JPWO2004070077A1 - 耐高温腐食性皮膜の形成方法 - Google Patents
耐高温腐食性皮膜の形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2004070077A1 JPWO2004070077A1 JP2005504910A JP2005504910A JPWO2004070077A1 JP WO2004070077 A1 JPWO2004070077 A1 JP WO2004070077A1 JP 2005504910 A JP2005504910 A JP 2005504910A JP 2005504910 A JP2005504910 A JP 2005504910A JP WO2004070077 A1 JPWO2004070077 A1 JP WO2004070077A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- forming
- fine powder
- treated
- temperature corrosion
- 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.)
- Granted
Links
Images
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
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
- C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
-
- 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
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/06—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using gases
-
- 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
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
Description
したがって、現在、Cr、Al、Siを高濃度に含有する皮膜が、種々の方法によって耐熱材料表面に形成されている。例えば、ガスタービン、ジェットエンジン等に使用されているNi基超合金には、パックセメンテーション、CVD等の方法によりAl又はCrの拡散皮膜を、また、溶射、EBPVD等の方法によってMCrAlY皮膜を形成している。
これらの各種の成膜方法の中で、溶射は大面積に対して低コストで成膜できるが、比較的単純な形状の部材に限定される。スパッタ、PVDは精密な皮膜形成が可能であるが、サイズ、生産性に限界があり、高コストとなる。
さらに、これらの方法では、スルーホール、隙間等への成膜は困難である。皮膜構成元素をガス体として供給するCVD法、パックセメンテーション法では、複雑形状の部材への皮膜形成、及びスルーホール、隙間等への成膜も可能である。しかし、雰囲気制御のため、部材のサイズに制限があり、生産性に劣り、高コストである。また、通常、部材の全面に皮膜が形成され、特定部位への選択的な皮膜形成は困難である。
上記の特徴と欠点を解決した成膜法として、めっき法が挙げられる。めっき法は、通常、水溶液から電気化学的に析出するもので、原理的には、電解液が侵入できる部位への成膜が可能である。また、めっき法において、非水溶液、溶融塩を使用すると、Al、Mg等の卑金属の成膜も可能である。また、被処理部材表面にマスキングを行うことによって、特定の部位に選択的に成膜が可能である。
しかし、膜を構成する元素の組合せと組成制御に制限があり、かつ、皮膜の密着性を確保するため、通常、高温で熱処理が施される。
高温で使用される部材では、部材全体が高温に曝されるのではなく、例えば、熱電対の鞘では、先端は高温の燃焼ガスに曝されるが、大部分は低温域にある。また、部材全体に成膜すると、取付け部、連結部等では、これらの皮膜を除去する後工程も必要になる。通常、これらの特定の部位は低温に維持されている。
したがって、部材全面に成膜する必要がなく、むしろ、高温・腐食環境に曝される特定の部位に選択的に皮膜を形成することが望まれている。
耐高温腐食性に優れた皮膜を、複雑形状の特定の部位に成膜する場合に、現行の成膜法には次のような得失がある。溶射法、PVD法、スパッター法は、特定部位への皮膜の形成はマスキングによって可能である。しかし、スルーホール、隙間等の部位には成膜する事ができない。CVD法、パックセメンテーション法は、スルーホール、隙間等への成膜が可能である。しかし、特定部位への皮膜形成には制限がある。めっきは、スルーホール、隙間等への皮膜形成が可能で、マスキングによって特定部位への皮膜形成も可能である。しかし、基材と皮膜の密着性を確保するために、通常、後熱処理が施される。さらに、皮膜構成元素の種類とその組成制御に制限がある。
したがって、耐熱材料の「必要な部位」に「目的形状」の皮膜を「低コスト」と「高生産性」で形成するプロセスの開発が望まれている。
すなわち、本発明は、(1)皮膜形成用の微粉末と通電加熱できる被処理部材とを収容した容器を雰囲気を制御できる処理室内に載置し、微粉末を浮遊させるとともに被処理部材を通電加熱し、加熱により生じる微粉末の蒸気を被処理部材表面から拡散させることにより拡散皮膜を形成させ、かつ浮遊した微粉末を該表面に付着させることにより拡散皮膜層上に微粉末皮膜を形成させることを特徴とする耐高温腐食性皮膜の形成方法である。
また、本発明は、(2)被処理部材及び/又は粒子を収容した容器を振動させることにより微粉末を浮遊させることを特徴とする上記(1)の耐高温腐食性皮膜の形成方法である。
また、本発明は、(3)微粉末は、(I)Al、Cr、Si等の保護的酸化物スケールを形成する元素、(II)拡散バリヤー特性に優れたRe、W、Mo等の耐火金属元素、(III)酸化物スケールの密着性を改善する希士類元素、又は(IV)皮膜の機械的特性に寄与する白金族元素、の群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする上記の(1)又は(2)の耐高温腐食性皮膜の形成方法である。
また、本発明は、(4)被処理部材をマスキングし、非マスキング部分にのみ皮膜を形成することを特徴とする上記(1)ないし(3)のいずれかの耐高温腐食性皮膜の形成方法である。
また、本発明は、(5)被処理部材の一部分を皮膜が形成されない温度に冷却することによって該一部分に皮膜を形成しないようにすることを特徴とする上記(1)ないし(3)のいずれかの耐高温腐食性皮膜の形成方法である。
また、本発明は、被処理部材が抵抗発熱体であることを特徴とする上記(1)ないし(5)のいずれかの耐高温腐食性皮膜の形成方法である。
本発明の方法を実施するには、まず、目的の形状に成形した被処理部材を用意する。第1図は、被処理部材として線材1を用いた例を示している。被処理部材である線材1に、通電のためのターミナル2、2を接続する。表面の一部に皮膜を形成する場合には皮膜を形成する部分を露出させ、それ以外の部位を耐熱性セラミックスセメント3、3等でマスキングする。マスキング手段としては、耐熱性セラミックスセメントで被覆する方法、セラミックスパイプを被せる方法、セラミックス布で覆う方法等の方法があり、被覆法は特に限定されない。マスキングに代えて皮膜の形成を望まない部位を皮膜が形成される温度より低い温度となるように冷却するようにしてもよい。
通電のための電極を、皮膜を形成する部位の直近に設置することによって、皮膜形成の部位のみを加熱することも可能である。
続いて、第2図に示すように、皮膜形成用の微粉末4を坩堝等の容器5内に入れ、被処理部材の線材1を微粉末4の中に埋め込み、振動機構(図示せず)を備えた台6に載せる。微粉末4の平均粒径は、0.1〜5μmの範囲が望ましい。この台6を真空チャンバー等の雰囲気を制御できる処理室7内に設置し、処理室7内を排気する。真空度は10−3Paオーダーが好ましい。雰囲気は、高純度不活性ガス雰囲気でも良い。
不活性ガス雰囲気では、皮膜形成用の微粉末の蒸発を促進する物質、例えば、NH4Clを添加しても良い。処理室7内が所定の真空度に達したら、被処理部材の線材1に通電し、加熱する。通電加熱時に、被処理部材及び/又は微粉末を収容した容器を振動させて微粉末を該容器内で浮遊状態にさせる。
通電により被処理部材の露出部が高温に熱せられ、その熱により、微粉末が加熱されて、蒸気となって揮散する。この蒸気が被処理部材の表面に衝突することによって、被処理部材と微粉末成分との合金化が生じ、微粉末成分は被処理部材の内部に拡散して、拡散皮膜層が形成される。
また、浮遊状態の微粉末の一部は被処理部材の露出部に付着し、微粉末層が形成れる。この表面に付着した微粉末成分の粒子層は耐高温腐食性皮膜として機能する。しかし、振動を与えない場合は、微粉末成分の蒸発による拡散皮膜層が形成されるだけであり、微粉末が付着した耐高温腐食性皮膜が形成されない。
雰囲気を制御することにより、雰囲気ガスと微粉末成分との反応による化合物微粒子皮膜を生成させて付着させることもできる。
皮膜形成の材料は、保護的酸化物スケールを形成する元素(Al、Cr、Si等)、拡散バリヤー特性に優れた耐火金属元素(Re、W、Ta、Mo、Nb)、酸化物スケールの密着性を改善する希士類元素(Y、La、Ce等)、皮膜の機械的特性に寄与する白金族元素(Pt、Rh、Ir、Ru)、無機化合物(Al2O3、SiC)、金属間化合物(NiAl)等からなる。Al、Cr、Siは高蒸気圧を有する金属を代表し、その合金も使用できる。Re、Mo、Wは、高い昇華圧の酸化物を形成する元素の例として使用できる。
続いて、微粉末の収容容器としてアルミナ坩堝を用い、この坩堝に微粉末としてCr粉末(平均粒径5μm)を入れ、Ni線材をこのCr粉末の中に埋め込み、振動機構を備えた台に載せた。この台を真空チャンバーに設置し、チャンバー内を真空度10−3Paオーダーに排気し、坩堝を振動(振幅1.0mm、振動数60回数/秒)させながら、Ni線材を通電加熱した後に自然冷却した。
処理したNi線材の断面は、Crの拡散皮膜と表面に付着したCr粒子が見られた。これより、振動を加えることにより、Cr粉末はCr蒸気及びCr浮遊粒子としてNi線材表面に供給されていることが分かる。
比較例1
坩堝を静止状態とした以外は実施例1と同じ条件でNi線材を通電加熱処理した。処理したNi線材の断面は、Crの拡散皮膜層が形成されただけであった。
比較例2
坩堝を静止状態とした以外は実施例2と同じ条件でNi線材を通電加熱処理した。処理したNi線材の断面は、Reの拡散皮膜は形成していなかった。これは、Reの蒸気圧が低いためであると考えられる。
比較例3
坩堝を静止状態とした以外は実施例3と同じ条件でNi線材を通電加熱処理した。処理したNi線材の断面は、Reの拡散皮膜が形成していた。すなわち、ReはReO2の蒸気として移動し、Ni線材表面でReに還元され、Ni線材中に拡散したがReO2の粒子層は形成されなかった。
Claims (6)
- 皮膜形成用の微粉末と通電加熱できる被処理部材とを収容した容器を雰囲気を制御できる処理室内に載置し、微粉末を浮遊させるとともに被処理部材を通電加熱し、加熱により生じる微粉末の蒸気を被処理部材表面から拡散させることにより拡散皮膜を形成させ、かつ浮遊した微粉末を該表面に付着させることにより拡散皮膜層上に微粉末皮膜を形成させることを特徴とする耐高温腐食性皮膜の形成方法。
- 被処理部材及び/又は粒子を収容した容器を振動させることにより微粉末を浮遊させることを特徴とする請求項1記載の耐高温腐食性皮膜の形成方法。
- 微粉末は、(I)Al、Cr、Si等の保護的酸化物スケールを形成する元素、(II)拡散バリヤー特性に優れたRe、W、Mo等の耐火金属元素、(III)酸化物スケールの密着性を改善する希士類元素、又は(IV)皮膜の機械的特性に寄与する白金族元素、の群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項記載の耐高温腐食性皮膜の形成方法。
- 被処理部材をマスキングし、非マスキング部分にのみ皮膜を形成することを特徴とする請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の耐高温腐食性皮膜の形成方法。
- 被処理部材の一部分を皮膜が形成されない温度に冷却することによって該一部分に皮膜を形成しないようにすることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の耐高温腐食性皮膜の形成方法。
- 被処理部材が抵抗発熱体であることを特徴とする請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の耐高温腐食性皮膜の形成方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003031880 | 2003-02-10 | ||
JP2003031880 | 2003-02-10 | ||
PCT/JP2004/001347 WO2004070077A1 (ja) | 2003-02-10 | 2004-02-09 | 耐高温腐食性皮膜の形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2004070077A1 true JPWO2004070077A1 (ja) | 2006-05-25 |
JP4166784B2 JP4166784B2 (ja) | 2008-10-15 |
Family
ID=32844317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005504910A Expired - Fee Related JP4166784B2 (ja) | 2003-02-10 | 2004-02-09 | 耐高温腐食性皮膜の形成方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7378134B2 (ja) |
EP (1) | EP1600524A4 (ja) |
JP (1) | JP4166784B2 (ja) |
WO (1) | WO2004070077A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104745997B (zh) * | 2015-02-09 | 2017-09-22 | 陈冬 | 一种热镀锌用工装件及制备方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3249462A (en) * | 1961-10-23 | 1966-05-03 | Boeing Co | Metal diffusion coating utilizing fluidized bed |
BE624740A (ja) * | 1961-11-15 | |||
DE2148779A1 (de) * | 1971-09-30 | 1973-04-05 | Aeg Elotherm Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum aufbringen eines ueberzuges aus metallischem werkstoff |
GB1549845A (en) * | 1975-04-04 | 1979-08-08 | Secr Defence | Diffusion coating of metal or other articles |
US4745002A (en) * | 1985-11-27 | 1988-05-17 | Northern Telecom Limited | Electrical conductors for cable |
US4806388A (en) * | 1986-07-17 | 1989-02-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for coating metal part with synthetic resin |
JPH068494B2 (ja) | 1989-03-29 | 1994-02-02 | 新日本製鐵株式会社 | 拡散被覆鋼材の製造方法 |
JPH05171407A (ja) | 1991-12-20 | 1993-07-09 | Nippon Steel Corp | Ni−Ti系金属間化合物を被覆した鋼材の製造方法 |
DK1042075T3 (da) * | 1997-12-17 | 2003-01-06 | Int Coatings Ltd | Fremgangsmåde til pulverbelægning |
JP3083292B1 (ja) | 1999-03-30 | 2000-09-04 | 岡山県 | 鋼表面へのアルミニウム拡散方法 |
-
2004
- 2004-02-09 WO PCT/JP2004/001347 patent/WO2004070077A1/ja active Application Filing
- 2004-02-09 JP JP2005504910A patent/JP4166784B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2004-02-09 US US10/544,743 patent/US7378134B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-02-09 EP EP04709350A patent/EP1600524A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4166784B2 (ja) | 2008-10-15 |
WO2004070077A1 (ja) | 2004-08-19 |
US20070116894A1 (en) | 2007-05-24 |
EP1600524A1 (en) | 2005-11-30 |
EP1600524A4 (en) | 2009-06-17 |
US7378134B2 (en) | 2008-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5238752A (en) | Thermal barrier coating system with intermetallic overlay bond coat | |
US8697195B2 (en) | Method for forming a protective coating with enhanced adhesion between layers | |
US20100068556A1 (en) | Diffusion barrier layer and methods of forming | |
EP1591550A1 (en) | Thermal barrier coating having an interfacial layer for spallation life enhancement and low conductivity | |
JP2005281865A (ja) | 物品を保護する方法及び関連する組成 | |
JPH11172404A (ja) | 遮熱コーティング系用ボンディングコートの施工方法 | |
JP5802372B2 (ja) | 噴霧スプレーを用いた金属皮膜の堆積方法 | |
JP2007169788A (ja) | 断熱被膜用の白金改質NiCoCrAlYボンドコート | |
WO2006071507A1 (en) | Low cost inovative diffused mcraly coatings | |
Badini et al. | Cyclic oxidation in burner rig of TiAlN coating deposited on Ti-48Al-2Cr-2Nb by reactive HiPIMS | |
US9850580B2 (en) | Alloy composition for the manufacture of protective coatings, its use, process for its application and super-alloy articles coated with the same composition | |
JP2008169476A (ja) | コーティングを形成するためのマイクロ波方法 | |
US6635124B1 (en) | Method of depositing a thermal barrier coating | |
EP1391533B1 (en) | Method for protecting articles, and related compositions | |
US6485792B1 (en) | Endurance of NiA1 coatings by controlling thermal spray processing variables | |
JP4166784B2 (ja) | 耐高温腐食性皮膜の形成方法 | |
JP2017166054A (ja) | 遮熱コーティングシステム及び遮熱コーティングシステムを形成するための方法 | |
JP4643546B2 (ja) | アルミナイド表面上にボンディングコート及び断熱皮膜を施工する方法 | |
JP3597709B2 (ja) | 耐高温溶射被覆部材 | |
RU2772342C1 (ru) | Способ нанесения жаростойкого покрытия на основе алюминида железа на поверхность изделий, работающих в условиях высокотемпературной газовой коррозии | |
US9359669B2 (en) | Method for improved cathodic arc coating process | |
Ömür | ELECTROLESS DEPOSITION OF OXIDATION RESISTANT HIGH TEMPERATURE COATINGS IN MOLTEN SALT | |
JP2000290785A (ja) | Al含有皮膜被覆部材とその製造方法 | |
US20140287261A1 (en) | Process for producing a protective chromium layer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080507 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20080520 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080521 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080702 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080729 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080730 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120808 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130808 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |