KR100259481B1 - 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨기저 코팅물의 제조방법 - Google Patents

전이금속-크롬-알루미늄-이트륨기저 코팅물의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철, 코발트, 니켈 및 이것들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨-기저 코팅물을 제조하기 위한 열적 분무 방법에 관한 것이다. 이 열적 분무 방법에 있어서, 연료중의 탄소는 코팅물중의 30 내지 80중량%의 크롬 성분을 크롬 카바이드로 전환시킨다.

Description

전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 코팅물의 제조 방법
본 발명은 연료 혼합물 중의 상당량의 탄소가 분말중의 하나 이상의 원소와 반응하여 실질적으로 코팅물 전체에 분산된 카바이드 입자를 형성시키는 기체성 연료-산소 혼합물을 사용하여 기판의 표면상에 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 분말 조성물을 열분사시키기 위한 방법에 관한 것이다.
다양한 응용 및 다양한 환경에 사용하기 위해 산업에 이용되는 우수한 내산화성 및 내부식성 코팅물이 많다. 철, 코발트, 또는 니켈 기저 초합금 물품은 항공 우주산업과 같은 응용분야, 및 기체 터빈 엔진중에 활용되는 날개깃, 날개, 시일 및 다른 부품으로 사용되기 위해 발전되어 왔다. 이러한 응용에 있어서, 부식성은 물품의 사용 기간에 영향을 끼쳐 성능을 저하시키고, 안정성 문제를 유발시키기 때문에, 물품의 지나친 산화 및 황산화에 대해 충분히 보호받는 것이 중요하다. 비록 여러 가지 초합금이 높은 정도의 내부식성을 갖을지라도, 이 내부식성은 초합금이 고온 환경으로 조작되거나 고온 환경에 노출되는 경우에는 감소한다.
합금 및 초합금을 만드는 부품의 이용기간을 연장시키기 위해서, 여러가지 코팅물이 발달되고 있다. 알루미니드(Aluminide) 코팅물은 초기에는 외부층에 내부식성을 제공하기 위해 이용되었지만, 상기 층은 기계적이거나 열적으로 유도된 스트레인을 받는 경우에는 균열이 발생하는 것으로 관찰되었다. 개발되어진 다른 부류의 코팅물은 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨(MCrAlY) 다층 코팅물이다(여기서, M은 철, 코발트 또는 니켈과 같은 전이금속원소(transition metal element)를 나타낸다). 이 코팅물은 고온 환경에서 합금 부품의 사용 기간을 연장시키는데 알루미니드 코팅물보다 더 효과적인 것으로 밝혀졌다.
초합금 기판상에 종래의 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 코팅물이 갖는 현재의 문제점은 고온에서 장시간 노출된 후, 기판으로의 코팅물 원소의 상호확산 및 코팅물로의 기판 원소의 상호확산이다. 티탄과 같은 특정 기판 원소는 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 코팅물을 통해서 외부면 산화 스케일로 분산되어, 이 산화 스케일을 보호할 수 없게 만드는 것으로 밝혀졌다. 상기 상호확산 효과가 감소되도록 현재의 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 코팅물을 개질시키는 것이 요구된다.
비록 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨이 종합적으로 합금에 대해 양호한 내산화성 및 내부식성을 갖는 성공적인 부류의 코팅물일지라도, 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 코팅물은 개선되어야 한다.
미국특허 제3,993,454호에는 고온에서 니켈 및 코발트 초합금 물품의 제조에 특히 적당한 코팅물이 기재되어 있다. 코팅물의 보호 성질은 산화/부식이 감소된 코팅물의 표면상에 알루미나층의 형성에 의한다. 코팅물은 알루미늄, 크롬, 및 니켈 및 코발트 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 금속을 함유한다. 코팅물은 코팅물의 표면상에 보호 알루미나 필름의 접착성 및 내구성을 크게 개선시키는 소량의 조절된 백분율의 하프늄을 추가로 함유한다. 미국특허 제4,585,481호에는 이트륨 및 하프늄이 규소와 함께 사용된다는 점을 제외하고 유사한 코팅물이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 코팅물 전체에 카바이드가 분산된 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 코팅물을 제조하기 위한 열분사 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 폭발 건(detonation gun)을 사용하여 전체적으로 카바이드가 분산된 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 코팅물을 제조하기 위한 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 크롬 성분의 상당량이 크롬 원소 형태이고, 미량이 크롬 카바이드 형태로 되어 있는 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 코팅물을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 철, 코발트, 니켈 및 이들의 혼합물로부터 선택된 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨(MCrAlY) 기저 코팅물의 제조 방법으로서, 포화된 탄화수소 및 불포화된 탄화수소의 군으로부터 선택된 하나 이상의 가연성 기체, 및 산화제를 포함하는 기체 연료-산화제 혼합물을 사용하여 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 분말 조성물을 기판의 표면에 폭발 건 수단과 같은 것에 의해 열분사시키는 단계를 포함하고, 상기 기체성 연료-산화제 혼합물의 산소 대 탄소 원자비가 1.044 대 1내지 1.00 대 1, 바람직하게는 1.02 대 1내지 1.00 대 1, 매우 바람직하게는 약 1.00 대 1이며, 탄소 성분이 코팅된 층에 Cr23C6및/또는 Cr3C2와 같은 카바이드 형태로 7O 내지 1OO중량%, 바람직하게는 90 내지 100중량%으로 존재함을 특징으로 한다. 바람직하게는, 연료-산화제 혼합물로부터의 탄소는 코팅물의 중량을 기준으로 하여 1 내지 2.5중량%, 더욱 바람직하게는 약 2중량%로 코팅물 중에 존재해야 한다.
폭발 건이 사용되는 폭발 수단에 의한 불꽃 플레이팅(flame plating)은 본 발명의 코팅물을 제조하는 데 사용될 수 있다. 근본적으로, 폭발 건은 약 1인치의 작은 내부 직경을 갖는 유체-냉각식 배럴로 이루어진다. 일반적으로 산소와 아세틸렌의 혼합물은 코팅물 분말과 함께 건내로 공급된다. 산소-아세틸렌 연료 기체 혼합물은 점화되므로써, 건의 배럴로 움직이는 폭발 파동을 형성시키고, 이때에 코팅 재료가 가열되어 건 밖으로 나가 코팅될 물품상에 코팅된다. 미국특허 제2,714,563호에는 불꽃 코팅을 위한 폭발 파동을 활용하는 방법 및 장치가 기재되어 있다. 일부 응용에 있어서, 산소-아세틸렌 연료 혼합물을 질소 또는 아르곤과 같은 블활성 기체로 희석하는 것이 요구될 수 있다. 기체성 희석물은 폭발 반응에 관련되지 않기 때문에, 불꽃 온도를 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 미국특허 제2,972,550호에는 산소-아세틸렌 연료 혼합물을 폭발-플레이팅 방법이 증가된 수의 코팅 조성물과 함께 사용되는 방법 및 얻어질 수 있는 코팅물을 기본으로 하는 새롭고 보다 광범위하게 유용한 응용 방법이 기재되어 있다. 상기 미국특허 제2,972,550호는 본 명세서의 전반에 거쳐서 언급되는 것으로서, 참고 문헌으로 인용된다. 다른 응용에 있어서, 제2연소성 기체, 바람직하게는 프로필렌과 같은 기체는 아세틸렌과 함께 사용될 수 있다. 두개의 가연성 기체의 사용은, 본 명세서의 전반에 거쳐서 언급되는 것으로서 참고문헌으로 인용되는 미국특허 제4,902,539호에 기재된다.
크롬 카바이드 상이 고온에서 변태를 방지할 수 있게 해주고, 또한 크롬 원소 상이 고온에서 코팅물에 대한 양호한 내부식성을 제공하기 때문에, 크롬 원소 및 크롬 카바이드 모두가 코팅물 중에 분산되는 것이 바람직하다. 코팅물중 크롬의 존재는 산소와 반응하는 알루미늄의 친화력을 증가시켜 코팅물의 표면에 Al2O3을 형성시키는 코팅물의 알루미늄 성분에 상승효과를 일으키며, 이에 따라 Al2O3의 형성물을 신속하게 효과적으로 안정화시켜 코팅물 전체에 분산되는 과량의 원소 알루미늄을 잔류시킬 것이다. 기체 연료에 보다 많은 양으로 첨가되는 탄소는 크롬과의 반응에 사용되지만, 크롬 원소가 여전이 분산되어 존재하기 위해서는 탄소가 불충분한 양으로 유지되어야 한다. 일반적으로, 탄소는 크롬과 결합하여 코팅물의 기계적 성질을 유용하고 유리하게 변화시킬 수 있는 Cr23C6및/또는 Cr3C2를 생성시키는 것으로 예상된다. 그러나, 산화 또는 황산화 환경에 있어서, 코팅물중에 약간의 크롬 원소를 함유하는 것이 더욱 바람직할 것이다. 따라서, 코팅물중에 크롬 카바이드 및 크롬의 양은 코팅물이 이용될 특정 응용 및 환경에 좌우될 것이다. 기체성 연료로부터의 보다 많은 양의 탄소와 함께, 보다 높은 백분율의 크롬을 분말 조성물에 사용하면, 적당한 양의 크롬 카바이드 및 크롬 원소를 유지시키는 것을 보장할 수 있게 된다. 또한, 기타 원소 성분을 탄소와의 형성 반응에 보다 큰 자유 에너지를 갖는 조성물에 부가하므로써, 이러한 원소 카바이드가 코팅물에 대한 성질을 강하게 부가시킬 수 있다. 이러한 원소의 실예로는 티탄, 탄탈, 텅스텐, 니오븀, 바나듐 및 지르코니움이 포함되며, 상당량이 전환되어 카바이드를 형성한다. 이들은 예컨대 90중량% 이상이 카바이드 상에 존재할 것이다. 이러한 원소 카바이드는 Cr23C6및/또는 Cr3C2에 우선적으로 형성되어, 추가의 원소가 첨가됨에 따라, 더 많은 크롬이 원소 형태로 잔류할 것이다. 분말 조성물의 성분을 적당히 조정함으로써, 크롬 및 크롬 카바이드의 바람직한 분산제, 및 필요에 따라, 특정 응용을 위한 코팅물의 성질을 강화시킬 수 있는 하나 이상의 원소 카바이드를 갖는 코팅물을 제조할 수 있다. 따라서, 열적으로 증착되어 있는 코팅물에 대한 탄소-함유 연료의 용도는 코팅물의 기계적 및 다른 성질을 추가로 조절하기 위해 의도적으로 첨가된 카바이드 상을 가진 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 코팅물류를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 금속성 출발 분말은 기체성 연료로부터의 탄소와 함께 사용되어 코팅물 중에 바람직한 양의 카바이드 상을 형성시킬 수 있다. 필요에 따라, 추가 성분이 분말 조성물에 첨가되어, 우선적으로 가치 있는 카바이드를 생성시키고, 지나치게 많은 양의 크롬이 크롬 카바이드 형태로 전환되는 것을 감소시킨다. 추가의 기계적 강도가 코팅물에 분배될 수 있도록 30중량% 이상, 바람직하게는 40중량% 이상의 크롬 카바이드 형태의 코팅물의 크롬 성분을 갖는 것이 바람직하다. 코팅물이 양호한 내부식성을 갖기 위해서는 25중량% 이상의 크롬이 크롬 원소상에 존재하여야 한다.
본 발명의 특징은, 크롬의 일부가 연료 혼합물로부터의 탄소와 반응하여 크롬 카바이드를 생성시키기 때문에, 보다 높은 크롬 농축물이 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 분말 조성물에 사용될 수 있다는 것이다. 기체성 연료-산화제 혼합물 및 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 분말 조성물로 생성된 카바이드 상은 크롬의 일부를 탄소와 반응시킨다. 왜냐하면, 성분 형성물중 가장 높은 자유 에너지를 갖는 성분이고, 따라서 크롬은 Cr23C6및/또는 Cr3C2로 전환될 것이기 때문이다. 특히, 3O 내지 8O중량%의 크롬이 크롬 카바이드로 전환될 것이며, 바람직하게는 40 내지 70중량%의 크롬이 크롬 카바이드로 전환되어야 한다. 본 발명에 따르면, 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 분말 조성물 중에 더 많은 함량의 크롬을 사용하므로써, 크롬 카바이드로 생성되는 양을 보충할 수 있다.
본 발명의 코팅물은 열차단 코팅을 위한 단일층 환경의 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 코팅물 또는 강화된 본드코우트(bondcoat)로서 사용될 수 있다. 본 발명에 사용되는 분말은 바람직하게는 진공-용융된 아르곤-원자화 방법에 의해 제조된 분말이다.
코팅물 중에 형성되는 크롬 카바이드의 일부를 조절하기 위해서, 기체성 연료-산화제 혼합물중 산소 대 탄소의 원자비를 1.044 대 1 내지 1.00 대 1로 조정할 수 있다. 연료 중에 탄소의 비율이 클수록, 보다 많은 양의 크롬이 크롬 카바이드로 전환될 것이다.
폭발 건 기술이 사용되는 경우, 분말 입자가 건 챔버중에 존재되는 짧은 기간은 코팅물 중에 바람직하게 평형 상태로 분산시키는 데 불충분하고, 따라서 열 처리로 반응을 완료시키는 것이 바람직하며, 이에 따라 카바이드 형성물을 안정화시킬 수 있다. 이러한 열처리는 800℃ 이상, 바람직하게는 100O℃ 이상에서 카바이드 형성물을 실질적으로 안정화시키는 시간동안 수행될 수 있다. 가열 단계의 시간은 2 내지 10시간, 바람직하게는 3 내지 5시간일 수 있다.
본 발명의 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 분말 조성물은 크롬이 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 15 내지 40중량%, 매우 바람직하게는 17 내지 30 중량%, 알루미늄 4 내지 20중량%, 바람직하게는 6 내지 18중량%, 매우 바람직하게는 7 내지 16 중량%, 이트륨이 0.1 내지 1.0중량%, 바람직하게는 0.2 내지 0.8중량%, 매우 바람직하게는 0.2 내지 0.6중량%이고, 나머지로 철, 코발트, 니켈 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 필요에 따라, 스칸듐, 란타늄, 실리콘, 하프늄, 바나듐, 티 탄, 탄탈, 텅스텐, 니오븀, 지르코늄, 이테르븀, 세륨 및 이들의 혼합물과 같은 기타 성분을 분말 조성물에 첨가할 수 있다. 첨가한 추가 성분의 양은 첨가 목적에 따라 변경될 수 있지만, 대부분의 응용에 있어서, 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 분말 조성물의 중량을 기준으로 하여 0.5 내지 10중량%, 바람직하게는 1 내지 7중량%이 적당하다. 적당한 분말 조성물의 실예는 표 1에 나타낸다.
[표 1]
본 발명에 대한 기체성 연료-산화제 혼합물의 연소성 기체는 아세틸렌(C2H2), 프로필렌(C3H6), 메탄(CH4), 메틸 아세틸렌(C3H4), 프로판(C3H8), 에탄(C2H6), 부타디엔(C4H6), 부틸렌(C3H8), 부탄(C4H10), 시클로프로판(C3H6), 프로파디엔(C3H4), 시클로부탄(C4H8), 및 산화 에틸렌(C2H8O)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기체일 수 있다. 바람직한 연료 혼합물은 아세틸렌 기체 단독으로 이루어질 수 있거나 프로필렌과 같은 하나 이상의 기타 가연성 기체와 혼합하여 포함할 수 있다.
필요에 따라, 질소와 같은 비활성 기체가 가연성 연료 및 산소의 부피를 기준으로 하여 20 내지 50부피%, 바람직하게는 30 내지 40부피%로 기체성 연료 혼합물에 첨가될 수 있다. 폭발 건의 사용으로, 기체성 연료-산화제 혼합물의 흐름 속도는 분당 10 내지 14 입방피이트, 바람직하게는 11 내지 13 입방피이트로 다양할 수 있으며, 연소 회수는 초당 4 내지 10회, 바람직하게는 7 내지 9회로 다양할 수 있다. 분말 공급속도는 분당 5 내지 35, 바람직하게는 15 내지 25g로 다양할 수 있다. 매개 변수는 바람직한 양의 탄소를 사용하여 크롬과 반응시키므로써 최종 코팅물 중에 바람직한 양의 크롬 카바이드를 생성하도록 선택될 수 있다.
본 발명의 코팅물을 제조하기 위한 또 다른 방법으로는 극초음속 불꽃 분무 코팅 방법(hypersonic flame spray coating process)을 포함하는 고속 옥시-연료 방법이 있을 수 있다. 이 방법에서, 산소 및 연료 기체는 계속해서 연소되어 고속의 기체 스트림을 형성하고, 이 안으로 분말화된 코팅 조성물 재료가 주입된다. 분말 입자는 이들의 용융점 가까이 까지 가열되고, 가속되어 코팅될 표면상에 충돌된다. 충돌시에, 분말입자는 겹침 박막, 렌즈모양 입자 및 스플렛트가 형성되는 바깥쪽으로 흐른다. 코팅물을 침착시키기 위한 탄소-함유 타입 연료를 이용하는 고속 옥시-연료 방법이 사용되는 경우, 시간당 입방 피이트로 산소 대 연료의 비는 4대 1 내지 1대 1, 바람직하게는 3대 1 내지 2대 1이 되도록 산소가 적어야 한다. 본 발명의 코팅 재료는 이상적으로는 티탄, 강철, 알루미늄, 니켈, 코발트, 및 이들의 합금 등과 같은 재료로 제조된 코팅 기판에 대해서 적당하다.
[실시예 1]
세가지 코팅물을 IN718 기판 핀상에서 제조하고, 열처리(진공중에 1975℉(1079℃)에서 4시간)하여, 두들겨서 매끄럽게 마무리하였다. 각각의 코팅물 샘플을 2000℉(1093℃)에서 50분동안 뜨거운 구역에서 순환시킨 후, 끌어내어 10분동안 냉각시키는 순환 산화 시험을 수행하였다. 시험 후, 핀을 가로로 잘라, 에폭시에 올려놓고 닦아 표면의 산소층 및 그 아래에 놓인 알루미니드 고갈층이 나타나도록 한다.
먼저 두가지 코팅물(A 및 B)을 폭발 건 방법에서와 같은 분말과 상이한 산소 대 탄소비를 이루기 위해 다양한 비율의 산소 및 프로필렌 기체 혼합물로부터 제조하였다. 세번째 코팅물은 비교를 위한 기준 코팅물로서, 동축 아르곤 쉴딩(shieding)을 이용하여 플라스마 토치(torch)를 사용하여 제조한 것이다.
플라스마 토치 코팅물을 표 2에 주어진 조성물의 니켈-코발트-크롬-알루미늄-이트륨 분말 조성물로부터 제조하였다. 폭발 건 코팅물은 산화 알루미늄으로 전환될 수 있는 금속 알루미늄 함량을 보충하기 위한 추가의 알루미늄을 포함하는 분말로 제조하고, 이에 따라 플라스마 코팅물과 거의 유사한 잔류 금속 알루미늄을 제공한다. 추가로, 폭발 건 코팅물을 위한 분말은 본 발명에 따라 부가된 0.5중량%의 Nb를 포함하며, 폭발 건 방법으로 생성된 탄소와 활발하게 결합한다.
코팅물의 비커스 마이크로 경도를 측정하였다(표 2). 그 결과, 폭발 건 코팅물은 기준 플라스마 코팅물보다 약 40% 더 단단한 것으로 나타났다. 산화 시험 결과는 폭발 건 코팅물이 기준 플라스마 코팅물의 내산화성과 유사하나, 약간 낮은 내산화성을 갖는 것으로 나타났다.
따라서, 높은 경도 및 양호한 내산화성이 중요한, 예컨대 프레팅 웨어(fretting wear)를 방지하기 위한 터빈 블레이드 Z-노치(turbin blade z-notch)를 코팅시키거나 고온에서의 내크리프성 코팅물 도포에 응용하기 위해서는 폭발 건 코팅물이 종래의 플라스마 코팅물보다 우수해야 하는데, 이는 탄소를 제공하여 코팅물 전체에 카바이드 분산물을 형성시키기 때문이다.
[표 2]
코팅물 A 및 B에 대한 출발 분말 조성물의 중량% : 21.8 Co-16.9 Cr-14.2 Al-0.65 Y-5 Nb-나머지 Ni ; 플라스마 코팅물에 대한 출발 분말 조성물의 중량% : 21.8 Co-17.2 Cr-12.5 Al-0.6 Y-나머지 Ni.
[실시예 2]
실시예 1의 두가지 폭발 건 코팅물을 이들의 산소에 대하여 화학적으로 분석하였으며, 탄소 함량을 측정하여 표 3에 나타냈다. 추가로, 표 3에 나타난 것처럼 탄소에 대한 산소의 비율과 두가지 폭발 건 코팅물은 어떤 니오븀도 부가되지 않음을 제외하고는 유사한 분말로 제조하였으며, 이들 코팅물(C 및 D)도 마찬가지로 화학적으로 분석하였다. 기준 플라스마 토치 코팅물(E)은 유사하지만 더 작은 알루미늄 니켈-코발트-크롬-알루미늄-이트륨 분말로 만들었으며, 또한 화학적으로 분석하였다. 코팅물중의 상이한 상의 함량을 화학적 분석을 기초로 하여 계산하였다. 산소는 평형된 가장 안정화된 산화물, 즉, Y2O3을 형성한 후, 일부는 Al2O3을 형성하는 것으로 추정되었다. 탄소는 가장 안정화된 카바이드, 즉, 먼저 NbC를 형성한 후, 일부가 Cr3C2를 형성하는 것으로 추정되었다. 표 3은 상기 계산을 요약 정리한 것이다.
Nb를 출발 분말에 첨가하는 경우, 계산값은 코팅물이 상당히 적은 Cr3C2형성물을 가지며, 따라서 보다 많은 잔류 금속 크롬을 갖는 것으로 밝혀졌다. 산소 대 탄소의 비가 증가됨에 따라, Al2O3의 양은 증가되며, Cr3C2의 양은 감소되고, NbC는 상기 코팅물(코팅물 A 및 B) 중에 얻어진 탄소의 범위에 대하여 일정하게 잔류한다.
잔류 금속 크롬의 양은 첨가된 금속 원소(M)(M은 강한 MC-타입 카바이드 형성제)의 양 및 유형에 의해 조절될 수 있으며, 코팅 과정의 산소 대 탄소의 비에 의해 추가적으로 조절된다. 추가로, 분산된 산화물 대 분산된 카바이드 상의 비는 코팅 과정의 산소 대 탄소의 비에 의해 조절되며, 1.00:1 내지 1.03:1의 범위중에 코팅물은 실시예 1에 보여진 것처럼 광범위하게 유사한 경도 및 내산화성을 갖는다. 따라서, 코팅 과정 조건은 의도하는 응용에 따라서, 보다 양호한 카바이드 분산물에 적합하게 선택될 수 있다.
Nb 함유 코팅물(A 및 B)은 표 2에 나타난 바와 같이 기준 플라스마 코팅물보다 실질적으로 더 단단하다. 추가로, Nb를 함유하지 않는 코팅물(코팅물 C 및 D)의 경도는 약 550 HV·3의 경도를 갖는 것으로 밝혀졌다. 따라서 Nb 추가의 효과는 코팅물의 경도를 증가시키는 것으로, 이것은 높은 경도, 내크리프성, 또는 고온이 요구되는 코팅물 응용에 유용할 것으로 기대된다. 예컨대, NbC와 같은 MC 카바이드는 단순한 니켈-코발트-크롬-알루미늄-이트륨 폭발-건 코팅물 중의 더 적은 크롬 카바이드 또는 Cr3C2보다 용해에 대해 더 높은 온도 안정성을 갖는 것으로 기대된다.
[표 3]
코팅물 A 및 B에 대한 출발 분말 조성물의 중량% : 21.8 Co-16.9 Cr-14.2 Al-0.65 Y-5 Nb-나머지 Ni; 코팅물 C 및 D에 대한 출발 분말 조성물의 중량% : -22.2 Co-17 Cr-14.2 Al-0.7 Y-나머지 Ni; 코팅물 E에 대한 출발 분말 조성물의 중량% : 21.8 Co-17.2 Cr-12.5 Al-0.6 Y-나머지 Ni.
본 발명의 바람직한 구체예에 대한 변형 및 변경이 이루어질 수 있으며, 이것은 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, 본 발명의 코팅물은 상층을 지르코니아로 코팅하여 양호한 이중 열차단 코팅물을 제조할 수 있다.

Claims (7)

  1. 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 코팅물의 제조 방법으로서, 상기 전이 금속은 철, 코발트, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이며, 포화 및 불포화 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 가연성 기체 및 산화제를 포함하는 기체성 연료-산화제 혼합물을 사용하여 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 분말 조성물을 폭발 건에 의해 기판 표면에 열분사 코팅시키는 단계를 포함하고, 상기 기체성 연료-산화제 혼합물의 산소 대 탄소 원자비가 1.044 대 1 내지 1.00 대 1이며, 크롬 성분이 코팅된 층에서 크롬 카바이드 형태로 30 내지 80중량%로 존재하고, 탄소가 코팅물의 1중량% 이상으로 존재하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코팅된 기판을 800℃ 이상의 온도로 가열하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 분말 조성물이 스칸듐, 란탄, 실리콘, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 티탄, 지르코늄, 세륨, 니오븀, 바나듐 및 이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 추가로 함유하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가연성 기체가 아세틸렌과 프로필렌의 혼합물이고, 산소 대 탄소의 원자비가 1.02 대 1 내지 1.00 대 1이며, 코팅물중의 40 내지 80중량%의 크롬 성분이 크롬 카바이드 형태로 존재하는 방법.
  5. 철, 코발트, 니켈 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 코팅물의 제조 방법으로서, 포화 및 불포화 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의가연성 기체 및 산화제를 포함하는 기체성 연료-산화제 혼합물을 사용하여 전이금속-크롬-알루미늄-이트륨 기저 분말 조성물을 기판 표면에 고속-옥시 연료수단에 의해 열분사시키는 단계를 포함하고, 상기 기체성 연료-산화제 혼합물의 산소 대 연료의 비가 시간당 입방피이트로 4 대 1 내지 1 대 1이며, 크롬 성분이 코팅된 층에서 크롬 카바이드 형태로 30 내지 75중량%로 존재하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 코팅된 기판을 800℃ 이상의 온도로 가열하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 전이금속-크롬 알루미늄-이트륨 기저 분말 조성물이 스칸듐, 란탄, 실리콘, 하프늄, 탄탈, 지르코늄, 텅스텐, 바나듐, 세륨, 니오븀 및 이테르븀으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소를 추가로 함유하는 방법.
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