第３，８３７，９０１号、同第３，９５
８．０４７号、同第４，１３２，８１６号、同第４．１
４２，０２３号、同第４，１４８，２７５号、同第４．
３３２，８４．３号がある。一般にアルミナイト被覆は
アルミニウム供給源と活性体と不活性の希釈材とを含む
粉末混合物を被覆されるべき物品の存在下にて加熱する
ことにより形成される。物品は粉末混合物中に埋設され
（この方法はパック浸透法と呼ばれる）、又は物品は粉
末混合物より離れた状態に維持される（この方法は気相
法と呼ばれる）。
超合金部材を酸化及び腐食による劣化より保護するため
にガスタービンエンジン工業に於て広く使用されている
。アルミナイト被覆に関する従来技術を示す特許として
、米国特許第３，０７９．２７６号、同第３，２７６．
９０３号、同第３，６６７．９８５号、同第３，８０１
，３５３号、同第３，８３７，９０１号、同第３，９５
８．０４７号、同第４，１３２，８１６号、同第４．１
４２，０２３号、同第４，１４８，２７５号、同第４．
３３２，８４．３号がある。一般にアルミナイト被覆は
アルミニウム供給源と活性体と不活性の希釈材とを含む
粉末混合物を被覆されるべき物品の存在下にて加熱する
ことにより形成される。物品は粉末混合物中に埋設され
（この方法はパック浸透法と呼ばれる）、又は物品は粉
末混合物より離れた状態に維持される（この方法は気相
法と呼ばれる）。
アルミニウム供給源は純金属アルミニウムであってもよ
く、また米国特許第４，１３２，８１６号に記載されて
いる如くＣｏ２Ａｌ５の如きアルミニラム合金であって
もよい。米国特許第３，９５８．０４７号にはアルミニ
ウム供給源としてＮｉ３Ａｌを使用することが記載され
ており、また米国特許第４，３３２，８４３号にはＦｅ
２Ａｌ５を使用することが記載されている。アルミナイ
ジング法に従来より使用されている活性体は一般にアル
カリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン化物を含んで
いる。例えば前述の米国特許第４゜１３２．８１６号を
参照されたい。粉末混合物のアルミニウムの活性を制御
すべく、典型的には酸化アルミニウムが緩衝材、即ち希
釈材として粉末混合物に添加される。また酸化アルミニ
ウムは粉末混合物が被覆プロセス中に焼結することを防
止することを示す文献がある。例えば米国特許第３゜６
６７．９８５号を参照されたい。
く、また米国特許第４，１３２，８１６号に記載されて
いる如くＣｏ２Ａｌ５の如きアルミニラム合金であって
もよい。米国特許第３，９５８．０４７号にはアルミニ
ウム供給源としてＮｉ３Ａｌを使用することが記載され
ており、また米国特許第４，３３２，８４３号にはＦｅ
２Ａｌ５を使用することが記載されている。アルミナイ
ジング法に従来より使用されている活性体は一般にアル
カリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン化物を含んで
いる。例えば前述の米国特許第４゜１３２．８１６号を
参照されたい。粉末混合物のアルミニウムの活性を制御
すべく、典型的には酸化アルミニウムが緩衝材、即ち希
釈材として粉末混合物に添加される。また酸化アルミニ
ウムは粉末混合物が被覆プロセス中に焼結することを防
止することを示す文献がある。例えば米国特許第３゜６
６７．９８５号を参照されたい。
米国特許第３．７９４．５１１号には、ミツシュメタル
を含有するアルミナイト被覆を有するニッケル合金は、
ミツシュメタルを含有しないアルミナイト被覆を有する
同一の合金よりもスルフィド化に対する良好な耐性を有
していることが記載されている。この被覆は２７〜４５
ｗｔ％のアルミニウムを含有するアルミニウムーミツシ
ュメタル合金粉末中にて物品を加熱することにより形成
される。
を含有するアルミナイト被覆を有するニッケル合金は、
ミツシュメタルを含有しないアルミナイト被覆を有する
同一の合金よりもスルフィド化に対する良好な耐性を有
していることが記載されている。この被覆は２７〜４５
ｗｔ％のアルミニウムを含有するアルミニウムーミツシ
ュメタル合金粉末中にて物品を加熱することにより形成
される。
米国特許第３，９９６，０２１号に於ては、Ａｌ −Ｔ
ｉ −Ｃ合金とＮＨ４Ｆの如き活性体と酸化アルミニウ
ムとを含有する粉末混合物に少量のハフニウムが添加さ
れる。この粉末混合物は０．１〜１０ｖｔ％のハフニウ
ムを含有するアルミナイト被覆を形成するといわれてい
る。
ｉ −Ｃ合金とＮＨ４Ｆの如き活性体と酸化アルミニウ
ムとを含有する粉末混合物に少量のハフニウムが添加さ
れる。この粉末混合物は０．１〜１０ｖｔ％のハフニウ
ムを含有するアルミナイト被覆を形成するといわれてい
る。
米国特許第３，９９３，４５４号には、ハフニウムを含
有する被覆はイツトリウムを含有する被覆よりも良好な
高温特性（例えば耐酸化性及び耐食性）を有することが
示されている。
有する被覆はイツトリウムを含有する被覆よりも良好な
高温特性（例えば耐酸化性及び耐食性）を有することが
示されている。
拡散被覆に関連する他の特許として、米国特許第２，８
０１，１８７号、同第３，６２５，７５０号、同第４，
１２３，５９５号、同第４，１５６．０４２号、米国特
許第Ｒｅ２６，００１号、特公昭５５−８２７６９号が
ある。
０１，１８７号、同第３，６２５，７５０号、同第４，
１２３，５９５号、同第４，１５６．０４２号、米国特
許第Ｒｅ２６，００１号、特公昭５５−８２７６９号が
ある。
上述の如くアルミナイト被覆が従来より開発研究されて
いるが、エンジニアは現在も改善された特性を有する被
覆を開発する多大の努力を払っている。
いるが、エンジニアは現在も改善された特性を有する被
覆を開発する多大の努力を払っている。
発明の概要
本発明によれば、約２０〜３５ｖｔ％のアルミニウム及
び約０．２〜２．０ｗｔ％のイツトリウムを含有するイ
ツトリウム含有量の高い拡散アルミナイト被覆がニッケ
ル基又はコバルト基超合金物品−上に形成される。この
被覆は従来の拡散被覆よりも遥かに優れた高温特性を有
している。本発明の被覆は、アルミニウム及びイツトリ
ウム及びケイ素、クロム、コバルト、チタニウム、ニッ
ケルよりなる群より選択され、た一種又はそれ以上の元
素の合金又は混合物と、ハロゲン化物を含有する活性体
と、被覆形成プロセス中に発生されるイツトリウムを含
有する蒸気により還元されない不活性の材料とを含有す
る粉末混合物の存在下にて（即ち粉末混合物中に埋設さ
れ又はこれより隔置された状態で）物品を加熱すること
により形成される。
び約０．２〜２．０ｗｔ％のイツトリウムを含有するイ
ツトリウム含有量の高い拡散アルミナイト被覆がニッケ
ル基又はコバルト基超合金物品−上に形成される。この
被覆は従来の拡散被覆よりも遥かに優れた高温特性を有
している。本発明の被覆は、アルミニウム及びイツトリ
ウム及びケイ素、クロム、コバルト、チタニウム、ニッ
ケルよりなる群より選択され、た一種又はそれ以上の元
素の合金又は混合物と、ハロゲン化物を含有する活性体
と、被覆形成プロセス中に発生されるイツトリウムを含
有する蒸気により還元されない不活性の材料とを含有す
る粉末混合物の存在下にて（即ち粉末混合物中に埋設さ
れ又はこれより隔置された状態で）物品を加熱すること
により形成される。
アルミニウム及びイツトリウムは互いに、また一種又は
それ以上の上述の元素、即ちケイ素、クロム、コバルト
、ニッケル、チタニウムである第三成分Ｘと合金化され
ることが好ましい。Ｘはケイ素、クロム、又はコバルト
であることが好ましく、ケイ素であることが最も好まし
い。活性体中のハロゲン化物はヨウ化物であることが好
ましく、アルミニウム−イットリウム−ケイ素粉末混合
物に使用される最も好ましい活性体はヨウ化コバルトで
ある。使用される充填材は酸化イツトリウムであること
が好ましい。
それ以上の上述の元素、即ちケイ素、クロム、コバルト
、ニッケル、チタニウムである第三成分Ｘと合金化され
ることが好ましい。Ｘはケイ素、クロム、又はコバルト
であることが好ましく、ケイ素であることが最も好まし
い。活性体中のハロゲン化物はヨウ化物であることが好
ましく、アルミニウム−イットリウム−ケイ素粉末混合
物に使用される最も好ましい活性体はヨウ化コバルトで
ある。使用される充填材は酸化イツトリウムであること
が好ましい。
厚さ０．００１〜Ｏ，Ｏ’０３５ｉｎｃｈ（０，０２５
〜０．０８９＋ｎｎ＋）の被覆が、１８００〜２０００
下（９８２〜１０９３℃）にて４〜２０時間に亙る被覆
プロセスにてニッケル基超合金上に形成される。被覆は
２０〜３５％のＡｌ及び０６２〜２．０％のＹを含有し
ていることに加えて、従来の（イツトリウムを含有しな
い）アルミナイト被覆と同様の量にて基礎材料よりの元
素を含有している。本発明の一被覆はイツトリウムを含
有しない従来のアルミナイト被覆に比して約３００％優
れた酸化に対する寿命を有している。
〜０．０８９＋ｎｎ＋）の被覆が、１８００〜２０００
下（９８２〜１０９３℃）にて４〜２０時間に亙る被覆
プロセスにてニッケル基超合金上に形成される。被覆は
２０〜３５％のＡｌ及び０６２〜２．０％のＹを含有し
ていることに加えて、従来の（イツトリウムを含有しな
い）アルミナイト被覆と同様の量にて基礎材料よりの元
素を含有している。本発明の一被覆はイツトリウムを含
有しない従来のアルミナイト被覆に比して約３００％優
れた酸化に対する寿命を有している。
以下に本発明を実施例について詳細に説明する。
発明を実施するための最良の形態
本発明は当業者に知られた拡散被覆法を用いて実施され
てよい。かかる方法の代表的な例として、本願出願人と
同一の譲受人に譲渡された米国特許第３．５４４，３４
８号、及び同第４，１３２゜８１６号を参照されたい。
てよい。かかる方法の代表的な例として、本願出願人と
同一の譲受人に譲渡された米国特許第３．５４４，３４
８号、及び同第４，１３２゜８１６号を参照されたい。
アルミナイジング粉末混合物は少くとも三つの部分を含
んでいる。第一の部分はアルミニウムとイツトリウムと
Ｘにて示される第三の成分とを含む合金又は混合物であ
り、Ｘはケイ素、クロム、コバルト、ニッケル、及びチ
タニウムよりなる群より選択された一種の元素又は元素
の組合せである。アルミナイジング粉末混合物の第一の
部分は元素の粉末の混合物ではなく合金の粉末であるこ
とが好ましく、この合金は本明細書に於てはアルミニウ
ム−イットリウム−Ｘ合金と呼ばれる。本発明の実施に
於ては特に三つのアルミニウム−イットリウム−Ｘ合金
が好ましい。それらの合金はアルミニウム−イットリウ
ム−ケイ素（Ａｌ −Ｙ−８１）合金、アルミニウム−
イットリウム−クロム（Ａｌ−Ｙ−Ｃｒ）合金、アルミ
ニウム−イットリウム−コバルト（Ａｌ−Ｙ−Ｃｏ）合
金である。最も好ましい合金はＡｌ−Ｙ−８ｉ合金であ
る。
んでいる。第一の部分はアルミニウムとイツトリウムと
Ｘにて示される第三の成分とを含む合金又は混合物であ
り、Ｘはケイ素、クロム、コバルト、ニッケル、及びチ
タニウムよりなる群より選択された一種の元素又は元素
の組合せである。アルミナイジング粉末混合物の第一の
部分は元素の粉末の混合物ではなく合金の粉末であるこ
とが好ましく、この合金は本明細書に於てはアルミニウ
ム−イットリウム−Ｘ合金と呼ばれる。本発明の実施に
於ては特に三つのアルミニウム−イットリウム−Ｘ合金
が好ましい。それらの合金はアルミニウム−イットリウ
ム−ケイ素（Ａｌ −Ｙ−８１）合金、アルミニウム−
イットリウム−クロム（Ａｌ−Ｙ−Ｃｒ）合金、アルミ
ニウム−イットリウム−コバルト（Ａｌ−Ｙ−Ｃｏ）合
金である。最も好ましい合金はＡｌ−Ｙ−８ｉ合金であ
る。
アルミニウム−イットリウム−Ｘ合金の組成は重量で約
２〜２０％イツトリウム、６〜５０％Ｘ１残部アルミニ
ウムでなければならない。より好ましい組成範囲は２〜
１２％イツトリウム、８〜４８％Ｘ１残部アルミニウム
である。Ｘがクロム又はコバルトである場合には、好ま
しい組成範囲は３０〜４４％クロム又はコバルト、２〜
１２％イツトリウム、残部アルミニウムである。Ｘがケ
イ素である場合には好ましい組成範囲は６〜２６％ケイ
素、２〜１２％イツトリウム、残部アルミニウムである
。この特定の組成範囲の合金は純アルミニウムよりも僅
に低い融点を有する。
２〜２０％イツトリウム、６〜５０％Ｘ１残部アルミニ
ウムでなければならない。より好ましい組成範囲は２〜
１２％イツトリウム、８〜４８％Ｘ１残部アルミニウム
である。Ｘがクロム又はコバルトである場合には、好ま
しい組成範囲は３０〜４４％クロム又はコバルト、２〜
１２％イツトリウム、残部アルミニウムである。Ｘがケ
イ素である場合には好ましい組成範囲は６〜２６％ケイ
素、２〜１２％イツトリウム、残部アルミニウムである
。この特定の組成範囲の合金は純アルミニウムよりも僅
に低い融点を有する。
粉末混合物の第二の部分は、高温度に於ける被覆プロセ
ス中にアルミニウム及びイツトリウムを含有する粉末と
反応し、これにより被覆されるべき物品の表面へ搬送さ
れるアルミニウム及びイツトリウムを含有する蒸気を生
成する活性体である。
ス中にアルミニウム及びイツトリウムを含有する粉末と
反応し、これにより被覆されるべき物品の表面へ搬送さ
れるアルミニウム及びイツトリウムを含有する蒸気を生
成する活性体である。
活性体は何れかの遷移金属のハロゲン化物であることが
好ましい。最も好ましいハロゲン化物はヨウ化物であり
、最も好ましい遷移金属ハロゲン化物はヨウ化コバルト
（ＣＱＩ２）である。好ましい活性体であるＣｏＩ２を
使用することにより、一般にイツトリウムがアルミニウ
ムと同時に被覆中に拡散し、イツトリウムが被覆全体に
均一に分配されることが確保される。アルカリ金属又は
アルカリ土類金属をベースとするハロゲン化物を含む活
性体も使用されてよいが、ＣｏＩ２を使用する場合に得
られる結果が優れていることは明らかである。
好ましい。最も好ましいハロゲン化物はヨウ化物であり
、最も好ましい遷移金属ハロゲン化物はヨウ化コバルト
（ＣＱＩ２）である。好ましい活性体であるＣｏＩ２を
使用することにより、一般にイツトリウムがアルミニウ
ムと同時に被覆中に拡散し、イツトリウムが被覆全体に
均一に分配されることが確保される。アルカリ金属又は
アルカリ土類金属をベースとするハロゲン化物を含む活
性体も使用されてよいが、ＣｏＩ２を使用する場合に得
られる結果が優れていることは明らかである。
粉末混合物の第三の部分は、アルミニウム及びイツトリ
ウムを含有する粉末混合物の活性を制御し、また混合物
が被覆プロセス中に焼結すること ゛を防止する不活
性の充填材である。本発明に於て使用される充填材金属
は、Ａｌ −Ｙ−Ｘ合金の特性に起因して特定の特性を
有していなければなれない。粉末混合物が加熱された場
合に生成されるイツトリウムを含有する蒸気の反応性が
非常に高いので、充填材金属はかかる蒸気と反応するも
のであってはならない。換言すれば、充填材金属はイツ
トリウムによる反応を受けるものであってはならず、さ
もなくば殆ど又は全くイツトリウムが被覆される物品中
に拡散しない。被覆工業に於て従来の拡散アルミナイト
被覆用粉末混合物に使用されている充填材金属である酸
化アルミニウムは、もしそれが本発明の方法に於て使用
されればイツトリウムにより還元され、より一層安定な
酸化イツトリウムを形成し、従って酸化アルミニウムは
本発明の実施に於ては有用ではない。酸化イツトリウム
は本発明の方法に於ては還元されず、従って好ましい充
填材金属である。他の使用可能な充填材は酸化イツトリ
ウムよりも安定な材料、即ちイツトリウムと反応しない
材料である。
ウムを含有する粉末混合物の活性を制御し、また混合物
が被覆プロセス中に焼結すること ゛を防止する不活
性の充填材である。本発明に於て使用される充填材金属
は、Ａｌ −Ｙ−Ｘ合金の特性に起因して特定の特性を
有していなければなれない。粉末混合物が加熱された場
合に生成されるイツトリウムを含有する蒸気の反応性が
非常に高いので、充填材金属はかかる蒸気と反応するも
のであってはならない。換言すれば、充填材金属はイツ
トリウムによる反応を受けるものであってはならず、さ
もなくば殆ど又は全くイツトリウムが被覆される物品中
に拡散しない。被覆工業に於て従来の拡散アルミナイト
被覆用粉末混合物に使用されている充填材金属である酸
化アルミニウムは、もしそれが本発明の方法に於て使用
されればイツトリウムにより還元され、より一層安定な
酸化イツトリウムを形成し、従って酸化アルミニウムは
本発明の実施に於ては有用ではない。酸化イツトリウム
は本発明の方法に於ては還元されず、従って好ましい充
填材金属である。他の使用可能な充填材は酸化イツトリ
ウムよりも安定な材料、即ちイツトリウムと反応しない
材料である。
好ましい粉末混合物（即ちアルミニウム及びイツトリウ
ムを含有する合金、活性体、及び充填材）の組成は重量
で約５〜３５％アルミニウム−イットリウム−Ｘ（ここ
にＸはケイ素、クロム、コバルト、ニッケル、チタニウ
ムより選択された一種又はそれ以上の元素である）、１
〜２０％ハロゲン化物の活性体、及び残部としての充填
材であり、充填材は高温の被覆形成温度に於てもアルミ
ニウム供給源により還元されないものである。混合物は
５〜３５％Ａｌ −Ｙ−Ｓｉ 、１〜２０％Ｃｏ Ｉ２
、残部Ｙ２Ｏ３であることが好ましく、特に５〜１０％
Ａｌ −Ｙ−６ｉ 、５〜１０％ＣｏＩ２、残部Ｙ２Ｏ
３であることが最も好ましい。
ムを含有する合金、活性体、及び充填材）の組成は重量
で約５〜３５％アルミニウム−イットリウム−Ｘ（ここ
にＸはケイ素、クロム、コバルト、ニッケル、チタニウ
ムより選択された一種又はそれ以上の元素である）、１
〜２０％ハロゲン化物の活性体、及び残部としての充填
材であり、充填材は高温の被覆形成温度に於てもアルミ
ニウム供給源により還元されないものである。混合物は
５〜３５％Ａｌ −Ｙ−Ｓｉ 、１〜２０％Ｃｏ Ｉ２
、残部Ｙ２Ｏ３であることが好ましく、特に５〜１０％
Ａｌ −Ｙ−６ｉ 、５〜１０％ＣｏＩ２、残部Ｙ２Ｏ
３であることが最も好ましい。
本発明はその特徴を説明する以下の例を参照することに
よりより一層良好に理解される。下記の各側に於ては、
被覆されたニッケル基超合金の試験標本は本願出願人と
同一の譲受人に譲渡された米国特許第４，２０９，３４
８号に記載された組成を有していた。
よりより一層良好に理解される。下記の各側に於ては、
被覆されたニッケル基超合金の試験標本は本願出願人と
同一の譲受人に譲渡された米国特許第４，２０９，３４
８号に記載された組成を有していた。
例 １
重量で５％のＡｌ−Ｙ−８ｉと１０％のＣｏ Ｉ２と残
部としてのｙ２ ｏ３とを含有する被覆パラり混合物が
形成された。Ａｌ−Ｙ−３ｔ合金の組成は約７７％Ａｌ
、１１％Ｙ１１２％Ｓｉであり、粉末の形態をなし、約
１０〜４０μの平均粒子寸法を有していた。ＣｏＩ２活
性体は無水粉末であり、Ｙ２Ｏ３の粒子寸法は公称で約
２５μであった。粉末混合物は完全に混合され、次いで
試験標本及びパック混合物が保護ガス雰囲気（即ち非酸
化性）のレトルト内に配置された。レトルトを約１９０
０下（１０３８℃）に１６時間加熱した後、約０．００
２〜０．００２５ｉｎｃｈ（０，０５１〜０．０６４ｍ
ｍ）の厚さを有するイツトリウム含有量の高いアルミナ
イト被覆が形成され、該被覆は添付の図に示された微細
組織と同様の微細組織を有していた。２１００下（１１
４９℃）に於けるサイクリックバーナリグ酸化試験に於
て、この被覆は１ｍ１ｌ （２５，４μ）当たり約２
５５時間の寿命を有していた。
部としてのｙ２ ｏ３とを含有する被覆パラり混合物が
形成された。Ａｌ−Ｙ−３ｔ合金の組成は約７７％Ａｌ
、１１％Ｙ１１２％Ｓｉであり、粉末の形態をなし、約
１０〜４０μの平均粒子寸法を有していた。ＣｏＩ２活
性体は無水粉末であり、Ｙ２Ｏ３の粒子寸法は公称で約
２５μであった。粉末混合物は完全に混合され、次いで
試験標本及びパック混合物が保護ガス雰囲気（即ち非酸
化性）のレトルト内に配置された。レトルトを約１９０
０下（１０３８℃）に１６時間加熱した後、約０．００
２〜０．００２５ｉｎｃｈ（０，０５１〜０．０６４ｍ
ｍ）の厚さを有するイツトリウム含有量の高いアルミナ
イト被覆が形成され、該被覆は添付の図に示された微細
組織と同様の微細組織を有していた。２１００下（１１
４９℃）に於けるサイクリックバーナリグ酸化試験に於
て、この被覆は１ｍ１ｌ （２５，４μ）当たり約２
５５時間の寿命を有していた。
例 ２
試験標本が５％のＡｌ−Ｙ−Ｓｉと５％のＣ。
Ｉ２と残部としてのＹ２０３とを含有するパック混合物
を使用して例１に記載された要領にて被覆された。Ａｌ
−Ｙ−８ｌ合金は例１の合金と同一であった。形成され
た厚さ０．００３１ｎｃｈ（０゜０７６ ｍｍ）の被覆
は２１００下（１１４９℃）に於けるサイクリック酸化
試験に於てｌＩｎ１ｌ （２５゜４μ）当たり約３０
０時間の寿命を有していた。
を使用して例１に記載された要領にて被覆された。Ａｌ
−Ｙ−８ｌ合金は例１の合金と同一であった。形成され
た厚さ０．００３１ｎｃｈ（０゜０７６ ｍｍ）の被覆
は２１００下（１１４９℃）に於けるサイクリック酸化
試験に於てｌＩｎ１ｌ （２５゜４μ）当たり約３０
０時間の寿命を有していた。
例 ３
前述の米国特許第３，５４４，３４８号に記載された方
法と同様の方法が従来の（即ちイツトリウムを含有しな
い）アルミナイト被覆を適用するために使用された。か
かる従来の方法を用いて形成された被覆は約０．００２
〜０．００３１ｎｃｈ（０，０５１〜０．０７６［ｌ１
ｍ）の厚さを有し、２１００下（１１４９℃）に於ける
サイクリック酸化試験に於て１ｍ１ｌ （２５，４μ
）当たり約９０時間の寿命を有していた。
法と同様の方法が従来の（即ちイツトリウムを含有しな
い）アルミナイト被覆を適用するために使用された。か
かる従来の方法を用いて形成された被覆は約０．００２
〜０．００３１ｎｃｈ（０，０５１〜０．０７６［ｌ１
ｍ）の厚さを有し、２１００下（１１４９℃）に於ける
サイクリック酸化試験に於て１ｍ１ｌ （２５，４μ
）当たり約９０時間の寿命を有していた。
かくして例１及び例２に記載された被覆の耐酸化性に鑑
みれば、本発明の被覆は従来の被覆よりも約３００時間
れた耐酸化性を有することが解る。
みれば、本発明の被覆は従来の被覆よりも約３００時間
れた耐酸化性を有することが解る。
例 ４
一１６＝
本発明による被覆が１０％のＡｌ−Ｙ−Ｃｒと５％のＣ
ｏＩ２と残部としてのＹ２Ｏ３とを含有する粉末混合物
を１９００下（１０３８’Ｃ）に６時間加熱することに
より形成された。Ａｌ −Ｙ−Ｃｒ合金の組成は約６０
％Ａｌ 、３８％Ｃｒ、２％Ｙであった。かくして厚さ
０．０２〜０．００２５ｉｎｃｈ（０，０５１〜０．０
６４ｍｌｌ１）のイツトリウム含有量の高いアルミナイ
ト被覆が形成され、この被覆は２１００下（１１４９℃
）に於けるサイクリック酸化試験に於て１ｍｉ＋ （
２５，４μ）当たり約１８０時間の寿命を有していた。
ｏＩ２と残部としてのＹ２Ｏ３とを含有する粉末混合物
を１９００下（１０３８’Ｃ）に６時間加熱することに
より形成された。Ａｌ −Ｙ−Ｃｒ合金の組成は約６０
％Ａｌ 、３８％Ｃｒ、２％Ｙであった。かくして厚さ
０．０２〜０．００２５ｉｎｃｈ（０，０５１〜０．０
６４ｍｌｌ１）のイツトリウム含有量の高いアルミナイ
ト被覆が形成され、この被覆は２１００下（１１４９℃
）に於けるサイクリック酸化試験に於て１ｍｉ＋ （
２５，４μ）当たり約１８０時間の寿命を有していた。
この値は従来のアルミナイト被覆よりも約３００時間れ
た値である。
た値である。
例 ５
試験標本が２０％のＡｌ−Ｙ−Ｃｒと１０％のＣｏＩ２
と残部としてのＹ２Ｏ３とを含有する粉末混合物中に於
て１９００下（１０３８℃）にて６時間に亙りパックア
ルミナイジングされた。Ａｌ−Ｙ−Ｃｒ合金の組成は約
６０％Ａｌ 、３４％Ｃｒ、６％Ｙであった。かくして
形成された厚さ０、 ０２〜０． ００２５ｉｎｃｈ（
０，０５１〜０゜０６４ ｎ＋ｌ１１）のイツトリウム
含有量の高いアルミナイト被覆は２１００下（１１４９
℃）に於けるサイクリック酸化試験に於て１ｍ１ｌ
（２５，４μ）当たり約１９５時間の寿命を有していた
。
と残部としてのＹ２Ｏ３とを含有する粉末混合物中に於
て１９００下（１０３８℃）にて６時間に亙りパックア
ルミナイジングされた。Ａｌ−Ｙ−Ｃｒ合金の組成は約
６０％Ａｌ 、３４％Ｃｒ、６％Ｙであった。かくして
形成された厚さ０、 ０２〜０． ００２５ｉｎｃｈ（
０，０５１〜０゜０６４ ｎ＋ｌ１１）のイツトリウム
含有量の高いアルミナイト被覆は２１００下（１１４９
℃）に於けるサイクリック酸化試験に於て１ｍ１ｌ
（２５，４μ）当たり約１９５時間の寿命を有していた
。
例 ６
試験標本が５０％のＡｌ−Ｙ−Ｃｏと５％のＣｏＩ２と
残部としてのＹ２Ｏ３とを含有する粉末混合物中に於て
１９００下（１０３８°Ｃ）にて６時間に亙りパックア
ルミナイジングされた。Ａｌ−Ｙ−Ｃｏ合金の組成は約
５６％Ａｌ、６％Ｙ１４０％Ｃｏであった。かくして形
成された厚さ０゜００２５〜０． ＯＯ３ｉｎｃｈ
（０゜０６４〜０．０７６ｍｍ）のアルミナイト被覆は
、２１００下（１１４９℃）に於けるサイクリック酸化
試験に於て１ｎ＋ｉｌ （２５，４μ）当たり約１４
０時間の寿命を有していた。上述の各側に示された本発
明の被覆の寿命に比してこの被覆の寿命が短いことは、
パック混合物中の金属成分の量が高い（５０％）ことに
よる。金属含有量が高いことにより被覆中＝ １８− に過剰量（即ち約２％以上）のイツトリウムが拡散し、
これにより被覆の融点が低下し、これにより耐酸化性が
低下する。本発明の被覆は最大で約０．５％、最も好ま
しくは約０．３％のイツトリウムを含有している。
残部としてのＹ２Ｏ３とを含有する粉末混合物中に於て
１９００下（１０３８°Ｃ）にて６時間に亙りパックア
ルミナイジングされた。Ａｌ−Ｙ−Ｃｏ合金の組成は約
５６％Ａｌ、６％Ｙ１４０％Ｃｏであった。かくして形
成された厚さ０゜００２５〜０． ＯＯ３ｉｎｃｈ
（０゜０６４〜０．０７６ｍｍ）のアルミナイト被覆は
、２１００下（１１４９℃）に於けるサイクリック酸化
試験に於て１ｎ＋ｉｌ （２５，４μ）当たり約１４
０時間の寿命を有していた。上述の各側に示された本発
明の被覆の寿命に比してこの被覆の寿命が短いことは、
パック混合物中の金属成分の量が高い（５０％）ことに
よる。金属含有量が高いことにより被覆中＝ １８− に過剰量（即ち約２％以上）のイツトリウムが拡散し、
これにより被覆の融点が低下し、これにより耐酸化性が
低下する。本発明の被覆は最大で約０．５％、最も好ま
しくは約０．３％のイツトリウムを含有している。
例 ７
試験標本が１５％のニッケルーイツトリウム合金と１．
５％のＮＨ４Ｆと残部としてのＡｌ２Ｏ３とを含有する
粉末混合物中にてパックアルミナイジングされた。試験
標本を約２０００下（１０９３℃）に加熱した後に、厚
さ０．００２ｉｎｃｈ（０，０５１ｍｍ）のアルミナイ
ト被覆が形成された。被覆を化学的に分析した結果、被
覆はイツトリウムを含有していないことが認められた。
５％のＮＨ４Ｆと残部としてのＡｌ２Ｏ３とを含有する
粉末混合物中にてパックアルミナイジングされた。試験
標本を約２０００下（１０９３℃）に加熱した後に、厚
さ０．００２ｉｎｃｈ（０，０５１ｍｍ）のアルミナイ
ト被覆が形成された。被覆を化学的に分析した結果、被
覆はイツトリウムを含有していないことが認められた。
被覆プロセス中にイツトリウムを含有する蒸気が先ずＡ
ｌ ２０３充填材と反応し、Ａｌ２Ｏ３をより一層安定
なＹ２０３に還元し、その結果試験標本中にイツトリウ
ムが全く拡散しなかったことは明らかである。２１００
下（１１４９℃）に於けるサイクリック酸化試験により
、この被覆は例３のイットリウムを含有しない被覆と同
様の性能を有することが認められた。
ｌ ２０３充填材と反応し、Ａｌ２Ｏ３をより一層安定
なＹ２０３に還元し、その結果試験標本中にイツトリウ
ムが全く拡散しなかったことは明らかである。２１００
下（１１４９℃）に於けるサイクリック酸化試験により
、この被覆は例３のイットリウムを含有しない被覆と同
様の性能を有することが認められた。
以上の説明より、本発明の重要な特徴が理解され、また
本発明を種々の用途や条件に適合されるべく本発明に種
々の変更や修正が行われてよいことが理解されよう。例
えば米国特許第４，３７４゜１８３号及び同第４，１３
２，８１６号に記載されている如く、パック法の代りに
スラリー法又は気相被覆法が採用されてもよい。更に適
当な不活性の緩衝材が選定され、またプロセスに所要の
変更が行われるならば、任意の他の希土類元素がイツト
リウムとの組合せにて又はイツトリウムの代りに存在し
ていてよい（これらは当業者により容易に決定される）
。例えば米国特許第３，５４２゜５３０号、同第３，９
１８，１３９号、同第３゜９２８．０２６号、同第３，
９９３，４５４号、同第４，０３４，１４２号、同第４
，５３５，０３３号、同第Ｒｅ３２，１２１号を参照さ
れたい。
本発明を種々の用途や条件に適合されるべく本発明に種
々の変更や修正が行われてよいことが理解されよう。例
えば米国特許第４，３７４゜１８３号及び同第４，１３
２，８１６号に記載されている如く、パック法の代りに
スラリー法又は気相被覆法が採用されてもよい。更に適
当な不活性の緩衝材が選定され、またプロセスに所要の
変更が行われるならば、任意の他の希土類元素がイツト
リウムとの組合せにて又はイツトリウムの代りに存在し
ていてよい（これらは当業者により容易に決定される）
。例えば米国特許第３，５４２゜５３０号、同第３，９
１８，１３９号、同第３゜９２８．０２６号、同第３，
９９３，４５４号、同第４，０３４，１４２号、同第４
，５３５，０３３号、同第Ｒｅ３２，１２１号を参照さ
れたい。
添付の図は本発明に従って形成されたイットリラム含有
量の高いアルミナイト被覆の金属組織を示す顕微鏡写真
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 代 理 人 弁 理 士 明 石
昌 毅図面の浄書（内容に変更なし） ＋０．０２５ｍｍ） （方式・自発） 手続補正書 昭和６２年１２月７日 １、事件の表示 昭和６２年特許願第２７８１５７号２
、発明の名称 イツトリウム含有量の高い拡散アルミナ
イト被覆の形成方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 アメリカ合衆国コネチカット州、ハートフォ
ード、フィナンシャル・プラザ １ 名 称 ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポレイ
ション４、代理人
量の高いアルミナイト被覆の金属組織を示す顕微鏡写真
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 代 理 人 弁 理 士 明 石
昌 毅図面の浄書（内容に変更なし） ＋０．０２５ｍｍ） （方式・自発） 手続補正書 昭和６２年１２月７日 １、事件の表示 昭和６２年特許願第２７８１５７号２
、発明の名称 イツトリウム含有量の高い拡散アルミナ
イト被覆の形成方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 アメリカ合衆国コネチカット州、ハートフォ
ード、フィナンシャル・プラザ １ 名 称 ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポレイ
ション４、代理人
Claims (7)
- （１）ニッケル基又はコバルト基超合金物品上にイット
リウム含有量の高い拡散アルミナイト被覆を形成する方
法にして、実質的にアルミニウム−イットリウム−Ｘ合
金と、ハロゲン化物の活性体と、高温度に於てもイット
リウムにより還元されない充填材とよりなり、Ｘはケイ
素、クロム、コバルト、ニッケル、チタニウム、ハフニ
ウムよりなる群より選択され又はこれらの合金若しくは
混合物である粉末混合物の存在下にて物品を高温度に加
熱することを含む方法。 - （２）ニッケル基又はコバルト基超合金上にイットリウ
ム含有量の高い拡散アルミナイト被覆を形２０る方法に
して、実質的にＡｌ−Ｙ−Ｓｉ合金と、ＣｏＩ＿２活性
体と、Ｙ＿２Ｏ＿３充填材とよりなる粉末混合物中にて
物品を加熱し、これにより前記物品の表面にアルミニウ
ム及びイットリウムを拡散させることを含む方法。 - （３）ニッケル基又はコバルト基超合金物品上にイット
リウム含有量の高い拡散アルミナイト被覆を形成する方
法にして、重量で実質的に５〜１０％のＡｌ−Ｙ−Ｓｉ
合金と、５〜１０％のＣｏＩ＿２と、残部としてのＹ＿
２Ｏ＿３とよりなり、前記Ａｌ−Ｙ−Ｓｉ合金は２〜１
２％のＹと８〜１５％のＳｉと残部としてのＡｌとを含
有するパック混合物中に物品を配置し、厚さ０．００１
〜０．００３５ｉｎｃｈ（０．０２５〜０．０８９ｍｍ
）の被覆を形成するに十分な条件にて前記混合物を加熱
することを含む方法。 - （４）ニッケル基又はコバルト基超合金物品上にイット
リウム含有量の高い拡散アルミナイト被覆を形成する方
法にして、重量で実質的に５〜１０％のＡｌ−Ｙ−Ｓｉ
合金と、５〜１０％のＣｏＩ＿２と、残部としてのＹ＿
２Ｏ＿３とよりなり、前記Ａｌ−Ｙ−Ｓｉ合金は２〜１
２％のＹと８〜１５％のＳｉと残部としてのＡｌとを含
有するレトルト内のパック混合物と接触しないよう前記
レトルト内に物品を配置し、厚さ０．００１〜０．００
３５ｉｎｃｈ（０．０２５〜０．０８９ｍｍ）の被覆を
形成するに十分な条件にて前記レトルトを加熱すること
を含む方法。 - （５）ニッケル基又はコバルト基超合金物品の表面にイ
ットリウム含有量の高い拡散アルミナイト被覆を形成す
るための粉末混合物にして、重量で実質的に５〜３５％
のアルミニウム−イットリウム−Ｘ合金（ここにＸはケ
イ素、クロム、コバルト、ニッケル、チタニウム、ハフ
ニウムよりなる群より選択され又はそれらの合金若しく
は混合物である）と、１〜２０％のハロゲン化物の活性
体と、高温度に於てもイットリウムにより還元されない
残部としての充填材とよりなる粉末混合物。 - （６）ニッケル基又はコバルト基超合金物品の表面にイ
ットリウム含有量の高い拡散アルミナイト被覆を形成す
るための粉末混合物にして、実質的にイットリウムと、
ケイ素、クロム、コバルト、ニッケル、チタニウム、ハ
フニウムよりなる群より選択された少なくとも一種の元
素とを含有する合金と、アルミニウム供給源と、ハロゲ
ン化物の活性体と、高温度に於てもイットリウムにより
還元されない不活性の充填材とよりなる粉末混合物。 - （７）ニッケル基又はコバルト基超合金物品の表面にイ
ットリウム含有量の高い拡散アルミナイト被覆を形成す
るための粉末混合物にして、実質的にアルミニウム及び
イットリウム及びケイ素、クロム、コバルト、チタニウ
ム、ニッケル、ハフニウムよりなる群より選択された一
種又はそれ以上の元素の合金若しくは混合物と、ハロゲ
ン化物の活性体と、高温度に於てもイットリウムにより
還元されない不活性の充填材とよりなる粉末混合物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US926,166 | 1986-11-03 | ||
| US06/926,166 US4835011A (en) | 1986-11-03 | 1986-11-03 | Yttrium enriched aluminide coatings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63130761A true JPS63130761A (ja) | 1988-06-02 |
| JP2528336B2 JP2528336B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=25452841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62278157A Expired - Lifetime JP2528336B2 (ja) | 1986-11-03 | 1987-11-02 | イットリウム含有量の高い拡散アルミナイド被覆の形成方法 |
Country Status (8)
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