KR100889126B1 - 금속 기판상에 고온 결합 피막을 도포하는 방법 및 관련조성물 및 관련 제품 - Google Patents

금속 기판상에 고온 결합 피막을 도포하는 방법 및 관련조성물 및 관련 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명에는 금속계 기판상에 결합 피막을 도포하기 위한 방법이 개시되어 있다. 납땜 물질 및 휘발 성분을 함유하는 슬러리를 기판상에 침착한다. 상기 슬러리는 또한 결합 피막 물질을 포함할 수 있다. 선택적으로, 결합 피막 물질은 고체 형태 또는 제 2 슬러리 형태로 나중에 도포될 수 있다. 이어서 슬러리 및 결합 피막을 건조시키고 기판상에 융합한다. 또한 이러한 슬러리를 사용하는 보수 기술이 관련 조성물 및 제품과 함께 개시되어 있다.

Description

금속 기판상에 고온 결합 피막을 도포하는 방법 및 관련 조성물 및 관련 제품{A METHOD FOR APPLYING A HIGH TEMPERATURE BOND COAT ON A METAL SUBSTRATE, AND RELATED COMPOSITIONS AND ARTICLES}
도 1은 종래의 방법에 의해 도포된 결합 피막 및 열 차단 피막(thermal barrier coating; TBC)을 포함하는 대조용 피복 시스템의 단면의 현미경 사진이다.
도 2는 결합 피막이 본 발명에 따른 슬러리 기술에 의해 도포된 결합 피막/TBC 피복 시스템의 단면의 현미경 사진이다.
본 발명은 에너지부에서 수여된 계약 제 DEFC21-95-MC31176 호에 따른 정부의 지원하에 발명되었다. 정부는 본 발명의 일부 권리를 소유한다.
본 발명은 일반적으로 금속에 도포된 결합 피막 및 열 차단 피막에 관한 것이다. 상기 금속은 터빈 엔진에 사용되는 부품의 일부인 경우가 많다. 본 발명은 또한 이러한 피막을 침착하기 위한 방법에 관한 것이다.
초합금과 같은 특수 자재에 의해 제조된 부품은 다양한 작업 조건하에 다양한 산업적 용도로 사용된다. 많은 경우, 상기 부품에는 내식성, 내열성, 내산성 및 내마모성과 같은 몇몇 특성을 부여하는 피막이 제공되어 있다. 예로서, 약 1100 내지 1150℃의 가동 온도를 견디는 터빈 엔진의 다양한 부품을 열 차단 피막(TBC)으로 피복시켜 이들이 작동할 수 있는 온도를 효율적으로 증가시키는 경우가 많다.
대부분의 TBC는 통상적으로 이트리아와 같은 다른 물질로 화학적으로 안정화된 세라믹계, 예를 들면 지르코니아(지르코늄 산화물)와 같은 물질을 기초로 한다. 제트 엔진의 경우, 다양한 초합금 표면, 예를 들면 터빈 날개 및 베인(vane), 연소기 라이너, 및 연소기 노즐에 피막을 도포한다. 통상적으로, TBC 세라믹은 금속 부품의 표면에 직접 도포되는 중간 개재 피막(종종 "결합 층" 또는 "결합 피막"으로 칭함)에 도포된다. 상기 결합 피막은 종종 금속 기판과 TBC 사이의 접착력을 향상시키기 위해 중요하다.
TBC의 효율은 종종 이것이 보호하고 있는 기판으로부터 탈층되기 전에 견딜 수 있는 열 사이클의 수에 의해 측정된다. 일반적으로, 노출 온도가 증가함에 따라 피복 효율은 감소한다. TBC의 파단은 일정한 방식으로 결합 피막과 관련된 약함 또는 결함, 예를 들면 결합 피막의 미세 구조 때문이다. TBC 파단은 또한 결합 피막-기판 계면 또는 결합 피막-TBC 계면의 결함으로부터 비롯된다.
결합 피막의 미세 구조는 침착 방법에 의해 결정되는 경우가 많다. 또한 침착 기술은 위에 있는 보호 피막에 요구되는 사항에 의해 부분적으로 결정된다. 예를 들면, 많은 TBC는 통상적으로 기판에 효과적으로 점착되기 위해 매우 거친 결합 피막 표면(예를 들면, 약 200 마이크로인치보다 큰 루트 제곱평균 조도값(Ra, root mean square roughness))을 필요로 한다. 종종 공기 플라즈마 분사(APS) 기술을 사용하여 이러한 표면을 제공한다.
기판과 후속적으로 도포되는 TBC 사이에 매우 양호한 접착력을 제공하는 결합 피막, 예를 들면 상대적으로 거친 표면을 갖는 결합 피막에 대한 필요성이 당해 기술분야에 계속해서 존재한다. 게다가, 다소 접근하기 어려운 기판 영역에 이러한 피막을 도포하고 경화시키기 위한 신규한 방법이 또한 중요하다.(때때로, 종래의 열 분사 장치는 너무 크고 이러한 영역에 번거롭다). 게다가, 전체적인 TBC 시스템-TBC 자체를 포함하는 결합 피막-은 고온 및 빈번한 열 사이클에 노출되는 동안 양호한 일체성을 나타내야 한다. 이러한 시스템은 고성능 용도, 예를 들면 고온 및 빈번한 열 사이클에 노출되는 초합금 부품에 사용되는 구성 요소들을 보호하는데 효과적이어야만 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 요구를 만족시켜 줄 수 있는 결합 피막 및 이의 도포 방법, 상기 결합 피막을 포함하는 조성물 및 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 한가지 실시양태는
(a) 납땜 물질 및 휘발 성분을 함유하는 슬러리를 기판에 도포하는 단계,
(b) 결합 피막 물질을 기판에 도포하는 단계,
(c) 상기 슬러리 및 결합 피막 물질을 상기 휘발 성분의 적어도 일부를 제거하기에 충분한 조건하에 건조시키는 단계, 및
(d) 상기 납땜 물질 및 결합 피막 물질을 상기 기판에 융합시키는 단계를 포함하는,
결합 피막을 금속계 기판상에 도포하는 방법에 관한 것이다.
상기 납땜 물질은 통상적으로 니켈, 코발트 또는 철계이다. 상기 결합 피막 물질은 하기 설명한 바와 같은 "MCrAlX" 물질 또는 금속 카바이드인 경우가 많다.
본 발명에 따라 결합 피막을 도포하기 위한 다양한 방법이 있다. 한가지 방법은 결합 피막 물질 및 납땜 물질을 용매 및 하기 설명하는 하나 이상의 첨가제와 함께 조합시키는 것을 요구하는 방법이다. 이어서 조합된 슬러리 혼합물을 다양한 기술, 예를 들면 유동-피막, 브러싱 또는 분사에 의해 기판상에 침착시킬 수 있다. 다르게는, 단계 (a)에 도포된 슬러리는 납땜 물질을 포함하지만 결합 피막 물질은 포함하지 않고, 실질적으로 건조되어 그린(green) 층을 형성한다. 접착제를 상기 그린 층에 도포할 수 있고 그런 다음 융합 단계 전에 상기 결합 피막 입자를 접착제에 도포할 수 있다. 또 다른 대안인 양태로서, 2개의 별도의 슬러리를 사용할 수 있는데, 하나는 납땜 물질을 함유하고 또 다른 하나는 결합 피막 물질을 함유한다. 각각의 슬러리는 이하 설명하는 첨가제를 함유할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 납땜 슬러리를 통상적으로 우선 도포한 후 결합 피막 슬러리를 도포한다. 이어서 상기 슬러리를 건조시키고 기판에 융합시킬 수 있다. 선택적으로 오버코트를 결합 피막상에 도포할 수 있다. 상기 오버코트는 통상적으로 종래의 열 차단 피막, 예를 들면 지르코늄계의 것이다. 다르게는, 상기 오버코트는 금속 카바이드계 마모 피막과 같은 또 다른 유형의 것일 수 있다.
금속계 기판상에 도포된 결합 피막을 대체하기 위한 방법이 또한 이후 논의된다. 하기 단계들은 통상적으로 이러한 방법에 포함된다:
(i) 기존의 결합 피막을 기판상의 선택된 영역으로부터 제거하는 단계;
(ii) 납땜 물질 및 휘발 성분을 포함하는 슬러리를 선택된 영역에 도포하는 단계;
(iii) 추가의 결합 피막 물질을 선택된 영역에 도포하는 단계; 및
(iv) 납땜 물질 및 결합 피막 물질을 상기 선택된 영역에 융합시키는 단계.
이러한 기술은 마모되거나 또는 손상된 TBC 시스템을 보수하기 위한 전반적인 방법의 일부일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 납땜 물질 및 결합 피막 물질을 용매와 같은 그 밖의 종래의 슬러리 성분과 함께 함유하는 독특한 슬러리 조성물에 관한 것이다. 이후 논의하는 바와 같이, 납땜 물질은 통상적으로 니켈, 코발트, 철, 귀금속 또는 이들 성분중 하나 이상을 함유하는 혼합물이다. 결합 피막 물질은 통상적으로 MCrAlX-유형(이후 논의함)이거나, 또는 금속 카바이드 또는 기타 유형의 물질일 수 있다. 상기 슬러리 조성물은 TBC 시스템의 형성에 매우 유용하다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따른 제품은 다음을 포함한다:
(a) 금속계 기판; 및
(b) 납땜 물질 및 결합 피막 물질을 포함하는 기판 상의 휘발물질-함유 슬러리(예: 표면을 거칠게 하는 결합 피막 입자)를 포함한다.
상기 기판은 종종 초합금이고, 상기 납땜 물질 및 결합 피막 물질은 이후 설명한 바와 같다. 상기 슬러리중에 휘발 성분이 실질적으로 제거되면, 예를 들면 납땜에 의해 상기 기판에 융합되는 그린 피막이 남아 있다. 융합됨에 따라, 상기 납땜 물질은 결합 피막 입자가 매립된 연속 매트릭스상을 형성한다.
본 발명의 기타 특징 및 장점은 본 발명의 하기 상세한 설명으로부터 더욱 명백하다.
본 발명에서 사용되는 상기 납땜 물질은 당해 기술분야에 공지되어 있고 시판되는 합금 조성물로 형성될 수 있다. 다음과 같은 2가지 부류의 납땜 조성물이 빈번하게 사용된다: 표준 액체 납땜 및 활성화된 확산 납땜. 가끔(항상은 아님), 납땜 합금은 기판과 동일한 조성을 갖는다. 예를 들면, 상기 기판이 니켈계 초합금이면, 납땜 합금은 크롬, 알루미늄 및 이트륨과 같은 다양한 기타 원소와 함께 약 40중량% 이상의 니켈을 함유한다(니켈-함유 납땜 또는 코발트-함유 납땜 합금은 통상적으로 코발트계 초합금과 함께 사용된다). 상기 납땜 합금 조성물은 또한 일반적으로 그 융점을 낮추기 위한 하나 이상의 성분을 함유한다. 니켈계 및 코발트계 납땜 합금 조성물을 위한 융점 강하제의 예는 규소, 붕소 및 인이다. 규소 또는 붕소, 또는 이들의 조합이 종종 바람직하다. 상기 납땜 합금 조성은 또한 당해 기술분야에 공지된 기타 다른 첨가제, 예를 들면 플럭스 제제(fluxing agent)를 함유할 수 있다. 납땜 합금의 평균 입경은 통상적으로 약 20 내지 약 150 ㎛, 더욱 바람직하게는 약 40 내지 약 80㎛이다.
예시적인 니켈계 및 코발트계 납땜 합금 조성물은 본원에서 참조로서 인용된 1999년 11월 23일자로 출원된 통상적으로 양도된 미국 특허 출원 제 09/444,737(W.Hasz)에 개시되어 있다. 본 발명을 위한 바람직한 니켈계 납땜 합금 조성물은 약 5중량% 내지 약 15중량%의 규소 또는 붕소, 및 약 15중량% 내지 약 25중량% 크롬을 포함하고 나머지는 니켈이다. 때때로 규소는 붕소보다 바람직하다. 규소와 붕소의 혼합물이 또한 가능하다.
예를 들면 구리, 망간, 니켈, 크롬, 실리콘 및 붕소와 같은 기타 금속과 함께, 은, 금, 백금, 및/또는 팔라듐을 함유하는 귀금속 조성물과 같은 또 다른 유형의 납땜 합금이 사용될 수 있다. 하나 이상의 납땜 합금 원소를 포함하는 혼합물이 또한 가능하다. 많은 금속 납땜 조성물이 프랙스에어 서피스 테크놀로지즈, 인코포레이티드(Praxair Surface Technologies, Inc.)로부터 시판된다.
상기 언급된 바와 같이, 납땜 물질을 슬러리 형태로 사용한다. 상기 슬러리는 통상적으로 하나 이상의 결합제 및 용매를 함유한다. 용매의 선택은 다양한 인자, 예를 들면 결합제를 용해시키고 납땜 분말을 분산시키기 위한 능력 뿐만 아니라 슬러리가 기판에 도포되는 방식에 달려 있다. 납땜 물질은 통상적으로 수성 또는 유기 용매에 분산된다. 예로서, 물, 에탄올 또는 기타 알콜; 케톤, 니트릴 용매(예: 아세토니트릴); 아세톤과 같은 케톤-형 용매; 톨루엔, 크실렌, 또는 크실렌올과 같은 방향족 용매; 및 이의 상용성 혼합물을 포함한다. 종종, 2-용매 시스템이 바람직하며, 하나는 용매 속성-증발물이고, 다른 것은 보다 서서히 증발하고 평준화 성질을 제공한다(본원에 사용된 바와 같이, "휘발 성분"이란 용어는 일반적으로 슬러리에 사용된 용매(복합 용매)를 칭한다). 슬러리중 결합제 및 기타 성분은 또한 온도가 상승함에 따라 예를 들면 융합 온도에 접근함에 따라 휘발되거나 또는 분해될 것이다.
다양한 결합제 물질을 슬러리, 예를 들면 수계 유기 물질(예를 들면, 폴리에틸렌 산화물 및 다양한 아크릴계, 또는 용매계 결합제)중에서 사용할 수 있다. 상기 슬러리는 또한 다양한 기타 첨가제, 예를 들면 분산제, 습윤제, 해교제, 안정화제, 침전방지제, 증점제, 가소제, 연화제, 윤활제, 계면활성제, 소포제 및 경화 개질제를 함유한다. 일반적으로, 상기 첨가제는 전체 슬러리 조성물의 중량을 기준으로, 약 0.01 내지 약 10중량%의 양으로 사용된다. 당해 기술분야의 숙련인은 과도한 노력 없이도, 임의의 첨가제의 가장 효과적인 양을 측정할 수 있다.
상기 슬러리의 혼합과 관련된 종래의 상세한 설명이 본원에서 참조로서 인용하는 미국 특허 제 4,325,754 호에 개시되어 있다(슬러리 조성물은 또한 시판중이다). 상기 다양한 기술을 사용하여 상기 슬러리를 상기 기판에 도포한다. 예로서, 슬립 캐스팅, 브러싱, 페인팅, 담금, 유동-피복, 롤-피복, 스핀 피복 및 분사가 있다. 이에 대해서 다음과 같은 다양한 텍스트에 개시되어 있다[문헌: Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Edition, Vol. 5, pp. 606-619; Technology of Paints, Varnishes and Lacquers, C.Martens, Reinhold Book Corporation, 1968]. 1999년 8월 23일자로 출원된 미국 특허 출원 제 09/378,956 호(산지타(D.Sangeeta) 등)에는 슬러리 기술의 몇몇 태양이 기술되어 있다.
다양한 유형의 결합 피막 물질을 본 발명에서 사용할 수 있다. 대부분이 당해 기술분야에 공지되어 있다. "고온" 결합 피막이 바람직할 경우가 종종 있다(항상은 아니다). 이들은 기판이 약 500 ℃ 이상의 가동 온도 및 더욱 종종 약 900℃ 이상의 가동 온도에 노출되는 용도에서 사용되는 결합 피막이다. 더욱 빈번하게, 결합 피막 물질은 MCrAlX 유형이고, 이때 M은 Fe, Ni 또는 Co와 같은 다양한 금속 또는 이들의 조합이고, "X"는 Y, Ta, Si, Hf, Ti, Zr, B, C 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다("X"는 통상적으로 이트륨이다). 이러한 유형의 바람직한 합금중 몇몇은 약 17 내지 약 23% 크롬, 약 4 내지 약 13% 알루미늄, 및 약 0.1 내지 약 2% 이트륨의 넓은 조성(중량%)(M은 나머지를 구성한다)을 갖는다. 몇몇 실시양태에서, M은 니켈 및 코발트의 혼합물이고, 니켈대 코발트의 비는 약 10:90 내지 약 90:10중량%이다.
상기한 바와 같이, 다른 유형의 결합 피막 물질을 사용할 수 있다. 비제한적인 예는 알루미나이드, 백금-알루미나이드; 니켈-알루미나이드; 백금-니켈-알루미나이드 및 이들의 혼합물을 포함한다. 게다가, MCrAlY-유형의 물질과 지르코늄 또는 하프늄과 같은 금속의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 당업자는 최종 용도, 비용, 가공방법 및 기타 고려사항을 기초로 가장 적절한 결합 피막 물질을 선택할 수 있다.
결합 피막 입자의 크기는 다양할 수 있고 결합 피막의 바람직한 조도와 부분적으로 관련있다. 통상적으로, 결합 피막 입자는 약 45㎛ 이상의 평균 입경을 갖는다. 후속적인 TBC가 공기 플라즈마 분사에 의해 도포되는 경우(종종 거친 하부 표면을 필요로 한다), 결합 피막 입자는 통상적으로 약 150㎛ 이상의 평균 입경을 갖는다. 몇가지 바람직한 실시양태에서, 결합 피막 입자는 약 150 내지 약 300㎛의 크기를 갖는다. 큰 입경을 몇몇 경우에 사용할 수 있고, 예를 들면 더 큰 조도가 바람직한 경우이다. 때때로, 본원에서 이들 입자는 "1차 결합 피막 입자"로 언급되고, 이후 논의하는 조도(Ra)의 통상적인 유형을 제공한다.
바람직한 실시태양에서, 특히 공기 플라즈마-분사된 TBC가 도포되는 경우, 결합 피막 입자는 특정 모양을 갖는다. 상기 모양은 납땜을 이용하여 물질이 기판에 융합된 후 상기 결합 피막에 미세-조도를 생성하기에 충분하다. 미세-조도는 1차 결합 피막 입자에 의해 제공된 조도(Ra)와도 구분된다(종래의 조도는 통상적으로 표면 형상측정에 의해 측정한다). 미세-조도는 미세규모 조도이고 1차 입자상에서 뒤로 접힌다. 본 발명의 모든 실시태양은 후속적으로 도포되는 TBC에 대해 매우 양호한 접착력을 제공한다. 그러나, 미세-조도의 존재는 TBC의 가동 수명동안 많은 경우에 접착력을 상당히 증가시킨다.
미세-조도를 수득하기 위한 몇가지 방법이 존재하고, 통상적으로 시판되고 이러한 효과를 제공하는 것으로 공지된 결합 피막 분말의 사용을 포함한다. 미세-조도는 더 큰 1차 입자에 연결된 결합 피막 물질(예를 들면, 1차 입자 직경의 약 5 내지 약 50%의 크기를 갖는)의 더 작은 구 형태일 수 있다.
선택적으로, 미세-조도는 1차 입자상에 불규칙이거나 거친 표면 형태일 수 있다. 이 경우, 1차 입자의 표면은 돌돌 말리고 일정 면적에서 뒤로 접혀 보이는 아래가 잘린 다소 톱날 모양이다. 이러한 입자 표면은 영국식 머핀을 절반으로 찢을 때 생성되는 것과 유사한 외관을 갖는다. 이러한 특성을 갖는 입자(예를 들면, MCrAlX-형 조성)는 시판중이다.
본 발명의 한가지 실시양태에서, 슬러리는 또한 결합 피막 물질을 함유하여, 납땜 물질 및 결합 피막 물질이 기판에 동시에 도포되도록 한다. 납땜 및 결합 피막 물질을 단일 슬러리에 조합하기 위한 임의의 종래의 기술, 예를 들면 기계적 혼합기를 사용할 수 있다. 하기 일반적인 안전성 절차에 덧붙여, 금속 성분 각각이 슬러리중에 잘 분산되도록 유지하는데 주의해야 한다. 하나 이상의 수성 또는 유기 용매를 슬러리를 위해 사용한다. 이러한 실시양태를 위한 특정 용매 또는 용매 혼합물을 위한 선택은 부분적으로 용매의 납땜 및 결합 피막 물질과의 상용성에 달려있을 뿐만 아니라 존재할 수 있는 임의의 융점 억제제에 의존한다. 상기 용매는 또한 실질적으로 분산된 고체 성분을 유지할 수 있어야 한다. 게다가, 슬러리중에 사용된 첨가제(상기 언급됨)는 서로, 그리고 슬러리중의 기타 성분에 대해 상용화되어야 한다.
슬러리는 통상적으로 단층으로서 기판상에 침착된다. 그러나, 경우에 따라, 2개 이상의 용도로 2개 이상의 "서브-층" 형태로 슬러리를 침착시키는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 각각의 서브-층은 동일한 조성을 포함하되, 결합층 입자의 크기는 다양할 수 있다. 예를 들면 증가된 피막 밀도를 위해 더 작은 입자를 기판에 더 가까운 서브-층에 사용할 수 있다. 더 큰 입자를 하나 이상의 상위 서브-층에 사용하여 목적하는 양의 조도를 제공한다(각각의 서브-층의 도포 후 열처리를 적용할 수 있다).
다르게는, 2개 이상의 서브-층의 조성을 변화시켜 결합 피막의 상이한 깊이에서 상이한 성질을 제공할 수 있다. 예를 들면, 제 1 서브-층은 상기 납땜 합금과 함께 표준 NiCrAlY-유형 결합 피막 물질을 함유할 수 있다. 제 1 서브-층상에 도포된 제 2 서브-층은 납땜 합금을 상이한 결합 피막 물질, 예를 들면 MCrAlX-유형 결합 피막 물질(여기서, M은 니켈과 코발트의 혼합물이다)과 함께 함유할 수 있다. 가동중 대기에 더욱 가까운 제 2 서브-층은 일부 환경에서 표준 NiCrAlY보다 더 큰 내식성을 제공해야 한다.
유사한 방식으로, 2개 이상의 서브-층이 산화, 예를 들면 실시예에서 논의된 결합 피막-기판 계면에서의 산화가 발생하는 정도를 조절하기 위해 변화될 수 있다. 게다가, 결합 피막의 조성은 (예를 들면 계량 시스템에 의해) 구배되거나 층화되어 슬러리 성분이 기판상에 도포됨에 따라 특정 구성에서의 변화가 구배적으로 이루어지게 한다.
슬러리 혼합물이 침착된 후, 내부에 함유된 휘발 물질의 적어도 일부분이 제거된다. 이러한 단계는 때때로 "증발 단계" 또는 "증발 스테이지"로 불리며 실질적으로 휘발성분제거된(용매-비함유) 피막, 즉 "그린" 피막을 생성한다. 임의의 종래의 건조 기술을 사용하여 휘발 성분을 제거할 수 있다. 건조는 실온에서의 공기-건조 또는 진공-건조를 포함할 수 있다. 몇가지 경우, 슬러리 혼합물을 가열하여 건조를 가속화하는 것이 바람직하다.
이어서 납땜 물질 및 결합 피막 물질을 함유하는 그린 피막을 기판에 융합한다. 상기 융합 단계를 다양한 기술에 의해 수행할 수 있다. 가장 흔하게는, 납땜 단계이고 임의의 종래의 브레징 작업과 유사하다(본원에서 언급된 바와 같은, "납땜"이란 일반적으로 충전 금속 또는 합금의 사용을 포함하는 금속을 연결하는 임의의 방법을 포함한다). 납땜과 관련된 상세한 한가지 예시적인 참고문헌은 하기와 같다[참조: Modern Metalworking, J.R.Walker, The Goodheart-Willcox Co., Inc., 1965, pp. 29-1 내지 30-24]. 당업자들은 납땜과 관련된 기타 상세한 사항에 친숙할 것이다. 납땜 온도는 부분적으로는 사용된 납땜 합금의 유형에 의존하고, 일반적으로 약 525℃ 내지 약 1650℃이다. 니켈계 납땜 합금의 경우, 납땜 온도는 통상적으로 약 800℃ 내지 약 1260℃이다. 가능하면, 납땜은 진공로중에서 수행하는 경우가 많다. 진공량은 부분적으로는 납땜 합금의 조성에 의존한다. 통상적으로, 진공은 약 10-1 내지 약 10-8 torr이다. 진공로 납땜은 또한 그린 피막상에 남아 있는 임의의 휘발물질(예: 결합제)을 제거한다. 휘발 물질 함량은 다양한 기술, 예를 들면 차등 열 분석(DTA) 및 열 중량 분석(TGA)에 의해 측정될 수 있다.
경우에 따라, 슬러리는 로의 사용이 적합하지 않은 영역에 적용될 수 있다. 예를 들면, 성분 자체가 로로 삽입하기에는 너무 클 수 있다. 이러한 경우, 대안이 있다. 예를 들면, 토치 또는 기타 국소화된 가열 수단을 사용할 수 있다. 이들 기술은 당해 기술분야에 공지되어 있으며, 본원에서 참조로서 상기 언급하고 도입된 하즈(W.Hasz)의 특허 출원 제 09/444,737 호의 통상적으로 양도된 특허출원에 간략하게 개시되어 있다.
선택적인 태양에서, 슬러리는 납땜 물질 및 임의의 필요한 첨가제를 함유하지만, 결합 피막 물질은 함유하지 않는다. 이 경우, 슬러리는 그린 층을 형성하기 위해 도포된 후 실질적으로 건조된다. 휘발 성분의 증발을 증가시키기 위한 선택적 열 처리 전후의 공기 건조와 같은 상기 기술한 바와 같은 임의의 종래의 건조 기술을 사용할 수 있다.
그런 다음, 결합 피막 물질-통상적으로 건조 분말 입자 형태-을 그린 층상에 도포한다. 통상적으로, 결합 피막 분말의 도포 전에 접착제를 그린 층의 표면에 도포한다. 후속적인 융합 단계중에 완전히 휘발할 수 있는 한 다양한 접착제를 사용할 수 있다. 몇몇 적절한 접착제가 예를 들면 본원에서 참조로 하는 다음 문헌에 개시되어 있다[The Condensed Chemical Dictionary, 10th Edition, B.Hawley, Van Nostrand Reinhold Company Inc., 1981, pp.20-21]. 접착제의 예시적인 예는 폴리에틸렌 산화물 및 아크릴 물질을 포함한다. 납땜 접착제의 상업적인 예는 코트로닉스 코포레이션(Cotronics Corporation)으로부터 시판중인 "4B Braze Binder(등록상표)"를 포함한다. 상기 접착제를 다양한 기술로 도포할 수 있다. 예를 들면, 액체-유형 접착제를 상기 표면상으로 분사하거나 피복할 수 있다. 양면 접착제를 갖는 박막 또는 필름을 선택적으로 사용할 수 있고, 예를 들면 3M 캄파니(3M Company)제의 467(상표명) 접착제 테이프를 사용할 수 있다.
이어서 결합 피막 분말을 다양한 기술, 예를 들면 뿌리기, 부어넣기, 취입, 롤-침착 등에 의해 접착제상에 도포할 수 있다. 침착 후, 과량의 분말을 (예를 들면, 진탕에 의해 또는 분출에 의해) 기판으로부터 제거하여 결합 피막 입자의 실질적으로 단층을 남긴다. 상기 설명한 바와 같이, 입자의 크기는 대부분 결합 피막에 대해 요구되는 조도에 의존한다. 그런 다음, (납땜 물질이 부착되는) 그린 피막을 기판에 상기한 바와 같이 융합한다. 생성된 피막 시스템은 제 1 실시양태에서 형성된 것과 실질적으로 동일하다.
또 다른 실시양태에서, 결합 피막 물질을 제 2 슬러리 형태로, 즉 납땜 물질을 함유하는 슬러리와는 별도의 형태로 사용할 수 있다. 제 2 슬러리는 하나 이상의 용매, 즉 특정 결합 피막 조성물과 상용성인 용매를 이용하여 형성된다. 상기 슬러리는 또한 하나 이상의 상술한 기타 첨가제, 예를 들면 결합제, 분산제 등을 함유한다. 게다가, 상기 슬러리를 상술된 임의의 기술, 예를 들면 분사에 의해 제 1 슬러리상에 도포할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 제 1 슬러리중 휘발 성분 일부 또는 전부를 상기 제 2 슬러리의 도포 전에 제거하여 버블생성을 피한다. 휘발물질의 제거는 통상적으로 상기한 바와 같은 가열에 의해 수행된다. 이어서, 융합 단계 전에 휘발 물질을 동일하거나 유사한 방식으로 제 2 슬러리로부터 제거한다. 생성된 피막 시스템은 다른 실시양태에서 형성된 것과 실질적으로 동일하다.
또 다른 실시양태에서, 결합 피막은 제 2 슬러리 형태일 수 있고, 이러한 제 2 슬러리는 제 1 슬러리와 미리 혼합된다. 생성된 예비 혼합물은 휘발 성분의 제거 전에 기판에 적용될 수 있다. 이어서 융합을 상기 설명한 방식으로 수행한다.
본 발명의 몇몇 실시양태에서, 납땜 물질을 이용하여 결합 피막 물질이 기판에 융합된 후 오버코트를 결합 피막상에 도포한다. 오버코트는 통상적으로 열 차단 피막이지만, 단 환경 보호, 즉 산화, 부식 또는 화학적 공격의 악영향으로부터 기판을 보호하기 위한 임의의 유형의 피막일 수 있다. 상기 오버코트는 또한 내마모성 피막일 수 있다. 게다가, 상기 오버코트는 통상적으로 세라믹이지만, 다르게는 금속일 수 있다.
세라믹 열 차단 피막은 종종(항상은 아님) 지르코니아계이다. 본원에서 사용하는 바와 같이, "지르코니아계"란 약 50중량% 이상의 지르코니아를 함유하는 세라믹 물질을 포함한다. 지르코니아는 차단 피막을 위한 잘 공지된 화합물이다. 예를 들면 다음 문헌에 그 용도가 개시되어 있다[참조: Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Edition, V.24, pp. 882-883(1984)]. 바람직한 실시태양에서, 지르코니아는 이트륨 산화물, 칼슘 산화물, 마그네슘 산화물, 세륨 산화물, 스칸듐 산화물 또는 이들 물질의 혼합물과 혼합됨으로써 화학적으로 안정화된다. 한가지 특정 예에서, 지르코니아는 약 1 내지 약 20중량%의 이트륨 산화물(조합된 중량을 기준으로), 바람직하게는 약 3 내지 10중량% 이트륨 산화물과 혼합된다.
다양한 기술을 사용하여 세라믹 피막을 도포할 수 있다. 비제한적인 예로서 APS, 물리적 증착(PVD), 또는 전자빔 물리적 증착(EB-PVD)와 같은 열 분사 기술을 포함한다. 당업자들은 이러한 침착 기술 각각에 관한 상세한 사항에 친숙할 것이다[참조: Kirk-Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Edition, Vol. 15, (1981) 및 Vol.20(1982); Ulmann, Encyclopedia of Industrial Cheminstry, Fifth Editio; Volume A6, VCH Publisher(1986); Scientific American, H.Herman, 1988년 9월; 및 미국 특허 제 5,384,200 호]. 세라믹 슬러리 기술 또는 졸 겔 기술을 또한 세라믹 피막을 도포하는데 사용할 수 있다.
오버코트를 위한 기타 유형의 물질의 예는 내마모성 피막, 예를 들면 크롬 카바이드 및 텅스텐 카바이드와 같은 카바이드 피막 및 코발트-몰리브덴-크롬-실리콘으로부터 형성된 것을 포함한다. 기타 유형의 물질, 예를 들면 알루미나, 뮬라이트, 지르콘 및 유리 유형 물질(예: 스트론튬-칼슘-지르코네이트 유리)을 또한 사용할 수 있다. 당업자들은 주어진 최종 사용 용도에 가장 적당한 물질을 선택할 수 있을 것이다. 이러한 물질을 제조하고 적용하기 위한 방법은 상기 지르코니아 TBC에 대해 상기 기술한 것이거나, 또는 당해 기술분야에 잘 공지된 기타 기술로 이루어진다. 게다가, 몇몇 오버코트를 상기 설명한 바와 같이 결합 피막상에 슬러리 형태로 제조하고 도포할 수 있다. 슬러리계 오버코트는 또한 본원에서 참조로서 인용하는 2000년 4월 24일자로 출원된 통상적으로 양도된 미국 특허 출원 제 09/557,393 호(산지타(D.Sangeeta))에 개시되어 있다. 예를 들면, 상기 출원의 발명의 요약 및 기타 섹션은 유익하다.
본 발명의 기타 실시양태는 금속계 기판에 미리 도포된 결합 피막을 대체하는 방법에 관한 것이다. 상기 결합 피막의 대체는 종종 마모되거나 손상된 TBC를 보수하는 전반적인 방법의 일부이다. TBC "시스템"(결합 피막 및 TBC)의 조심스러운 보수는 기판의 열화를 방지하는데 중요하다. 예를 들면 터빈 엔진 부품의 경우, 터빈이 가동중인 동안, 즉 제작 위치로부터 운반된 후, 피막을 보수해야 할 필요가 있다. 본원에 개시된 방법은 전체 부품으로부터 피막을 완전히 제거할 필요없이, 기존의 TBC 시스템의 선택된 영역을 신속하게 보수하고 대체하기 위한 수단을 제공한다. 특히, 본 방법은 다른 보수 기술의 접근이 용이하지 않은 영역에 위치하는 피막을 수선하는데 용이하다.
결합 피막을 대체하기 위한 단계는 통상적으로
(i) 기존의 결합 피막( 및 존재한다면 마모되거나 손상된 오버코트)을 기판상의 선택된 영역으로부터 제거하는 단계;
(ii) 납땜 물질 및 휘발성 성분을 또한 함유하는 슬러리를 선택된 영역에 도포하는 단계;
(iii) 추가의 결합 피막 물질을 선택된 영역에 도포하는 단계; 및
(iv) 납땜 물질 및 결합 피막 물질을 상기 선택된 영역에 융합하는 단계
를 포함한다.
상기 설명한 바와 같이, 납땜 물질 및 결합 피막 물질을 둘 모두 함유하는 단일 슬러리를 사용할 수 있다. 다르게는, 2개의 별도의 슬러리를 사용할 수 있다. 또 다르게는, 납땜 슬러리를 적용한 후 건조시키고 접착제 층을 도포할 수 있다. 결합 피막 물질을 이어서 접착제 층에 도포할 수 있다.
상기 슬러리 및 결합 피막 물질은 단계 (iii)과 (iv) 사이에서 공기-건조될 수 있다. 가열 수단, 예를 들면 IR 램프를 사용하여 휘발 성분의 제거를 가속화할 수 있다. 융합 단계는 종종 토치 또는 기타 휴대용 가열 장치를 사용하여 수행한다.
보수될 피막을 포함하는 터빈 엔진 구성요소의 경우, 엔진 작업중에 전개된 열은 휘발 성분을 제거하고 융합 단계 (iv)를 수행하기에 충분할 수 있다. 가열 및 경화의 이러한 수단은 사실상 슬러리계 오버코트가 이후 설명하는 바와 같이 도포될 때까지 지연될 수 있다.
그런 다음 오버코트가 대체되는 경우 오버코트를 결합 피막상에 도포할 수 있다. 통상적으로, 상기 오버코트(예를 들면, TBC)는 보수 세팅시 열 분사 방법에 의해 도포될 것이다. 플라즈마 분사는 통상적인 기술이다. 그러나, 상기 오버코트는 선택적으로 상기 논의한 바와 같이 슬러리 형태로 결합 피막상에 도포될 수 있다(산지타의 특허 출원 제 09/557,393 호). 상기 언급한 바와 같이, 터빈 엔진 조작 온도는 모든 휘발 물질을 제거하고, 납땜 물질 및 결합 피막을 기판에 융합시키고; 오버코트를 경화시키기에 충분할 수 있고, 이들 모두는 단일 관계에서 수행된다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 납땜 물질 및 결합 피막 물질을 포함하는 슬러리 조성물이다. 이러한 슬러리는 결합 피막을 상기한 바와 같이 도포하는데 유용하다. 표준 액체 납땜 또는 활성화된 확산 납땜은 슬러리로 사용될 수 있다. 슬러리가 니켈계 합금에 도포될 때, 납땜 합금은 통상적으로 다양한 다른 원소, 예를 들면 크롬, 알루미늄, 및 이트륨과 함께 약 40중량% 이상의 니켈을 함유한다. 납땜 합금의 평균 입경은 통상적으로 상기 언급한 바와 같이 약 20 내지 약 150 ㎛이다.
슬러리중의 상기 결합 피막 물질은 통상적으로 상기 언급한 바와 같이, MCrAlX 유형이다. 상기 결합 피막 입자의 크기는 다소 다양할 수 있다. 종종 약 45㎛ 이상의 평균 입경을 가질 수 있다.
슬러리를 위한 용매 선택은 부분적으로 그 안에 함유된 고체 성분에 달려 있고 이러한 방식으로 기판에 도포될 것이다. 예시적인 용매가 결합 물질 및 다양한 그 밖의 첨가제, 예를 들면 분산제, 습윤제 및 안정화제와 함께 상기 언급되어 있다. 슬러리중 납땜 물질 및 결합 피막의 양은 다양한 인자, 예를 들면 결합 피막의 바람직한 두께, 용매 또는 용매 혼합물중의 결합 피막 및 납땜 물질의 용해도 및 분산성; 및 슬러리가 도포되는 방식에 달려 있다. 통상적으로, 상기 슬러리는 총 슬러리 중량을 기준으로 납땜 물질의 약 20 내지 약 50중량%, 및 결합 피막 약 50 내지 약 80중량%를 포함한다. 슬러리는 일반적으로 약 10중량% 이하의 용매 및 약 10중량% 이하의 결합제를 함유한다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 하기를 포함하는 제품에 관한 것이다.
(a) 금속계 기판, 예를 들면 초합금으로 형성된 것; 및
(b) 납땜 물질 및 결합 피막 물질을 포함하는 기판상의 휘발물질-함유 슬러리.
이러한 슬러리중에 발견될 수 있는 특정 성분은 이미 설명하였다. 슬러리중의 휘발 성분이 실질적으로 제거되면, 그린 층이 남아 있다. 이어서 그린 층을 예를 들면 납땜 기술에 의해 기판에 융합한다. 바람직한 실시태양에서, 납땜 물질은 결합 피막 입자가 매립된 연속적 매트릭스 상을 형성한다. 상기 결합 피막 입자의 크기는 매트릭스 상 밖으로 돌출되도록 선택될 수 있다. 이 경우, 이들은 예를 들면 약 200 마이크로인치 초과의 Ra, 및 바람직하게는 약 300 마이크로인치 초과의 Ra를 갖는 비교적 거친 표면으로 작용한다. 이러한 표면은 후속적으로 도포된 세라믹 층에 우수한 접착력을 제공한다. 이러한 층을 함유하는 제품(예: 지르코니아-계 TBC)은 또한 본 발명의 범위 이내이다.
당업자가 발명을 더욱 잘 이해하기 위해서, 하기 실시예를 예시 목적으로 제 공하되, 결코 제한하고자 함은 아니다.
실시예 1
샘플 A는 비교용이고 전형적인 TBC 시스템을 나타낸다. 상기 기판은 니켈-계 초합금으로부터 제조된 쿠폰이었다. 상기 쿠폰은 그릿-블라스트되고 초음파로 세정되었다. NiCrAlY-유형 결합 피막을 이어서 기판 표면상으로 공기 플라즈마 분사하였다(APS). 공칭 결합 피막 조성은 다음과 같았다: 68중량% Ni, 22중량% Cr, 9중량% Al, 및 1중량% Y. 상기 결합 피막의 두께는 약 5 내지 8 밀(약 127 내지 203 ㎛)이었다. 약 500 내지 약 900 마이크로인치의 평균 조도 Ra를 가졌다. 이어서, TBC(열 차단 피막: 이트리아-안정화된 지르코니아, 8중량%의 이트리아를 가짐)를 결합 피막상에 공기 플라즈마 분사하였다. TBC 두께는 약 10 내지 12 밀이었다(약 254 내지 305 ㎛).
샘플 B는 본 발명의 실시양태를 나타냈다. 우선 교반하에 하기 성분을 아세톤에 첨가함으로써 슬러리를 제조하였다.
(a) 거친 NiCrAlY-유형 결합 피막 분말은 다음과 같은 대략적인 조성을 갖는다: 68중량% Ni, 22중량% Cr, 9중량% Al, 및 1중량% Y. 상기 분말은 -30 + 100 메시, 즉 150 내지 600 ㎛의 평균 입경을 가졌다.
(b) 하기의 대략적인 조성을 갖는 Amdry(등록상표)100으로 시판중인 고온 납땜 분말: 10중량% 규소; 19중량% 크롬, 기본 니켈. 상기 분말은 약 100 메시, 즉 약 150 ㎛ 미만의 평균 입경을 가졌다.
(c) Nicrobraz(등록상표)300 결합제(트리클로로에탄중 에틸 메타크릴레이트' 미국 미시간주 매디슨 하이츠 소재의 월 콜모노이 인코포레이티드(Wall Colmonoy, Inc.)로부터 시판중임))
금속 분말은 건조-혼합되었다(성분(a) 50중량% 및 성분(b) 50중량%). 그런 다음, 성분(c) 및 (d)를 첨가하고 혼합하였다(각각 총 슬러리 중량의 10중량%).
상기 슬러리를 샘플 A에 대해 사용된 동일한 유형의 초합금 쿠폰에 (브러싱에 의해)도포하였다. 상기 슬러리의 습윤 두께는 약 5 밀(127㎛)이었다. 그런 다음, 상기 슬러리를 약 12시간 동안 공기-건조시켰고, 이 동안 휘발 물질의 약 15중량% 이상을 제거하였다. 이어서 생성된 그린 피막을 약 1093 내지 1204℃(2000 내지 2200℉)의 납땜 온도에서 진공로중에 약 1시간 동안 가열하였다. 약 25 ㎛(약 984 마이크로인치)의 Ra를 갖는 조밀하고 거친 결합 피막을 생성하였다. 그런 다음, 샘플 A에 사용된 동일한 유형의 열 차단 피막(지르코니아계)를 결합 피막상에 공기 플라즈마 분사하였다.
도 1은 샘플 A에 대한 피막 시스템의 단면 현미경 사진이다. 영역 I은 기판이다. 영역 II는 열 시험의 결과로서, 기판 및 결합 피막 사이에 형성되기 시작하는 산화물 영역이다. 영역 III는 결합 피막 자체이고 APS 침착으로부터 유발되는 결합 피막 물질 "스플랏"의 전형적인 중첩부를 나타낸다. 영역 IV는 TBC이다.
샘플 A의 전반적인 피막 시스템은 동일한 최종 용도 및 프로젝팅된 가동 수명에 대해 양호한 일체성을 나타낸다. 그러나, 영역 II는 시뮬레이션된 가동 수명의 말기로 갈수록 결합 피막-기판 계면에서 가속화된 산화로부터 생성된다. 상기 산화는 궁극적으로 TBC 및 결합 피막의 대부분 또는 모두가 기판으로부터 탈착되므로, 피막 파단을 초래한다.
도 2는 본 발명의 실시양태에 따라 제조된, 샘플 B에 대해 피막 시스템의 단면 현미경 사진이다. 피막 시스템을 샘플 A로서 동일한 양의 열 시험에 도입하였다. 영역 V는 기판이다. 영역 VI는 기판상에 도포되고 납땜된 슬러리층이다. 영역 VII는 TBC이다. 도 1에 도시된 산화 영역이 없다는 것은 결합 피막-기판에서 가속화된 산화가 일어나지 않음을 나타낸다.
각각의 샘플에 대해 수행된 열 시험의 유형은 퍼니스 사이클 테스팅(Furnace Cycle Testing)이었다. 하나의 사이클은 2000℉(1093℃)에서 45분이었다. 상기 과정은 각각의 샘플에 대해 300회 계속되었다. 결과는 본 발명(샘플 B)이 비교용 바탕선 샘플(샘플 A)보다 약 3배 더 큰 로 사이클 수명을 가졌다는 것을 입증하였다.
실시예 2
본 실시예에서, 동일한 유형의 기판을 사용하여 샘플 C를 제조하였다. 80중량%의 Amdry(등록상표)100 고온 납땜 분말을, 물 10중량% 및 폴리에틸렌 옥사이드 결합제 10중량%와 함께 함유하는 슬러리를 제조하였다. 상기 슬러리를 기판에 약 5밀(127 ㎛)의 습윤 두께가 될 때까지 도포하였다. 이어서 상기 슬러리를 약 14 내지 16시간동안 건조되도록 하였다. 약 15중량%의 휘발 물질이 이러한 건조 단계에서 제거되었고 그린 층이 남았다. 이어서 납땜 접촉 접착제 층(Nicrobraz(상표명) 300)을 그린 층상에 도포하였다.
실시예 1에 사용된 거친 NiCrAlY-유형 결합 피막 분말(샘플 B)를 접촉 접착제상으로 뿌려서 거친 분말의 단층을 생성하였다. 과량의 결합 피막 분말을 불어 날렸다. 이어서 쿠폰을 약 0.25 내지 2시간 동안 약 1093 내지 1204℃(2000-2200℉)의 납땜 온도에서 진공로중에서 가열하여 조밀하고 거친 결합 피막(약 25㎛/984 마이크로인치의 Ra)을 생성하였다. 이어서 샘플 A에서 사용된 동일한 유형의 열 차단 피막(지르코니아계)을 결합 피막상에 공기 분사시켰다.
실시예 1에서와 같이, FCT시험을 수행하였다. 샘플 C는 샘플 B와 대략 동일한 성질을 나타냈다(내균열성 및 층분리). 게다가, 샘플 C는 샘플 A에 대해 입증된 바와 같이 결합 피막-기판 계면에서 가속화된 산화반응을 전혀 나타내지 않았다.
지금까지 바람직한 실시양태를 예시로서 설명하였다. 그러나, 상기 내용은 본 발명의 한정하고자 하는 것이 아니다. 따라서, 다양한 변형, 개조 및 선택적인 양태가 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않는 한 당업자에게 가능할 것이다.
상기 특허, 논문 및 문헌은 모두 본원에서 참조로서 인용한 것이다.
본 발명에 의해, 기판과의 접착력이 양호하고, 고온 및 빈번한 열 사이클에 노출되더라도 양호한 일체성을 유지할 수 있는, 결합 피막을 기판상에 도포하는 방법 및 관련 제품이 수득된다. 또한, 엔진부품 등에 있어서 피막 보수시 기존의 피막을 완전히 제거할 필요없이, 선택된 영역만을 신속하게 보수하고 대체할 수 있다.

Claims (66)

  1. (a) 20 내지 150 ㎛ 범위의 평균 입경을 갖는 납땜 물질 및 휘발 성분을 함유하는 슬러리를 기판에 도포하고,
    (b) 알루미나이드, 백금-알루미나이드, 니켈-알루미나이드, 백금-니켈-알루미나이드, 일반식 MCrAlX(여기서, M은 Fe, Ni, Co 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되고; X는 Y, Ta, Si, Hf, Ti, Zr, B, C 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다)의 합금 및 이들의 조합으로 구성된 군에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 결합 피막 물질을 기판에 도포하되, 여기서, 납땜 물질을 포함하는 슬러리가 결합 피막 물질을 추가로 포함하여 납땜 물질과 결합 피막 물질이 동시에 기판에 적용되는 단계,
    (c) 상기 슬러리 및 결합 피막 물질을 건조시켜 상기 휘발 성분의 적어도 일부를 제거하는 단계, 및
    (d) 상기 납땜 물질 및 결합 피막 물질을 상기 기판에 융합시키는 단계를 포함하는,
    결합 피막을 금속계 기판상에 도포하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    납땜 물질이 니켈, 코발트, 철, 귀금속 및 이들 성분중 하나 이상을 포함하는 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 방법.
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  7. 제 1 항에 있어서,
    슬러리가 결합제, 안정화제, 증점제, 분산제, 해교제, 침전방지제, 가소제, 피부연화제, 윤활제, 계면활성제, 소포제 및 경화 개질제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    슬러리가 슬립 캐스팅, 브러싱, 페인팅, 담금, 유동-피복, 롤-피복, 스핀 피복 및 분사로 이루어진 군으로부터 선택된 기술에 의해 기판에 도포되는 방법.
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  13. 제 1 항에 있어서,
    휘발 성분이 하나 이상의 수성 용매 또는 하나 이상의 유기 용매, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    단계 (c)가 공기-건조에 의해 수행되는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    단계 (d)가 525 내지 1650℃의 온도에서 수행되는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    금속계 기판이 초합금인 방법.
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  29. 제 1 항에 있어서,
    결합 피막이 제 2 슬러리 형태이고 상기 제 2 슬러리가 제 1 슬러리와 미리 혼합되어 예비 혼합물을 형성하고, 상기 예비 혼합물이 단계 (c) 전에 기판에 도포되는 방법.
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  31. 제 1 항에 있어서,
    오버코트가 단계 (d) 후에 결합 피막상에 도포되는 방법.
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  41. (i) 기존의 결합 피막을 기판상의 선택된 영역으로부터 제거하는 단계;
    (ii) 납땜 물질 및 휘발 성분을 포함하는 슬러리를 상기 선택된 영역에 도포하는 단계;
    (iii) 추가의 결합 피막 물질을 상기 선택된 영역에 도포하는 단계; 및
    (iv) 상기 납땜 물질 및 결합 피막 물질을 상기 선택된 영역에 융합하는 단계
    를 포함하는, 금속계 기판상에 도포된 결합 피막을 대체하는 방법.
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  45. (a) 20 내지 150 ㎛ 범위의 평균 입경을 갖는 납땜 물질; 및
    (b) (i) 일반식 MCrAlX(이때 M은 Fe, Ni, Co 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, X는 Y, Ta, Si, Hf, Ti, Zr, B, C 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다)의 합금, 및 (ii) 알루미나이드, 백금-알루미나이드, 니켈-알루미나이드, 백금-니켈-알루미나이드 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 물질중 하나 이상을 포함하는 결합 피막 물질
    을 포함하는 슬러리 조성물.
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6497758B1 (en) * 2000-07-12 2002-12-24 General Electric Company Method for applying a high-temperature bond coat on a metal substrate, and related compositions and articles
AU2003219505A1 (en) 2002-04-11 2003-10-27 Moshe Ben-Chorin Color display devices and methods with enhanced attributes
AT6792U1 (de) * 2002-10-14 2004-04-26 Plansee Tizit Ag Werkzeug oder bauteil mit niedrigem reibwert
US6921582B2 (en) 2002-12-23 2005-07-26 General Electric Company Oxidation-resistant coatings bonded to metal substrates, and related articles and processes
US6904661B2 (en) * 2003-08-05 2005-06-14 Heany Industries, Inc. Method of fabricating surface coated spherical slip joint for forming a sealed interface
DE102004034410A1 (de) * 2004-07-16 2006-02-02 Mtu Aero Engines Gmbh Schutzschicht zum Aufbringen auf ein Substrat und Verfahren zur Herstellung einer Schutzschicht
JP4607530B2 (ja) * 2004-09-28 2011-01-05 株式会社日立製作所 遮熱被覆を有する耐熱部材およびガスタービン
DE102005030848A1 (de) * 2005-07-01 2007-01-11 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Schaufelspitzenpanzerung
DE602007000586D1 (de) * 2006-07-17 2009-04-09 Gen Electric Reparaturverfahren für beschichtete Artikel
US20080066288A1 (en) * 2006-09-08 2008-03-20 General Electric Company Method for applying a high temperature anti-fretting wear coating
US20090022259A1 (en) * 2007-07-20 2009-01-22 General Electric Company Fuel rod with wear-inhibiting coating
US20100159277A1 (en) * 2007-09-21 2010-06-24 General Electric Company Bilayer protection coating and related method
US20090324401A1 (en) 2008-05-02 2009-12-31 General Electric Company Article having a protective coating and methods
US8792607B2 (en) * 2008-10-14 2014-07-29 General Electric Company Fuel rod assembly and method for mitigating the radiation-enhanced corrosion of a zirconium-based component
EP2239351B1 (en) * 2009-04-09 2013-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Introduction of at least one of the elements of hafnium, lanthanum and yttrium into a superalloy component
KR101156135B1 (ko) * 2009-04-28 2012-06-20 한양대학교 산학협력단 우수한 내산화막을 갖춘 내열 초합금 및 그 제조방법
US8986779B2 (en) * 2009-07-31 2015-03-24 General Electric Company Methods of improving surface roughness of an environmental barrier coating and components comprising environmental barrier coatings having improved surface roughness
US9073793B2 (en) * 2009-07-31 2015-07-07 General Electric Company Slurry compositions for making environmental barrier coatings and environmental barrier coatings comprising the same
US9056802B2 (en) 2009-07-31 2015-06-16 General Electric Company Methods for making environmental barrier coatings using sintering aids
US9212100B2 (en) 2009-07-31 2015-12-15 General Electric Company Environmental barrier coatings for high temperature ceramic components
US9023423B2 (en) * 2009-10-07 2015-05-05 General Electric Company Method of deposition of metallic coatings using atomized spray
IT1396884B1 (it) * 2009-12-15 2012-12-20 Nuovo Pignone Spa Inserti in carburo di tungsteno e metodo
US20110139486A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-16 General Electric Company Electrical insulating coating and method for harsh environment
US20110244138A1 (en) * 2010-03-30 2011-10-06 Schlichting Kevin W Metallic coating for non-line of sight areas
US9273400B2 (en) 2010-05-24 2016-03-01 Sikorsky Aircraft Corporation Multilayered coating for improved erosion resistance
US8999226B2 (en) 2011-08-30 2015-04-07 Siemens Energy, Inc. Method of forming a thermal barrier coating system with engineered surface roughness
US9056354B2 (en) 2011-08-30 2015-06-16 Siemens Aktiengesellschaft Material system of co-sintered metal and ceramic layers
CN109339970A (zh) 2011-10-31 2019-02-15 费德罗-莫格尔有限责任公司 涂层活塞以及一种制造涂层活塞的方法
EP2743369A1 (en) * 2012-12-11 2014-06-18 Siemens Aktiengesellschaft Coating system, method of coating a substrate, and gas turbine component
US9911511B2 (en) 2012-12-28 2018-03-06 Global Nuclear Fuel—Americas, LLC Fuel rods with wear-inhibiting coatings and methods of making the same
US9243511B2 (en) 2014-02-25 2016-01-26 Siemens Aktiengesellschaft Turbine abradable layer with zig zag groove pattern
WO2016133582A1 (en) 2015-02-18 2016-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Turbine shroud with abradable layer having dimpled forward zone
US8939706B1 (en) 2014-02-25 2015-01-27 Siemens Energy, Inc. Turbine abradable layer with progressive wear zone having a frangible or pixelated nib surface
WO2015130528A1 (en) 2014-02-25 2015-09-03 Siemens Aktiengesellschaft Turbine component thermal barrier coating with crack isolating engineered surface features
US9151175B2 (en) 2014-02-25 2015-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Turbine abradable layer with progressive wear zone multi level ridge arrays
US10408079B2 (en) 2015-02-18 2019-09-10 Siemens Aktiengesellschaft Forming cooling passages in thermal barrier coated, combustion turbine superalloy components
US20170009328A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-12 General Electric Company Coating process and coated component
US10052724B2 (en) * 2016-03-02 2018-08-21 General Electric Company Braze composition, brazing process, and brazed article
US10646894B2 (en) 2016-06-30 2020-05-12 General Electric Company Squeegee apparatus and methods of use thereof
US10920590B2 (en) 2016-06-30 2021-02-16 General Electric Company Turbine assembly maintenance methods
US10384978B2 (en) 2016-08-22 2019-08-20 General Electric Company Thermal barrier coating repair compositions and methods of use thereof
ES2942851T3 (es) * 2017-11-14 2023-06-07 Doerken Ewald Ag Revestimiento anticorrosión
US10392938B1 (en) * 2018-08-09 2019-08-27 Siemens Energy, Inc. Pre-sintered preform for repair of service run gas turbine components

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5366765A (en) * 1993-05-17 1994-11-22 United Technologies Corporation Aqueous slurry coating system for aluminide coatings
US5650235A (en) * 1994-02-28 1997-07-22 Sermatech International, Inc. Platinum enriched, silicon-modified corrosion resistant aluminide coating
US5666643A (en) * 1995-02-23 1997-09-09 General Electric Company High temperature braze material
JPH11504076A (ja) * 1995-04-27 1999-04-06 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 高温保護被覆システムを有する金属構成要素および構成要素の被覆方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US646869A (en) * 1899-11-18 1900-04-03 Henry Hyde Perkes Caddie-bag.
US3847559A (en) * 1969-05-28 1974-11-12 Dewiant Corp Erosion resistant composites
US4289446A (en) * 1979-06-27 1981-09-15 United Technologies Corporation Ceramic faced outer air seal for gas turbine engines
JPS5788967A (en) * 1980-11-21 1982-06-03 Showa Alum Corp Formation of porous layer on metallic surface
US4325754A (en) * 1980-12-15 1982-04-20 Gte Products Corporation Flexible brazing alloy tape and method of making same
US4715902A (en) * 1981-11-27 1987-12-29 S R I International Process for applying thermal barrier coatings to metals and resulting product
JPH02285078A (ja) * 1989-04-25 1990-11-22 Kawasaki Heavy Ind Ltd ハイブリッド材料の製造方法
US5549927A (en) 1994-03-01 1996-08-27 Modine Manufacturing Company Modified substrate surface and method
US5916518A (en) * 1997-04-08 1999-06-29 Allison Engine Company Cobalt-base composition
US5863668A (en) * 1997-10-29 1999-01-26 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Controlled thermal expansion coat for thermal barrier coatings
EP0985745B1 (en) * 1998-09-08 2006-07-12 General Electric Company Bond coat for a thermal barrier coating system
US6468669B1 (en) 1999-05-03 2002-10-22 General Electric Company Article having turbulation and method of providing turbulation on an article
US6210812B1 (en) * 1999-05-03 2001-04-03 General Electric Company Thermal barrier coating system
US6060174A (en) * 1999-05-26 2000-05-09 Siemens Westinghouse Power Corporation Bond coats for turbine components and method of applying the same
US6302318B1 (en) * 1999-06-29 2001-10-16 General Electric Company Method of providing wear-resistant coatings, and related articles
US6387527B1 (en) * 1999-10-04 2002-05-14 General Electric Company Method of applying a bond coating and a thermal barrier coating on a metal substrate, and related articles
US6355356B1 (en) * 1999-11-23 2002-03-12 General Electric Company Coating system for providing environmental protection to a metal substrate, and related processes
US6541134B1 (en) * 2000-06-22 2003-04-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Abradable thermal barrier coating for CMC structures
US6497758B1 (en) * 2000-07-12 2002-12-24 General Electric Company Method for applying a high-temperature bond coat on a metal substrate, and related compositions and articles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5366765A (en) * 1993-05-17 1994-11-22 United Technologies Corporation Aqueous slurry coating system for aluminide coatings
US5650235A (en) * 1994-02-28 1997-07-22 Sermatech International, Inc. Platinum enriched, silicon-modified corrosion resistant aluminide coating
US5666643A (en) * 1995-02-23 1997-09-09 General Electric Company High temperature braze material
JPH11504076A (ja) * 1995-04-27 1999-04-06 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 高温保護被覆システムを有する金属構成要素および構成要素の被覆方法

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