KR20030024685A - Coating system for high temperature stainless steel - Google Patents

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케이. 타조프 콘스탄틴
안토니 피셔 게리
프레스코트 로버트
첸 얀
젱 행
고운더 서브라마니안 치니아
조지 위지키어스키 앤드류
마누엘 멘데즈 에이스베이도 후안
에스. 고로데스키 알렉산더
존 레드몬드 에드워드
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Abstract

MCrAlX 또는 MCrAlXT(이때, M은 니켈, 코발트, 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르콘, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합이며, T는 실리콘, 탄탈, 티탄, 백금, 팔라듐, 레늄, 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀 또는 이들의 조합임)의 코팅으로 강을 코팅함으로써, 예를 들면 탄화수소의 열분해에 의한 에틸렌 생산 또는 산화물 광석의 환원 중에 부식성 환경하 고온에서 코크스화 및 부식으로부터 탄소강 및 스테인레스강, 특히 고온 스테인레스강을 보호하기 위한 방법이 제공된다. 상기 코팅 및 기판은 기판에 오버레이 코팅을 금속결합시키고 다중 상의 마이크로 구조를 형성시키기 위해 유효한 약 10분 이상, 바람직하게는 약 20분 내지 24시간 동안 약 1000 내지 1200℃에서 열처리된다. 상기 코팅은 바람직하게는 그 위에 알루미늄층을 퇴적하고, 얻어진 코팅을 약 1000℃ 이상의 온도에서 알루미나 표면층을 형성하기 위해 유효한 시간동안 산화 처리함으로써 알루미늄 도금된다. 중간에 알루미늄을 함유하는 인터레이어는 오버레이 코팅의 퇴적 전에 기판에 직접 퇴적될 수 있고, 스테인레스강 기판과 코팅 사이에 보호 인터레이어를 형성하고 기판/코팅 계면에서 질화물 형성을 분산시키기 위해 코팅과 함께 열처리된다. 또한, 상기 코팅은 기판 상에 퇴적될 수 있고, MCrAlXT의 미세화된 분말을 플라즈마 육성 아크 퇴적시켜 기판에 금속 결합될 수 있어 별도의 열처리에 대한 필요성을 생략할 수 있다. 또한, 원하는 MCrAlXT 합금을 생성하기 위해 배합된 분말 조성물이 기판에 도포될 수 있다.MCrAlX or MCrAlXT, wherein M is nickel, cobalt, iron or mixtures thereof, X is yttrium, hafnium, zircon, lanthanum, scandium or combinations thereof, T is silicon, tantalum, titanium, platinum, palladium, rhenium, By coating the steel with a coating of molybdenum, tungsten, niobium or a combination thereof, for example carbon steel and stainless steel from coking and corrosion at high temperatures under corrosive environments during ethylene production by pyrolysis of hydrocarbons or reduction of oxide ores, In particular, a method for protecting high temperature stainless steel is provided. The coating and substrate are heat treated at about 1000 to 1200 ° C. for at least about 10 minutes, preferably about 20 minutes to 24 hours, effective to metalbond the overlay coating to the substrate and form the microstructure of the multiphase. The coating is preferably aluminum plated by depositing an aluminum layer thereon and subjecting the resulting coating to an oxidation treatment for an effective time to form an alumina surface layer at a temperature of about 1000 ° C. or higher. Interlayers containing aluminum in the middle can be deposited directly onto the substrate prior to deposition of the overlay coating, and heat treated with the coating to form a protective interlayer between the stainless steel substrate and the coating and to disperse nitride formation at the substrate / coating interface. do. In addition, the coating may be deposited on the substrate, the micronized powder of MCrAlXT may be metal bonded to the substrate by plasma grown arc deposition can omit the need for a separate heat treatment. In addition, a powder composition blended to produce the desired MCrAlXT alloy can be applied to the substrate.

Description

고온 스테인레스강을 위한 코팅 시스템 {COATING SYSTEM FOR HIGH TEMPERATURE STAINLESS STEEL}Coating System for High Temperature Stainless Steels {COATING SYSTEM FOR HIGH TEMPERATURE STAINLESS STEEL}

스테인레스강은 주성분으로서 철, 니켈 및 크롬을 기재로 하는 합금 그룹으로서, 특정한 구조 및 특성을 얻기 위해 탄소, 텅스텐, 니오븀, 티탄, 몰리브덴, 망간 및 실리콘을 첨가제로서 포함할 수 있다. 그 주요 유형은 마르텐사이트계(martensitic), 페라이트계(ferritic), 듀플렉스계(duplex) 및 오스테나이트계(austenitic) 강으로서 얄려져 있다. 오스테나이트계 스테인레스강은 일반적으로 높은 강도 및 내식성이 요구되는 곳에 사용된다. 이러한 강들 중 하나의 그룹은 총괄적으로 고온 합금(high temperature alloy: HTA)으로서 알려져 있고, 일반적으로 650℃ 이상의 고온에서 약 1150℃의 철 야금학(ferrous metallurgy)의 온도 한계까지 연장하여 운전하는 산업 공정에 사용된다. 사용되는 주요 오스테나이트 합금은 18 내지 42중량%의 크롬, 18 내지 48중량%의 니켈, 잔량의 철 및 기타 합금 첨가제의 범위 철, 니켈 또는 크롬의 조성을 갖는다. 전형적으로, 고크롬(high chromium) 스테인레스강은 약 31 내지 38중량%의 크롬을 가지며, 저크롬 스테인레스강은 약 20 내지 25중량%의 크롬을 갖는다.Stainless steel is an alloy group based on iron, nickel and chromium as main components and may include carbon, tungsten, niobium, titanium, molybdenum, manganese and silicon as additives to obtain specific structures and properties. Its main types are named as martensitic, ferritic, duplex and austenitic steels. Austenitic stainless steels are generally used where high strength and corrosion resistance are required. One group of these steels is collectively known as a high temperature alloy (HTA) and is generally used in industrial processes operating at temperatures above 650 ° C. extending to a temperature limit of ferrous metallurgy of about 1150 ° C. Used. The main austenite alloys used have a composition of 18 to 42% by weight of chromium, 18 to 48% by weight of nickel, the balance of iron and other alloying additives iron, nickel or chromium. Typically, high chromium stainless steel has about 31 to 38 weight percent chromium and low chromium stainless steel has about 20 to 25 weight percent chromium.

HTA의 벌크(bulk) 조성은 내크리프성(creep resistance) 및 강도와 같은 물리적 특성, 및 내식성과 같은 표면의 화학적 특성 쪽으로 의도된다. 부식성은 운전 환경에 따라 많은 형태를 띠며, 탄화(carburization), 산화 및 황화(sulfidation)를 포함한다. 크롬 산화물(크로미아)이 풍부한 표면에 의해 벌크 합금이 보호된다. 사용된 합금의 특정한 조성은 최적화된 물리적 특성(벌크) 및 화학적 특성(표면)을 의미한다. 표면 합금을 통한 표면의 화학적 특성 및 벌크 조성을 통한 물리적 특성을 처리할 수 있는 능력은 많은 가혹한 조건의(severe service) 산업 환경에서 재료 성능을 향상시키기 위한 많은 기회를 제공할 것이다.The bulk composition of the HTA is intended towards physical properties such as creep resistance and strength, and chemical properties of the surface such as corrosion resistance. Corrosiveness takes many forms, depending on the operating environment and includes carburization, oxidation and sulfidation. The bulk alloy is protected by a surface rich in chromium oxide (chromia). The specific composition of the alloy used means optimized physical properties (bulk) and chemical properties (surface). The ability to deal with the chemical properties of surfaces through surface alloys and physical properties through bulk compositions will provide many opportunities for improving material performance in many harsh service industrial environments.

표면 합금 처리는 성분 표면에 재료의 정확한 조합을 적절한 비율로 전달하기 위한 다양한 코팅 공정을 사용함으로써 수행될 수 있다. 이들 재료는 예비-설계되거나(pre-engineered) 또는 원하는 이점을 제공할 수 있는 마이크로 구조를 얻도록 제어 방식으로 벌크 메트릭스(matrix)와 함께 합금 처리할 필요가 있다. 이러한 제어는 모든 구성 성분 상호간의 상대적 확산 및 전체 상 전개(phaseevolution)의 제어를 필요로 한다. 표면 합금은 일단 형성되면, 반응성 가스 열처리에 의해 필요한 만큼 활성화 및 재활성화될 수 있다. 표면 합금 처리와 표면 활성화는 모두 700℃를 초과하는 온도에서 원자 차원의 구성 성분의 상당한 이동을 필요로 하기 때문에, HTA 제품은 의도된 고온 운전 능력에 의해 그 과정으로부터 가장 큰 이점이 있을 수 있다. 또한, 이러한 과정은 보다 저온의 운전 온도를 위해 의도된 제품에 대해서도 사용할 수 있지만, 물리적 특성을 재정립(reestablish)하기 위한 표면 합금 처리 및 활성화 후, 사후 열처리(post heat treatment)를 필요로 할 수 있다.Surface alloying can be performed by using a variety of coating processes to deliver the correct combination of materials to the component surface in an appropriate proportion. These materials need to be pre-engineered or alloyed with the bulk matrix in a controlled manner to obtain a microstructure that can provide the desired benefits. Such control requires control of relative phase diffusion and overall phaseevolution between all components. Once formed, the surface alloy can be activated and reactivated as needed by reactive gas heat treatment. Since both surface alloying and surface activation require significant movement of atomic components at temperatures in excess of 700 ° C., HTA products can be most beneficial from the process by their intended high temperature operating capabilities. This process can also be used for products intended for colder operating temperatures, but may require post heat treatment after surface alloy treatment and activation to reestablish physical properties. .

표면 합금 또는 코팅 시스템은 상업용 베이스 합금(base alloy) 화학 조성으로부터 시작하여 특정 성능 요건을 만족하도록 코팅 시스템을 적절히 설계하는데에 이르기까지 최종 사용자에게 광범위한 이점을 제공하도록 의도될 수 있다. 이러한 시스템에 의도될 수 있는 특성으로는 다음과 같은 것들이 있다: 우수한 고열 가스 내식성(탄화, 산화, 황화), 제어된 촉매 활성; 및 고열 내침식성.Surface alloys or coating systems may be intended to provide a wide range of benefits to end users, starting with commercial base alloy chemistry and ranging from properly designing the coating system to meet specific performance requirements. Characteristics that can be intended for such systems include: good high temperature gas corrosion resistance (carbonization, oxidation, sulfidation), controlled catalytic activity; And high temperature erosion resistance.

고온에서 합금을 보호하기 위해서 주로 사용되는 2개의 금속 산화물, 즉, 크로미아 및 알루미나, 또는 이들의 혼합물이 있다. 고온 사용을 위한 스테인레스강의 조성은 양호한 기계적 특성과 양호한 내산화성 및 내식성 사이의 균형을 제공하도록 맞춰진다. 알루미나 스케일(scale)을 제공할 수 있는 합금 조성은 양호한 내산화성이 요구될 때 바람직한 반면, 크로미아 스케일을 형성할 수 있는 조성은 고온 부식 조건에 대한 내성을 위해 선택된다. 불행하게도, 벌크 합금에 높은 함량의 알루미늄과 크롬을 첨가하면 양호한 기계적 특성을 유지할 수 없으며, 알루미늄및/또는 크롬을 정상적으로 함유하는 코팅이 벌크 합금에 도포되어 원하는 표면 산화물을 제공한다.There are two metal oxides mainly used for protecting the alloy at high temperatures, ie chromia and alumina, or mixtures thereof. The composition of stainless steel for high temperature use is tailored to provide a balance between good mechanical properties and good oxidation and corrosion resistance. Alloy compositions capable of providing an alumina scale are preferred when good oxidation resistance is required, while compositions capable of forming chromia scales are selected for resistance to high temperature corrosion conditions. Unfortunately, the addition of high amounts of aluminum and chromium to the bulk alloy cannot maintain good mechanical properties, and coatings containing normally aluminum and / or chromium are applied to the bulk alloy to provide the desired surface oxides.

재료적인 관점에서, 가장 정밀한 산업용 공정 중 하나는 탄화수소 증기 열분해(크래킹)에 의한 에틸렌과 같은 올레핀의 생산 공정이다. 에탄, 프로판, 부탄 또는 나프타와 같은 탄화수소 공급 원료는 증기와 혼합되어 용접된 튜브 및 이형관으로 제조된 노 코일(furnace coil)을 통과한다. 이러한 코일은 외벽 상에서 가열되고, 그 열은 내벽 표면으로 전도되어 탄화수소 원료의 열분해로 이어져 850 내지 1150℃의 온도 범위에서 원하는 제품 혼합물을 생산한다. 상기 공정의 바람직하지 않은 부작용은 코일 내벽 표면상에서 코크스(탄소)의 생성이다. 다음과 같은 주요 유형의 2개의 코크스가 있다: 니켈 또는 철과 같은 촉매에 의해 촉진시 긴 선(thread) 형태로 성장하는 촉매성(catalytic) 코크스(또는 필라멘트형 코크스), 및 가스상에서 형성하여 가스 흐름으로부터 도금되는 비정질(amorphous) 코크스. 소량의 공급 원료의 열분해시, 촉매성 코크스는 퇴적물의 80∼90%를 차지할 수 있고, 비정질 코크스 회수를 위한 넓은 표면적을 제공한다.From a material point of view, one of the most precise industrial processes is the production of olefins such as ethylene by hydrocarbon steam pyrolysis (cracking). Hydrocarbon feedstocks such as ethane, propane, butane or naphtha pass through a furnace coil made of welded tubes and release tubes mixed with steam. These coils are heated on the outer wall and the heat is conducted to the inner wall surface leading to the pyrolysis of the hydrocarbon raw material to produce the desired product mixture in the temperature range of 850 to 1150 ° C. An undesirable side effect of this process is the production of coke (carbon) on the coil inner wall surface. There are two main types of coke: Catalytic coke (or filamentous coke), which grows in long thread form when promoted by a catalyst such as nickel or iron, and forms gas in gas Amorphous coke plated from the flow. Upon pyrolysis of a small amount of feedstock, the catalytic coke may account for 80-90% of the deposit, providing a large surface area for amorphous coke recovery.

코크스는 처리량을 유지하기 위해 튜브 외벽 온도를 연속적으로 증가시킬 필요가 있는 열 절연체로서 작용한다. 코크스가 과량으로 생성되어 튜브 표면 온도가 더 이상 증가될 수 없고, 연소에 의해 코크스를 제거하기 위해(탈코크스화) 노 코일이 오프라인(offline)으로 될 때 문제점이 발생한다. 탈코크스화 공정은 전형적으로 24 내지 96시간 동안 지속되고, 소량의 원료 공급로에 대해서는 10 내지 90마다 한번씩 필요하며, 다량의 원료 공급 작업에 대해서는 상당히 길어진다.Coke acts as a thermal insulator that needs to continuously increase the tube outer wall temperature to maintain throughput. Coke is produced in excess so that the tube surface temperature can no longer be increased, and problems arise when the furnace coil goes offline to remove coke (decoking) by combustion. The decoking process typically lasts for 24 to 96 hours, is required once every 10 to 90 for small feedstocks, and considerably longer for large feedstocks.

탈코크스화 기간 중에는, 판매가 가능한 제품의 생산이 전혀 없고 이는 주요 경제적 손실을 나타낸다. 또한, 탈코크스화 공정은 튜브의 분해를 가속시키며, 이는 수명을 짧게 한다. 상기 공정에 소개된 비효율성 이외에도, 코크스 형성은 또한 튜브 내벽의 가속화된 탄화, 기타 유형의 부식 및 침식을 초래한다. 이러한 탄화는 탄소가 취성(brittle) 탄화물 상을 형성하는 강으로 확산되기 때문이다. 이러한 공정은 부피 팽창으로 이어지고, 취성화(embrittlement)는 강도의 손실 및 균열 개시 가능성을 유발한다. 탄화가 증가하면서, 크롬 기재 스케일의 형성을 통해 몇몇 내코킹성(coking resistance)을 제공할 수 있는 합금의 능력이 열화된다. 정상 운전 온도에서, 몇몇 강관 합금의 벽 두께의 절반이 설치한 지 2년 정도에서 탄화될 수 있다. 전형적인 튜브 수명은 3 내지 6년 정도이다.During the decoking period, there is no production of salable products and this represents a major economic loss. In addition, the decoking process accelerates the decomposition of the tube, which shortens the life. In addition to the inefficiencies introduced in the process, coke formation also results in accelerated carbonization of the tube inner wall, other types of corrosion and erosion. This carbonization is due to the diffusion of carbon into the steel to form a brittle carbide phase. This process leads to volume expansion, and embrittlement causes loss of strength and the possibility of crack initiation. As carbonization increases, the alloy's ability to provide some coking resistance through the formation of a chromium based scale degrades. At normal operating temperatures, half of the wall thickness of some steel pipe alloys can be carbonized in about two years of installation. Typical tube life is on the order of three to six years.

알루미늄 도금강(aluminized steel), 실리카 코팅강, 및 망간 산화물 또는 크롬 산화물이 풍부한 강의 표면은 촉매성 코크스 형성을 감소시키는데 있어 유리하다는 것이 증명되었다. AlonizingTM, 또는 알루미늄 도금화는 화학 증착 기술인 압축 침탄법(pack cementation)에 의해 합금 표면으로 알루미늄 확산을 수반한다. 상기 코팅은 촉매성 코크스 형성을 감소시키고 산화 및 기타 형태의 부식으로부터 보호하는데 유효한 알루미나 스케일을 제공한다. 상기 코팅은 에틸렌로(ethylene furnace)에서 사용되는 온도와 같은 온도에서는 안정하지 않고, 또한 취성이 있어 파쇄(spall)되거나 베이스 합금 메트릭스로 확산하는 경향을 나타낸다. 일반적으로, 압축 침탄법은 1 또는 2개 원소의 퇴적에 한정되며, 다수 원소의 공-퇴적(co-deposition)은 매우 어렵다. 상업적으로, 소수의 원소, 주로 알루미늄의 퇴적에 한정된다. 2개의 원소, 예를 들면 크롬 및 실리콘의 공-퇴적에 대한 몇몇 연구가 수행되어 왔다. 알루미늄 확산 코팅(diffusion coating)을 합금 기판에 도포하기 위한 또 다른 접근 방법이 미국 특허 제 5,403,629호(P. Adam et al.)에 기재되어 있다. 이 특허에 의하면, 금속 성분의 표면 상에 예를 들면 스퍼터링에 의해 금속성 인터레이어(interlayer)를 증착하기 위한 방법이 상세히 기재되어 있다. 이어서, 상기 인터레이어(interlayer) 상에 알루미늄 확산 코팅이 퇴적된다.Surfaces of aluminum plated, silica coated steel, and steel rich in manganese oxide or chromium oxide have proven to be advantageous in reducing catalytic coke formation. Alonizing , or aluminum plating, involves the diffusion of aluminum into the alloy surface by pack cementation, a chemical vapor deposition technique. The coating provides an alumina scale that is effective in reducing catalytic coke formation and protecting it from oxidation and other forms of corrosion. The coating is not stable at temperatures such as those used in ethylene furnaces, and is also brittle and tends to spread or diffuse into base alloy matrices. In general, compression carburizing is limited to the deposition of one or two elements, and co-deposition of many elements is very difficult. Commercially, it is limited to the deposition of a few elements, mainly aluminum. Several studies have been carried out on the co-deposition of two elements, for example chromium and silicon. Another approach for applying aluminum diffusion coatings to alloy substrates is described in US Pat. No. 5,403,629 (P. Adam et al.). According to this patent, a method for depositing metallic interlayers, for example by sputtering, on the surface of a metal component is described in detail. Subsequently, an aluminum diffusion coating is deposited on the interlayer.

또 다른 확산 코팅이 연구되어 왔다. "Processing and Properties"의 "The Effect of Time at Temperature on Silicon Titanium Diffusion Coating on IN738 Base Alloy" 제목의 M. C. Meelu and M. H. Lorretto의 논문에 연장 기간에 걸쳐 고온에서 압축 침탄법에 의해 도포된 Si-Ti 코팅의 평가가 기재되어 있다.Another diffusion coating has been studied. In a paper by MC Meelu and MH Lorretto entitled "The Effect of Time at Temperature on Silicon Titanium Diffusion Coating on IN738 Base Alloy" in "Processing and Properties," Si-Ti coating applied by compression carburizing at high temperature over an extended period of time. The evaluation of is described.

그 이전에, 개선된 내산화성 및 내식성을 위해 초합금(superalloy) 상에 MCrAlX 코팅을 알루미늄 도금화하는 이점이 상세히 기록되어 있다. 예를 들면 유럽특허 제 897996호는 화학 증착 기술을 사용하여 알루미나이드 상도(top coat)를 도포함으로써 초합금 상에 MCrAlY의 고온 내산화성을 개선하는 것을 기재하고 있다. 유사하게, 미국특허 제 3,874,901호는 전자 빔-물리적 증착법을 사용하여 MCrAlY 상에 알루미늄 오버레이(overlay)를 퇴적시켜 MCrAlY의 근방 표면에 알루미늄을 풍부하게 하고, 오버레이의 구조적 흠결을 밀봉함으로써 코팅의 고온 내식성 및 내산화성을 개선하는 초합금의 코팅 시스템을 기재하고 있다. 이들 시스템은 모두 MCrAlY를 그 위에 퇴적시킴으로써 초합금에 부여된 내산화성 및/또는 고온 내식성을 개선하는 것에 관한 것이다. 이들 참고문헌은 석유화학 산업에서 사용되는 고온 스테인레스강 합금의 내코킹성 또는 내식성의 개선과는 관련이 없다.Prior to that, the benefits of aluminum plating MCrAlX coatings on superalloys have been documented in detail for improved oxidation and corrosion resistance. For example, EP 897996 describes improving the high temperature oxidation resistance of MCrAlY on superalloys by applying an aluminide top coat using chemical vapor deposition techniques. Similarly, U.S. Patent No. 3,874,901 discloses an aluminum overlay on MCrAlY using electron beam-physical vapor deposition to enrich aluminum on the near surface of MCrAlY and seal the structural defects of the overlay to seal the high temperature corrosion resistance of the coating. And coating systems of superalloys that improve oxidation resistance. These systems all relate to improving the oxidation and / or high temperature corrosion resistance imparted to superalloys by depositing MCrAlY thereon. These references are not related to the improvement of the coking or corrosion resistance of high temperature stainless steel alloys used in the petrochemical industry.

효과적인 코팅을 찾는데 있어 주요 난점은 다수의 도포된 코팅이 탄화수소 열분해로의 특정 고온 운전 온도 하에서 튜브 합금 기판에 부착되지 않는 경향이 있다는 것이다. 또한, 상기 코팅은 열안정성, 열충격성, 고온 침식성, 탄화, 산화 및 황화 중 일부 또는 모두에 대해 필요한 내성이 부족하다. 탄화수소 증기 열분해에 의해 올레핀을 생산하고, 철광석의 직접 환원을 위한 시판 제품은 열안정성, 고온 내침식성 및 내열충격성을 나타내면서 연장된 운전 수명 중에 필요한 내코킹성화 및 내탄화성을 제공할 수 있어야 한다.The main difficulty in finding an effective coating is that many of the applied coatings do not tend to adhere to the tube alloy substrate under certain high temperature operating temperatures to hydrocarbon pyrolysis. In addition, the coating lacks the necessary resistance to some or all of thermal stability, thermal shock, high temperature erosion, carbonization, oxidation and sulfidation. Commercially available products for the production of olefins by hydrocarbon steam pyrolysis and for the direct reduction of iron ore should be able to provide the necessary coking and carbonization resistance over an extended operating life while exhibiting thermal stability, high temperature erosion resistance and thermal shock resistance.

지하 석유 및 가스 시추, 생산 및 케이싱 튜브 스트링 및 연장들은 유해한 지하 환경(hostile subterranean environment)하에서 부식 및 침식되기 쉬운 탄소강으로 제작된다. 따라서, 이러한 탄소강 성분 상에 보호 표면을 코팅할 필요가 있다.Underground oil and gas drilling, production and casing tube strings and extensions are made of carbon steel that is susceptible to corrosion and erosion under a hostile subterranean environment. Therefore, there is a need to coat a protective surface on this carbon steel component.

예를 들면 미국 특허 제 4,878,953 및 5,624,717호에 기재된 바와 같은 플라즈마 육성 아크 표면 처리법(plasma transferred arc surfacing, PTAS)은 도전성 기판 상에 상이한 조성과 두께의 코팅을 도포하기 위해 사용되는 기술이다. 상기 재료는 양극 및 공작물(workpiece) 간의 아크를 발생시키는 토치로 분말 또는 전선 형태로 공급된다. 상기 아크는 분말 또는 전선 및 기판의 표면을 가열시키는 플라즈마를 발생시켜 이들을 용융시키고, 고화(solidification)시 용접된 코팅을 형성하는 액체 퍼들(puddle)을 형성한다. 재료의 공급 속도, 토치의 속도, 기판에 대한 거리 및 아크를 통해 흐르는 전류를 변화시킴으로써, 두께, 마이크로 구조, 밀도, 기타 코팅 특성을 제어할 수 있다(P. Harris and B. L. Smith, Metal Construction 15 (1983) 661-666). 이 기술은 니켈 기재 초합금의 상부상에 MCrAlY를 표면 처리하는 것(G. A. Saltzman, P. Sahoo, Proc. IV National Thermal Spray Conference, 1991, pp 541-548) 뿐 아니라 내부 연소 엔진 실린더의 배기 밸브 및 기타 부속에 고크롬 니켈 기재 코팅을 표면 처리하는 것(Danish Patent 165,125, 미국 특허 제 5,958,332호)을 포함하는 고온 부식을 방지하기 위한 일부 분야에서 사용되어 왔다.Plasma transferred arc surfacing (PTAS), for example as described in US Pat. Nos. 4,878,953 and 5,624,717, is a technique used to apply coatings of different compositions and thicknesses onto conductive substrates. The material is supplied in the form of powder or wire to a torch that generates an arc between the anode and the workpiece. The arc generates a plasma that heats the surface of the powder or wire and the substrate to melt them and form a liquid puddle that forms a welded coating upon solidification. By varying the feed rate of the material, the speed of the torch, the distance to the substrate, and the current flowing through the arc, thickness, microstructure, density, and other coating properties can be controlled (P. Harris and BL Smith, Metal Construction 15 ( 1983) 661-666). This technique not only surface-treats MCrAlY on top of nickel-based superalloys (GA Saltzman, P. Sahoo, Proc. IV National Thermal Spray Conference, 1991, pp 541-548), but also exhaust valves and other internal combustion engine cylinders. It has been used in some applications to prevent high temperature corrosion, including surface treatment of high chromium nickel based coatings on parts (Danish Patent 165,125, US Pat. No. 5,958,332).

Air Force Materials Laboratory에 의해 Technical Report AFML-TR-76-91에 기재된 "Controlled Composition Reaction sintering Process for Production of MCrAlY coatings" 및 캘리포니아주 산디에고 소재의 Solar Division of International Harvester Company Research Laboratory에 의해 수행되고 Air Force Materials Laboratory에 의해 Technical Report AFML-TR-79-4097에 기재된 "Development and Evaluation of Process for Deposition of Ni/Co-Cr-AlY (McrAlY) Coatings for Gas Turbine Components" 제목의 보고서에서 평가된 공정이 초합금 상에 MCrAlY 유형의 코팅을 제조하기 위해 사용되어 왔다. 가스 터빈 블레이드는 유기 결합제(binder)를 함유하는 슬러리를 사용하여 미세화된(atomized) MCrY-합금으로 코팅되었다. 이후, 상기 코팅된 터빈 블레이드는 산화알루미늄(Al2O3), 알루미늄 분말(Al), 및 염화암모늄(NH4Cl)으로 이루어진팩(pack) 내에 매립되었다. 상기 팩을 제어된 시간 및 온도 조건하, 제어된 대기에서 가열하여 표준 PVD 공정에 의해 퇴적된 코팅과 유사한 MCrAlY-코팅을 제조하였다. 이 공정이 가스 터빈에 사용되는 경우에 발생되는 주요 문제는 코팅의 두께가 다양하고 제어하기 곤란하다는 것이다. 또한, Al이 압축 알루미늄(pack aluminizing) 도금 CVD 공정을 통해 코팅에 첨가되며, 이는 환경 비친화적이다.Air Force Materials Laboratory performed by Air Force Materials in the "Controlled Composition Reaction sintering Process for Production of MCrAlY coatings" described in Technical Report AFML-TR-76-91 and Solar Division of International Harvester Company Research Laboratory in San Diego, California The process evaluated by the Materials Laboratory in a report entitled "Development and Evaluation of Process for Deposition of Ni / Co-Cr-AlY (McrAlY) Coatings for Gas Turbine Components" in Technical Report AFML-TR-79-4097 Has been used to make coatings of the type MCrAlY. The gas turbine blades were coated with an atomized MCrY-alloy using a slurry containing an organic binder. The coated turbine blade was then embedded in a pack consisting of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum powder (Al), and ammonium chloride (NH 4 Cl). The pack was heated in a controlled atmosphere under controlled time and temperature conditions to produce an MCrAlY-coating similar to a coating deposited by standard PVD processes. The main problem that arises when this process is used in gas turbines is that the thickness of the coating varies and is difficult to control. Al is also added to the coating via a pack aluminizing plating CVD process, which is environmentally unfriendly.

본 발명은 탄소강 및 스테인레스강에 대해 보호 표면을 형성하기 위한 코팅 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 내식성(corrosion resistance) 및 내침식성(erosion resistance)을 제공하고, 올레핀 생산 및 광석(ore)의 직접 환원과 같은 탄화수소 처리시 촉매 코크스화(catalytic coking)의 형성을 감소시키는 표면을 형성하기 위해 고온 스테인레스 강관 및 이형관(fitting)의 내벽 표면 상에 금속 합금 코팅을 제공하는 것에 관한 것이다. 이러한 보호 시스템은 또한 탄소강에 대한 용도도 가지고 있다. 예를 들면, 지하 석유 및 가스 분야에서, 상기 보호 시스템은 통상적으로 사용되는 탄소강에 비해 침식 및 부식 특성을 향상시킨다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to coating systems for forming protective surfaces for carbon steel and stainless steel, more specifically providing corrosion resistance and erosion resistance, and providing olefin production and direct ore It is directed to providing a metal alloy coating on the inner wall surfaces of hot stainless steel pipes and fittings to form surfaces that reduce the formation of catalytic coking in hydrocarbon treatments such as reduction. This protection system also has applications for carbon steel. For example, in underground oil and gas applications, the protection system improves the erosion and corrosion properties compared to commonly used carbon steels.

본 발명의 방법 및 그에 의해 제조되는 생성물을 첨부 도면을 참조로 하여 설명한다:The process of the invention and the product produced thereby are described with reference to the accompanying drawings:

도 1은 스테인레스강 기판 상에 퇴적된 NiCrAlY 코팅 단면의 현미경 사진이다;1 is a micrograph of a NiCrAlY coated cross section deposited on a stainless steel substrate;

도 2는 도 1에 도시한 NiCrAlY 코팅의 열처리 후 현미경 사진이다;FIG. 2 is a micrograph after heat treatment of the NiCrAlY coating shown in FIG. 1; FIG.

도 3은 NiCrAlY 코팅 위에 퇴적된 알루미늄 층을 가진 NiCrAlY 코팅 단면의 현미경 사진이다;3 is a micrograph of a NiCrAlY coating cross section with an aluminum layer deposited over the NiCrAlY coating;

도 4는 알루미늄 층을 가진 NiCrAlY 코팅의 열처리 후 현미경 사진이다;4 is a micrograph after heat treatment of a NiCrAlY coating with an aluminum layer;

도 5는 확산 코팅 상에 퇴적된 NiCrAlY 코팅 및 오버레이 코팅 상에 퇴적된 알루미늄 층을 가진 스테인레스강 기판 상에 퇴적된 확산 코팅의 현미경 사진이다;5 is a micrograph of a diffusion coating deposited on a stainless steel substrate having a NiCrAlY coating deposited on the diffusion coating and an aluminum layer deposited on the overlay coating;

도 6은 도 5에 도시한 복합 코팅의 열처리 후 현미경 사진이다;6 is a micrograph after heat treatment of the composite coating shown in FIG. 5;

도 7은 HTA 합금 900B 상에 플라즈마 육성 아크에 의해 퇴적된 NiCrAlY 사이 계면의 현미경 사진이다;7 is a micrograph of the interface between NiCrAlY deposited by plasma grown arc on HTA alloy 900B;

도 8은 1150℃의 공기 중에서 500시간 노화한 후, NiCrAlY 상부 표면의 현미경 사진이다;8 is a micrograph of the NiCrAlY top surface after aging for 500 hours in air at 1150 ° C .;

도 9는 1150℃의 공기 중에서 500시간 노화한 후, 벌크 마이크로 구조의 현미경 사진이다;9 is a micrograph of a bulk microstructure after 500 hours of aging in air at 1150 ° C .;

도 10은 1150℃의 공기 중에서 500시간 노화한 후, NiCrAlY 코팅과 저크롬 스테인레스강 사이 계면의 현미경 사진이다;10 is a micrograph of the interface between NiCrAlY coating and low chromium stainless steel after aging for 500 hours in air at 1150 ° C .;

도 11은 1150℃의 공기 중에서 500시간 노화한 후, NiCrAlY 코팅과 고크롬 스테인레스강 사이 계면의 현미경 사진이다;11 is a micrograph of the interface between a NiCrAlY coating and high chromium stainless steel after aging for 500 hours in air at 1150 ° C .;

도 12는 스테인레스강 기판 위에 NiCrAlY 코팅을 가진 스테인레스강 기판 상의 확산 코팅 사이 계면의 열처리 후 현미경 사진이다.12 is a micrograph after heat treatment of the interface between diffusion coatings on a stainless steel substrate with a NiCrAlY coating on the stainless steel substrate.

따라서, 본 발명의 목적은 표면 합금 처리를 통해 탄소강 및 스테인레스강에 유익한 특성을 제공하여 튜브, 파이프, 이형관 및 기타 부속 노 자재의 내면 상에 코크스의 촉매성 형성을 제거 또는 감소시키고, 촉매성 코크스 형성 부위의 수를 최소화하며, 상기 강들 상에 퇴적된 표면 합금 코팅 상의 알루미나 스케일의 품질을 개선시킴으로써 표면 특성을 실질적으로 개선시키는 것이다. 본 발명에 따른 합금 코팅은 석유화학 산업에서 에틸렌 생산, 기타 탄화수소-기재 제품의 생산으로 대표되고, 예를 들면 탄소-함유 대기에서 산화 철광석의 금속 철로의 직접 환원으로 대표되는 탄화수소 증기 열분해에 의한 올레핀 생산용 고온 스테인레스강 용도에 특히 접합하다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide beneficial properties to carbon steels and stainless steels through surface alloying to remove or reduce the catalytic formation of coke on the inner surfaces of tubes, pipes, release tubes and other accessory furnace materials, and catalytic coke Minimizing the number of formation sites and substantially improving the surface properties by improving the quality of the alumina scale on the surface alloy coating deposited on the steels. The alloy coating according to the invention is represented in the petrochemical industry by ethylene production, the production of other hydrocarbon-based products, for example olefins by hydrocarbon steam pyrolysis, which is represented by the direct reduction of iron oxide ore into metal iron in a carbon-containing atmosphere. Particularly suitable for high temperature stainless steel applications for production.

에틸렌로에서 사용되는 고온 스테인레스 강관이 상기 재료로 코팅되는 경우, 튜브의 내코킹성, 내탄화성 및 고온 내침식성에 대한 개선이 관찰되었다.When the high temperature stainless steel pipes used in the ethylene furnace were coated with these materials, improvements in the coking, carbonization and high temperature erosion resistance of the tubes were observed.

본 발명의 또 다른 목적은 사용 중에 튜브, 파이프, 이형관 및 기타 부속 노 자재에 사용되는 HTA의 내탄화성을 증가시키는데 있다.Another object of the present invention is to increase the carbonization resistance of HTA used in tubes, pipes, release tubes and other accessory furnace materials during use.

본 발명의 또 다른 목적은 열안정성, 내침식성 및 내열충격성을 제공함으로써 상업적 조건하에서 표면 합금 처리로부터 유도되는 개선된 성능의 수명을 증대시키는데 있다.It is another object of the present invention to provide improved thermal stability, erosion resistance and thermal shock resistance to increase the lifetime of improved performance derived from surface alloy treatment under commercial conditions.

본 발명에 따르면, 고온 스테인레스강 합금 기판 또는 중간의 인터레이어 상에 직접 MCrAlX 합금 코팅을 형성한 후, 열처리하여 코팅 마이크로 구조를 형성하고 기판 상에 코팅을 금속결합시킴으로써 형성될 수 있는 표면 합금 구조에 대한 4개의 실시형태가 제공된다. 에틸렌로에 사용된 튜브를 상기 방법으로 처리하는 경우, 튜브의 내코킹성, 내탄화성, 고온 내침식성 개선이 관찰되었다.According to the present invention, an MCrAlX alloy coating is formed directly on a high temperature stainless steel alloy substrate or an intermediate interlayer, and then subjected to heat treatment to form a coating microstructure, and to a surface alloy structure that can be formed by metal bonding the coating onto the substrate. Four embodiments are provided. When the tubes used in the ethylene furnace were treated by the above method, improvement in the coking resistance, carbonization resistance, and high temperature corrosion resistance of the tubes was observed.

본 발명에 따른 표면 합금 구조의 제1 실시형태는 MCrAlX(이때, M은 니켈, 코발트, 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨(yttrium), 하프늄(hafnium), 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합이다) 코팅 재료를 고온 스테인레스강 합금 기판에 도포하고, 상기 MCrAlX 코팅 및 기판을 적절히 열처리하는 것을 포함한다.A first embodiment of the surface alloy structure according to the invention is MCrAlX, wherein M is nickel, cobalt, iron or mixtures thereof, X is yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium or their A coating material is applied to a high temperature stainless steel alloy substrate, and the MCrAlX coating and the substrate are appropriately heat treated.

본 발명에 따른 표면 합금 구조의 제2 실시형태는 알루미늄, 또는 실리콘으로 합금 처리된 알루미늄, 또는 실리콘 및 크롬 및 티탄 중 하나 이상으로 합금 처리된 알루미늄의 층을 상기 MCrAlX 코팅에 퇴적시키고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금, MCrAlX 코팅 및 기판의 조성을 열처리하여 코팅 마이크로 구조를 형성하는 것을 포함한다.A second embodiment of the surface alloy structure according to the present invention deposits a layer of aluminum or aluminum alloyed with silicon, or aluminum alloyed with at least one of silicon and chromium and titanium, onto the MCrAlX coating and Heat treating the alloy, MCrAlX coating, and the composition of the substrate to form a coated microstructure.

본 발명에 따른 표면 합금 구조의 제3 실시형태는 인터레이어를 MCrAlX 코팅 아래에 있는 고온 스테인레스강 합금 기판 상에 퇴적시키는 것을 포함한다. 표준 고온 스테인레스강 합금의 질소 및 탄소 함량은 코팅/기판 계면에서 원치 않는 취성 질화물 및 탄화물층의 형성을 초래할 수 있다. MCrAlX 코팅 아래에서 안정한질화물 형성자(former)를 함유하는 인터레이어의 퇴적은 질화물 침전물을 분산시키는 작용을 할 것이다. 이는 연속적인 질화물 층에 비해 보다 바람직하다. 상기 인터레이어는 탄화물 침전물을 분산시키는 작용도 할 것이다. 이는 코팅/기판 계면에서 연속적인 탄화물 층에 비해 보다 바람직하다. 상기 인터레이어는 또한 MCrAlX 코팅의 기판에 대한 부착성을 증가시키고, 코팅 퇴적을 위해 필요한 표면 제조 함량을 감소시킬 것이다. MCrAlX 합금은 인터레이어 상에 퇴적되고, 알루미늄 층은 MCrAlX 코팅 상에 퇴적되며, 상기 코팅 시스템이 열처리되어 알루미늄이 MCrAlX 코팅으로 확산되고 상기 층들과 기판이 서로 금속결합되어 원하는 마이크로 구조가 얻어진다.A third embodiment of the surface alloy structure according to the present invention includes depositing an interlayer on a high temperature stainless steel alloy substrate under an MCrAlX coating. The nitrogen and carbon content of standard high temperature stainless steel alloys can lead to the formation of unwanted brittle nitride and carbide layers at the coating / substrate interface. The deposition of interlayers containing stable nitride formers under the MCrAlX coating will act to disperse the nitride precipitates. This is more preferred compared to continuous nitride layers. The interlayer will also act to disperse carbide precipitates. This is more preferred compared to the continuous carbide layer at the coating / substrate interface. The interlayer will also increase the adhesion of the MCrAlX coating to the substrate and reduce the surface preparation content required for coating deposition. An MCrAlX alloy is deposited on the interlayer, an aluminum layer is deposited on the MCrAlX coating, the coating system is heat treated to diffuse aluminum into the MCrAlX coating and the layers and the substrate are metal bonded to each other to obtain the desired microstructure.

본 발명에 따른 표면 합금 구조의 제4 실시형태는 배합된 분말 조성을 퇴적시켜 기판 표면에 직접 반응성 소결(sintering) 공정을 통해 MCrAlXT-합금을 제조하는 것을 포함한다.A fourth embodiment of the surface alloy structure according to the present invention comprises depositing a blended powder composition to produce an MCrAlXT-alloy through a reactive sintering process directly on the substrate surface.

상기 각 실시형태는 예비-산화되어(pre-oxidized) 주로 ∝-알루미나의 보호 외곽층을 형성한다. 상기 ∝-알루미나층은 촉매성 코크스 형성을 감소 또는 제거하는데 있어 매우 효과적이다. 이들 표면 합금은 예를 들면 에틸렌 생산으로 대표되는 탄화수소 증기 열분해에 의해 올레핀 생산시 적용되는 1150℃ 이하의 온도에서 고온의 상업적 공정과 상용할 수 있다.Each of the above embodiments is pre-oxidized to form a protective outer layer of predominantly X-alumina. The X-alumina layer is very effective in reducing or eliminating the formation of catalytic coke. These surface alloys are compatible with high temperature commercial processes at temperatures up to 1150 ° C. which are applied in the production of olefins, for example by hydrocarbon steam pyrolysis represented by ethylene production.

광범위한 요지에 있어서, 1150℃ 이하의 온도에서 탄소강 및 고온 스테인레스강 기판에 보호 및 불활성 코팅을 제공하기 위한 본 발명에 따른 방법은 강 기판 상에 0 내지 40중량%의 크롬, 약 3 내지 30중량%의 알루미늄 및 약 5.0중량% 이하, 바람직하게는 약 3중량% 이하, 보다 바람직하게는 약 0.25 내지 1.5중량%의 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합, 잔량 M을 갖는 MCrAlX 합금(이때 M은 니켈, 코발트 또는 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)의 연속적인 코팅을 형성하는 것을 포함한다. 상기 MCrAlX 합금은 특별히 한정되지는 않지만 열분무(thermal spray), 플라즈마 육성 아크, 물리적 증착 및 슬러리 코팅 기술을 포함하는 다양한 방법에 의해 퇴적될 수 있다. 바람직하게는, 오버레이 및 기판은 약 1000 내지 1200℃ 범위의 숙성 온도(soak temperature)에서 10분 이상, 보다 바람직하게는 약 20분 내지 24시간 동안 열처리된다.In a broad aspect, the process according to the invention for providing protective and inert coatings on carbon steel and high temperature stainless steel substrates at temperatures of up to 1150 ° C. comprises 0-40% by weight of chromium, about 3-30% by weight. Aluminum and at most about 5.0% by weight, preferably at most about 3% by weight, more preferably at about 0.25-1.5% by weight of yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium, or a combination thereof, MCrAlX alloy having a balance M Wherein M is nickel, cobalt or iron or mixtures thereof, and X is a continuous coating of yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium or combinations thereof. The MCrAlX alloy is not particularly limited but may be deposited by various methods including thermal spray, plasma raised arc, physical vapor deposition, and slurry coating techniques. Preferably, the overlay and substrate are heat treated at a soak temperature in the range of about 1000 to 1200 ° C. for at least 10 minutes, more preferably about 20 minutes to 24 hours.

상기 코팅은 약 200 내지 1000℃, 바람직하게는 약 450℃의 온도 범위에서 기판에 예를 들면 마그네트론 스퍼터링 물리적 증착법(magnetron sputtering physical vapour deposition)에 의해 약 50 내지 500㎛, 바람직하게는 약 120 내지 250㎛, 가장 바람직하게는 약 150㎛의 두께로 퇴적되고, 상기 코팅 및 기판은 원하는 숙성 온도까지 가열된다. 바람직하게는, MCrAlX는 NiCrAlX이고, 약 12 내지 22중량%의 크롬, 약 8 내지 15중량%의 알루미늄 및 약 0.8 내지 1중량% 이트륨, 잔량의 니켈을 갖는다.The coating is about 50 to 500 μm, preferably about 120 to 250, for example by magnetron sputtering physical vapor deposition on the substrate in the temperature range of about 200 to 1000 ° C., preferably about 450 ° C. Is deposited to a thickness of about 150 μm, most preferably about 150 μm, and the coating and substrate are heated to the desired aging temperature. Preferably, MCrAlX is NiCrAlX and has about 12-22 weight percent chromium, about 8-15 weight percent aluminum and about 0.8-1 weight percent yttrium, balance nickel.

상기 고온 스테인레스강 기판은 약 18 내지 38중량%의 크롬, 18 내지 48중량%의 니켈, 잔량의 철 및 합금 첨가제를 포함하며, 바람직하게는 31 내지 38중량%의 크롬을 갖는 고크롬 스테인레스강 또는 20 내지 25중량%의 크롬을 갖는 저크롬강이다.The high temperature stainless steel substrate comprises about 18 to 38 weight percent chromium, 18 to 48 weight percent nickel, balance iron and alloying additives, preferably high chromium stainless steel having 31 to 38 weight percent chromium or Low chromium steel with 20 to 25 weight percent chromium.

본 발명의 또 다른 일실시형태에 따르면, 두께 약 120 내지 250㎛의 상기 MCrAlX 합금의 연속적인 코팅을 갖는 고온 스테인레스강 기판은 그 위에 알루미늄층을 퇴적시킴으로써 알루미늄 도금되고, 그 위에 알루미늄을 갖는 코팅과 기판은 무-산소 분위기 중 약 1000 내지 1200℃의 숙성 온도 범위에서 약 20분 내지 24시간 동안 열처리함으로써 코팅을 기판에 금속결합하고 다중 상(multiphased)의 마이크로 구조를 형성한다. 알루미늄층은 약 200 내지 500℃, 바람직하게는 약 300의 온도에서 마그네트론 스퍼터링 물리적 증착법에 의해 바람직하게는 코팅 두께의 약 50% 이하, 바람직하게는 코팅 두께의 약 20%의 두께로 코팅 상에 퇴적되고, 알루미늄층과 함께 코팅과 기판은 숙성 온도로 가열된다.According to another embodiment of the present invention, a high temperature stainless steel substrate having a continuous coating of the MCrAlX alloy having a thickness of about 120 to 250 μm is aluminum plated by depositing an aluminum layer thereon, and a coating having aluminum thereon; The substrate is heat treated for about 20 minutes to 24 hours in a aging temperature range of about 1000 to 1200 ° C. in an oxygen free atmosphere to metal bond the coating to the substrate and form a multiphased microstructure. The aluminum layer is deposited on the coating by a magnetron sputtering physical vapor deposition at a temperature of about 200 to 500 ° C., preferably about 300, preferably up to about 50% of the coating thickness, preferably about 20% of the coating thickness. The coating and substrate together with the aluminum layer are then heated to aging temperature.

본 발명의 방법에 따른 또 다른 일실시형태에 따르면, 연속적인 인터레이어가 먼저 코팅 전에 기판상에 퇴적되어, 코팅/기판 계면에서 질화물 또는 탄화물 층의 형성을 분산시킨다. 효과적인 인터레이어는 약 35 내지 45중량%의 알루미늄, 총 5 내지 20중량%의 티탄 또는 크롬 중 하나 이상, 40 내지 55중량%의 실리콘, 바람직하게는 약 35 내지 40중량%의 알루미늄, 약 5 내지 15중량%의 티탄 및 약 50 내지 55중량%의 실리콘으로 구성되고, 본 명세서에 참고문헌으로 포함된 동시 계류 중의 미국 출원번호 제 08/839,831호에 기재된 바와 같이 고온 스테인레스강 기판 상에 퇴적되며, 연속적인 MCrAlX 합금 코팅은 확산 코팅 상에 퇴적되고, 알루미늄층은 상기 MCrAlX 합금 코팅 상에 퇴적된다.According to another embodiment according to the method of the invention, a continuous interlayer is first deposited on the substrate prior to coating, dispersing the formation of the nitride or carbide layer at the coating / substrate interface. An effective interlayer is about 35 to 45 weight percent aluminum, at least one of 5 to 20 weight percent titanium or chromium, 40 to 55 weight percent silicon, preferably about 35 to 40 weight percent aluminum, about 5 to Consisting of 15 weight percent titanium and about 50-55 weight percent silicon, deposited on a high temperature stainless steel substrate, as described in co-pending US application Ser. No. 08 / 839,831, incorporated herein by reference, A continuous MCrAlX alloy coating is deposited on the diffusion coating and an aluminum layer is deposited on the MCrAlX alloy coating.

상기 인터레이어는 바람직하게는 400 내지 600℃ 또는 800 내지 900℃, 바람직하게는 450 또는 850℃의 온도 범위에서 물리적 증착법에 의해 퇴적된다. 열 분무 퇴적 기술이 또한 사용될 수 있다. 이후, 인터레이어가 5℃/분 이상의 승온 속도, 바람직하게는 10 내지 20℃/분의 속도로 숙성 온도까지 가열되어 코팅 마이크로 구조를 형성한다. MCrAlX 코팅, 바람직하게는 알루미늄층은 물리적 증착법에 의해 인터레이어에 퇴적된 다음, 열처리되어 다중 상의 마이크로 구조를 형성하고, 코팅 시스템에 금속결합한다.The interlayer is preferably deposited by physical vapor deposition in the temperature range of 400 to 600 ° C or 800 to 900 ° C, preferably 450 or 850 ° C. Thermal spray deposition techniques may also be used. The interlayer is then heated to the aging temperature at a rate of temperature rise of at least 5 ° C./min, preferably at a rate of 10 to 20 ° C./min to form a coated microstructure. The MCrAlX coating, preferably the aluminum layer, is deposited on the interlayer by physical vapor deposition and then heat treated to form a multiphase microstructure and metal bonded to the coating system.

이어서, 상기 시스템은 산소-함유 분위기 중 약 1000℃ 이상, 바람직하게는 1000 내지 1160℃의 온도 범위에서 연속적으로 또는 별도의 단계로 그 위에 ∝-알루미나의 표면층을 형성하기 위해 유효한 시간 동안 가열될 수 있다.The system can then be heated for an effective time to form a surface layer of VII-alumina thereon in a continuous or separate step at a temperature range of at least about 1000 ° C., preferably 1000 to 1160 ° C., in an oxygen-containing atmosphere. have.

상기 인터레이어는 약 20 내지 100㎛, 바람직하게는 약 20 내지 60㎛의 두께로 퇴적된다. 상기 인터레이어는 약 1030 내지 1150℃ 범위의 숙성 온도에서 베이스 합금 및 실리콘과 하나 이상의 티탄 또는 알루미늄과 베이스 합금 원소의 금속간 화합물(intermetallic)을 함유하는 농축 풀(enrichment pool) 사이에 확산 장벽을 형성하기 위해 유효한 시간 동안 가열된다. 바람직하게는, 상기 인터레이어는 약 6 내지 10중량%의 실리콘, 0 내지 5중량%의 알루미늄, 0 내지 4중량%의 티탄 및 약 25 내지 50중량%의 크롬, 잔량의 철 및 니켈 및 기타 베이스 합금 원소를 함유한다.The interlayer is deposited to a thickness of about 20 to 100 μm, preferably about 20 to 60 μm. The interlayer forms a diffusion barrier between an enrichment pool containing an intermetallic of base alloy and silicon and one or more titanium or aluminum and base alloy elements at aging temperatures ranging from about 1030 to 1150 ° C. In order to be heated for a valid time. Preferably, the interlayer comprises about 6 to 10 weight percent silicon, 0 to 5 weight percent aluminum, 0 to 4 weight percent titanium and about 25 to 50 weight percent chromium, balance iron and nickel and other bases. It contains an alloying element.

유사한 코팅 시스템을 제조하기 위한 또 다른 공정은 인터레이어, MCrAlX 합금 코팅, 및 적절하게는 알루미늄을 순차적으로 퇴적하고, 마이크로 구조를 형성하고 코팅을 결합시키기 위해 불활성 분위기, 약 1030 내지 1160℃의 숙성 온도 범위에서 열처리하는 것이다.Another process for producing a similar coating system is an inert atmosphere, a aging temperature of about 1030-1160 ° C., to sequentially deposit the interlayer, MCrAlX alloy coating, and suitably aluminum, to form microstructures and bond the coatings. Heat treatment in the range.

따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 별도의 열처리 없이 단일 공정 단계로 HTA 상에 표면 합금 MCrAlX 코팅을 적절히 제공하는데 있다.It is therefore a further object of the present invention to properly provide a surface alloy MCrAlX coating on HTA in a single process step without separate heat treatment.

광범위한 요지에 있어서, 고온 스테인레스강에 보호 및 불활성 코팅을 제공하기 위한 본 발명의 방법에 따른 이번 실시형태는 고온 스테인레스강 기판 상에 코팅을 플라즈마 육성 아크 퇴적시킴으로써, 약 0 내지 40중량%의 크롬, 바람직하게는 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 3 내지 30중량%의 알루미늄, 바람직하게는 약 4 내지 20중량%의 알루미늄, 약 5중량% 이하의 X, 바람직하게는 약 3중량% 이하의 X, 보다 바람직하게는 0.25 내지 1.5중량%의 X, 잔량의 M을 갖는 CrAlX 합금(이때, M은 니켈, 코발트 또는 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)의 연속적인 코팅을 금속결합하는 것을 포함하는 고온 스테인레스강 위에 보호 및 불활성 코팅을 제공하는 것을 포함한다.In a broad aspect, this embodiment according to the method of the present invention for providing a protective and inert coating to high temperature stainless steel comprises about 0 to 40% by weight of chromium, by plasma grown arc deposition of the coating on a high temperature stainless steel substrate. Preferably from about 10 to 25 weight percent chromium, from about 3 to 30 weight percent aluminum, preferably from about 4 to 20 weight percent aluminum, up to about 5 weight percent X, preferably up to about 3 weight percent CrAlX alloy having X, more preferably 0.25 to 1.5% by weight of X, the balance M, wherein M is nickel, cobalt or iron or mixtures thereof, X is yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium or these Providing a protective and inert coating over the high temperature stainless steel comprising metal bonding the continuous coating.

상기 MCrAlX는 0 내지 25중량%의 크롬, 약 3 내지 40중량%의 알루미늄, 약 3중량% 이하의 이트륨, 및 잔량이 실질적으로 철을 가진 FeCrAlY일 수 있다.The MCrAlX may be 0-25 wt% chromium, about 3-40 wt% aluminum, about 3 wt% or less yttrium, and FeCrAlY having a balance substantially iron.

상기 MCrAlX는 바람직하게는 NiCrAlY이고, 약 12 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 15중량%의 알루미늄 및 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 잔량의 니켈을 갖는다.The MCrAlX is preferably NiCrAlY and has about 12 to 25 weight percent chromium, about 4 to 15 weight percent aluminum and about 0.5 to 1.5 weight percent yttrium and the balance nickel.

본 발명의 바람직한 일실시형태에 따르면, 조밀한 내코킹성 NiCrAlY 합금 코팅을 플라즈마 육성 아크 퇴적법에 의해 HTA 튜브 상에 단일 단계로 퇴적하면, 합금 코팅 및 기판 간의 점진적인 금속결합이 형성된다. 상기 코팅의 바람직한 최종 두께는 약 0.02 내지 6mm 두께이다. 분말 비용을 합리적으로 유지하고, 튜브의 내경을 심하게 감소시키지 않게 하기 위한 바람직한 두께는 80 내지 500㎛의 범위이다.According to one preferred embodiment of the present invention, a dense coking resistant NiCrAlY alloy coating is deposited on the HTA tube in a single step by plasma grown arc deposition, resulting in a progressive metal bond between the alloy coating and the substrate. The preferred final thickness of the coating is about 0.02 to 6 mm thick. Preferred thicknesses to maintain the powder cost reasonably and not to significantly reduce the inner diameter of the tube range from 80 to 500 μm.

기판 가열시 약 1000℃ 이상의 온도에서 공기와 같은 산소-함유 가스를 도입하고 별도의 단계에서 공기와 같은 산화 가스 분위기 중 약 1000℃ 이상의 온도에서 코팅함으로써, 또는 상업적인 사용 중에 약 1000℃ 이상의 운전 온도에서 산소-함유 가스의 도입 또는 존재에 의해 NiCrAlY 합금 코팅은 그 표면 상에 ∝-알루미나 기재 층을 제공하기 위한 알루미늄 공급원을 제공한다. 알루미늄 스케일이 보다 완전할수록, 내코킹성 및 내식성이 보다 우수해진다. 따라서, 때때로 또 다른 알루미늄 도금 단계에 의해 특성이 개선될 수 있다.By introducing an oxygen-containing gas such as air at a temperature of about 1000 ° C. or higher upon heating the substrate and coating in a separate step at a temperature of about 1000 ° C. or higher in an oxidizing gas atmosphere such as air, or at an operating temperature of about 1000 ° C. or higher during commercial use The introduction or presence of an oxygen-containing gas provides a NiCrAlY alloy coating to provide an aluminum source for providing a X-alumina based layer on its surface. The more complete the aluminum scale, the better the caulking and corrosion resistance. Therefore, the properties can sometimes be improved by another aluminum plating step.

그러나, 본 발명의 또 다른 일실시형태에 따르면, 약 50 내지 2000㎛, 바람직하게는 약 80 내지 500㎛ 두께의 상기 MCrAlX 합금의 연속적인 코팅을 갖는 고온 스테인레스강 기판은 알루미늄, 또는 약 60중량% 이하, 바람직하게는 약 15중량% 이하의 실리콘으로 합금 처리된 알루미늄 층, 또는 약 60중량% 이하의 실리콘 및 총 약 30중량%의 크롬 및 티탄 중 하나 이상으로 합금 처리된 알루미늄 층을 코팅 두께 약 50% 이하, 바람직하게는 약 코팅 두께의 약 20% 이하의 두께로 열 분무 또는 마그네트론 스퍼터링 물리적 증착법에 의한 것과 같은 플라즈마 육성 아크 코팅 상에 퇴적시킴으로써 알루미늄 도금될 수 있다. 상기 시스템은 연속 또는 별도의 사후 단계로 그 위에 ∝-알루미나의 표면층을 형성시키기에 충분한 시간 동안 산소-함유 분위기에서 가열될 수 있다.However, according to another embodiment of the present invention, a high temperature stainless steel substrate having a continuous coating of the MCrAlX alloy having a thickness of about 50 to 2000 μm, preferably about 80 to 500 μm is made of aluminum, or about 60% by weight. Up to about 15% by weight of silicon, or preferably an aluminum layer alloyed with at least about 60% by weight of silicon and one or more of about 30% by weight of chromium and titanium Aluminum plating may be performed by depositing on a plasma grown arc coating, such as by thermal spraying or magnetron sputtering physical vapor deposition, to a thickness of 50% or less, preferably about 20% or less of the coating thickness. The system can be heated in an oxygen-containing atmosphere for a time sufficient to form a surface layer of X-alumina thereon in a continuous or separate post step.

본 발명의 또 다른 목적은 코팅 특성을 강화하기 위해 실리콘 및/또는 탄탈,티탄, 백금, 팔라듐, 레늄(rhenium), 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀 또는 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 T 원소를 추가적으로 갖는 MCrAlX 합금을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is MCrAlX further having a T element selected from the group consisting of silicon and / or tantalum, titanium, platinum, palladium, rhenium, molybdenum, tungsten, niobium or combinations thereof to enhance the coating properties. To provide an alloy.

본 발명의 이러한 요지에 따르면, 약 0 내지 40중량%의 크롬, 약 3 내지 30중량%의 알루미늄, 약 5중량% 이하의 X, 0 내지 40중량%의 실리콘, 및 약 10중량% 이하의 T, 잔량의 M을 갖는 MCrAlXSiT 합금(이때 M은 니켈, 코발트, 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합이며, T는 탄탈, 티탄, 백금, 팔라듐, 레늄, 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀 또는 이들의 조합임)이 제공된다. 바람직하게는, 상기 MCrAlXSiT 합금은 약 10 내지 25중량%의 크롬, 4 내지 20중량%의 알루미늄, 3중량% 이하의 X, 35중량% 이하의 실리콘 및 10중량% 이하의 T를 갖는다. 보다 바람직하게는, 상기 X는 0.25 내지 1.5중량%의 양으로 존재하며, 실리콘은 15중량% 이하의 양으로 존재하며, T는 0.5 내지 8.0중량%, 가장 바람직하게는 0.5 내지 5.0중량%의 양으로 존재한다.According to this aspect of the invention, about 0-40% by weight of chromium, about 3-30% by weight of aluminum, about 5% by weight or less of X, 0-40% by weight of silicone, and about 10% by weight or less of T , MCrAlXSiT alloy having a balance of M, where M is nickel, cobalt, iron or mixtures thereof, X is yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium or combinations thereof, and T is tantalum, titanium, platinum, palladium, Rhenium, molybdenum, tungsten, niobium, or a combination thereof). Preferably, the MCrAlXSiT alloy has about 10-25 wt% chromium, 4-20 wt% aluminum, 3 wt% or less X, 35 wt% or less silicon and 10 wt% or less T. More preferably, X is present in an amount of 0.25 to 1.5% by weight, silicon is present in an amount of 15% by weight or less, T is 0.5 to 8.0% by weight, most preferably 0.5 to 5.0% by weight Exists as.

바람직한 일실시형태에 있어서, 22중량%의 크롬, 10중량%의 Al, 1중량%의 Y 및 3중량%의 Si, 잔량의 니켈을 포함하는 MCrAlXSi 합금 코팅이 코팅 내부에 알루미늄을 유지하기에 유효한 확산 장벽으로서 기능하는 코팅/기판 계면에서 크롬-탄화물층을 촉진하였다. 상기 MCrAlX 코팅에서 실리콘의 존재는 또한 오버레이 코팅에 의해 생성되는 크롬-기재 스케일을 개선시켰다.In one preferred embodiment, an MCrAlXSi alloy coating comprising 22% chromium, 10% Al, 1% Y and 3% Si, and balance nickel is effective to retain aluminum within the coating. The chromium-carbide layer was promoted at the coating / substrate interface, which functions as a diffusion barrier. The presence of silicon in the MCrAlX coating also improved the chromium-based scale produced by the overlay coating.

본 발명의 또 다른 목적은 배합된 분말 슬러리 조성을 기판에 도포하여 원하는 MCrAlX 또는 MCrAlXSiT를 제조하는데 있다.It is another object of the present invention to apply the blended powder slurry composition to a substrate to produce the desired MCrAlX or MCrAlXSiT.

본 발명에 따른 상기 요지의 바람직한 일실시형태에 따르면, MCrAlX 또는 MCrAlXSiT의 구성 성분 중 2 이상의 분말 혼합물이 결합제의 유효량과 배합되어 공작물(workpiece)에 부착 코팅되며, MCrAlX 또는 MCrAlXSiT 코팅을 갖는 상기 공작물은 코팅의 반응 소결 및 공작물 상에 코팅의 부착 결합을 위한 온도까지 가열된다.According to one preferred embodiment of the present invention according to the present invention, a mixture of two or more of the constituents of MCrAlX or MCrAlXSiT is combined with an effective amount of a binder to adhere and coat the workpiece, and the workpiece having a MCrAlX or MCrAlXSiT coating The reaction is heated to a temperature for reaction sintering of the coating and for adhesion bonding of the coating onto the workpiece.

1150℃ 이하의 온도에서 탄소강 및 스테인레스강에 보호 및 불활성 코팅을 제공하기 위한 본 발명의 방법은 강 기판에 퇴적시키고, 그 위에 약 0 내지 25중량%의 크롬, 약 3 내지 40중량%의 알루미늄, 약 0 내지 35중량%의 실리콘, 및 5.0중량% 이하, 바람직하게는 약 0.25 내지 1.5중량%의 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합, 잔량으로 최소 40중량%인 M을 갖는 MCrAlXSi 합금(이때, M은 니켈, 코발트 또는 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)의 연속적인 오버레이 코팅을 금속 결합하는 것을 포함할 수 있다. 상기 오버레이 코팅은 특별히 한정되지는 않지만, 열분무, 플라즈마 육성 아크, 및 슬러리 코팅 기술을 포함하는 다양한 방법에 의해 퇴적될 수 있으며, 이때 퇴적 또는 후속 퇴적과 동시에 반응 소결이 일어난다.The method of the present invention for providing protective and inert coatings on carbon and stainless steels at temperatures of up to 1150 ° C. is deposited on steel substrates, thereon about 0-25 wt% chromium, about 3-40 wt% aluminum, MCrAlXSi having about 0 to 35% by weight of silicon, and up to 5.0% by weight, preferably about 0.25 to 1.5% by weight of yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium, or a combination thereof, at least 40% by weight of M Metal bonding a continuous overlay coating of an alloy, where M is nickel, cobalt or iron, or a mixture thereof and X is yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium, or a combination thereof. The overlay coating is not particularly limited, but may be deposited by various methods including thermal spraying, plasma raising arc, and slurry coating techniques, where reaction sintering occurs concurrently with deposition or subsequent deposition.

퇴적 중에 반응 소결이 일어나지 않는 경우, 상기 오버레이 코팅 및 기판은 약 500 내지 1200℃ 범위의 숙성 온도에서 후속적으로 열처리되어 반응 소결이 개시된다.If no reaction sintering occurs during deposition, the overlay coating and substrate are subsequently heat treated at a aging temperature in the range of about 500 to 1200 ° C. to initiate reaction sintering.

상기 배합된 분말에 실리콘을 포함시키면, 반응 소결 공정 중에 저융점의 구성 성분을 생성시킴으로써, 용융 합금이 기판의 표면을 습윤토록 하고, 코팅과 기판 사이의 유효한 확산 결합을 형성하도록 한다. 또한, 이러한 실리콘 첨가는 코팅/기판 계면에서 취성 탄화물이 형성되는 것을 방해하는 것으로 믿어진다. 6중량% 이상의 실리콘 농도에서, 실리콘은 기판에서 형성된 크롬 탄화물을 용해시키고, 실리콘 농도가 6중량% 이하로 떨어지면, 실리콘이 기판으로 확산함으로써 탄화물을 무작위로 재침전시킨다.Inclusion of silicon in the blended powder produces low melting constituents during the reaction sintering process, causing the molten alloy to wet the surface of the substrate and form an effective diffusion bond between the coating and the substrate. It is also believed that such silicon addition prevents the formation of brittle carbides at the coating / substrate interface. At a silicon concentration of 6% by weight or more, silicon dissolves the chromium carbide formed in the substrate, and when the silicon concentration drops to 6% by weight or less, silicon randomly reprecipitates carbide by diffusion into the substrate.

니켈, NiCr 또는 NiAl 분말 또는 이들의 조합을 배합하기 전에 CrAlSi 분말을 형성하기 위해 임의의 구성 성분을 예를 들면 크롬, 알루미늄 및 실리콘을 미세화시킴으로써 서로 예비-반응시키는 것이 바람직하다. 분말의 예비-반응은 분말의 발열 반응의 속도를 늦추며, 반응 소결 중에 방출되는 열량을 감소시킨다. 코팅된 공작물을 적어도 약 500℃ 내지 1100℃ 이상의 온도까지 가열하여 공작물 기판 상에서 코팅의 반응 소결을 개시하고, 온도를 1200℃까지 승온시켜 코팅과 기판 간에 예리한 분할선(dividing line) 없이 기판에 결합된 연속적인 불투과성 코팅을 제공하며, 코팅/기판 계면에서 알루미늄 질화물이 무작위로 분포하게 한다.It is preferred to pre-react any of the components, for example by miniaturizing chromium, aluminum and silicon, to form CrAlSi powders prior to compounding the nickel, NiCr or NiAl powders or combinations thereof. Pre-reaction of the powder slows down the exothermic reaction of the powder and reduces the amount of heat released during the reaction sintering. The coated workpiece is heated to a temperature of at least about 500 ° C. to 1100 ° C. or higher to initiate reaction sintering of the coating on the workpiece substrate, and the temperature is raised to 1200 ° C. to bond to the substrate without sharp dividing lines between the coating and the substrate. It provides a continuous impermeable coating and allows for random distribution of aluminum nitride at the coating / substrate interface.

본 발명의 또 다른 일실시형태에 따르면, 상기 코팅은 약 50 내지 6000㎛의 두께, 바람직하게는 약 120 내지 500㎛의 두께, 보다 바람직하게는 150 내지 350㎛의 두께로 퇴적되며, 이때 MCrAlXSi은 NiCrAlYSi 배합된 분말이고, 20중량% 이하의 크롬, 약 4 내지 20중량%의 알루미늄, 약 5 내지 20중량%의 실리콘, 및 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 잔량으로서 최소 40중량%의 니켈을 갖는다.According to another embodiment of the invention, the coating is deposited to a thickness of about 50 to 6000 μm, preferably about 120 to 500 μm, more preferably 150 to 350 μm, wherein MCrAlXSi is NiCrAlYSi blended powder, containing up to 20 wt% chromium, about 4-20 wt% aluminum, about 5-20 wt% silicon, and about 0.5-1.5 wt% yttrium, remaining at least 40 wt% nickel Have

고온 스테인레스강은 18 내지 38중량%의 크롬, 18 내지 48중량%의 니켈, 잔량의 철 및 합금 첨가제를 포함하며, 바람직하게는 31 내지 38중량%의 크롬을 갖는고크롬의 크롬 스테인레스강이거나 또는 20 내지 25중량%의 크롬의 저크롬강이다. 에틸렌로로서 사용하기 위한 공작물 기판은 바람직하게는 고온 스테인레스강이다.The high temperature stainless steel comprises 18 to 38 weight percent chromium, 18 to 48 weight percent nickel, balance iron and alloying additives, preferably high chromium chrome stainless steel with 31 to 38 weight percent chromium, or 20-25% by weight of chromium low chromium steel. The workpiece substrate for use as ethylene furnace is preferably high temperature stainless steel.

본 발명의 또 다른 일실시형태에 따르면, 두께 약 150 내지 500㎛ 내에서 반응 소결에 의해 MCrAlXSi 합금으로 연속적으로 표면 합금된 고온 스테인레스강 기판은 알루미늄 표면층, 60중량% 이하, 바람직하게는 15중량% 이하의 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금 표면층, 또는 60중량% 이하의 실리콘, 총 30중량% 이하의 크롬 및 티탄 중 하나 이상, 잔량이 약 20중량% 이상인 알루미늄을 함유하는 알루미늄 합금의 표면층을 그 위에 퇴적시키고, 바람직하게는 무-산소 분위기 중 약 1000 내지 1160℃ 범위의 숙성 온도에서 약 10분 이상 동안 열처리함으로써 알루미늄 도금된다. 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면층은 바람직하게는 마그네트론 스퍼터링 물리적 증착법에 의해 약 200 내지 500℃, 바람직하게는 약 300℃의 온도에서 오버레이 상에 MCrAlXSi 두께의 약 50% 이하, 바람직하게는 약 20% 이하의 두께로 퇴적되고, 알루미늄 오버레이어(overlayer)와 함께 표면 합금된 기판은 숙성 온도까지 가열된다.According to another embodiment of the present invention, a high temperature stainless steel substrate continuously surface alloyed with MCrAlXSi alloy by reaction sintering within a thickness of about 150 to 500 µm is an aluminum surface layer, 60 wt% or less, preferably 15 wt% A surface layer of an aluminum alloy containing less than or equal to silicon, or a surface layer of an aluminum alloy containing less than or equal to 60% by weight of silicon, up to 30% by weight of chromium and titanium, and aluminum having a balance of about 20% or more by weight is deposited thereon. And, preferably, aluminum plated by heat treatment at a aging temperature in the range of about 1000 to 1160 ° C. in an oxygen free atmosphere for at least about 10 minutes. The aluminum or aluminum alloy surface layer is preferably about 50% or less, preferably about 20% or less, of MCrAlXSi thickness on the overlay at a temperature of about 200 to 500 ° C., preferably about 300 ° C., by magnetron sputtering physical vapor deposition. The substrate deposited in thickness and surface alloyed with the aluminum overlayer is heated to aging temperature.

이어서, 상기 시스템은 산소-함유 분위기, 약 1000℃ 이상의 온도, 바람직하게는 1000 내지 1160℃의 온도 범위에서 연속적으로 또는 별도의 사후 단계에서 그 위에 ∝-알루미나의 표면층을 형성하기 위해 유효한 시간 동안 가열될 수 있다.The system is then heated for an effective period of time to form a surface layer of VII-alumina thereon continuously or in a separate post step in an oxygen-containing atmosphere, a temperature range of about 1000 ° C. or higher, preferably 1000 to 1160 ° C. Can be.

도 1 및 2를 참조로 하여 본 발명의 제1 실시형태를 설명한다. 고온 오스테나이트계 스테인레스강의 기판 상에 퇴적 및 금속 결합된 MCrAlX의 연속적인 코팅이 도시되어 있다. 본 발명의 MCrAlX 합금(이때, M은 철, 니켈 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄 및 스칸듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 원소 또는 이들의 조합임)은 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 8 내지 15중량%의 알루미늄 및 약 3중량% 이하, 바람직하게는 약 0.25 내지 1.5중량%의 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합, 잔량의 철, 니켈 또는 코발트를 포함한다.With reference to FIG. 1 and 2, 1st Embodiment of this invention is described. A continuous coating of MCrAlX deposited and metal bonded on a substrate of high temperature austenitic stainless steel is shown. MCrAlX alloy of the present invention, wherein M is a metal selected from the group consisting of iron, nickel and cobalt or mixtures thereof, X is an element selected from the group consisting of yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum and scandium or a combination thereof ) Is about 10-25 wt% chromium, about 8-15 wt% aluminum and about 3 wt% or less, preferably about 0.25-1.5 wt% yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium or combinations thereof, Residual amounts of iron, nickel or cobalt.

이들 원소들을 포함시키면, 산화물 스케일의 기계적 강도를 증가시키고, 황-게터(getter)로서 기능하면서 산화물의 성장 속도를 감소시킨다. 상기 고온 스테인레스강 기판은 18 내지 42중량%의 크롬, 18 내지 48%의 니켈, 잔량의 철 및 기타 합금 첨가제의 조성 범위에서 철, 니켈 또는 크롬의 조성을 가지며, 전형적으로는 약 31 내지 38중량%의 크롬을 갖는 고크롬 스테인레스강 또는 약 20 내지 25중량%의 크롬을 갖는 저크롬 스테인레스강이다.Inclusion of these elements increases the mechanical strength of the oxide scale and reduces the growth rate of the oxide while functioning as a sulfur-getter. The high temperature stainless steel substrate has a composition of iron, nickel or chromium in the composition range of 18 to 42% by weight of chromium, 18 to 48% of nickel, the balance of iron and other alloying additives, and typically about 31 to 38% by weight. High chromium stainless steel with chromium or low chromium stainless steel with about 20 to 25 weight percent chromium.

MCrAlX 코팅이 도포되는 기판은 예를 들면 에틸렌로에서 사용되는 고크롬 및 저크롬 스테인레스강은 원심력 주조(centrifugally cast)되거나 또는 단련된 튜브(wrought tube) 또는 이형관이고, 이러한 제품의 내면에 코팅이 도포된다. 마그네트론 스퍼터링 물리적 증착법에 의한 코팅의 도포는 튜브 및 이형관의 내면 전체 길이에 걸쳐 연속적이고 균일한 두께 및 조밀한 코팅의 도포를 가능하게 한다는 것이 밝혀졌다.Substrates to which MCrAlX coatings are applied are, for example, high chromium and low chromium stainless steels used in ethylene furnace, which are centrifugally cast or wrought tubes or release tubes, and the coating is applied to the inner surface of such products. do. Application of the coating by magnetron sputtering physical vapor deposition has been found to enable the application of a continuous, uniform thickness and dense coating over the entire inner surface of the tube and the release tube.

약 200 내지 1000℃, 바람직하게는 약 450℃의 온도 범위에서 마그네트론 스퍼터링에 의해 약 50 내지 350㎛, 바람직하게는 약 150㎛의 실질적으로 균일한 두께의 연속층으로서 기판 상에 코팅이 퇴적된다. 무-산소 분위기 중 약 1000 내지 1200℃ 범위의 숙성 온도에서 약 20분 내지 24시간 동안 상기 코팅을 가열하여 기판에 코팅을 금속결합시키고 다중 상의 마이크로 구조를 형성한다.The coating is deposited on the substrate as a continuous layer of substantially uniform thickness of about 50 to 350 μm, preferably about 150 μm, by magnetron sputtering in the temperature range of about 200 to 1000 ° C., preferably about 450 ° C. The coating is heated at a aging temperature in the range of about 1000 to 1200 ° C. in an oxygen free atmosphere for about 20 minutes to 24 hours to metal bond the coating to the substrate and form a multiphase microstructure.

기판을 가열할 때 연속 단계로 열 숙성의 종결시 약 1000℃ 이상의 온도에서 공기와 같은 산소-함유 가스를 도입하고, 별도의 단계에서 공기와 같은 산화 가스 분위기 중 약 1000℃ 이상의 온도에서 코팅함으로써, 또는 상업적인 사용 중에 약 1000℃ 이상의 운전 온도에서 산소-함유 가스의 도입 또는 존재에 의해, 상기 코팅은 그 위의 표면에서 ∝-알루미나 기재 층을 제공하기 위한 알루미늄 공급원을 제공한다.By heating the substrate in a continuous step to introduce an oxygen-containing gas such as air at a temperature of about 1000 ° C. or more at the end of thermal aging and coating in a separate step at a temperature of about 1000 ° C. or more in an oxidizing gas atmosphere such as air, Or by the introduction or presence of an oxygen-containing gas at an operating temperature of about 1000 ° C. or higher during commercial use, the coating provides an aluminum source for providing a mu-alumina based layer at the surface thereon.

도 3 및 4를 참조로 하여, 본 발명의 제2 실시형태를 설명한다. MCrAlX의 코팅은 고온 스테인레스강 강에 예를 들면 마그네트론 스퍼터링에 의해 약 50 내지 350㎛, 바람직하게는 약 150㎛의 실질적으로 균일한 두께의 연속층으로서 퇴적된다. 알루미늄, 약 60중량% 이하, 바람직하게는 약 15중량% 이하의 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금, 또는 60중량% 이하의 실리콘, 총 30중량% 이하의 크롬 및 티탄 중 하나 이상, 잔량으로서 약 20중량% 이상의 알루미늄을 함유하는 알루미늄 합금의 균일한 층이 약 200 내지 500℃, 바람직하게는 약 300℃의 온도 범위에서 예를 들면 마그네트론 스퍼터링에 의해 코팅 두께의 약 50% 이하, 바람직하게는 약 20% 이하의 두께의 양으로 MCrAlX 상에 퇴적된다. 상기 기판, 코팅 및 알루미늄층은 약 10분 이상, 바람직하게는 약 20분 내지 24시간 동안 약 1000 내지 1200℃ 범위의 숙성 온도로 가열되어 상기 기판에 코팅을 금속결합시키고, 다중 상의 마이크로 구조를 형성하며 알루미늄층을 코팅에 확산시킨 다음, 바람직하게는 산소-함유 가스의 산화 분위기에서 20분 이상, 바람직하게는 20분 내지 4시간 동안 순차 가열하여 알루미늄-풍부 층을 산화시키고, 그 위에 균일 두께로 부착되는 ∝-알루미나 기재 층을 형성한다. 알루미늄층의 산화는 산화 분위기에서 전형적으로는 약 1000℃ 이상의 온도, ∝-알루미나층의 형성을 위해서는 약 1000∼1150℃의 범위에서 복합 코팅의 가열시 후속적인 별도의 단계에서 실시하거나, 또는 약 1000℃ 이상의 온도의 산화 분위기에서 상업적인 운전 중에 산화가 일어날 수 있다.3 and 4, a second embodiment of the present invention will be described. The coating of MCrAlX is deposited on hot stainless steel as a continuous layer of substantially uniform thickness of about 50 to 350 μm, preferably about 150 μm, for example by magnetron sputtering. Aluminum, aluminum alloy containing up to about 60% by weight, preferably up to about 15% by weight of silicon, or at least 60% by weight of silicon, up to 30% by weight of chromium and titanium, the balance being about 20% by weight A uniform layer of an aluminum alloy containing at least% aluminum may be at most about 50%, preferably at least about 20%, of the coating thickness, for example by magnetron sputtering, in the temperature range of about 200 to 500 ° C, preferably about 300 ° C. It is deposited on MCrAlX in an amount of the following thickness. The substrate, coating, and aluminum layer are heated to a aging temperature in the range of about 1000 to 1200 ° C. for at least about 10 minutes, preferably about 20 minutes to 24 hours, to metal bond the coating to the substrate and form a microphase microstructure. The aluminum layer is diffused into the coating, and then sequentially heated in an oxidizing atmosphere of an oxygen-containing gas for at least 20 minutes, preferably 20 minutes to 4 hours, to oxidize the aluminum-rich layer and to a uniform thickness thereon. Forms a VII-alumina based layer to which it is attached. The oxidation of the aluminum layer is typically carried out in a separate step subsequent to the heating of the composite coating in an oxidizing atmosphere, typically at a temperature of about 1000 ° C. or more, in the range of about 1000 to 1150 ° C. for the formation of the X-alumina layer, or about 1000 Oxidation can occur during commercial operation in an oxidizing atmosphere at temperatures above < RTI ID = 0.0 >

코팅 상에 알루미늄 층의 존재는 상업적인 운전 중에 유효한 연속적인 알루미나 층을 유지하기 위해 MCrAlX 코팅에서 알루미늄 공급원을 보충한다. 알루미늄이 코팅으로 확산되는 것은 코팅에 있는 미소한 구조적 흠결을 치유하는 반면, 표면에 근접한 코팅의 표면에 알루미늄이 풍부해지면 산화물 성장 메카니즘을 변형시켜 보호 알루미늄 스케일에서 촉매 부위(Ni-산화물과 같은)의 수를 감소시킨다.The presence of an aluminum layer on the coating supplements the aluminum source in the MCrAlX coating to maintain a continuous, continuous alumina layer during commercial operation. The diffusion of aluminum into the coating heals the microscopic structural defects in the coating, while the abundance of aluminum in the surface of the coating proximate the surface deforms the oxide growth mechanisms, resulting in the removal of catalytic sites (such as Ni-oxide) on the protective aluminum scale. Reduce the number

도 5 및 6을 참조로 하여, 본 발명의 제3 실시형태를 설명한다. 본 발명의 방법에 따른 실시형태에 따르면, 동시 계류 중의 미국 출원번호 제 08/839,831호에 기재된 바와 같이, 약 35 내지 45중량%의 알루미늄, 총 약 5 내지 20중량%의 하나 이상의 티탄 또는 크롬, 및 40 내지 55중량%의 실리콘, 바람직하게는 약 35 내지40중량%의 알루미늄, 총 약 5 내지 15중량%의 하나 이상의 티탄 또는 크롬, 및 약 50 내지 55중량%의 실리콘으로 구성된 연속적인 알루미늄-함유 인터레이어가 고온 스테인레스강 베이스 합금 기판 상에 퇴적되며, 연속적인 MCrAlX 합금 코팅이 상기 인터레이어 상에 퇴적되고, 알루미늄 또는 니켈 알루미나이드를 포함하는 알루미늄 합금이 오버레이 합금 코팅 상에 퇴적된다.5 and 6, a third embodiment of the present invention will be described. According to an embodiment according to the method of the invention, about 35 to 45% by weight of aluminum, in total about 5 to 20% by weight of one or more titanium or chromium, as described in co-pending US application Ser. No. 08 / 839,831, And continuous aluminum consisting of 40 to 55 weight percent silicon, preferably about 35 to 40 weight percent aluminum, a total of about 5 to 15 weight percent one or more titanium or chromium, and about 50 to 55 weight percent silicone. A containing interlayer is deposited on the hot stainless steel base alloy substrate, a continuous MCrAlX alloy coating is deposited on the interlayer, and an aluminum alloy comprising aluminum or nickel aluminide is deposited on the overlay alloy coating.

이 실시형태에 있어서, 상기 인터레이어 내에서 알루미늄은 기판에 있는 질소와 결합하여 알루미늄 질화물 침전물의 분산액을 형성함으로서, 기판으로부터 방출되는 질소를 제거할 수 있다.In this embodiment, aluminum in the interlayer can combine with nitrogen in the substrate to form a dispersion of aluminum nitride precipitates, thereby removing nitrogen released from the substrate.

상기 인터레이어는 바람직하게는 400 내지 600℃ 또는 800 내지 900℃, 바람직하게는 450 또는 850℃의 온도 범위에서 물리적 증착법에 의해 퇴적된다. 이후, 상기 인터레이어가 5℃/분 이상의 승온 속도, 바람직하게는 10 내지 20℃/분의 속도로 숙성 온도까지 가열되어 코팅 마이크로 구조를 형성한다. MCrAlX 코팅, 바람직하게는 알루미늄층은 물리적 증착법에 의해 인터레이어에 퇴적된 다음, 열처리되어 다중 상의 마이크로 구조를 형성하고, 코팅 시스템에 금속결합한다.The interlayer is preferably deposited by physical vapor deposition in the temperature range of 400 to 600 ° C or 800 to 900 ° C, preferably 450 or 850 ° C. The interlayer is then heated to a aging temperature at a rate of temperature rise of at least 5 ° C./min, preferably at a rate of 10 to 20 ° C./min to form a coated microstructure. The MCrAlX coating, preferably the aluminum layer, is deposited on the interlayer by physical vapor deposition and then heat treated to form a multiphase microstructure and metal bonded to the coating system.

상기 인터레이어는 약 20 내지 100㎛, 바람직하게는 약 20 내지 60㎛의 두께로 퇴적된다. 상기 인터레이어는 약 1030 내지 1150℃ 범위의 숙성 온도에서 베이스 합금 및 실리콘과 하나 이상의 티탄 또는 알루미늄과 베이스 합금 원소의 금속간 화합물을 함유하는 농축 풀(pool) 사이에 확산 장벽을 형성하기 위해 유효한 시간 동안 가열된다. 바람직하게는, 상기 인터레이어는 약 6 내지 10중량%의 실리콘, 0 내지 5중량%의 알루미늄, 0 내지 4중량%의 티탄 및 약 25 내지 50중량%의 크롬, 잔량의 철 및 니켈 및 기타 베이스 합금 원소를 함유한다.The interlayer is deposited to a thickness of about 20 to 100 μm, preferably about 20 to 60 μm. The interlayer is effective for forming a diffusion barrier between a concentrated pool containing a base alloy and silicon and one or more intermetallic compounds of titanium or aluminum and a base alloy element at aging temperatures ranging from about 1030 to 1150 ° C. Is heated during. Preferably, the interlayer comprises about 6 to 10 weight percent silicon, 0 to 5 weight percent aluminum, 0 to 4 weight percent titanium and about 25 to 50 weight percent chromium, balance iron and nickel and other bases. It contains an alloying element.

상기 인터레이어는 충분히 층상화되고(stratified) 부착성의 최종 코팅을 형성하기 위한 정확한 열처리를 필요로 한다. 예를 들면 10중량%의 티탄, 40중량%의 알루미늄 및 50중량%의 실리콘을 포함하는 코팅은 400 내지 500℃의 온도, 바람직하게는 약 450℃에서 퇴적 공정으로서 스퍼터링을 사용함으로써 퇴적된다. 1000℃ 이하의 온도에서 코팅을 퇴적시킬 수 있지만, 후속 열공정이 동일한 노에서 수행되지 않는 경우, 보다 높은 온도에서 코팅할 이유가 없다. 처리 중에, 승온 속도는 최대 온도 약 500℃로부터 5℃내로 분당 5℃ 이상, 전형적으로는 분당 10 내지 20℃의 범위이어야 한다.The interlayer requires precise heat treatment to form a sufficiently layered and adherent final coating. For example, a coating comprising 10% titanium, 40% aluminum and 50% silicon by weight is deposited by using sputtering as a deposition process at a temperature of 400-500 ° C., preferably about 450 ° C. The coating can be deposited at temperatures up to 1000 ° C., but there is no reason to coat at higher temperatures unless subsequent thermal processes are performed in the same furnace. During processing, the rate of temperature rise should be in the range of at least 5 ° C per minute, typically 10-20 ° C per minute, from a maximum temperature of about 500 ° C to 5 ° C.

약 1130 내지 1150℃ 사이의 온도에서, 코팅의 최종적인 층 분리가 발생한다. 얻어지는 최종 마이크로 구조는 온도에 크게 의존하지만, 약 10분 이상, 바람직하게는 약 20분 내지 2시간의 시간 범위 내에서는 이들 온도에서 소요되는 시간에는 유의적으로 의존하지 않는다. 그러나, 최종 온도에서의 시간이 예를 들면 10분 미만으로 너무 짧으면, 상이하고 덜 바람직한 마이크로 구조가 얻어진다. 상기 온도의 하한, 1130℃에서, 공극(void) 형성이 발생할 수 있다. 최종 숙성 온도에 대한 최적 온도 범위는 약 20분 이상, 바람직하게는 약 30분 내지 2시간 동안 1135 내지 1145℃이다. 보다 높은 온도에서, 형성되는 확산 장벽은 불안정하게 되고, 1150℃에서는 실리콘의 내부 확산에 의해 빨리 파괴된다. 이 온도 이상에서는, 알루미늄 확산이 하방으로 발생하기도 하여, 5% 이하의 알루미늄 함량이 잔류한다. 그러나, 1160℃ 이하에서는, 알루미늄 함량은 여전히 질화물의 확산을 위해 충분한양이다.At temperatures between about 1130 and 1150 ° C., final layer separation of the coating occurs. The final microstructure obtained is highly dependent on temperature, but does not significantly depend on the time spent at these temperatures within a time range of about 10 minutes or more, preferably about 20 minutes to 2 hours. However, if the time at the final temperature is too short, for example less than 10 minutes, different and less desirable microstructures are obtained. At the lower limit of the temperature, 1130 ° C., void formation may occur. The optimum temperature range for the final aging temperature is 1135-1145 ° C. for at least about 20 minutes, preferably about 30 minutes to 2 hours. At higher temperatures, the diffusion barrier formed becomes unstable and at 1150 ° C. is quickly destroyed by internal diffusion of silicon. Above this temperature, aluminum diffusion may occur downward, leaving an aluminum content of 5% or less. However, below 1160 ° C., the aluminum content is still sufficient for diffusion of nitride.

스테인레스강 기판이 20 내지 25중량%의 크롬을 함유하는 단련되거나 또는 주조된 저크롬 기재 합금 기판인 경우, 승온 속도가 분당 약 10 내지 20℃로 고크롬 기재 합금 기판에 대해 동일하여야 하지만, 바람직한 숙성 온도는 1030 내지 1160℃의 범위 내이다. 이 실시형태에서는, 크롬 규화물-함유 확산 장벽이 베이스 합금에서 저크롬 농도에 의해 형성되지 않는다. 20 내지 25중량%의 크롬 함량을 갖는 합금은 Inco 800TM시리즈, 예를 들면 88HTM, 800HTM및 803TM합금을 포함한다. 필요한 최소 승온 속도는 베이스 합금 조성에 의존하지 않는다.If the stainless steel substrate is a annealed or cast low chromium based alloy substrate containing 20 to 25% by weight of chromium, the temperature rise rate should be the same for the high chromium based alloy substrate at about 10 to 20 ° C. per minute, but with desirable aging. The temperature is in the range of 1030 to 1160 ° C. In this embodiment, no chromium silicide-containing diffusion barrier is formed by low chromium concentration in the base alloy. Alloys having a chromium content of 20 to 25% by weight include Inco 800 series, such as 88H , 800H and 803 alloys. The minimum heating rate required does not depend on the base alloy composition.

도 12를 참조로 하여, 본 발명의 또 다른 일실시형태를 설명한다. 본 발명의 방법에 따른 실시형태에 따르면, NiCr 합금 또는 TiAlSi 합금의 인터레이어가 고온 스테인레스강 기판 상에 마그네트론 스퍼터링에 의해 약 20 내지 100㎛의 두께로 퇴적되고, MCrAlX 코팅이 1 또는 2개의 연속적인 코팅으로 인터레이어 상에 퇴적되며, 얻어진 코팅 기판은 1000 내지 1180℃의 온도 범위에서 열처리되어 코팅을 금속결합시킨다.Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 12. According to an embodiment according to the method of the present invention, an interlayer of NiCr alloy or TiAlSi alloy is deposited to a thickness of about 20 to 100 μm by magnetron sputtering on a high temperature stainless steel substrate, and the MCrAlX coating is one or two consecutive The coating is deposited on the interlayer and the resulting coated substrate is heat treated in a temperature range of 1000-1180 ° C. to bond the coating to the metal.

이하, 본 발명의 방법에 따른 실시형태를 하기 비-한정적 실시예를 참조로 하여 설명한다.Embodiments according to the method of the present invention are described below with reference to the following non-limiting examples.

25Cr 35Ni(800H, 803, HPM, HK4M) 및 선택된 35Cr 45Ni 합금의 튜브 및 쿠폰(coupon)을 마그네트론 스퍼터링 물리적 증착 기술을 사용하여 본 발명의 MCrAlX 실시형태로 코팅하였다. 금속결합에 의해 기판에 대한 코팅의 계면 부착성을 개선시키고, 미세-결정 구조의(fine-grained) 금속 구조를 형성시키기 위해 코팅된 샘플을 고온 진공에서 열처리한 다음, 산화 분위기에서 상기 코팅 상에 알루미늄 표면 퇴적하여 내코킹성을 가진 산화 외부층 표면을 형성하였다. 알루미늄의 상부 표면층을 마그네트론 스퍼터링의 동일한 코팅 기술을 사용하여 퇴적시켜 MCrAlX 코팅의 알루미늄 함량을 향상시키고, 알루미나 스케일에서 촉매 부위의 수를 감소시키기 위해 코팅내 소수의 구조적 흠결을 치유하면서 보호 산화 표면층을 재생시키는 코팅의 능력을 개선시켰다.Tubes and coupons of 25Cr 35Ni (800H, 803, HPM, HK4M) and selected 35Cr 45Ni alloys were coated with the MCrAlX embodiments of the present invention using magnetron sputtering physical vapor deposition techniques. To improve the interfacial adhesion of the coating to the substrate by metal bonding and to form a fine-grained metal structure, the coated sample is heat-treated in hot vacuum, and then on the coating in an oxidizing atmosphere. Aluminum surfaces were deposited to form an oxide outer layer surface with caulking resistance. The upper surface layer of aluminum is deposited using the same coating technique of magnetron sputtering to improve the aluminum content of the MCrAlX coating and regenerate the protective oxide surface layer while healing a small number of structural defects in the coating to reduce the number of catalyst sites on the alumina scale. Improved the ability of the coating to make.

특정의 원심력 주조된 25Cr - 35Ni/35Cr - 45Ni 합금을 코팅할 때, TiAlSi 합금으로 대표되는 알루미늄-함유 확산 코팅을 기판 상에 퇴적하여 기판과 알루미늄 도금된 코팅 간의 인터레이어로서 기능하도록 하여 주철 합금으로부터 방출되는 질소의 외부 확산으로부터 상기 코팅을 보호하였다. 또한, NiCr 합금의 인터레이어가 질화물 형성을 분산시키기 위해 사용될 수 있다.When coating certain centrifugally cast 25Cr-35Ni / 35Cr-45Ni alloys, an aluminum-containing diffusion coating, represented by a TiAlSi alloy, is deposited on the substrate to function as an interlayer between the substrate and the aluminum plated coating from the cast iron alloy. The coating was protected from external diffusion of released nitrogen. In addition, interlayers of NiCr alloys can be used to disperse nitride formation.

코팅되고 열처리된 샘플을 표준 실험 기술에 의해 에너지 분산 분광계(energy dispersive spectroscopy)를 구비한 광학 현미경 및 주사 전자 현미경을 사용하여 균일성, 금속결합, 마이크로 구조, 두께 및 조성에 대해 특성화하였다. 열안정성, 내산화성, 내탄화성, 내열충격성, 내열피로성 및 내크리프성을 평가하기 위한 시험을 실시하고 기록하였다.Coated and heat treated samples were characterized for uniformity, metal bonding, microstructure, thickness and composition using optical and scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy by standard experimental techniques. Tests were conducted and recorded to evaluate thermal stability, oxidation resistance, carbonization resistance, thermal shock resistance, thermal fatigue resistance and creep resistance.

작은 시험 쿠폰 및 3-피트 길이의 튜브를 모의(simulated) 열분해 시험기에서 시험하였다. 800-950℃ 범위의 온도에서 체류 시간 0.4-3초를 사용하였다. 운전 시간을 1 내지 8시간으로 변화시켰다. 코팅된 튜브 및 쿠폰 샘플의 성능을 코팅하지 않은 고온 합금, 세라믹 및 순수 니켈과 비교하였다. 5/8인치의 OD를 가진 3피트 길이의 코팅된 튜브를 모의 열분해 시험기에서 시험하였다. 코팅된 튜브의 성능을 코팅하지 않은 고온 합금 및 석영 튜브와 비교하였다.Small test coupons and 3-foot length tubes were tested in a simulated pyrolysis tester. A residence time of 0.4-3 seconds was used at a temperature in the range of 800-950 ° C. The run time was changed to 1-8 hours. The performance of the coated tubes and coupon samples was compared to uncoated hot alloys, ceramics and pure nickel. A 3 foot long coated tube with a 5/8 inch OD was tested in a simulated pyrolysis tester. The performance of the coated tube was compared with the uncoated hot alloy and quartz tube.

본 발명의 방법에 따라 상기 코팅들을 튜브의 내벽 표면 상에 균일하게 퇴적시키고, 열처리하였다. 코크스화 속도, 탄화, 열충격 및 열순환 조건하에서 상업적으로 제조되는 고크롬/니켈 원심력 주조 튜브 및 단련 튜브의 표면에 금속 결합하는 능력 및 고온 내침식성 측면에서, 코팅된 제품과 코팅하지 않은 튜브 및 이형관을 비교하였다.The coatings were uniformly deposited on the inner wall surface of the tube and heat treated according to the method of the invention. Coated and uncoated and release tubes in terms of metal bonding to the surfaces of commercially produced high chromium / nickel centrifugal casting tubes and annealed tubes under coking speed, carbonization, thermal shock and thermal cycling conditions and high temperature corrosion resistance. Was compared.

실시예 1Example 1

도 1 및 2를 참조로 하여, 22중량%의 크롬, 10중량%의 알루미늄 및 1중량%의 이트륨, 잔량의 니켈을 함유하는 NiCrAlY 코팅(10)을 Incoloy 800HTM스테인레스강 기판(12)에 마그네트론 스퍼터링으로 450℃에서 퇴적시켜 평균 코팅 두께 150㎛를 얻었다. NiCrAlY 코팅 및 기판을 진공에서 분당 15℃의 승온 속도로 1100℃까지 열처리하고, 1100℃에서 1시간 동안 유지하여 도 2에 도시된 합금 메트릭스에서 니켈 알루미나이드 침전상(14)을 제조하였다.1 and 2, a NiCrAlY coating 10 containing 22 wt% chromium, 10 wt% aluminum and 1 wt% yttrium, and a balance nickel, is placed on a magnetron on an Incoloy 800H stainless steel substrate 12. Deposited at 450 ° C. by sputtering to obtain an average coating thickness of 150 μm. The NiCrAlY coating and substrate were heat-treated in vacuo to 1100 ° C. at a rate of 15 ° C. per minute, and maintained at 1100 ° C. for 1 hour to prepare nickel aluminide precipitated phase 14 in the alloy matrix shown in FIG. 2.

얻어진 코팅을 70 16-시간 주기 동안 CO/H2분위기 중 1080℃에서 탄화 처리하였다. 상기 코팅은 양호한 내탄화성을 나타내었다. 상기 코팅은 1000시간 동안 1150℃에서 열안정성을 유지하는 것으로 나타났다. 상기 코팅은 우수한 기계적 특성(확산 코팅과 비교시)을 나타내는 반면, 응력-파열 시험에서는 기판 특성에 대해 어떠한 유의적인 부작용도 나타내지 않았다.The resulting coating was carbonized at 1080 ° C. in a CO / H 2 atmosphere for 70 16-hour cycles. The coating showed good carbonization resistance. The coating was found to maintain thermal stability at 1150 ° C. for 1000 hours. The coating showed good mechanical properties (compared to the diffusion coating), while the stress-rupture test did not show any significant side effects on the substrate properties.

실시예 2Example 2

22중량%의 크롬, 10중량%의 알루미늄 및 1중량%의 이트륨, 잔량의 니켈을 함유하는 알루미늄 도금된 NiCrAlY 코팅(16)을 Sandvik 800HTM스테인레스강 기판(18) 상에 마그네트론 스퍼터링으로 450℃에서 퇴적시켜 코팅 두께 150 내지 200㎛를 얻었다. 알루미늄 층(22)를 상기 코팅 상에 450℃에서 마그네트론 스퍼터링하여 도 3에 도시한 바와 같이 평균 알루미늄 코팅 두께 약 40㎛를 얻었다.An aluminum plated NiCrAlY coating 16 containing 22 wt% chromium, 10 wt% aluminum and 1 wt% yttrium, balance nickel was applied at 450 ° C. with magnetron sputtering on a Sandvik 800H stainless steel substrate 18. It was deposited to obtain a coating thickness of 150 to 200 mu m. An aluminum layer 22 was magnetron sputtered on the coating at 450 ° C. to obtain an average aluminum coating thickness of about 40 μm as shown in FIG. 3.

알루미늄 도금된 NiCrAlY 코팅 및 기판을 진공에서 분당 15℃의 승온 속도로 열처리하고, 1100℃에서 1시간 동안 유지하여 스테인레스강 기판(18)에 인접한 합금 메트릭스(26)에서 니켈 알루미나이드 상(22) 및 그 밑에 니켈 알루미나이드 침전상을 제조하였다. 상기 알루미늄 도금된 코팅을 공기 중에서 1시간 동안 약 1050℃에서 산화시켜 ∝-알루미나 표면층(28)을 제조하였다.The aluminum plated NiCrAlY coating and the substrate were heat-treated in vacuo at an elevated rate of 15 ° C. per minute and held at 1100 ° C. for 1 hour to provide nickel aluminide phase 22 and alloy matrix 26 in the alloy matrix 26 adjacent to the stainless steel substrate 18. Underneath, a nickel aluminide precipitated phase was prepared. The aluminum plated coating was oxidized at about 1050 ° C. for 1 hour in air to prepare a K-alumina surface layer 28.

얻어진 코팅을 CO/H2분위기에서 45 (+) 16-시간 주기 동안 견디는 양호한 내탄화성이 있음을 나타내었다. 상기 코팅은 500시간 동안 1150℃에서 열안정성을 유지하는 것으로 나타났다. 상기 코팅을 1100℃에서 1000회 열주기 처리하였더니 불활성 세라믹과 유사한 우수한 내코킹성을 나타내었다.The coating obtained showed good carbonization resistance to withstand for 45 (+) 16-hour periods in a CO / H 2 atmosphere. The coating was found to maintain thermal stability at 1150 ° C. for 500 hours. The coating was subjected to 1000 cycles of heat treatment at 1100 ° C. and showed good coking resistance similar to inert ceramics.

실시예 3Example 3

도 5를 참조로 하여, 10중량%의 크롬, 40중량%의 알루미늄 및 50중량%의 실리콘을 함유하는 확산 코팅(30)을 850℃에서 마그네트론 스퍼터링에 의해 Manoir XTMTM스테인레스강 기판(32) 상에 퇴적시켜 평균 두께 40㎛를 얻었다. 22중량%의 크롬, 10중량%의 알루미늄 및 1중량%의 이트륨, 잔량의 니켈을 함유하는 NiCrAlY 코팅(34)을 약 850℃에서 마그네트론 스퍼터링에 의해 상기 확산 코팅에 퇴적시켜 평균 코팅 두께 150㎛를 얻었다. 알루미늄층(36)을 NiCrAlY 코팅(34)에 450℃에서 마그네트론 스퍼터링에 의해 도포하여 평균 알루미늄 코팅 두께 20㎛를 얻었다.Referring to FIG. 5, a diffusion coating 30 containing 10 wt% chromium, 40 wt% aluminum and 50 wt% silicon was placed on a Manoir XTM TM stainless steel substrate 32 by magnetron sputtering at 850 ° C. FIG. It deposited on and obtained the average thickness of 40 micrometers. A NiCrAlY coating 34 containing 22 wt% chromium, 10 wt% aluminum and 1 wt% yttrium, balance nickel, was deposited on the diffusion coating by magnetron sputtering at about 850 ° C. to obtain an average coating thickness of 150 μm. Got it. The aluminum layer 36 was applied to the NiCrAlY coating 34 by magnetron sputtering at 450 ° C. to obtain an average aluminum coating thickness of 20 μm.

상기 확산 코팅 상의 알루미늄 도금된 NiCrAlY 코팅을 진공에서 분당 15℃의 승온 속도로 열처리하고, 1100℃에서 1시간 동안 유지하여 도 6에 도시한 바와 같이 기판(32) 상에 확산 장벽(40) 및 확산 장벽(40)에 인접한 농축 풀(42)을 얻었다. 상기 NiCrAY 코팅(46)으로 알루미늄 층의 내부 확산에 의해 니켈 알루미나이드 상(44)를 형성하였다. 진공 열-처리의 종료시 공기를 첨가하여 니켈 알루미나이드 상(44)의 표면 상에 ∝-알루미나 기재 층(48)을 형성하였다.The aluminum plated NiCrAlY coating on the diffusion coating was heat treated in a vacuum at an elevated temperature rate of 15 ° C. per minute, and maintained at 1100 ° C. for 1 hour to diffuse diffusion barrier 40 and diffusion onto substrate 32 as shown in FIG. 6. The concentrated pool 42 adjacent to the barrier 40 was obtained. Nickel aluminide phase 44 was formed by internal diffusion of the aluminum layer with the NiCrAY coating 46. At the end of the vacuum heat-treatment, air was added to form the X-alumina base layer 48 on the surface of the nickel aluminide phase 44.

얻어진 코팅을 500시간 동안 1150℃에서 유지하여 열안정성을 평가하였고, 열 충격성을 시험하였다. 상기 코팅은 양호한 열안정성 및 열충격성에 대해 양호한 내성을 나타내었다.The resulting coating was kept at 1150 ° C. for 500 hours to evaluate thermal stability and to test thermal shock. The coatings showed good thermal stability and good resistance to thermal shock.

실시예 4Example 4

50중량%의 Cr, 50중량%의 Ni을 함유하는 NiCr 합금을 Kubota KHR35CW 합금 상에 450℃에서 마그네트론 스퍼터링에 의해 퇴적하여 평균 두께 40㎛를 얻었다. 22중량%의 Cr, 10중량%의 Al, 1중량%의 Y, 잔량의 Ni을 함유하는 NiCrAlY 코팅을 마그네트론 스퍼터링에 의해 450℃에서 퇴적하여 평균 두께 60㎛를 얻은 후, 18중량%의 Cr, 15중량%의 Al, 1중량%의 Y, 잔량의 Ni을 함유하는 제2 NiCrAlY 코팅을 마그네트론 스퍼터링에 의해 450℃에서 퇴적하여 평균 두께 80㎛를 얻었다. 얻어진 코팅 및 기판을 진공의 1150℃에서 1시간 동안 열처리하였다.A NiCr alloy containing 50 wt% Cr and 50 wt% Ni was deposited on the Kubota KHR35CW alloy by magnetron sputtering at 450 ° C. to obtain an average thickness of 40 μm. NiCrAlY coating containing 22 wt% Cr, 10 wt% Al, 1 wt% Y, and the balance Ni was deposited at 450 ° C. by magnetron sputtering to obtain an average thickness of 60 μm, followed by 18 wt% Cr, A second NiCrAlY coating containing 15 wt% Al, 1 wt% Y and the balance Ni was deposited at 450 ° C. by magnetron sputtering to obtain an average thickness of 80 μm. The resulting coatings and substrates were heat treated at 1150 ° C. for 1 hour in vacuum.

열처리한 코팅을 192시간 동안 실험실 공기에서 등온적으로 산화시켰더니 상기 코팅은 여전히 상대적으로 양호한 상태에 있었다. 상기 코팅은 또한 NiCr층이 없는 NiCrAlY와 비교한 결과, 양호한 기계적 특성을 나타내었다.The heat treated coating was isothermally oxidized in laboratory air for 192 hours and the coating was still in relatively good condition. The coating also showed good mechanical properties when compared to NiCrAlY without a NiCr layer.

실시예 5Example 5

20중량%의 Ti, 20중량%의 Al, 잔량의 Si를 함유하는 TiAlSi 합금을 Manior XM 합금 상에 마그네트론 스퍼터링에 의해 850℃에서 퇴적시켜 평균 두께 40㎛를 얻었다. 이후, 22중량%의 Cr, 10중량%의 Al, 1중량%의 Y, 잔량의 Ni를 포함하는 NiCrAlY 합금을 마그네트론 스퍼터링에 의해 850℃에서 퇴적하여 평균 두께 160㎛를 얻었다. 이어서, 상기 코팅을 1시간 동안 진공의 1150℃에서 열처리하여 도 12에 도시한 인터레이어를 제조하였다.A TiAlSi alloy containing 20 wt% Ti, 20 wt% Al and the balance of Si was deposited on the Manior XM alloy at 850 ° C. by magnetron sputtering to obtain an average thickness of 40 μm. Thereafter, a NiCrAlY alloy containing 22 wt% Cr, 10 wt% Al, 1 wt% Y, and the balance Ni was deposited at 850 ° C. by magnetron sputtering to obtain an average thickness of 160 μm. Subsequently, the coating was heat treated at 1150 ° C. under vacuum for 1 hour to prepare the interlayer shown in FIG. 12.

얻어진 코팅을 실험실 공기에서 등온적으로 산화시켰더니, 480시간 이하 동안 보호 효과를 나타내었고, 손상을 주는 질화물 상을 성공적으로 분산시켰다.The resulting coatings were isothermally oxidized in laboratory air, showing a protective effect for up to 480 hours and successfully dispersing damaging nitride phases.

실시예 6Example 6

도 7 내지 11을 참조로 하여, MCrAlX의 연속적인 코팅을 고온 오스테나이트계 스테인레스강의 기판에 퇴적시키고 플라즈마 육성 아크 공정에 의해 금속결합시켰다. M이 철, 니켈 및 코발트로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 원소인 본 발명의 MCrAlX 합금은 약 0 내지 40중량%, 바람직하게는 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 3 내지 30중량%, 바람직하게는 약 4 내지 20중량%의 알루미늄, 및 약 5중량% 이하, 바람직하게는 약 3중량% 이하, 및 보다 바람직하게는 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 및/또는 스칸듐, 잔량의 철, 니켈 또는 코발트 또는 이들의 조합을 포함한다.Referring to Figures 7 to 11, a continuous coating of MCrAlX was deposited on a substrate of high temperature austenitic stainless steel and metal bonded by a plasma grown arc process. The MCrAlX alloy of the present invention wherein M is a metal selected from the group consisting of iron, nickel and cobalt or mixtures thereof, X is an element selected from the group consisting of yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium and combinations thereof 40 wt%, preferably about 10-25 wt% chromium, about 3-30 wt%, preferably about 4-20 wt% aluminum, and about 5 wt% or less, preferably about 3 wt% or less And, more preferably, about 0.5 to 1.5% by weight of yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, and / or scandium, the balance of iron, nickel or cobalt or combinations thereof.

MCrAlX 오버레이 코팅이 도포된 기판은 전형적으로 고크롬 또는 저크롬 스테인레스강 원심력 주철 또는 연철 튜브 또는 이형관이고, 플라즈마 육성 아크 공정 퇴적에 의한 상기 코팅의 도포는 튜브 및 이형관의 내면의 전 길이에 걸쳐 연속적인 균일한 두께 및 조밀한 코팅을 가능하게 한다.Substrates to which the MCrAlX overlay coating has been applied are typically high or low chromium stainless steel centrifugal cast iron or soft iron tubes or release tubes, and the application of the coating by plasma grown arc process deposition is continuous over the entire length of the inner surface of the tubes and release tubes. It allows for uniform thickness and dense coating.

바람직한 MCrAlX은 약 12 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 15중량%의 알루미늄, 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 및 잔량 니켈을 포함하는 NiCrAlY이다.Preferred MCrAlX is NiCrAlY comprising about 12-25 weight percent chromium, about 4-15 weight percent aluminum, about 0.5-1.5 weight percent yttrium, and the balance nickel.

NiCrAlY 코팅을 위한 퇴적 공정은 플라즈마 육성 아크 공정에 의해 전기 회로의 일부를 형성하는 베이스 합금 기판으로 MCrAlX 조성의 분말 원료를 도포하는 것을 포함한다. 상기 공정에서, 플라즈마 아크는 분말 및 베이스 합금을 용융시키며, 아르곤은 운반 가스(carrier) 및 산화를 방지하기 위한 슈라우딩 가스(shrouding gas)로서 사용된다. 상기 공정 파라미터는 퇴적 중에 제어되어 원하는 두께로 코팅을 형성할 용융 퍼들(melt puddle)을 형성한다. 기판 합금의 용융 부분에 의해, 코팅의 최종 조성에 영향을 미치는 몇몇 희석 현상이 일어난다. 또한, 에틸렌로를 운전하는 고온에서 탄소 및 질소의 확산에 의해 형성되는 탄화물 및 질화물을 산란 방식(scattered fashion)으로 수용하는 베이스 합금 및 코팅 사이의 원하는 전이 영역(transition zone)을 형성한다. 이것은 코팅의 파쇄(spallation) 위험을 유의적으로 감소시킨다.The deposition process for the NiCrAlY coating involves applying a powder raw material of MCrAlX composition to a base alloy substrate that forms part of the electrical circuit by a plasma growing arc process. In this process, the plasma arc melts the powder and base alloy, and argon is used as a carrier gas and a shrouding gas to prevent oxidation. The process parameters are controlled during deposition to form a melt puddle that will form a coating to the desired thickness. By the molten portion of the substrate alloy some dilution occurs which affects the final composition of the coating. In addition, it forms the desired transition zone between the base alloy and the coating which, in a scattered fashion, contains carbides and nitrides formed by diffusion of carbon and nitrogen at high temperatures operating in an ethylene furnace. This significantly reduces the risk of spallation of the coating.

이렇게 제조된 코팅은 조밀하고, 고온의 공기에 노출될 때 알루미나 스케일을 형성하며, 튜브에 단단히 부착된다. 플라즈마 육성 아크 공정은 별도의 알루미늄 도금 단계를 생략할 수 있다. 또한 상기 재료 이송 방법은 매우 효율적이며, 원료의 80 내지 90%가 코팅에 혼입되는데, 이는 마그네트론 스퍼터링에 의한 25 내지 30%와 비교된다.The coating thus prepared is dense, forms an alumina scale when exposed to hot air, and adheres firmly to the tube. The plasma growing arc process may omit a separate aluminum plating step. The material transfer method is also very efficient and 80 to 90% of the raw material is incorporated into the coating, compared to 25 to 30% by magnetron sputtering.

2개의 고온 합금 스테인레스강 재료를 기판으로서 사용하였다: 하나는 H46M 합금이고, 다른 하나는 900 B 합금이다. Al 10중량%, Cr 22중량%, Y 1중량%, Ni 잔량의 명목 조성, 1중량% 미만의 불순물을 갖는 NiCrAlY 분말로부터 코팅을 얻었다. 분말의 크기 분포는 +45마이크론 -106 마이크론이었다. 100암페어 및 50볼트를 사용하여 분당 30그램의 속도로 아크를 가로질러 건(gun)에 공급하였다.Two high temperature alloy stainless steel materials were used as substrates: one is an H46M alloy and the other is a 900 B alloy. Coatings were obtained from NiCrAlY powders having 10 wt% Al, 22 wt% Cr, 1 wt% Y, nominal composition of the balance of Ni, and less than 1 wt% impurities. The size distribution of the powder was +45 microns -106 microns. The gun was fed across the arc at a rate of 30 grams per minute using 100 amps and 50 volts.

상기 코팅은 도 7에 도시한 바와 같이 평활한 계면과 함께 4mm 이상의 두께로 조밀하고 연속적이었다. 베이스 합금으로부터 코팅 표면에 걸쳐 어떠한 흠결도관찰되지 않았지만, 약간의 기포가 코팅의 외면 근처에서 발견되었다. 상기 조성은 합금의 일부가 용융되어, NiCrAlY가 HTA에 존재하는 원소들과 혼합 및 희석되었다는 사실을 반영하였다. 상기 2개의 경우에서, 알루미늄 함량은 5 내지 7중량%이었다. 그러나, H46M 상에 퇴적된 샘플은 900B에 퇴적된 샘플에 비해 보다 적은 철과 보다 많은 니켈 및 크롬을 함유하였다. 실리콘, 니오븀 및 망간과 같이 베이스 합금에 존재하는 몇몇 다른 원소가 코팅으로 확산되었지만, 어떠한 원소도 용접층 상에서 1중량%를 넘지는 않았다. 이들 샘플의 검사 전에 어떠한 열처리도 하지 않았다.The coating was dense and continuous to a thickness of at least 4 mm with a smooth interface as shown in FIG. No defects were observed across the coating surface from the base alloy, but some bubbles were found near the outer surface of the coating. The composition reflected the fact that some of the alloy was melted, causing NiCrAlY to mix and dilute with the elements present in the HTA. In both cases, the aluminum content was 5 to 7% by weight. However, the samples deposited on H46M contained less iron and more nickel and chromium than the samples deposited on 900B. Some other elements present in the base alloy, such as silicon, niobium and manganese, were diffused into the coating, but none of the elements exceeded 1% by weight on the weld layer. No heat treatment was done before the inspection of these samples.

샘플들을 500시간 이하 동안 1150℃의 공기 중에서 노화시켰다. 각 노화 기간 후에, 샘플을 오븐에서 꺼내 물속에 침지시켜 전체적인 내열충격성을 평가하였다. 이러한 처리 후에 어떠한 샘플도 파쇄 또는 균열이 발생하지 않았다. 도 8 및 9에 도시한 바와 같이, 벌크 마이크로 구조는 노화 기간 후에도 크게 변화되지 않았다. 그러나, 자유 표면(free surface) 및 계면에서는 새로운 구조가 형성되었다. 코팅된 HTA 합금에서 촉매성 코크스의 형성을 상당히 감소시키는 것으로 증명되는 10 마이크론 두께의 알루미늄층이 외면에 형성되었다. 공극 및 다른 내부 흠결에서, 혼합 산화물(Cr-Al-Ni-Y O)의 코어(core)가 알루미늄 표면 내부에 침전하였다. 코팅 내부에 수 마이크론까지 산소가 침입하였다. 그 계면에서, 다량의 질화물, 기본적으로는 AlN이 생성되었고; 이들 결정은 도 10 및 11에 도시된 바와 같이 분산 방식으로 성장하였다. 질화물의 수는 고크롬 H46M 합금 상에 제조된 샘플에서 더 많았으며, 이는 합금 내부에 용해된 다량의 질소에 의한 것으로 추측된다.이 경우에서도, 질화물은 선형 또는 연속적으로 응집되지 않았으며, 따라서 기계적 고장 가능성을 감소시킨다. 이로 인해, 주목적이 튜브로부터 방출되는 질소를 흡수하는 인터레이어의 퇴적에 대한 필요성을 피할 수 있다. 베이스 합금으로 확산된 원래 알루미늄의 일부인 벌크 내 알루미늄의 양은 1150℃에서 500시간 노화한 후, 단지 5중량%을 상회하는 정도로 감소되었다.Samples were aged in air at 1150 ° C. for up to 500 hours. After each aging period, the samples were taken out of the oven and immersed in water to assess the overall thermal shock resistance. No sample fractured or cracked after this treatment. As shown in Figures 8 and 9, the bulk microstructure did not change significantly even after the aging period. However, new structures have been formed at free surfaces and interfaces. A 10 micron thick layer of aluminum was formed on the outer surface that proved to significantly reduce the formation of catalytic coke in the coated HTA alloy. In the voids and other internal defects, a core of mixed oxides (Cr-Al-Ni-Y O) precipitated inside the aluminum surface. Oxygen penetrated several microns inside the coating. At that interface, a large amount of nitride, basically AlN, was produced; These crystals were grown in a dispersed manner as shown in FIGS. 10 and 11. The number of nitrides was higher in the samples prepared on the high chromium H46M alloy, which is presumed to be due to the large amount of nitrogen dissolved inside the alloy. Even in this case, the nitrides did not aggregate linearly or continuously, and thus the mechanical Reduces the possibility of failure This avoids the need for the deposition of an interlayer whose main purpose is to absorb the nitrogen released from the tube. The amount of aluminum in the bulk, which was part of the original aluminum diffused into the base alloy, was reduced to just over 5% by weight after aging at 1150 ° C. for 500 hours.

본 발명의 방법에 따른 이번 실시형태는 다수의 중요한 이점을 제공한다. NiCrAlY 분말을 기판 합금에 플라즈마 육성 아크에 의해 도포하여 얻어진 계면층은 조밀, 연속, 평탄하고, HTA 기판과 금속결합한다. 침전된 질화물 및 탄화물은 계면층 및 그 근처에서 분산되며, 이는 코팅의 열처리 및 별도의 인터레이어의 제공 필요성을 제거할 수 있다. 충분한 알루미늄이 코팅 내에서 사용되어 알루미나 표면 스케일을 형성한다. 500시간 동안 1150℃의 공기 중에서 노화시키고, 내열충격성을 평가하였더니, 조성과 벌크 구조가 약간 변화하였다. 그러나, 계면층 근처에 형성된 질화물은 분산되어 결국 코팅의 층분리(delamination)로 나타나지 않을 것이다. 표면 영역은 산화되었음을 나타내었지만, 그 산화는 얇았고 보호 알루미나 스케일을 유지하기에 충분한 알루미늄이 잔류하였다. 본 발명에 따른 HTA 상의 표면 합금은 예를 들면 에틸렌 생산을 위한 로와 같은 고온 부식성 환경하에서 사용하기 위한 반응기 튜브의 코팅에 있어 특별한 용도를 갖는다.This embodiment according to the method of the present invention provides a number of important advantages. The interfacial layer obtained by applying NiCrAlY powder to the substrate alloy by plasma growing arc is dense, continuous, flat, and metal-bonded with the HTA substrate. Precipitated nitrides and carbides are dispersed in and near the interfacial layer, which may eliminate the need for heat treatment of the coating and the provision of a separate interlayer. Sufficient aluminum is used in the coating to form the alumina surface scale. Aging in air at 1150 ° C. for 500 hours and evaluation of thermal shock resistance resulted in a slight change in composition and bulk structure. However, the nitride formed near the interfacial layer will disperse and eventually not appear as a delamination of the coating. The surface area showed oxidation, but the oxidation was thin and enough aluminum remained to maintain the protective alumina scale. The surface alloys on HTA according to the invention have a special use in the coating of reactor tubes for use in high temperature corrosive environments such as furnaces for ethylene production, for example.

첨가제 실리콘은 0 내지 약 40중량%, 바람직하게는 3 내지 15중량%의 양으로 존재할 수 있다. 첨가제 T는 0 내지 10중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3중량%의 양으로 존재할 수 있다. 약 12 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 15중량%의 알루미늄, 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 잔량의 니켈로 구성된 MCrAlX에서 바람직한 첨가제 T는 티탄, 탄탈, 백금 또는 팔라듐, 텅스텐, 몰리브덴, 니오븀 또는 레늄이다. MCrAlX 코팅에 실리콘을 첨가하면, 고온 내부식성 및 내산화성을 개선시킨다. Cr-기재 코팅에 탄탈과 텅스텐을 첨가하면, 내황화성 및 내산화성을 개선시킨다. 알루미늄-형성 합금에 몰리브덴을 존재시키면, 코팅 합금으로부터 제거되었던 알루미늄을 형성하는 Cr-기재 산화물 스케일의 품질을 개선시킨다. MCrAlX 합금 조성 내 티탄이 포함되면, 고온 부식에 대한 코팅 내성, 특히 황화물 및/또는 할로겐화물을 함유하는 화합물에 대한 코팅 내성을 개선시킨다. 니오븀의 첨가는 코팅을 보강하고 코팅 열팽창 계수를 변화시켜 기판의 열팽창과 조화를 이룬다. 팔라듐, 백금 또는 레늄의 존재는 우수하고, 보다 느리게 성장하는 알루미나 스케일을 제공한다. 바람직한 조성은 22중량%의 Cr, 10중량%의 Al, 1중량%의 Y, 3중량%의 Si, 잔량의 니켈을 포함하는 MCrAlXSi이다.The additive silicone may be present in an amount of 0 to about 40% by weight, preferably 3 to 15% by weight. The additive T may be present in an amount of 0 to 10% by weight, preferably 0.1 to 5% by weight, more preferably 0.5 to 3% by weight. Preferred additives T in MCrAlX consisting of about 12 to 25 wt% chromium, about 4 to 15 wt% aluminum, about 0.5 to 1.5 wt% yttrium, the balance nickel is titanium, tantalum, platinum or palladium, tungsten, molybdenum, Niobium or rhenium. Adding silicon to the MCrAlX coating improves high temperature corrosion resistance and oxidation resistance. The addition of tantalum and tungsten to the Cr-based coating improves sulfidation and oxidation resistance. The presence of molybdenum in the aluminum-forming alloy improves the quality of the Cr-based oxide scale that forms aluminum that has been removed from the coating alloy. The inclusion of titanium in the MCrAlX alloy composition improves coating resistance to high temperature corrosion, especially coating resistance to compounds containing sulfides and / or halides. The addition of niobium harmonizes with the thermal expansion of the substrate by reinforcing the coating and changing the coating thermal expansion coefficient. The presence of palladium, platinum or rhenium gives a good, slower growing alumina scale. Preferred compositions are MCrAlXSi comprising 22 weight percent Cr, 10 weight percent Al, 1 weight percent Y, 3 weight percent Si, balance nickel.

MCrAlXSi 또는 MCrAlXT 오버레이 코팅의 두께는 20 내지 6000㎛, 바람직하게는 50 내지 2000㎛, 보다 바람직하게는 80 내지 500㎛이다.The thickness of the MCrAlXSi or MCrAlXT overlay coating is 20 to 6000 μm, preferably 50 to 2000 μm, more preferably 80 to 500 μm.

알루미늄 표면층, 50중량% 이하, 바람직하게는 15중량% 이하의 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금의 표면층, 또는 60중량% 이하의 실리콘, 총 30중량% 이하의 크롬 및 티탄 중 하나, 잔량으로 약 20중량% 이상의 알루미늄을 함유하는 알루미늄 합금 표면층이 MCrAlXSi 또는 MCrAlXT 코팅에 코팅 두께의 50중량% 이하의 양으로 퇴적될 수 있다. 바람직한 상부 층은 MCrAlSi 또는 MCrAlXT 오버레이 코팅 두께의 20% 이하의 두께를 갖는 알루미늄층 또는 알루미늄 합금층이다.An aluminum surface layer, a surface layer of an aluminum alloy containing up to 50% by weight, preferably up to 15% by weight of silicon, or one of up to 60% by weight of silicon, up to 30% by weight of chromium and titanium, the balance being about 20% by weight An aluminum alloy surface layer containing at least% aluminum may be deposited on the MCrAlXSi or MCrAlXT coating in an amount up to 50% by weight of the coating thickness. Preferred top layers are aluminum layers or aluminum alloy layers having a thickness of 20% or less of the MCrAlSi or MCrAlXT overlay coating thickness.

본 발명에 따른 코팅의 산업적 실시형태는 고온 스테인레스강의 연장된 튜브를 포함하는 고온 환경에서 사용하기 위한 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브이고, 물리적 증착, 플라즈마 열분무 또는 플라즈마 육성 아크 표면 처리를 포함하는 몇몇 방법 중 하나에 의해 퇴적되거나 또는 결합제 코팅에 의해 도포되는 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 20중량%의 알루미늄, 약 3중량% 이하의 X, 및 약 8중량% 이하의 T, 잔량으로 M을 포함하는 MCrAlXT 합금(이때 M은 니켈, 코발트, 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합이고, T는 실리콘, 탄탈, 티탄, 백금, 팔라듐, 레늄, 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀 또는 이들의 조합임)을 포함하는 연장된 튜브의 내면 상에 금속결합된 연속적인 코팅으로, 상기 MCrAlXT 코팅은 약 20 내지 6000㎛의 두께를 갖는다.Industrial embodiments of coatings according to the present invention are caulking and corrosion resistant reactor tubes for use in high temperature environments, including elongated tubes of high temperature stainless steel, and include physical vapor deposition, plasma thermal spraying or plasma grown arc surface treatment. From about 10 to 25 weight percent chromium, from about 4 to 20 weight percent aluminum, up to about 3 weight percent X, and up to about 8 weight percent T, deposited by one of several methods or applied by a binder coating, MCrAlXT alloy containing M as the remainder, wherein M is nickel, cobalt, iron or mixtures thereof, X is yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium or combinations thereof, and T is silicon, tantalum, titanium, platinum, A continuous metal-bonded coating on the inner surface of the elongated tube comprising palladium, rhenium, molybdenum, tungsten, niobium, or a combination thereof, wherein the MCrAlXT coating is about 2 It has a thickness of 0-6000 micrometers.

3 내지 40중량%의 양으로 존재하는 MCrAlXSi 코팅 실리콘이 튜브 및 이형관과 같은 탄소강 또는 저급 또는 고온 스테인레스강의 기판에 2 이상의 MCrAlXSi 구성 성분의 배합 분말을 유기 결합제에 첨가하여 슬러리를 형성하고, 상기 기판을 상기 슬러리로 코팅함으로써 도포될 수 있다. 상기 코팅된 기판을 유기 결합제의 증발을 위한 또한 상기 기판에 코팅을 부착하기 위해 기판과 코팅의 반응 소결을 위한 진공로에서 건조 및 가열한다.MCrAlXSi coated silicon present in an amount of 3 to 40% by weight is added to the organic binder with a blending powder of two or more MCrAlXSi constituents to a substrate of carbon steel or low or high temperature stainless steel such as tubes and release tubes to form a slurry, and the substrate is It can be applied by coating with the slurry. The coated substrate is dried and heated in a vacuum furnace for evaporation of the organic binder and also for reaction sintering of the substrate and the coating for attaching the coating to the substrate.

바람직한 슬러리 조성은 M이 니켈인 MCrAlXSi의 2개 이상의 분말 구성 성분을 포함한다. 상기 분말은 배합되고, 유기 용매에 용해된 아크릴성 결합제와 같은 유기 결합제에 첨가된다. 잔류 구성 성분 또는 구성 성분들의 평균 크기 50 내지 150㎛에 비해 니켈은 상대적으로 작은 평균 크기 2 내지 10㎛를 가지며, 잔류 구성성분 또는 구성 성분들의 원형 또는 구형과 비교하여 니켈은 불규칙한 형상을 갖는다. 이러한 크기 및 형상 변화는 후술하는 바와 같이 결합제가 증발될 때 입자가 서로 결합하여(interlock) 기판 상에 잔류토록 한다.Preferred slurry compositions include at least two powder components of MCrAlXSi where M is nickel. The powder is blended and added to an organic binder, such as an acrylic binder dissolved in an organic solvent. Nickel has a relatively small average size of 2 to 10 μm compared to the average size of the residual constituents or constituents 50 to 150 μm, and nickel has an irregular shape compared to the circular or spherical shape of the residual constituents or constituents. This change in size and shape causes the particles to interlock and remain on the substrate as the binder evaporates, as described below.

40중량% 이하의 실리콘을 상기 배합 분말에 포함시키면, 코팅의 융점이 약 900 내지 1150℃로 낮춰진다. 6중량% 이상의 실리콘 농도에서, 실리콘은 기판에서 형성된 크롬 탄화물을 용해시키고, 실리콘 농도가 6중량% 이하로 떨어지면, 실리콘이 기판으로 확산함으로써 탄화물을 무작위로 재침전시킨다.When 40 wt% or less of silicon is included in the blended powder, the melting point of the coating is lowered to about 900-1150 ° C. At a silicon concentration of 6% by weight or more, silicon dissolves the chromium carbide formed in the substrate, and when the silicon concentration drops to 6% by weight or less, silicon randomly reprecipitates carbide by diffusion into the substrate.

본 발명의 요지에 따르면, MCrAlXSi 합금의 구성 성분 중 2 이상의 분말의 퇴적 및 진공 또는 무-산소 분위기에서 코팅과 함께 공작물을 MCrAlXSi 합금의 반응 소결과 기판에 대한 합금의 확산 결합을 위한 온도까지 가열함으로써 생성될 수 있는 표면 합금 구조에 대한 5개의 실시형태가 제공된다.According to the subject matter of the present invention, by depositing two or more powders of the constituents of the MCrAlXSi alloy and coating the workpiece in a vacuum or oxygen-free atmosphere by heating the workpiece to a temperature for reactive sintering of the MCrAlXSi alloy and diffusion bonding of the alloy to the substrate. Five embodiments of surface alloy structures that can be produced are provided.

본 발명의 제1 실시형태에 있어서, MCrAlYSi 합금의 구성 성분 중 2 이상의 분말이 함께 배합되고, 공작물 표면상으로 등방향(isostatic) 압착된다. 압착된 오버레이 코팅을 가진 공작물은 진공 또는 무-산소 분위기에서 반응 소결이 일어날 때까지 가열된다. 반응 소결에서, 격렬한 반응을 피하기 위해 성분의 화학적 활성을 균형 맞출 필요가 있다. 코팅이 형성되면, 기판에 대한 코팅의 부착이 발생하는 온도에서 반응이 일어나야 한다. 미제어된 반응의 예로서, Ni 및 Al 분말로부터 NiAl 금속간 화합물의 형성을 들 수 있다. 온도가 약 1600℃까지 급속하게 상승하여 상대적으로 차가운 기판 표면 상에 NiAl의 용융 소적(droplet)이 형성된다. 이러한 소적은 급속하게 고화되고, 낮은 기판 온도 및 NiAl의 높은 화학적 안정성때문에 기판과 반응하지 않는다. 본 발명에 따르면, 분말의 활성은 분말 간의 격렬한 반응을 피할 수 있도록 제어된다. Si 및 Al과 같은 일부 구성 성분을 예비 반응시켜 활성을 낮춘다. 예를 들면, 미세화된 CrAlSi 분말은 Ni, NiAl 및 NiCr 분말의 조합과 배합될 수 있다. 이로 인해, 반응 중에 발생되는 열량을 줄이고, 반응이 보다 높은 온도에서 일어나도록 한다. 고온에서, 코팅이 기판 표면과 반응하여 우수한 코팅/기판 결합을 형성한다. Fe 및 Ni과 함께 저융점의 액체(900∼1000℃)를 형성하기 위해 코팅에 Si를 첨가하는 것이 필요하다. 이들 액체는 기판의 표면을 습윤시키고, 코팅과 기판 사이의 결합을 형성한다. Si 첨가는 또한 코팅/기판 계면에서 취성의 탄화물 형성을 방지하기 위해 사용된다. 초기 농도 6중량% 이상에서, Si는 기판에서 발견되는 크롬 탄화물을 용해시키고, 실리콘 농도가 6중량% 이하로 떨어지면 실리콘이 기판으로 확산되기 때문에 크롬 탄화물을 무작위로 재침전시킨다.In the first embodiment of the present invention, two or more powders of the constituents of the MCrAlYSi alloy are blended together and isostatically pressed onto the workpiece surface. The workpiece with the pressed overlay coating is heated until reaction sintering occurs in a vacuum or oxygen-free atmosphere. In reaction sintering, it is necessary to balance the chemical activity of the components in order to avoid violent reactions. Once the coating is formed, the reaction must occur at a temperature at which adhesion of the coating to the substrate occurs. An example of an uncontrolled reaction is the formation of NiAl intermetallic compounds from Ni and Al powders. The temperature rises rapidly to about 1600 ° C., forming molten droplets of NiAl on the relatively cold substrate surface. These droplets solidify rapidly and do not react with the substrate due to the low substrate temperature and high chemical stability of NiAl. According to the invention, the activity of the powder is controlled to avoid violent reactions between the powders. Some constituents, such as Si and Al, are pre-reacted to lower the activity. For example, the micronized CrAlSi powder can be combined with a combination of Ni, NiAl and NiCr powders. This reduces the amount of heat generated during the reaction and allows the reaction to occur at higher temperatures. At high temperatures, the coating reacts with the substrate surface to form good coating / substrate bonds. It is necessary to add Si to the coating to form a low melting liquid (900-1000 ° C.) with Fe and Ni. These liquids wet the surface of the substrate and form a bond between the coating and the substrate. Si addition is also used to prevent brittle carbide formation at the coating / substrate interface. At initial concentrations above 6% by weight, Si dissolves the chromium carbide found in the substrate and randomly reprecipitates the chromium carbide because silicon diffuses into the substrate when the silicon concentration drops below 6% by weight.

본 발명의 제2 실시형태에 있어서, MCrAlYSi-합금의 구성 성분 중 2 이상의 분말이 함께 배합되고, 열분무, 화학적 증착 또는 이전에 열분무된 양극으로부터 마그네트론 스퍼터링에 의해 공작물 표면 상에 코팅으로서 퇴적된다. 이후, 상기 코팅된 공작물이 진공 또는 무-산소 분위기에서 반응 소결이 일어날 때까지 가열된다.In a second embodiment of the invention, two or more powders of the constituents of the MCrAlYSi-alloy are blended together and deposited as a coating on the workpiece surface by magnetron sputtering from thermal spraying, chemical vapor deposition or previously thermally sprayed anodes. . The coated workpiece is then heated until reaction sintering occurs in a vacuum or oxygen-free atmosphere.

본 발명의 제3 실시형태에 있어서, MCrAlYSi-합금의 구성 성분 중 2 이상의 분말이 함께 배합되고, 퇴적과 동시에 반응 소결 공정을 수행하는 플라즈마 육성 아크 공정에 의해 공작물 표면 상에 퇴적된다.In the third embodiment of the present invention, two or more powders of the constituents of the MCrAlYSi-alloy are blended together and deposited on the workpiece surface by a plasma growing arc process which performs a reaction sintering process simultaneously with deposition.

본 발명의 제4 실시형태에 있어서, MCrAlYSi-합금의 구성 성분 중 2 이상의 분말이 유기 결합제의 유효량과 배합되고, 필요하다면 공작물 표면 상에 슬러리로서 퇴적시키기 위해 점성의 운반제(transporting agent)와 결합된 용매와 혼합된다. 상기 공작물은 오버레이 슬러리 코팅과 함께 반응 소결이 일어나기까지 진공 또는 무-산소 분위기에서 가열하기 전에 건조된다.In a fourth embodiment of the invention, two or more powders of the constituents of the MCrAlYSi-alloy are combined with an effective amount of an organic binder and, if necessary, combined with a viscous transporting agent to deposit as a slurry on the workpiece surface. Mixed solvent. The workpiece is dried before heating in a vacuum or oxygen-free atmosphere until reaction sintering with overlay slurry coating occurs.

반응 소결 공정의 이점 중 하나는 코팅과 기판 사이에 예리한 분할선이 형성되지 않는다는 것이다. 이로 인해, 코팅과 기판 사이에 보다 양호한 결합이 형성될 뿐 아니라, 기판을 함유하는 질소 상의 MCrAlY 합금의 경우 취성의 알루미늄 질화물이 무작위로 분포하게 된다. PVD 공정에 의해 퇴적된 MCrAlY 코팅에서, 상기 질화물은 코팅/기판 계면에서 취성층(brittle layer)을 형성하게 되어 코팅의 층 분리를 초래한다.One of the advantages of the reactive sintering process is that no sharp dividing line is formed between the coating and the substrate. This not only produces better bonds between the coating and the substrate, but also results in a random distribution of brittle aluminum nitride in the case of the MCrAlY alloy on nitrogen containing the substrate. In MCrAlY coatings deposited by the PVD process, the nitride forms a brittle layer at the coating / substrate interface resulting in layer separation of the coating.

기판을 가열할 때 연속 단계로서 열 숙성(heat soak)의 종료시 약 1000℃ 이상의 온도에서 공기와 같은 산소-함유 가스를 도입하고, 별도의 단계에서 공기와 같은 산화 가스 분위기 중 약 1000℃ 이상의 온도에서 코팅함으로써, 또는 상업적인 사용 중에 약 1000℃ 이상의 운전 온도에서 산소-함유 가스의 도입 또는 존재에 의해, 상기 코팅은 그 표면 상에 ∝-알루미나 기재 층을 제공하기 위한 알루미늄 공급원을 제공한다.When heating the substrate, an oxygen-containing gas such as air is introduced at a temperature of about 1000 ° C. or higher at the end of heat soak as a continuous step and at a temperature of about 1000 ° C. or higher in an oxidizing gas atmosphere such as air in a separate step. By coating, or by the introduction or presence of an oxygen-containing gas at an operating temperature of about 1000 ° C. or higher during commercial use, the coating provides an aluminum source for providing a X-alumina based layer on its surface.

본 발명에 따른 표면 합금 구조의 제5 실시형태는 상기 MCrAlXSi 표면 합금 구조의 상부 상에 알루미늄 층을 퇴적하고, 원하는 코팅 마이크로 구조를 형성하기 위해 알루미늄과 MCrAlXSi 표면 합금된 기판의 조성을 열처리하는 것을 포함한다.A fifth embodiment of the surface alloy structure according to the present invention includes depositing an aluminum layer on top of the MCrAlXSi surface alloy structure and heat treating the composition of the aluminum and MCrAlXSi surface alloyed substrate to form the desired coated microstructure. .

첨부된 청구범위에서 한정한 본 발명의 범위 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한, 본 명세서에 예시되고 기재된 본 발명의 실시형태가 변형될 수 있음은 물론이다.It is obvious that embodiments of the invention illustrated and described herein may be modified without departing from the scope and scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (100)

강 기판에 퇴적시키고, 상기 강 기판에 약 0 내지 40중량%의 크롬, 약 3 내지 40중량%의 알루미늄 및 약 5.0중량% 이하의 X, 잔량의 M을 갖는 MCrAlX 합금(이때, M은 니켈, 코발트 또는 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)의 연속적인 코팅을 금속결합시키는 것을 포함하는, 저-탄소강 및 스테인레스강에 비-촉매성 표면을 갖는 보호 코팅을 제공하는 방법.MCrAlX alloy deposited on a steel substrate and having from about 0 to 40% by weight of chromium, from about 3 to 40% by weight of aluminum and up to about 5.0% by weight of X, with a balance of M, wherein M is nickel, Non-catalytic surface to low-carbon steels and stainless steels, comprising metalbonding a continuous coating of cobalt or iron or mixtures thereof and X is yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium, or a combination thereof A method of providing a protective coating having a. 제 1항에 있어서, 상기 기판이 고온 스테인레스강이고, 상기 McrAlX 합금이 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 5 내지 20중량%의 알루미늄 및 약 3중량% 이하의 X, 잔량의 M을 포함하는 방법.The method of claim 1 wherein the substrate is a high temperature stainless steel and the McrAlX alloy comprises about 10 to 25 weight percent chromium, about 5 to 20 weight percent aluminum and about 3 weight percent or less X, balance M Way. 제 2항에 있어서, 상기 코팅 및 기판을 다중 상의 마이크로 구조를 변화시키고 기판에 코팅을 금속결합시키기 위해 유효한 시간 동안 숙성 온도까지 열처리함으로써 기판에 코팅을 금속결합하는 방법.3. The method of claim 2, wherein the coating and the substrate are metalbonded to the substrate by heat-treating to a aging temperature for a time effective to change the microstructure of the multi-phase and to bond the coating to the substrate. 제 3항에 있어서, 상기 X는 0.25 내지 1.5중량%의 양으로 존재하고, 상기 코팅은 약 50 내지 500㎛의 두께로 퇴적되며 상기 기판은 약 1000 내지 1200℃의 범위에서 숙성 온도까지 가열되어 숙성 온도에서 약 10분 이상 유지되는 방법.The method of claim 3, wherein X is present in an amount of 0.25 to 1.5 weight percent, the coating is deposited to a thickness of about 50 to 500 μm and the substrate is heated to ripening temperature in the range of about 1000 to 1200 ° C. How to keep at least about 10 minutes at temperature. 제 4항에 있어서, 상기 MCrAlX가 NiCrAlY이고, 약 12 내지 22중량%의 크롬, 약 8 내지 20중량%의 알루미늄 및 0.8 내지 1중량%의 이트륨, 잔량의 니켈을 가지며, 상기 코팅이 마그네트론 스퍼터링 물리적 증착법에 의해 약 200 내지 1000℃의 온도 범위에서 기판에 약 50 내지 350㎛의 두께로 퇴적되는 방법.The method of claim 4 wherein the MCrAlX is NiCrAlY, has about 12 to 22% by weight of chromium, about 8 to 20% by weight of aluminum and 0.8 to 1% by weight of yttrium, the balance of nickel, the coating is magnetron sputtering physical Depositing a thickness of about 50 to 350 μm on the substrate in a temperature range of about 200 to 1000 ° C. by vapor deposition. 제 4항에 있어서, 상기 코팅의 약 50% 이하의 두께를 갖는 알루미늄 표면층, 50중량% 이하의 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금 표면층, 또는60중량% 이하의 실리콘, 총 30중량% 이하의 크롬 및 티타늄 중 하나 이상, 잔량으로 약 20중량% 이상의 알루미늄을 함유하는 알루미늄 합금 표면층을 코팅에 퇴적시키고, 그 위의 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 기판과 함께 코팅을 무-산소 분위기 중 숙성 온도에서 열처리하여 표면층을 코팅으로 확산시키고 기판에 코팅 오버레이를 금속결합시키며, 경우에 따라 산화 분위기에서 열처리하여 그 위에 알루미나 표면 스케일을 형성하는 것을 더 포함하는 방법.5. The aluminum surface layer according to claim 4, wherein the aluminum surface layer has a thickness of about 50% or less of the coating, an aluminum alloy surface layer containing 50% or less of silicon, or 60% or less of silicon, up to 30% by weight of chromium and titanium. The surface layer is coated by depositing an aluminum alloy surface layer containing at least about 20% by weight aluminum in the coating, and heat-treating the coating together with the aluminum or aluminum alloy thereon and the substrate thereon at a aging temperature in an oxygen-free atmosphere. And metal bonding the coating overlay to the substrate, optionally heat treating in an oxidizing atmosphere to form an alumina surface scale thereon. 제 6항에 있어서, 알루미늄 합금이 15중량% 이하의 실리콘을 함유하고, 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 마그네트론 스퍼터링 물리적 증착법에 의해 약 200 내지 500℃의 온도 범위에서 코팅 두께의 약 20%로 코팅 상에 퇴적하고, 산화 분위기 중 약 1000℃ 내지 1160℃의 온도 범위에서 그 위에 알루미나 스케일을 형성시키기 위해 유효한 시간 동안 열처리하는 것을 포함하는 방법.7. The aluminum alloy of claim 6, wherein the aluminum alloy contains up to 15% by weight of silicon and the aluminum or aluminum alloy is coated on the coating at about 20% of the coating thickness in a temperature range of about 200 to 500 DEG C by magnetron sputtering physical vapor deposition. Depositing and heat-treating for an effective time to form an alumina scale thereon in a temperature range of about 1000 ° C. to 1160 ° C. in an oxidizing atmosphere. 제 6항에 있어서, 연속적인 MCrAlX 코팅을 퇴적시키기 전에 상기 스테인레스강 기판 상에 연속층을 퇴적시켜 코팅과 기판 계면에서 연속적인 질화물 또는 탄화물의 형성을 최소화하거나 피하기 위해 유효한 상기 스테인레스강 기판과 코팅 사이의 인터레이어를 제공하는 것을 더 포함하는 방법.7. The method of claim 6, wherein a continuous layer is deposited on the stainless steel substrate prior to depositing the continuous MCrAlX coating to minimize or avoid formation of continuous nitride or carbide at the coating and substrate interface. And providing an interlayer of the method. 제 8항에 있어서, 상기 인터레이어가 약 35 내지 45중량%의 알루미늄, 약 5 내지 20중량%의 크롬 또는 티탄 중 하나 이상, 및 약 40 내지 55중량%의 실리콘을 포함하고, 400 내지 600℃ 또는 800 내지 900℃의 온도 범위에서 고온 스테인레스강 기판 상에 약 20 내지 100㎛의 두께로 퇴적되며, 상기 인터레이어를 1030 내지 1180℃ 범위의 숙성 온도에서 약 20분 이상 동안 열처리하는 방법.The method of claim 8, wherein the interlayer comprises about 35 to 45 weight percent aluminum, about 5 to 20 weight percent chromium or titanium, and about 40 to 55 weight percent silicon, and 400 to 600 degrees Celsius. Or deposited to a thickness of about 20 to 100 μm on a high temperature stainless steel substrate at a temperature in the range of 800 to 900 ° C., wherein the interlayer is heat treated at a aging temperature in the range of 1030 to 1180 ° C. for at least about 20 minutes. 제 9항에 있어서, 상기 스테인레스강 기판이 약 31 내지 38중량%의 크롬을 함유하고, 상기 인터레이어를 약 1130 내지 1160℃ 범위의 숙성 온도에서 약 30분 내지 2시간 동안 열처리하는 방법.The method of claim 9, wherein the stainless steel substrate contains about 31 to 38 weight percent chromium and the interlayer is heat treated at a aging temperature in the range of about 1130 to 1160 ° C. for about 30 minutes to 2 hours. 제 9항에 있어서, 상기 스테인레스강 기판이 약 20 내지 25중량%의 크롬을 함유하고, 상기 인터레이어를 약 1050 내지 1160℃ 범위의 숙성 온도에서 약 30분 내지 2시간 동안 열처리하는 방법.The method of claim 9, wherein the stainless steel substrate contains about 20 to 25 weight percent chromium and the interlayer is heat treated at a aging temperature in the range of about 1050 to 1160 ° C. for about 30 minutes to 2 hours. 제 8항에 있어서, 상기 인터레이어가 약 35 내지 45중량%의 알루미늄, 총 약 5 내지 15중량%의 크롬 또는 티탄 중 하나 이상, 및 약 50 내지 55중량%의 실리콘을 포함하고, 고온 스테인레스강 기판에 퇴적되며, 상기 인터레이어 상에 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 6 내지 15중량%의 알루미늄 및 약 3중량% 이하의 X, 잔량의 M을 갖는 연속적인 MCrAlX 합금(이때, M은 니켈, 코발트 또는 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임) 코팅을 퇴적시키며, 경우에 따라 상기 MCrAlX 합금 코팅 상에 알루미늄층을 퇴적시키고, 상기 기판, 인터레이어, 코팅 및 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면층을 무-산소 분위기 중의 숙성 온도에서 상기 코팅으로 상기 표면층을 확산시키고 다중 상의 마이크로 구조를 제공하며 상기 코팅과 인터레이어를 상기 기판에 금속결합시키기 위해 유효한 시간 동안 열처리한 다음, 경우에 따라 약 1000℃ 이상의 산화 분위기에서 그 위에 알루미나 표면 스케일을 형성하기 위해 유효한 시간 동안 열처리하는 방법.9. The high temperature stainless steel of claim 8, wherein the interlayer comprises about 35 to 45 weight percent aluminum, at least one of about 5 to 15 weight percent chromium or titanium, and about 50 to 55 weight percent silicon. A continuous MCrAlX alloy, wherein M is deposited on the substrate and has on the interlayer about 10-25 wt% chromium, about 6-15 wt% aluminum and about 3 wt% or less X, Nickel, cobalt or iron, or mixtures thereof, X is a yttrium, hafnium, lanthanum, scandium, or combination thereof), optionally depositing an aluminum layer on the MCrAlX alloy coating, A layer, a coating and an aluminum or aluminum alloy surface layer are used to diffuse the surface layer into the coating at a aging temperature in an oxygen free atmosphere and to provide a multi-phase microstructure and interlayer with the coating. Heat treatment for an effective time to metal bond to the substrate, and then heat treatment for an effective time to form an alumina surface scale thereon in an oxidizing atmosphere of about 1000 ° C. or more in some cases. 제 12항에 있어서, 상기 코팅 및 기판이 약 1030 내지 1180℃ 범위의 숙성 온도까지 약 20분 내지 24시간 동안 가열되는 방법.13. The method of claim 12, wherein the coating and substrate are heated for about 20 minutes to 24 hours to a aging temperature in the range of about 1030 to 1180 ° C. 제 12항에 있어서, 상기 인터레이어가 800 내지 900℃의 온도 범위에서 마그네트론 스퍼터링 물리적 증착법에 의해 퇴적되고, 상기 인터레이어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면층을 가진 MCrAlX 코팅 및 기판이 5℃/분 이상의 승온 속도로 숙성 온도까지 가열되는 방법.13. The method of claim 12, wherein the interlayer is deposited by magnetron sputtering physical vapor deposition in the temperature range of 800 to 900 ° C, wherein the MCrAlX coating and substrate having the interlayer, aluminum or aluminum alloy surface layer are heated at a rate of 5 ° C / min or more. Heated to aging temperature. 제 14항에 있어서, 상기 인터레이어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면층을 가진 MCrAlX 코팅 및 기판이 10 내지 20℃/분의 승온 속도로 숙성 온도까지 가열되는 방법.15. The method of claim 14, wherein the MCrAlX coating with the interlayer, aluminum or aluminum alloy surface layer and the substrate are heated to a aging temperature at an elevated rate of 10 to 20 [deg.] C./min. 제 15항에 있어서, 상기 인터레이어가 약 20 내지 100㎛의 두께로 퇴적되고, 상기 인터레이어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면층을 가진 MCrAlX 코팅 및 기판 베이스 합금이 약 1030 내지 1160℃ 범위의 숙성 온도에서 베이스 합금 및 실리콘과 하나 이상의 티탄 또는 알루미늄과 베이스 합금 원소의 금속간 화합물을 함유하는 농축 풀 사이에 인터레이어를 형성하기 위해 유효한 시간 동안 열처리되는 방법.The method of claim 15, wherein the interlayer is deposited to a thickness of about 20 to 100 μm, and the MCrAlX coating and substrate base alloy with the interlayer, aluminum or aluminum alloy surface layer is a base at a aging temperature in the range of about 1030 to 1160 ° C. 17. A method of heat treatment for an effective time to form an interlayer between an alloy and a concentrated pool containing an intermetallic compound of silicon and one or more titanium or aluminum and base alloy elements. 제 16항에 있어서, 상기 인터레이어가 열처리 후 약 6 내지 10중량%의 실리콘, 0 내지 5중량%의 알루미늄, 0 내지 4중량%의 티탄 및 약 25 내지 50중량%의 크롬, 잔량의 철 및 니켈 및 기타 베이스 합금 원소를 함유하는 방법.17. The method of claim 16 wherein the interlayer comprises about 6 to 10 weight percent silicon, 0 to 5 weight percent aluminum, 0 to 4 weight percent titanium and about 25 to 50 weight percent chromium, balance iron and A method containing nickel and other base alloy elements. 제 17항에 있어서, 상기 스테인레스강 기판이 약 31 내지 38중량%의 크롬을 함유하고, 상기 인터레이어를 약 30분 내지 2시간 동안 약 1130 내지 1160℃ 범위의 숙성 온도에서 열처리하는 방법.The method of claim 17, wherein the stainless steel substrate contains about 31 to 38 weight percent chromium and the interlayer is heat treated at a aging temperature in the range of about 1130 to 1160 ° C. for about 30 minutes to 2 hours. 제 17항에 있어서, 상기 스테인레스강 기판이 약 20 내지 25중량%의 크롬을 함유하고, 상기 인터레이어를 약 30분 내지 2시간 동안 약 1050 내지 1160℃ 범위의 숙성 온도에서 열처리하는 방법.18. The method of claim 17, wherein the stainless steel substrate contains about 20 to 25 weight percent chromium and the interlayer is heat treated at a aging temperature in the range of about 1050 to 1160 ° C for about 30 minutes to 2 hours. 스테인레스강 베이스 합금 기판과 그 위에 퇴적된 연속적인 코팅을 포함하는, 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 5 내지 20중량%의 알루미늄 및 약 3중량% 이하의 이트륨, 하프늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합, 잔량의 M을 갖고, 기판에 금속결합시키고 다중 상의 마이크로 구조를 제공하기 위해 유효한 온도에서 열처리되는 MCrAlX 합금(이때, M은 니켈, 코발트, 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)의 표면 합금 처리된 성분.About 10-25 wt% chromium, about 5-20 wt% aluminum and about 3 wt% or less of yttrium, hafnium, lanthanum, scandium, or the like, comprising a stainless steel base alloy substrate and a continuous coating deposited thereon MCrAlX alloy having a balance of M, the balance of M, and heat treated at a temperature effective to metal bond to the substrate and provide a microstructure of the multiphase, wherein M is nickel, cobalt, iron or mixtures thereof, and X is yttrium, hafnium , Lanthanum, scandium, or a combination thereof. 제 20항에 있어서, X가 0.25 내지 1.5중량%의 양으로 존재하고, 상기 코팅 및 기판이 약 1000 내지 1180℃ 범위의 숙성 온도에서 약 20분 내지 24 시간 동안 가열되는 표면 합금 처리된 성분.21. The surface alloyed component of claim 20, wherein X is present in an amount of 0.25 to 1.5 weight percent and the coating and substrate are heated at a aging temperature in the range of about 1000 to 1180 ° C for about 20 minutes to 24 hours. 제 21항에 있어서, 상기 MCrAlX가 약 12 내지 22중량%의 크롬, 약 8 내지 13중량%의 알루미늄, 약 0.8 내지 1중량%의 이트륨, 및 잔량이 실질적으로 니켈인 NiCrAlY인 표면 합금 처리된 성분.22. The surface alloyed component of claim 21 wherein the MCrAlX is about 12-22 weight percent chromium, about 8-13 weight percent aluminum, about 0.8-1 weight percent yttrium, and NiCrAlY, the balance being substantially nickel. . 제 21항에 있어서, 상기 코팅이 스테인레스강 기판에 마그네트론 스퍼터링에의해 퇴적되는 표면 합금 처리된 성분.22. The surface alloyed component of claim 21 wherein the coating is deposited on the stainless steel substrate by magnetron sputtering. 제 23항에 있어서, 상기 코팅이 약 50 내지 350㎛의 두께를 갖는 표면 합금 처리된 성분.The surface alloyed component of claim 23 wherein the coating has a thickness of about 50 to 350 μm. 제 21항에 있어서, 코팅 두께의 약 50%의 두께를 가지며 코팅에 금속결합되는 알루미늄 표면층, 50중량% 이하의 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금 표면층, 또는 60중량% 이하의 실리콘, 총 30중량% 이하의 크롬 및 티탄 중 하나 이상, 잔량이 약 20중량% 이하인 알루미늄을 함유하는 알루미늄 합금 표면층을 더 포함하는 표면 합금 처리된 성분.22. An aluminum surface layer as claimed in claim 21 having a thickness of about 50% of the coating thickness, an aluminum alloy surface layer containing up to 50 wt% silicon, or up to 60 wt% silicon, up to 30 wt% total. At least one of chromium and titanium, the surface alloy treated component further comprising an aluminum alloy surface layer containing aluminum having a balance of about 20% by weight or less. 제 25항에 있어서, 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면층이 코팅 두께의 약 20% 이하의 두께로 마그네트론 스퍼터링에 의해 코팅에 퇴적되고, 산화 분위기 중 약 1000℃ 이상의 온도에서 그 위에 보호 알루미나 스케일을 형성하기 위해 유효한 시간 동안 산화되는 표면 합금 처리된 성분.26. The method of claim 25, wherein the aluminum or aluminum alloy surface layer is deposited on the coating by magnetron sputtering to a thickness of about 20% or less of the coating thickness and to form a protective alumina scale thereon at a temperature of about 1000 ° C. or higher in an oxidizing atmosphere. Surface alloyed components oxidized for valid time. 제 20항에 있어서, 상기 기판 및 코팅 사이에서 기판 상에 퇴적되고, 코팅과 기판 표면에서 연속적인 질화물 또는 탄화물의 형성을 최소화 또는 피하기에 유효한 기판과 코팅에 금속결합되는 인터레이어를 더 포함하는 표면 합금 처리된 성분.21. The surface of claim 20, further comprising an interlayer deposited on the substrate between the substrate and the coating, the interlayer being metal bonded to the substrate and the coating effective to minimize or avoid the formation of continuous nitrides or carbides at the coating and the substrate surface. Alloyed components. 제 27항에 있어서, 상기 인터레이어가 약 20 내지 100㎛의 두께를 가지며, 약 35 내지 45중량%의 알루미늄, 약 5 내지 15중량%의 티탄 또는 크롬, 및 약 45 내지 55중량%의 실리콘을 포함하는 표면 합금 처리된 성분.The method of claim 27 wherein the interlayer has a thickness of about 20 to 100 μm and comprises about 35 to 45 weight percent aluminum, about 5 to 15 weight percent titanium or chromium, and about 45 to 55 weight percent silicon. Surface alloy treated components comprising. 제 20항에 있어서, 약 20 내지 100㎛의 두께를 가지며, 상기 기판과 MCrAlX 코팅 사이에서 기판 상에 퇴적되고, 약 50중량%의 크롬 및 약 50중량%의 니켈 또는 약 20중량%의 티탄, 20중량%의 알루미늄 및 잔량의 실리콘을 갖는 인터레이어를 더 포함하는 표면 합금 처리된 성분.The method of claim 20, having a thickness of about 20-100 μm, deposited on the substrate between the substrate and the MCrAlX coating, about 50 wt% chromium and about 50 wt% nickel or about 20 wt% titanium, The surface alloy treated component further comprising an interlayer having 20% by weight of aluminum and the balance of silicon. 제 28항에 있어서, 상기 인터레이어가 열처리 전에 약 20 내지 60㎛의 두께를 갖는 표면 합금 처리된 성분.The surface alloyed component of claim 28 wherein the interlayer has a thickness of about 20 to 60 μm prior to heat treatment. 제 28항에 있어서, 상기 인터레이어가 열처리 후에 스테인레스강 기판 및 실리콘과 하나 이상의 티탄 또는 알루미늄과 베이스 합금 원소들의 금속간 화합물을 함유하는 코팅 사이에 확산 장벽을 갖는 표면 합금 처리된 성분.29. The surface alloyed component of claim 28 wherein the interlayer has a diffusion barrier between a stainless steel substrate and a coating containing silicon and an intermetallic compound of one or more titanium or aluminum and base alloy elements after heat treatment. 제 30항에 있어서, 상기 인터레이어가 열처리 후에 스테인레스강과 약 6 내지 10중량%의 실리콘, 0 내지 5중량%의 알루미늄, 0 내지 4중량%의 티탄 및 약 25 내지 50중량%의 크롬, 잔량의 철 및 니켈 및 기타 베이스 합금 원소들을 함유하는 코팅 사이에 확산 장벽을 갖는 표면 합금 처리된 성분.31. The method of claim 30, wherein the interlayer is subjected to heat treatment of stainless steel and about 6 to 10 weight percent silicon, 0 to 5 weight percent aluminum, 0 to 4 weight percent titanium and about 25 to 50 weight percent chromium, balance of A surface alloyed component having a diffusion barrier between the coating containing iron and nickel and other base alloy elements. 고온 환경에서 사용하기 위한 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브 또는 이형관에 있어서, 고온 스테인레스강 합금 및 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 5 내지 20중량%의 알루미늄 및 약 3중량% 이하의 이트륨, 하프늄, 지르콘, 란타늄 또는 스칸듐, 잔량의 M을 갖는 MCrAlX 합금(이때, M은 Ni, Co, Fe 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)을 포함하는 연장된 튜브 또는 이형관의 내면에 퇴적된 연속적인 코팅으로부터 형성된 연장된 튜브 또는 이형관을 포함하고, 상기 MCrAlX 합금 코팅을 연장된 튜브 또는 이형관의 내면에 금속결합시키고 다중 상의 마이크로 구조를 MCrAlX 합금 코팅에 제공하기 위해 유효한 온도에서 열처리되는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브 또는 이형관.In a coking and corrosion resistant reactor tube or release tube for use in high temperature environments, a high temperature stainless steel alloy and about 10 to 25% chromium, about 5 to 20% aluminum and up to about 3% yttrium, Extensions comprising hafnium, zircon, lanthanum or scandium, remaining amounts of MCrAlX alloy, where M is Ni, Co, Fe or mixtures thereof and X is yttrium, hafnium, lanthanum, scandium or combinations thereof An elongated tube or release tube formed from a continuous coating deposited on the inner surface of the drawn tube or release tube, wherein the MCrAlX alloy coating is metal-bonded to the inner surface of the extended tube or release tube and a multiphase microstructure is provided to the MCrAlX alloy coating. Caulking and corrosion resistant reactor tubes or release tubes that are heat treated at an effective temperature. 제 33항에 있어서, 알루미늄 표면층, 50중량% 이하의 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금 표면층, 또는 60중량% 이하의 실리콘, 총 30중량% 이하의 크롬 및 티탄 중 하나 이상, 잔량으로 약 20중량% 이상인 알루미늄을 함유하는 알루미늄 합금 표면층을 더 포함하고, 코팅 두께의 약 50% 이하의 두께를 갖고 코팅에 금속결합되며, 그 위에 보호 알루미나 스케일을 갖는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브 또는 이형관.34. The composition of claim 33, which is at least one of an aluminum surface layer, an aluminum alloy surface layer containing up to 50 weight percent silicon, or up to 60 weight percent silicon, up to 30 weight percent chromium and titanium, remaining at least about 20 weight percent. A caulking and corrosion resistant reactor tube or release tube further comprising an aluminum alloy surface layer containing aluminum, having a thickness of about 50% or less of the coating thickness and metal bonded to the coating, the protective alumina scale thereon. 제 33항에 있어서, 스테인레스강 기판 및 코팅 사이의 인터레이어로서 연장된 튜브 또는 이형관의 내면상에 퇴적되고, 상기 연장된 튜브 및 코팅의 내면에 금속결합되는 약 35 내지 45중량%의 알루미늄, 약 5 내지 15중량%의 크롬 또는 티탄, 및 약 45 내지 55중량%의 실리콘을 갖는 인터레이어를 더 포함하는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브 또는 이형관.35. The composition of claim 33, wherein about 35 to 45 weight percent aluminum is deposited on the inner surface of the elongated tube or release tube as an interlayer between the stainless steel substrate and the coating and metal bonded to the inner surface of the elongated tube and coating. A caulking and corrosion resistant reactor tube or release tube further comprising an interlayer having 5 to 15 weight percent chromium or titanium, and about 45 to 55 weight percent silicon. 제 35항에 있어서, 상기 인터레이어가 열처리 전에 약 20 내지 100㎛의 두께를 갖는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브 또는 이형관.36. The caulking and corrosion resistant reactor tube or release tube of claim 35, wherein the interlayer has a thickness of about 20 to 100 microns prior to heat treatment. 제 36항에 있어서, 상기 인터레이어가 스테인레스강 기판 및 실리콘과 하나 이상의 티탄 또는 알루미늄과 베이스 합금 원소의 금속간 화합물을 함유하는 농축 풀 사이에 확산 장벽을 갖는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브 또는 이형관.37. The reactor or release tube of claim 36 wherein said interlayer has a diffusion barrier between a stainless steel substrate and a concentration pool containing silicon and intermetallic compounds of one or more titanium or aluminum and base alloy elements. . 제 36항에 있어서, 상기 인터레이어가 스테인레스강 및 약 6 내지 10중량%의 실리콘, 0 내지 5중량%의 알루미늄, 0 내지 4중량%의 티탄 및 약 25 내지 50중량%의 크롬, 잔량의 철 및 니켈 및 기타 베이스 합금 원소들을 함유하는 코팅 사이에 확산 장벽을 갖는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브 또는 이형관.37. The method of claim 36 wherein the interlayer is stainless steel and about 6 to 10 weight percent silicon, 0 to 5 weight percent aluminum, 0 to 4 weight percent titanium and about 25 to 50 weight percent chromium, balance iron And a caulking and corrosion resistant reactor tube or release tube having a diffusion barrier between the coating containing nickel and other base alloy elements. 제 4항에 따른 방법에 의해 제조되는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브 또는 이형관.Caulking and corrosion resistant reactor tubes or release tubes made by the process according to claim 4. 제 7항에 따른 방법에 의해 제조되는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브 또는 이형관.A caulking and corrosion resistant reactor tube or release tube produced by the process according to claim 7. 제 16항에 따른 방법에 의해 제조되는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브 또는 이형관.A caulking and corrosion resistant reactor tube or release tube produced by the process according to claim 16. 각각의 반응기 튜브가 고온 스테인레스강 합금 및 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 5 내지 20중량%의 알루미늄 및 약 0.25 내지 1.5중량%의 이트륨, 하프늄, 지르콘, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합, 잔량의 M을 갖는 MCrAlX 합금(이때, M은 Ni, Co, Fe 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)을 포함하는 연장된 튜브의 내면 상에 퇴적된 연속적인 코팅으로부터 형성되는 연장된 튜브를 포함하고, MCrAlX 합금 오버레이를 연장된 튜브의 내면에 금속결합시키고 다중 상의 마이크로 구조를 MCrAlX 합금 오버레이에 제공하기 위해 유효한 온도에서 열처리되는 복수 개의 반응기 튜브를 포함하는 에틸렌 생산로.Each reactor tube is a high temperature stainless steel alloy and about 10-25 wt% chromium, about 5-20 wt% aluminum and about 0.25-1.5 wt% yttrium, hafnium, zircon, lanthanum, scandium or combinations thereof, balance A continuous deposited on the inner surface of an elongated tube comprising an MCrAlX alloy with M, wherein M is Ni, Co, Fe or a mixture thereof and X is yttrium, hafnium, lanthanum, scandium or a combination thereof An ethylene comprising a plurality of reactor tubes heat treated at a temperature effective to extend the tube formed from the conventional coating and to metal bond the MCrAlX alloy overlay to the inner surface of the extended tube and provide the multiphase microstructure to the MCrAlX alloy overlay. Into production. 제 42항에 있어서, 각 반응기 튜브가 알루미늄 표면층, 50중량% 이하의 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금 표면층, 또는 60중량% 이하의 실리콘, 총 30중량% 이하의 크롬 및 티탄 중 하나 이상, 잔량으로 약 20중량% 이상의 알루미늄을 함유하고, 코팅 두께의 50% 이하의 두께를 가지며, MCrAlX 코팅에 금속결합되는 알루미늄 합금 표면층을 더 포함하고, 그 위에 알루미나 스케일을 갖는 로.43. The reactor of claim 42 wherein each reactor tube is at least one of an aluminum surface layer, an aluminum alloy surface layer containing up to 50 weight percent silicon, or up to 60 weight percent silicon, up to 30 weight percent chromium and titanium, with a balance remaining. A furnace containing at least 20% by weight aluminum, having a thickness of 50% or less of the coating thickness, and further comprising an aluminum alloy surface layer metal-bonded to the MCrAlX coating, the alumina scale thereon. 제 43항에 있어서, 각 반응기 튜브가 약 20 내지 100㎛의 두께를 갖고, 약 35 내지 45중량%의 알루미늄, 약 5 내지 15중량%의 티탄, 및 약 45 내지 55중량%의 실리콘을 포함하며, 스테인레스강 기판과 코팅 사이에서 연장된 튜브의 내면 상에 퇴적되며, 연장된 튜브와 코팅의 내면에 금속결합되는 인터레이어를 더 포함하는 로.44. The reactor of claim 43 wherein each reactor tube has a thickness of about 20 to 100 micrometers and comprises about 35 to 45 weight percent aluminum, about 5 to 15 weight percent titanium, and about 45 to 55 weight percent silicon. And an interlayer deposited on the inner surface of the tube extending between the stainless steel substrate and the coating and metal-bonded to the inner surface of the extended tube and the coating. 고온 스테인레스강 기판 상에 코팅을 플라즈마 육성 아크 퇴적시킴으로써 약 0 내지 40중량%의 크롬, 약 3 내지 30중량%의 알루미늄 및 약 5중량% 이하의 X, 잔량의 M을 갖는 MCrAlX 합금(이때, M은 니켈, 코발트 또는 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)의 연속적인 코팅을 금속 결합시키는 것을 포함하는, 고온 스테인레스강에 보호 및 불활성 코팅을 제공하는 방법.Plasma-grown arc deposition of a coating on a high temperature stainless steel substrate to provide an MCrAlX alloy having from about 0 to 40% by weight of chromium, from about 3 to 30% by weight of aluminum and up to about 5% by weight of X, with a balance of M, wherein M Silver nickel, cobalt or iron, or mixtures thereof, wherein X is a metal coating of a continuous coating of yttrium, hafnium, lanthanum, scandium, or a combination thereof) to provide a protective and inert coating to hot stainless steel. Way. 제 45항에 있어서, 상기 MCrAlX 합금이 약 10 내지 25중량%의 크롬, 4 내지 20중량%의 알루미늄 및 3중량 이하%의 X를 갖는 방법.46. The method of claim 45, wherein the MCrAlX alloy has about 10-25 weight percent chromium, 4-20 weight percent aluminum, and 3 weight percent or less. 제 45항에 있어서, 상기 코팅이 기판 상에 약 20 내지 6000㎛의 두께로 퇴적되는 방법.46. The method of claim 45, wherein the coating is deposited on the substrate to a thickness of about 20 to 6000 microns. 제 47항에 있어서, 상기 코팅이 약 50 내지 2000㎛ 두께로 퇴적되고, X가 0.25 내지 1.5중량%의 양으로 존재하는 방법.48. The method of claim 47, wherein the coating is deposited to a thickness of about 50 to 2000 micrometers and X is present in an amount of 0.25 to 1.5 weight percent. 제 47항에 있어서, 상기 코팅이 약 80 내지 500㎛의 두께로 퇴적되는 방법.48. The method of claim 47, wherein the coating is deposited to a thickness of about 80-500 μm. 제 45항에 있어서, 상기 MCrAlX가 0 내지 25중량%의 크롬, 약 3 내지 40중량%의 알루미늄, 약 3중량% 이하의 이트륨, 및 잔량으로서 실질적으로 철을 갖는 FeCrAlY인 방법.46. The method of claim 45, wherein the MCrAlX is 0-25 wt% chromium, about 3-40 wt% aluminum, up to about 3 wt% yttrium, and FeCrAlY having substantially iron as balance. 제 48항에 있어서, 상기 MCrAlX가 NiCrAlY이고, 약 12 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 15중량%의 알루미늄 및 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 잔량의 니켈을 갖는 방법.49. The method of claim 48, wherein said MCrAlX is NiCrAlY and has about 12-25 weight percent chromium, about 4-15 weight percent aluminum and about 0.5-1.5 weight percent yttrium, balance nickel. 제 47항에 있어서, 코팅 상에 코팅 두께의 약 50%의 두께를 갖는 알루미늄 표면층, 50중량% 이하의 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금 표면층, 또는 60중량% 이하의 실리콘, 총 30중량% 이하의 크롬 및 티탄 중 하나 이상, 잔량으로서 약 20중량% 이상의 알루미늄을 함유하는 알루미늄 합금 표면층을 퇴적하고, 그 위에 알루미늄을 가진 코팅과 기판을 열처리하여 알루미늄을 코팅으로 확산시키는 것을 더 포함하는 방법.48. The method of claim 47, wherein the coating comprises an aluminum surface layer having a thickness of about 50% of the coating thickness, an aluminum alloy surface layer containing up to 50% by weight of silicon, or up to 60% by weight of silicon, up to 30% by weight of chromium. And depositing an aluminum alloy surface layer containing at least one of titanium, the balance being at least about 20% aluminum by weight, and heat treating the substrate and the substrate with aluminum thereon to diffuse aluminum into the coating. 제 52항에 있어서, 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금층이 코팅상에 퇴적된 코팅 두께의 약 20% 이하의 두께를 갖는 방법.53. The method of claim 52, wherein the aluminum or aluminum alloy layer has a thickness of about 20% or less of the coating thickness deposited on the coating. 스테인레스강 베이스 합금 기판 및 약 0 내지 40중량%의 크롬, 약 3 내지 30중량%의 알루미늄 및 약 5중량% 이하의 이트륨, 하프늄, 지르콘, 란타늄 또는 이들의 조합, 잔량의 M을 포함하는 MCrAlX 합금(이때, M은 니켈, 코발트, 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)의 플라즈마 육성 아크 퇴적에 의해 그 위에 퇴적된 연속적인 코팅을 포함하고, 상기 MCrAlX 합금 코팅은 약 20 내지 6000㎛의 두께를 갖고, 상기 스테인레스강 기판에 금속결합되는 표면 합금 처리된 성분.MCrAlX alloy comprising stainless steel base alloy substrate and about 0-40 wt% chromium, about 3-30 wt% aluminum and about 5 wt% or less of yttrium, hafnium, zircon, lanthanum or combinations thereof, balance M Wherein M is nickel, cobalt, iron, or mixtures thereof, and X is yttrium, hafnium, lanthanum, scandium, or a combination thereof; and a continuous coating deposited thereon by plasma grown arc deposition, wherein The MCrAlX alloy coating has a thickness of about 20 to 6000 μm, and the surface alloyed component is metal bonded to the stainless steel substrate. 제 54항에 있어서, 스테인레스강 기판 및 약 4 내지 20중량%의 알루미늄, 10 내지 25중량%의 크롬 및 3중량% 이하의 X를 갖는 MCrAlX 합금을 포함하는 표면 합금 처리된 성분.55. The surface alloyed component of claim 54 comprising a stainless steel substrate and an MCrAlX alloy having about 4 to 20 weight percent aluminum, 10 to 25 weight percent chromium and up to 3 weight percent X. 제 55항에 있어서, X가 0.25 내지 1.5중량%의 양으로 존재하는 표면 합금 처리된 성분.56. The surface alloyed component of claim 55 wherein X is present in an amount from 0.25 to 1.5 weight percent. 제 56항에 있어서, MCrAlX가 약 12 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 15중량%의 알루미늄, 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 및 잔량으로서 실질적으로 니켈을포함하는 NiCrAlY인 표면 합금 처리된 성분.59. The surface alloy treated of claim 56 wherein MCrAlX is about 12-25 wt% chromium, about 4-15 wt% aluminum, about 0.5-1.5 wt% yttrium, and NiCrAlY containing substantially nickel as balance. ingredient. 제 55항에 있어서, 상기 코팅이 약 80 내지 500㎛의 두께를 갖는 표면 합금 처리된 성분.56. The surface alloyed component of claim 55 wherein the coating has a thickness of about 80-500 μm. 제 58항에 있어서, 코팅 두께의 약 50% 이하의 두께를 가지며, 코팅에 금속결합되는 알루미늄 표면층을 더 포함하는 표면 합금 처리된 성분.59. The surface alloyed component of claim 58 further comprising an aluminum surface layer having a thickness of about 50% or less of the coating thickness and metallicly bonded to the coating. 제 59항에 있어서, 상기 알루미늄 표면층이 코팅 두께의 약 20%의 두께를 가지며, 그 위에 보호 알루미나 스케일을 갖는 표면 합금 처리된 성분.60. The surface alloyed component of claim 59 wherein the aluminum surface layer has a thickness of about 20% of the coating thickness and has a protective alumina scale thereon. 제 54항에 있어서, MCrAlX가 약 0-25중량%의 크롬, 약 3 내지 40중량%의 알루미늄,약 3중량% 이하의 이트륨, 및 잔량으로서 실질적으로 철을 포함하는 FeCrAlY인 표면 합금 처리된 성분.55. The surface alloyed component of claim 54 wherein MCrAlX is about 0-25 wt% chromium, about 3-40 wt% aluminum, up to about 3 wt% yttrium, and FeCrAlY containing substantially iron as balance. . 고온 스테인레스강 합금 및 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 20중량%의 알루미늄 및 약 3중량% 이하의 이트륨, 하프늄, 지르콘, 란타늄 또는 스칸듐 또는 이들의 조합을 갖는 MCrAlX 합금(이때, M은 Ni, Co, Fe 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)을 포함하는 코팅을 연장된 튜브의 내면에 플라즈마 육성 아크 퇴적하여 금속결합된 연속적인 코팅으로부터 형성된 연장된 튜브를 포함하고, 상기 MCrAlX 코팅이 약 20 내지 6000㎛의 두께를 가지며, 스테인레스강 기판에 금속 결합되는, 고온 환경에서 사용하기 위한 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브.MCrAlX alloys having a high temperature stainless steel alloy and about 10-25 wt% chromium, about 4-20 wt% aluminum, and up to about 3 wt% yttrium, hafnium, zircon, lanthanum or scandium, or a combination thereof, wherein M Silver, Ni, Co, Fe, or mixtures thereof, wherein X is yttrium, hafnium, lanthanum, scandium, or a combination thereof) from a metal-bonded continuous coating by plasma growing arc deposition on the inner surface of the elongated tube. And an elongated tube formed, wherein the MCrAlX coating has a thickness of about 20-6000 μm and is metal bonded to a stainless steel substrate. 고온 스테인레스강 합금 및 약 0 내지 25중량%의 크롬, 약 3 내지 40중량%의 알루미늄 및 약 3중량% 이하의 이트륨을 갖는 MCrAlX 합금(이때, M은 철이고, y는 이트륨임)을 포함하는 코팅을 연장된 튜브의 내면에 플라즈마 육성 아크 퇴적하여 금속결합된 연속적인 코팅으로부터 형성된 연장된 튜브를 포함하고, 상기 MCrAlX 코팅이 약 20 내지 6000㎛의 두께를 가지며, 스테인레스강 기판에 금속 결합되는, 고온 환경에서 사용하기 위한 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브.An MCrAlX alloy having a high temperature stainless steel alloy and about 0-25 wt% chromium, about 3-40 wt% aluminum, and up to about 3 wt% yttrium, wherein M is iron and y is yttrium A coating comprising an extended tube formed from a continuous coating of metal bonds by plasma-growing arc deposition on the inner surface of the extended tube, wherein the MCrAlX coating has a thickness of about 20-6000 μm and is metal bonded to a stainless steel substrate; Caulking and corrosion resistant reactor tubes for use in high temperature environments. 제 57항에 있어서, 코팅 두께의 20% 이하의 두께를 가지고, 코팅에 금속 결합되며, 그 위에 알루미나 스케일을 갖는 알루미늄 표면층을 더 포함하는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브.58. A coking and corrosion resistant reactor tube as recited in claim 57, further comprising an aluminum surface layer having a thickness of 20% or less of the coating thickness and metal bonded to the coating and having an alumina scale thereon. 제 48항에 따른 방법에 의해 제조되는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브.A caulking and corrosion resistant reactor tube made by the process according to claim 48. 제 51항에 따른 방법에 의해 제조되는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브.A caulking and corrosion resistant reactor tube made by the process according to claim 51. 제 53항에 따른 방법에 의해 제조되는 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브.A caulking and corrosion resistant reactor tube made by the process according to claim 53. 각각의 반응기 튜브가 고온 스테인레스강 및 약 10 내지 40중량%의 크롬, 약 3 내지 30중량%의 알루미늄 및 5중량% 이하의 이트륨, 하프늄, 지르콘 및/또는 란타늄, 잔량의 M을 갖고, 약 20 내지 6000㎛의 두께로 퇴적되며, 플라즈마 육성 아크 퇴적법에 의해 연장된 튜브의 내면에 금속 결합되는 MCrAlX 합금(이때, M은 Ni, Co, Fe 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르콘, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)의 연속적인 코팅으로부터 형성되는 연장된 튜브를 포함하는 복수 개의 반응기 튜브를 포함하는 에틸렌 생산로.Each reactor tube has high temperature stainless steel and about 10 to 40 weight percent chromium, about 3 to 30 weight percent aluminum and up to 5 weight percent yttrium, hafnium, zircon and / or lanthanum, balance M, about 20 MCrAlX alloys deposited to a thickness of from about 6000 μm and metal bonded to the inner surface of the tube extended by the plasma grown arc deposition method, wherein M is Ni, Co, Fe, or a mixture thereof, and X is yttrium, hafnium, zircon Ethylene production furnace comprising a plurality of reactor tubes comprising an elongated tube formed from a continuous coating of lanthanum, scandium or a combination thereof. 제 68항에 있어서, 각 반응기 튜브가 알루미늄 표면층, 50중량% 이하의 실리콘을 함유하는 알루미늄 합금 표면층, 또는 60중량% 이하의 실리콘, 총 30중량% 이하의 크롬 및 티탄 중 하나 이상, 잔량으로 약 20중량% 이상의 알루미늄을 함유하고, 코팅 두께의 50% 이하의 두께를 가지며, MCrAlX 코팅에 금속결합되는 알루미늄 합금 표면층을 더 포함하고, 그 위에 알루미나 스케일을 갖는 로.69. The reactor of claim 68, wherein each reactor tube is at least one of an aluminum surface layer, an aluminum alloy surface layer containing up to 50 weight percent silicon, or up to 60 weight percent silicon, up to 30 weight percent chromium and titanium, with a balance of about A furnace containing at least 20% by weight aluminum, having a thickness of 50% or less of the coating thickness, and further comprising an aluminum alloy surface layer metal-bonded to the MCrAlX coating, the alumina scale thereon. 제 68항에 있어서, MCrAlX가 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 20중량%의 알루미늄 및 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 잔량의 니켈을 갖는 NiCrAlY인 로.69. The furnace of claim 68, wherein MCrAlX is NiCrAlY with about 10-25 wt% chromium, about 4-20 wt% aluminum and about 0.5-1.5 wt% yttrium, balance nickel. 제 1항에 있어서, MCrAlX이 추가적으로 약 40중량% 이하의 실리콘 및 탄탈,티탄, 백금, 팔라듐, 레늄, 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 약 10중량% 이하의 T 원소를 포함하고, 상기 코팅 및 기판을 다중 상의 마이크로 구조를 변화시키고 기판에 코팅을 금속결합시키기 위해 유효한 시간 동안 숙성 온도까지 열처리함으로써 기판에 코팅을 금속결합하는 방법.The method of claim 1 wherein MCrAlX further comprises up to about 40 weight percent silicon and up to about 10 weight percent T element selected from tantalum, titanium, platinum, palladium, rhenium, molybdenum, tungsten, niobium, or combinations thereof And heat treating the coating and the substrate to a aging temperature for a time effective for changing the microstructure of the multi-phase and for bonding the coating to the substrate. 고온 스테인레스강 기판 튜브 및 약 0 내지 40중량%의 크롬, 약 1 내지 30중량%의 알루미늄, 약 5중량% 이하의 X, 약 40중량% 이하의 실리콘, 및 약 10중량% 이하의 T, 잔량의 M을 갖는 MCrAlXSiT 합금(이때, M은 니켈, 코발트, 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르콘, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 혼합물이며, T는 탄탈, 티탄, 백금, 팔라듐, 레늄, 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀 또는 이들의 조합임)의 튜브를 포함하는 표면 합금 처리된 성분.High temperature stainless steel substrate tube and about 0-40 wt% chromium, about 1-30 wt% aluminum, about 5 wt% or less X, about 40 wt% or less silicon, and about 10 wt% or less T, balance MCrAlXSiT alloy with M, wherein M is nickel, cobalt, iron or mixtures thereof, X is yttrium, hafnium, zircon, lanthanum, scandium or mixtures thereof, and T is tantalum, titanium, platinum, palladium, rhenium , Molybdenum, tungsten, niobium, or a combination thereof. 제 72항에 있어서, 상기 MCrAlXSiT 합금이 약 10 내지 25중량%의 크롬, 5 내지 20중량%의 알루미늄, 3중량% 이하의 X, 15중량% 이하의 실리콘 및 10중량% 이하의 T를 갖는 표면 합금 처리된 성분.73. The surface of claim 72, wherein the MCrAlXSiT alloy has about 10-25 wt% chromium, 5-20 wt% aluminum, 3 wt% or less X, 15 wt% or less silicon, and 10 wt% or less T. Alloyed components. 제 73항에 있어서, X가 0.25 내지 1.5중량%의 양으로 존재하는 표면 합금 처리된 성분.74. The surface alloyed component of claim 73 wherein X is present in an amount from 0.25 to 1.5 weight percent. 제 73항에 있어서, 실리콘이 약 3 내지 15중량%의 양으로 존재하는 표면 합금 처리된 성분.74. The surface alloyed component of claim 73 wherein the silicone is present in an amount of about 3 to 15 weight percent. 제 73항에 있어서, T가 0.1 내지 5.0중량%의 양으로 존재하는 표면 합금 처리된 성분.74. The surface alloyed component of claim 73 wherein T is present in an amount from 0.1 to 5.0 weight percent. 제 73항에 있어서, T가 0.5 내지 3.0중량%의 양으로 존재하는 표면 합금 처리된 성분.74. The surface alloyed component of claim 73 wherein T is present in an amount from 0.5 to 3.0 weight percent. 제 72항에 있어서, 상기 코팅의 두께가 20㎛ 내지 6000㎛인 표면 합금 처리된 성분.73. The surface alloyed component of claim 72 wherein the coating has a thickness of 20 microns to 6000 microns. 제 72항에 있어서, 상기 코팅의 두께가 50㎛ 내지 2000㎛인 표면 합금 처리된 성분.73. The surface alloyed component of claim 72 wherein the coating has a thickness of 50 microns to 2000 microns. 제 72항에 있어서, 상기 코팅의 두께가 80㎛ 내지 500㎛인 표면 합금 처리된 성분.73. The surface alloyed component of claim 72 wherein the coating has a thickness of 80 μm to 500 μm. 제 72항에 있어서, MCrAlXSiT 합금이 NiCrAlXSi이고, 약 12 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 15중량%의 알루미늄, 약 0.5 내지 1.5중량%의 X, 약 15중량% 이하의 실리콘 및 잔량의 니켈을 갖는 표면 합금 처리된 성분.73. The method of claim 72, wherein the MCrAlXSiT alloy is NiCrAlXSi, wherein about 12-25 weight percent chromium, about 4-15 weight percent aluminum, about 0.5-1.5 weight percent X, about 15 weight percent silicon and the balance nickel Surface alloy treated component having a. 제 73항에 있어서, MCrAlXSiT가 NiCrAlXTi이고, 약 12 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 15중량%의 알루미늄, 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 약 5중량% 이하의 티탄 및 잔량의 니켈을 갖는 표면 합금 처리된 성분.74. The method of claim 73 wherein MCrAlXSiT is NiCrAlXTi, wherein about 12-25 weight percent chromium, about 4-15 weight percent aluminum, about 0.5-1.5 weight percent yttrium, about 5 weight percent or less titanium and the balance nickel Having surface alloy treated components. 제 73항에 있어서, MCrAlXSiT가 NiCrAlYTa이고, 약 12 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 15중량%의 알루미늄, 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 약 0.5 내지 5중량%의 탄탈 및 잔량의 니켈을 갖는 표면 합금 처리된 성분.74. The method of claim 73, wherein MCrAlXSiT is NiCrAlYTa, wherein about 12-25 weight percent chromium, about 4-15 weight percent aluminum, about 0.5-1.5 weight percent yttrium, about 0.5-5 weight percent tantalum and balance nickel Surface alloy treated component having a. 제 73항에 있어서, MCrAlXSiT가 NiCrAlYPt이고, 약 12 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 15중량%의 알루미늄, 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 약 0.5 내지 5중량%의 백금 및 잔량의 니켈을 갖는 표면 합금 처리된 성분.74. The method of claim 73, wherein MCrAlXSiT is NiCrAlYPt and comprises about 12-25 weight percent chromium, about 4-15 weight percent aluminum, about 0.5-1.5 weight percent yttrium, about 0.5-5 weight percent platinum and balance nickel. Surface alloy treated component having a. 제 73항에 있어서, MCrAlXSiT가 NiCrAlYPd이고, 약 12 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 15중량%의 알루미늄, 약 0.5 내지 1.5중량%의 이트륨, 약 0.5 내지 5중량%의 팔라듐 및 잔량의 니켈을 갖는 표면 합금 처리된 성분.74. The method of claim 73, wherein MCrAlXSiT is NiCrAlYPd and comprises about 12-25 wt% chromium, about 4-15 wt% aluminum, about 0.5-1.5 wt% yttrium, about 0.5-5 wt% palladium and the balance nickel Surface alloy treated component having a. 제 73항에 있어서, MCrAlXSiT 층 두께의 약 50% 이하의 두께인 표면층을 더 포함하는 표면 합금 처리된 성분.74. The surface alloyed component of claim 73 further comprising a surface layer that is about 50% or less thick of the MCrAlXSiT layer thickness. 제 84항에 있어서,상기 알루미늄 합금이 약 15중량% 이하의 실리콘을 함유하고, MCrAlXSiT 코팅의 20% 이하의 두께를 갖는 표면 합금 처리된 성분.85. The surface alloyed component of claim 84 wherein the aluminum alloy contains up to about 15 weight percent silicon and has a thickness of up to 20% of an MCrAlXSiT coating. 고온 스테인레스강 및 약 10 내지 25중량%의 크롬, 약 4 내지 20중량%의 알루미늄 및 약 3중량% 이하의 X, 15중량% 이하의 실리콘 및 약 5중량% 이하의 T, 잔량 M을 갖는 MCrAlXSiT 코팅(이때, M은 니켈, 코발트, 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르콘, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합이며, T는 탄탈, 티탄, 백금, 팔라듐, 레늄, 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀 또는 이들의 조합임)을 포함하는 연장된 튜브의 내면에 물리적 증착, 플라즈마 열분무 또는 플라즈마 육성 아크 표면처리법에 의해 금속결합된 연속적인 코팅의 연장된 튜브를 포함하고, 상기 MCrAlXSiT 코팅은 약 20 내지 6000㎛의 두께를 가지는, 고온 환경에서 사용하기 위한 내코킹성 및 내식성의 반응기 튜브.MCrAlXSiT with high temperature stainless steel and about 10-25 wt% chromium, about 4-20 wt% aluminum and about 3 wt% or less X, 15 wt% or less silicon and about 5 wt% or less T, balance M Coating, wherein M is nickel, cobalt, iron or mixtures thereof, X is yttrium, hafnium, zircon, lanthanum, scandium or combinations thereof, T is tantalum, titanium, platinum, palladium, rhenium, molybdenum, tungsten, An elongated tube of continuous coating metal-bonded by physical vapor deposition, plasma spraying, or plasma-grown arc surfacing on the inner surface of the elongated tube), wherein the MCrAlXSiT coating comprises about 20 A caulking and corrosion resistant reactor tube for use in high temperature environments having a thickness of from about 6000 μm. 강 기판에 퇴적시키고, 상기 강 기판에 약 0 내지 40중량%의 크롬, 약 3 내지 40중량%의 알루미늄, 약 0 내지 35중량%의 실리콘 및 약 5.0중량% 이하의 X, 잔량으로서 약 40중량% 이상의 M을 갖는 MCrAlXSi 합금(이때, M은 니켈, 코발트 또는 철 또는 이들의 혼합물이고, X는 이트륨, 하프늄, 지르코늄, 란타늄, 스칸듐 또는 이들의 조합임)의 연속적인 코팅을 금속결합시키는 것을 포함하는, 탄소강에 보호 및 불활성 코팅을 제공하는 방법.Deposited on a steel substrate, wherein about 0-40% by weight of chromium, about 3-40% by weight of aluminum, about 0-35% by weight of silicon and about 5.0% by weight or less of X, remainder, about 40% by weight Metal bonding a continuous coating of MCrAlXSi alloys having M or more, wherein M is nickel, cobalt or iron, or mixtures thereof, X is yttrium, hafnium, zirconium, lanthanum, scandium, or a combination thereof To provide a protective and inert coating on the carbon steel. 제 89항에 있어서, 상기 코팅이 물리적 증착, 열분무, 플라즈마 육성 아크, 용접 오버레이, 등방향 압착 및 슬러리 코팅에 의해 퇴적되는 방법.90. The method of claim 89, wherein the coating is deposited by physical vapor deposition, thermal spraying, plasma growing arc, welding overlay, isotropic pressing, and slurry coating. 제 89항에 있어서, 상기 코팅이 MCrAlXSi의 구성 성분 중 2이상의 분말로 구성되고, 부분적으로 예비 합금되고 함께 배합되며, 기판에 퇴적되고, 진공 또는 무-산소 분위기 중 500 내지 약 1200℃의 온도까지 반응성 소결을 개시하고 기판에 연속적인 불투과성 코팅으로서 코팅을 금속결합하기 위해 유효한 시간 동안 가열되는 방법.90. The method of claim 89, wherein the coating consists of at least two powders of the constituents of MCrAlXSi, partially prealloyed and blended together, deposited on a substrate, and to a temperature of 500 to about 1200 ° C. in a vacuum or oxygen-free atmosphere. Heated for a time effective to initiate reactive sintering and metal bond the coating as a continuous impermeable coating to the substrate. 제 91항에 있어서, 상기 코팅이 약 50 내지 6000㎛의 두께로 퇴적되고, MCrAlXSi 코팅이 실질적으로 약 0 내지 20중량%의 크롬, 약 4 내지 20중량%의 알루미늄, 약 5 내지 20중량%의 실리콘, 및 약 0.25 내지 1.5중량%의 이트륨, 잔량으로서 최소 40중량%의 니켈을 포함하는 방법.92. The method of claim 91, wherein the coating is deposited to a thickness of about 50 to 6000 micrometers and the MCrAlXSi coating is substantially from about 0 to 20 weight percent chromium, about 4 to 20 weight percent aluminum, about 5 to 20 weight percent Silicon, and from about 0.25 to 1.5 weight percent yttrium, with at least 40 weight percent nickel remaining. 제 92항에 있어서, 상기 기판이 18 내지 38중량%의 크롬, 18 내지 48중량%의 니켈, 잔량의 철 및 합금 첨가제를 갖는 고크롬 스테인레스강이고, 상기 코팅이 약 120 내지 500㎛의 두께로 퇴적되는 방법.93. The method of claim 92, wherein the substrate is high chromium stainless steel with 18 to 38 weight percent chromium, 18 to 48 weight percent nickel, balance iron and alloying additives, and the coating is about 120 to 500 μm thick. How to be deposited. 제 93항에 있어서, 상기 코팅이 약 150 내지 350㎛의 두께로 퇴적되는 방법.94. The method of claim 93, wherein the coating is deposited to a thickness of about 150 to 350 microns. 제 94항에 있어서, MCrAlXSi 코팅의 약 50% 이하의 두께를 갖는 알루미늄층을 코팅에 퇴적하고, 상기 알루미늄층을 약 1000 내지 1160℃ 범위의 숙성 온도에서 다중 상의 구조를 형성하기 위해 유효한 10분 이상 동안 열처리함으로써 코팅이 알루미늄 도금되는 방법.95. The method of claim 94, wherein at least 10 minutes effective for depositing an aluminum layer having a thickness of about 50% or less of the MCrAlXSi coating to the coating and forming the multi-phase structure at a aging temperature in the range of about 1000 to 1160 ° C. The coating is aluminum plated by heat treatment during the process. 제 95항에 있어서, 상기 알루미늄층이 마그네트론 스퍼터링 물리적 증착법에 의해 약 200 내지 500℃의 온도 범위에서 MCrAlXSi 코팅의 약 20%의 두께로 퇴적되는 방법.96. The method of claim 95, wherein the aluminum layer is deposited to a thickness of about 20% of the MCrAlXSi coating in a temperature range of about 200 to 500 ° C. by magnetron sputtering physical vapor deposition. 제 91항에 있어서, 상기 기판, MCrAlYSi 코팅 및 알루미늄층이 산소-함유 분위기 중 1000 내지 1160℃ 범위의 온도에서 그 위에 알루미나층을 형성하기 위해 유효한 시간동안 순차적으로 가열되는 방법.92. The method of claim 91, wherein the substrate, MCrAlYSi coating and aluminum layer are sequentially heated for a time effective to form an alumina layer thereon at a temperature in the range of 1000 to 1160 ° C. in an oxygen-containing atmosphere. 제 91항에 있어서, 니켈, NiCr 또는 NiAl분말, 또는 이들의 조합과 배합되기 전에 크롬, 알루미늄 및 실리콘이 미세화되어 CrAlSi 분말을 형성하는 방법.92. The method of claim 91, wherein chromium, aluminum, and silicon are micronized to form CrAlSi powders prior to blending with nickel, NiCr or NiAl powders, or combinations thereof. 제 89항에 따른 방법에 의해 제조되는 표면 합금 처리된 성분.A surface alloyed component prepared by the method according to claim 89. 제 92항에 따른 방법에 의해 제조되는 표면 합금 처리된 성분.A surface alloyed component produced by the method according to claim 92.
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