KR20020050715A - 에이치알-120과 알루미늄-함유 내산화성 금속 코팅 사이의양립성을 개선시키기 위한 중간 코팅 층 - Google Patents

에이치알-120과 알루미늄-함유 내산화성 금속 코팅 사이의양립성을 개선시키기 위한 중간 코팅 층 Download PDF

Info

Publication number
KR20020050715A
KR20020050715A KR1020010081575A KR20010081575A KR20020050715A KR 20020050715 A KR20020050715 A KR 20020050715A KR 1020010081575 A KR1020010081575 A KR 1020010081575A KR 20010081575 A KR20010081575 A KR 20010081575A KR 20020050715 A KR20020050715 A KR 20020050715A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
intermediate layer
less
coating
layer
Prior art date
Application number
KR1020010081575A
Other languages
English (en)
Inventor
우드존허버트
Original Assignee
제이 엘. 차스킨, 버나드 스나이더, 아더엠. 킹
제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이 엘. 차스킨, 버나드 스나이더, 아더엠. 킹, 제너럴 일렉트릭 캄파니 filed Critical 제이 엘. 차스킨, 버나드 스나이더, 아더엠. 킹
Publication of KR20020050715A publication Critical patent/KR20020050715A/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • 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
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • 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
    • C23C28/02—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 only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/021—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 only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
    • 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
    • C23C28/02—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 only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/021—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 only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
    • C23C28/022—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 only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer with at least one MCrAlX layer
    • 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
    • C23C28/02—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 only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/028—Including graded layers in composition or in physical properties, e.g. density, porosity, grain size
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/922—Static electricity metal bleed-off metallic stock
    • Y10S428/923—Physical dimension
    • Y10S428/924—Composite
    • Y10S428/926—Thickness of individual layer specified
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12639—Adjacent, identical composition, components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12639—Adjacent, identical composition, components
    • Y10T428/12646—Group VIII or IB metal-base
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12639—Adjacent, identical composition, components
    • Y10T428/12646—Group VIII or IB metal-base
    • Y10T428/12653—Fe, containing 0.01-1.7% carbon [i.e., steel]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12674—Ge- or Si-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y10T428/1275—Next to Group VIII or IB metal-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y10T428/1275—Next to Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12757—Fe
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • Y10T428/12826—Group VIB metal-base component
    • Y10T428/12847—Cr-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
    • Y10T428/12826—Group VIB metal-base component
    • Y10T428/12847—Cr-base component
    • Y10T428/12854—Next to Co-, Fe-, or Ni-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12937—Co- or Ni-base component next to Fe-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12944—Ni-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12951—Fe-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12771—Transition metal-base component
    • Y10T428/12861—Group VIII or IB metal-base component
    • Y10T428/12951—Fe-base component
    • Y10T428/12958—Next to Fe-base component

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

본 발명은 내산화성 코팅 층 및 내산화성 코팅 층과 부품 사이에 배치된 중간층을 포함하는, 의도적으로 첨가된 질소를 함유하는 합금으로 이루어진 코팅된 금속 부품에 관한 것이다. 중간층은 실질적으로 질소를 함유하지 않는다(질소가 존재하는 경우, 이는 내산화성 층과 함께 질화물을 형성한다).

Description

에이치알-120과 알루미늄-함유 내산화성 금속 코팅 사이의 양립성을 개선시키기 위한 중간 코팅 층{COATING INTERLAYER FOR IMPROVED COMPATIBILITY BETWEEN HR-120 AND ALUMINUM-CONTAINING OXIDATION RESISTANT METALLIC COATINGS}
본 발명은 일반적으로 금속 부품상에 내산화성 금속 코팅을 형성시키는데 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명에서는 합금 에이치알-120(HR-120)과 알루미늄-함유 내산화성 코팅 사이의 양립성을 개선시키는 작용을 하는 중간층을 제공한다.
HR-120은 일부 기체 터빈 고온부 부품에 사용되는 더욱 값비싼 Ni-계 초합금을 대체할 수 있는 양호한 고온 특성을 갖는 Ni-Fe-Cr 합금이다. HR-120의 공칭 조성은 Ni 37중량%, Cr 25중량%, Co 3중량% 이하, Mo 2.5중량% 이하, W 2.5중량% 이하, Cb 0.7중량%, Mn 0.7중량%, Si 0.6중량%, Al 0.1중량%, C 0.05중량%, B 0.004중량%, N 0.2중량% 및 나머지량의 Fe이다. 그러나, 작업온도가 상당히 높으면, 과도한 산화의 위험으로부터 합금을 보호하기 위해 내산화성 코팅이 필요해질 수 있다. 기체 터빈에 사용되는 내산화성 코팅에는 전형적으로 알루미늄이 풍부한데, 그 이유는 Al이 부품의 표면에 보호성 산화물 스케일(scale)을 형성하는데 바람직한 원소이기 때문이다.
HR-120은 고용체(solid solution) 강화제로서 작용하는 질소를 의도적으로 첨가시켜 포함하고 있다는 점에서 보다 독특한 고온 합금이다. 전형적으로 터빈 버킷(bucket), 노즐 및 측판(shroud)에 사용되는, 분무된 MCrAlY(여기에서, M은 Co, Ni 및/또는 Fe이다) 코팅 및 확산 알루미나이드 코팅(즉, Al이 기재내로 확산되고 기재내의 다른 원소가 알루미늄과 함께 코팅을 형성할 때 형성된 코팅)으로 코팅된 HR-120 샘플을 고온에 노출시키면, MCrAlY 코팅의 경우 코팅/기재 계면에서 또는 확산 알루미나이드 코팅의 경우 코팅 자체내에 질화알루미늄 상(phase)이 형성되었다. 후자의 경우에는, 이러한 작용에 의해 코팅중 일부가 완전히 효능을 잃게 되고 정적 공기 노출동안 간단히 부스러져버렸다. MCrAlY 코팅의 경우, 코팅/기재 계면을 따라 연속적인 질화알루미늄 층이 형성되었다. 취화 단계(brittlephase)에 있는 이러한 층은 미세구조가 바람직하지 않은데, 그 이유는 이러한 층이 존재하지 않을 때보다 보호성 코팅이 보다 용이하게 이층되기 때문이다.
이렇게 취성의 질화물 상이 형성되는 것은 HR-120중의 N이 사용된 결과이다. 고온에서 질소와 코팅중의 알루미늄이 상호 확산된 결과 서로 접촉하게 될 때, 질소는 알루미늄과 용이하게 결합한다.
코팅된 HR-120의 작업 노출시 취성의 질화물 층이 형성되는 것을 막을 필요가 있다. 본 발명은 그러한 요구를 충족시키고자 한다.
도 1은 1800℉에 1000시간동안 노출된 후 HR-120상의 분무된 MCrAlY 코팅의 현미경사진이다.
도 2는 1900℉에 1000시간동안 노출된 후 확산된 알루미나이드 코팅에서 생기는 문제점을 보여주는 현미경사진이다.
도 3은 1900℉에서 1000시간동안 노출된 후 다른 알루미나이드화된 (aluminided) 샘플에서 일어난 현상을 나타내는 현미경사진이다.
최근, HR-120과 내산화성 코팅 사이에 중간층을 침착시킴으로써, HR-120중의 질소와 코팅중의 알루미늄의 상호작용의 결과 취성의 질화알루미늄이 형성되는 것을 방지하거나 억제할 수 있음을 발견하였다. 놀랍게도, 이러한 중간층이 존재하여도 코팅된 합금의 기계적 특성 및 물리적 특성에 끼치는 영향은 최소이다.
제 1 요지로서, 본 발명은 내산화성 코팅 층 및 내산화성 코팅 층과 부품 사이에 배치된 중간층을 포함하는, 의도적으로 첨가된 질소를 함유하는 코팅된 금속 부품을 제공한다. 중간층에는 실질적으로 질소가 함유되지 않는다(질소가 존재하는 경우, 이는 내산화성 층으로부터의 알루미늄과 함께 취성의 질화물 상을 형성한다).
추가적인 요지로서, 본 발명은 부품상에 제 1 중간층(이는 실질적으로 질소를 함유하지 않는다)을 코팅시키는 것을 포함하는, 의도적으로 첨가된 질소를 함유하는 금속 부품상에 코팅을 형성하는 방법을 제공한다.
도면을 참조하자면, 도 1은 1800℉에 1000시간동안 노출시킨 후 HR-120상의 분무된 MCrAlY 코팅의 현미경사진이다. 코팅/기재 계면의 연속적인 검은 층이 코팅으로부터의 알루미늄과 합금으로부터의 질소가 서로 접촉할 때 형성되는 질화알루미늄 상이다. 이는 취성의 약한 계면 층을 형성하는 경향이 있으며, 이는 작업시 코팅이 훨씬 더 잘 부스러짐을 의미한다.
도 2는 1900℉에 1000시간동안 노출시킨 후 확산된 알루미나이드 코팅에서 생기는 문제점을 보여준다. 여기에서는, 검은 질화물 상이 코팅 내에 또한 코팅 아래의 기재 합금 내에(알루미늄이 합금내로 확산됨으로 인해) 형성된다. 이 경우, MCrAlY에 의해 나타나는 연속적인 층보다는 불연속적인 큰 입자로서 형성되는 경향이 있다.
도 3은 1900℉에 1000시간동안 노출된 후 다른 알루미나이드화된 샘플에서 관찰된 현상을 보여준다. 여기에서는, 취성의 질화물이 형성됨으로 인해 알루미나이드 코팅이 이층되었다. 더욱이, 이러한 현상은 기계에서 겪게 되는 것 같은 열 충격 없이 등온 노출동안 발생하였다.
본 발명은 통상적으로 HR-120과 알루미늄이 풍부한 코팅 사이에 질소를 함유하지 않은 것을 제외하고는 HR-120과 조성이 동일한 물질의 층을 열 분무(HVOF 또는 VPS)에 의해 도포함으로써 수행된다. "질소를 함유하지 않은"이란 용어는 질소가 합금 조성의 일부로서 의도적으로 첨가되지 않음을 의미한다. 이러한 상황에서, 질소는 전형적으로 50ppm 이하, 더욱 통상적으로는 5 내지 25ppm의 양으로 존재한다. 이로 인해, 질소-함유 물질이 Al이 풍부한 코팅과 긴밀하게 접촉하지 못하게 됨으로써, 질화알루미늄 상이 형성되지 못한다. 중간층의 조성은 의도적으로 첨가된 질소를 제외하고는 HR-120과 동일하다.
이 중간층의 조성은 필수적으로 HR-120의 조성과 동일하다. 따라서, 산화 및 합금의 열적 특성에 대한 효과는 최소이다.
중간층은 예컨대 5 내지 100밀의 두께를 갖는다. 더욱 통상적으로, 중간층의 두께는 부품의 형태 및 작업온도에 따라 10 내지 50밀, 예컨대 15 내지 35밀이다.
본 발명에서는 시기적으로 이른 코팅의 파괴 및 부품의 수명 단축을 일으킬 수 있는 취성의 질화알루미늄 상을 형성하지 않으면서 이러한 물질들의 조합을 사용할 수 있도록 한다. HR-120은 양호한 고온 특성 및 비교적 저렴한 가격 등의 잇점을 갖고, 현재 몇몇 기체 터빈 디자인에서 내부 측판 재료로서 사용되고 있다. 이러한 용도중 몇몇 용도에서는 고온 산화 보호를 위해 알루미늄이 풍부한 코팅을 필요로 한다. 그러나, 본 발명은 알루미늄이 풍부한 코팅과 함께 사용되는 것으로 한정되지는 않는다. 본 발명은 또한 크롬(Cr) 또는 규소(Si)가 풍부한 코팅과 함께 사용될 수도 있는데, 이는 이들 원소도 고온에서 질소의 존재하에 질화물 상을 형성하는 경향을 강하게 나타내기 때문이다.
가장 실용적이고 바람직한 실시태양인 것으로 생각되는 것과 관련하여 본 발명을 기재하였지만, 본 발명이 개시된 실시태양으로 한정되는 것으로 이해되어서는 안되며, 그 반대로 첨부된 특허청구범위의 원리 및 영역내에 포함되는 다양한 변형 및 동종의 장치를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따라, HR-120으로부터의 질소와 내산화성 코팅으로부터의 알루미늄이 서로 접촉하여 질화알루미늄 상을 형성함으로써 코팅이 시기적으로 이르게 파괴되고 HR-120으로 이루어진 부품의 수명이 단축되는 문제점 없이, HR-120으로 이루어진 상기 부품을 기체 터빈에 성공적으로 사용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 내산화성 코팅 층 및 상기 내산화성 코팅 층과 부품 사이에 배치된 중간층(이는 실질적으로 질소를 함유하지 않는다)을 포함하는, 코팅된 금속 부품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내산화성 층이 알루미늄, 크롬 및 규소로 이루어진 군으로부터 선택되는 원소를 포함하는 부품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    조성이 Ni 37중량%, Cr 25중량%, Co 3중량% 이하, Mo 2.5중량% 이하, W 2.5중량% 이하, Cb 0.7중량%, Mn 0.7중량%, Si 0.6중량%, Al 0.1중량%, C 0.05중량%, B 0.004중량%, N 0.2중량% 및 나머지량의 Fe인 에이치알-120(HR-120)으로 이루어진 부품.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간층의 조성이 Ni 37중량%, Cr 25중량%, Co 3중량% 이하, Mo 2.5중량% 이하, W 2.5중량% 이하, Cb 0.7중량%, Mn 0.7중량%, Si 0.6중량%, Al 0.1중량%, C 0.05중량%, B 0.004중량% 및 나머지량의 Fe인 부품.
  5. 부품의 표면상에 배치된 중간층 및 상기 중간층 위에 배치된 내산화성 코팅 층을 포함하며, 이 때
    상기 중간층이 실질적으로 질소를 함유하지 않는(질소는 존재하는 경우 상기 내산화성 층과 함께 질화물을 형성한다),
    기체 터빈에 사용하기 적합한 코팅된 금속 부품.
  6. 제 5 항에 있어서,
    내산화성 층이 알루미늄, 크롬 및/또는 규소로 이루어진 군으로부터 선택되는 원소를 포함하는 부품.
  7. 제 5 항에 있어서,
    조성이 Ni 37중량%, Cr 25중량%, Co 3중량% 이하, Mo 2.5중량% 이하, W 2.5중량% 이하, Cb 0.7중량%, Mn 0.7중량%, Si 0.6중량%, Al 0.1중량%, C 0.05중량%, B 0.004중량%, N 0.2중량% 및 나머지량의 Fe인 HR-120으로 이루어진 부품.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 중간층의 조성이 Ni 37중량%, Cr 25중량%, Co 3중량% 이하, Mo 2.5중량% 이하, W 2.5중량% 이하, Cb 0.7중량%, Mn 0.7중량%, Si 0.6중량%, Al 0.1중량%, C 0.05중량%, B 0.004중량% 및 나머지량의 Fe인 부품.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 중간층이 10 내지 50밀의 두께를 갖는 부품.
  10. 실질적으로 질소를 함유하지 않는 제 1 중간층을 부품 상에 코팅시키는 것을 포함하는, 금속 부품에 코팅을 형성하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 부품이 Ni 37중량%, Cr 25중량%, Co 3중량% 이하, Mo 2.5중량% 이하, W 2.5중량% 이하, Cb 0.7중량%, Mn 0.7중량%, Si 0.6중량%, Al 0.1중량%, C 0.05중량%, B 0.004중량%, N 0.2중량% 및 나머지량의 Fe로 이루어진 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 중간층의 조성이 Ni 37중량%, Cr 25중량%, Co 3중량% 이하, Mo 2.5중량% 이하, W 2.5중량% 이하, Cb 0.7중량%, Mn 0.7중량%, Si 0.6중량%, Al 0.1중량%, C 0.05중량%, B 0.004중량% 및 나머지량의 Fe인 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 중간층을 10 내지 50밀의 두께로 적용하는 방법.
KR1020010081575A 2000-12-21 2001-12-20 에이치알-120과 알루미늄-함유 내산화성 금속 코팅 사이의양립성을 개선시키기 위한 중간 코팅 층 KR20020050715A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/741,110 2000-12-21
US09/741,110 US6391479B1 (en) 2000-12-21 2000-12-21 Coating interlayer for improved compatibility between HR-120 and aluminum-containing oxidation resistant metallic coatings

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090010682A Division KR100943789B1 (ko) 2000-12-21 2009-02-10 코팅된 금속 부품 및 이의 형성 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20020050715A true KR20020050715A (ko) 2002-06-27

Family

ID=24979432

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010081575A KR20020050715A (ko) 2000-12-21 2001-12-20 에이치알-120과 알루미늄-함유 내산화성 금속 코팅 사이의양립성을 개선시키기 위한 중간 코팅 층
KR1020090010682A KR100943789B1 (ko) 2000-12-21 2009-02-10 코팅된 금속 부품 및 이의 형성 방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090010682A KR100943789B1 (ko) 2000-12-21 2009-02-10 코팅된 금속 부품 및 이의 형성 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6391479B1 (ko)
EP (1) EP1217096B1 (ko)
JP (1) JP4060072B2 (ko)
KR (2) KR20020050715A (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8262812B2 (en) 2007-04-04 2012-09-11 General Electric Company Process for forming a chromium diffusion portion and articles made therefrom
JP5815837B2 (ja) * 2011-04-13 2015-11-17 ロールス−ロイス コーポレイション 金属基材上のイリジウムを含む界面拡散バリア層
EP2918705B1 (en) 2014-03-12 2017-05-03 Rolls-Royce Corporation Coating including diffusion barrier layer including iridium and oxide layer and method of coating
CN108300996B (zh) * 2018-01-23 2019-02-05 宁波沈鑫电子有限公司 一种替代压铸铝阳极的金属表面上色工艺
CN113278834B (zh) * 2021-05-24 2022-03-08 大冶特殊钢有限公司 超高n含量高温合金的vim炉冶炼方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3649225A (en) * 1969-11-17 1972-03-14 United Aircraft Corp Composite coating for the superalloys
EP0309830A1 (de) * 1987-09-29 1989-04-05 Siemens Aktiengesellschaft Gassperrschicht auf Überspannungsableiter und Lichtwellenleiter
US5232662A (en) * 1992-08-13 1993-08-03 Carondelet Foundry Company Heat-resistant corrosion-resistant superalloys
CA2175439C (en) * 1996-04-30 2001-09-04 Sabino Steven Anthony Petrone Surface alloyed high temperature alloys
US5900283A (en) * 1996-11-12 1999-05-04 General Electric Company Method for providing a protective coating on a metal-based substrate and related articles

Also Published As

Publication number Publication date
US6391479B1 (en) 2002-05-21
EP1217096A2 (en) 2002-06-26
KR20090024764A (ko) 2009-03-09
EP1217096B1 (en) 2012-02-15
KR100943789B1 (ko) 2010-02-23
EP1217096A3 (en) 2003-11-12
JP4060072B2 (ja) 2008-03-12
JP2002302779A (ja) 2002-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3464003B2 (ja) 高温の構成要素に対する浸食・腐食保護被覆
US5316866A (en) Strengthened protective coatings for superalloys
CA1069779A (en) Coated superalloy article
US6746782B2 (en) Diffusion barrier coatings, and related articles and processes
US6060174A (en) Bond coats for turbine components and method of applying the same
CN101460708B (zh) 涂覆的涡轮部件以及涂覆涡轮部件的方法
KR100943789B1 (ko) 코팅된 금속 부품 및 이의 형성 방법
US6394755B1 (en) Enhanced coating system for turbine airfoil applications
KR100854666B1 (ko) 피스톤 링용의 내마모성 니켈-알루미나이드계 재료
US20120223127A1 (en) Components and methods of forming protective coating systems on components
US4973445A (en) High-temperature protective coating
JPS6048590B2 (ja) 被覆金属物品
JP2007186788A (ja) 拡散障壁コーティングおよびタービンエンジン部品
CA2473565C (en) High-temperature protection layer
JP4160168B2 (ja) タービン燃焼器部品用保護皮膜
US7141128B2 (en) Intermetallic material and use of this material
US20110300405A1 (en) Oxidation resistant components and related methods
JPH03503184A (ja) 金属対象物、特に保護被覆を有するガスタービン翼
US4537744A (en) High-temperature protection layer
EP2322684A1 (en) Oxide-forming protective coatings for niobium-based materials
JPH09241818A (ja) タービン部材の耐摩耗コーティング
JPH11511203A (ja) 高温酸化性ガスの案内部品
US6528178B1 (en) High temperature resistant article with improved protective coating bonding and method of manufacturing same
EP1215301A1 (en) Method for treating the bond coating of a component
US20040247926A1 (en) Aluminum oxide coated honeycomb for S2S and S3S sealing system with extended oxidation life

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B601 Maintenance of original decision after re-examination before a trial
WITB Written withdrawal of application
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20090210

Effective date: 20090417