KR20210135500A - 열 사이클 피로 내성 및 황화부식 저항성이 향상된 tbc용 고도의 접합 코트 재료 - Google Patents

열 사이클 피로 내성 및 황화부식 저항성이 향상된 tbc용 고도의 접합 코트 재료 Download PDF

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KR20210135500A
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지안홍 허
티모시 샤로밤
브라이언 키이스
뎬잉 천
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오를리콘 메트코 (유에스) 아이엔씨.
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Abstract

황의 존재의 유무에 무관하게 가스 터빈 엔진 부품의 고온 환경 하에서 예상 밖의 높은 열 사이클 피로 내성과 황화부식 저항성, 및 예상 밖의 연장된 열 사이클 수명을 제공하는 접합 코팅 재료는 a) 10% 내지 30 중량%의 크로뮴, b) 총량으로 3% 내지 15 중량%의 탄탈럼 및 몰리브데넘 중 적어도 하나, c) 5% 내지 13 중량%의 알루미늄, d) 0.1 중량% 내지 1.4 중량%의 실리콘, e) 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 이트륨, f) 0 중량% 내지 1.2 중량%의 탄소, g) 0 중량% 내지 1 중량%의 디스프로슘, h) 0 중량% 내지 1 중량%의 세륨, i) 잔부의 니켈을 함유하고, a) 내지 i)의 백분율 합계는 100 중량%이다. 탄탈럼과 몰리브데넘의 총량, 및 알루미늄과 실리콘의 양은 각각 접합 코트로부터 탑 코트의 층간박리를 피하기 위해 결정적이다.

Description

열 사이클 피로 내성 및 황화부식 저항성이 향상된 TBC용 고도의 접합 코트 재료
본 발명은 열 사이클 피로 내성 및 황화부식 저항성(sulfidation resistance)이 향상된 차열 코팅용 고도의 접합 코트(bond coat) 재료에 관한 것이다. 고도의 접합 코트 재료는 분말, 합금, 접합 코트 또는 접합 코팅의 형태일 수 있고, 탑 코트 재료와 함께 용사 분말에서 사용되어 차열 코팅(TBC) 시스템을 얻을 수 있다. 본 발명은 또한 가스 터빈 엔진 부품과 같은 기재로부터 탑 코트의 층간박리를 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다.
완전한 차열 코팅 시스템은 차열 코팅(TBC), 접합 코트 또는 접합 층과 같은 탑 코트를 포함한다. 일반적인 접합 코트는 MCrAlY 합금으로 만들어지며, 여기서 M은 Ni, Co, Fe 또는 이들의 조합을 나타낸다. 접합 코트의 성능을 향상시키기 위해, Hf, Re, Pt 및 다양한 기타 희토류 원소를 진보된 접합 코트에 첨가하는 경우가 종종 있다. 일반적인 탑 코트는 이트륨 산화물, 이터븀 산화물, 세륨 산화물, 타이타늄 산화물, 마그네슘 산화물, 칼슘 산화물, 란타넘 산화물, 또는 디스프로슘 산화물, 또는 가돌리늄 지르코네이트(Gd2Zr2O7) 중 하나 이상에 의해 안정화된 지르코니아(ZrO2)로 만들어진다.
TBC 시스템은 초합금과 같은 기재에 적용 및 접합되고, 가스 터빈 엔진 환경과 같은 고온의 가혹한 환경에서 기재를 보호한다. 접합 코트 또는 접합 층은 탑 코트와 기재 사이에 있고, 탑 코트를 기재에 접합시킨다. 접합 코트 또는 접합 층은 기재에 도포하기 위한 분말 형태일 수 있는 접합 코팅 재료로 형성된다. 접합 코팅 재료로 형성된 접합 코트 또는 접합 층은 TBC와 같은 탑 코트의 열 사이클 피로 내성 및 황화부식 저항성에 영향을 주고, 이것은 황의 존재 하에서 그리고 비존재 하에서 TBC의 퍼니스 사이클 수명에 의해 유효성을 평가할 수 있다. TBC는 고온 및 가혹한 환경(예를 들면, 황의 존재)에 의해 열화될 수 있다. 예를 들면, TBC를 가진 산업용 가스 터빈에서 연료로서 황 함량이 높은 오일을 사용하는 것은 TBC 수명을 단축하는 중요한 요인 중 하나이다.
완전한 TBC 시스템의 중요한 파괴 중 하나는 접합 코트/상부 계면에서 일어난다. TBC 시스템이 고온에 노출되면, 열 성장 산화물(TGO)로 불리는 산화물 층이 핵생성하여 접합 코트와 탑 코트 사이에서 성장하고, 산소가 내측으로 더 확산하는 것을 차단하여 기재의 산화를 방지한다. TGO의 고밀도의 알파-알루미나 층은 산소의 내측 확산을 효과적으로 차단하고, 그 자체가 느리게 성장하므로 바람직하다. 그러나, 탑 코트, 접합 코트 및 TGO의 열 팽창 계수에는 큰 차이가 있다. TBC 시스템이 열 사이클(실온-작동 온도-실온)을 경험하고 있는 동안에 온도 변화에 의해 유발되는 상당한 내부 응력이 탑 코트/TGO 계면 및 TGO/접합 코트 계면에 축적된다. TGO 층이 두꺼워짐에 따라, 열적 내부 응력은 점점 더 커지고, 최종적으로는 TBC와 같은 탑 코트가 열적 내부 응력에 의해 파손된다. 성능 및 에너지 효율을 향상시키기 위하여, 현대의 제트 엔진 및 산업용 가스 터빈은 더 높은 작동 온도를 추구하고 있으며, 따라서 TBC의 더 높은 내열충격성이 요망된다.
Wolfla 등의 미국특허 제 4,124,737 호에 개시되어 있는 바와 같이, 많은 환경에서 마모 또는 부식으로부터 금속 합금 기재를 보호하기 위해 다양한 코팅을 이용할 수 있다. 이들 코팅은 순수한 금속 코팅으로부터 순수한 세라믹 코팅까지의 범위이고, 금속 매트릭스 중의 세라믹 상의 체적 분율이 높은 서멧형(cermet type) 코팅을 포함한다. Wolfa에 개시되어 있는 바와 같이, 금속 기재를 보호하는데 가장 어려운 환경 중 하나는 고온 산화 또는 황화 공격과 프레팅(fretting) 또는 충격의 성질의 마모를 조합한 환경이다. Wolfa 등에 따르면, 이러한 유형의 환경에서 성공한 코팅은 매우 적으며, 온도가 약 1800℉를 초과하면 사실상 성공하지 못한다. 비교적 낮은 온도 범위에서, 즉, 최고 1000° 또는 1200℉에서, 코발트 바인더를 이용한 텅스텐 탄화물의 서멧 코팅이 일반적이며 매우 성공적으로 사용된다. 그러나, 이 온도를 초과하면, 이러한 유형의 코팅은 너무 급속하게 산화되어 장기간 사용할 수 없다. 일반적인 클래스의 서멧도 내피로성 및 내충격성이 결여된다는 문제가 있다. Wolfa 등은 코팅 조성물, 내식성 및 내마모성 코팅된 물품 및 코팅된 물품이 코팅된 층을 가지는 기재로 이루어지는 물품을 제조하기 위한 프로세스를 개시하며, 상기 층은 17 내지 35 %의 크로뮴, 5 내지 20 %의 탄탈럼, 0 내지 2 %의 이트륨, 0 내지 2.5 %의 실리콘, 0 내지 3.0 %의 망가니즈, 0.5 내지 3.5 %의 탄소, 0 내지 5 또는 14 %의 알루미늄 (모두 중량%임), 및 0 내지 50 체적%의 적어도 하나의 금속 산화물을 함유하는 코발트 기반의 합금으로 구성된다. Wolfa 조성물은 접합 코트가 아니라 고온에서 내마모성 및 내식성을 증가시키기 위한 오버레이 코트(탑 코트가 없음)이다.
Jackson 등의 미국특허 제 4,117,179 호는 (a) 탄화물 강화상을 함유한 초합금 기재, 및 (b) 크로뮴; 알루미늄; 탄소; 철, 코발트 또는 니켈로부터 선택되는 적어도 하나의 원소; 및 선택적으로 이트륨 또는 희토류 원소로부터 선택되는 원소로 구성되는 코팅을 포함하는 고온 내산화성 및 내식성이 향상된 제품을 개시하고 있다. 다른 실시형태는 코팅된 초합금의 알루미늄화된 오버코팅을 포함한다. Jackson에 따르면, 코팅의 탄소 함량은 전체의 MCrAlY 상을 탄소로 완전히 포화시키는 데 충분해야 하지만, 코팅 조성물 내에 초합금 서비스 조건 하의 코팅의 내산화성 및 내식성에 악영향을 주는 과잉량의 탄화물이 형성되는 데는 불충분해야 한다.
Lugscheider의 미국특허 제 5,141,821 호는 매트릭스 금속으로서 MCrAlY 유형의 합금과 합금 원소로서 5 내지 15 중량%의 백금 및/또는 로듐에 기초한 내식성 및 내마모성 고온 복합 재료로서, 이 고온 복합 재료에 기초하여 0.01 내지 75 중량%, 바람직하게는 5 내지 75 중량%의 양으로 매트릭스 금속 내에 포함되는 원소 바나듐, 니오븀, 탄탈럼, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 크로뮴, 몰리브데넘 및/또는 텅스텐 및/또는 이들의 혼합물의 탄화물 형태의 기계적 내성 물질의 입자를 포함하는 고온 복합 재료를 개시하고 있다.
McComas 등의 미국특허 제 4,275,124 호는 크로뮴, 알루미늄, 이트륨, 및 탄소로 구성되고, 니켈, 코발트, 철, 또는 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 잔부를 포함하는 1000℃ 이상의 온도에서 유용한 내마모성, 내산화성, 및 내식성 코팅 합금 및 코팅된 초합금 물품을 개시하고 있다. McComas 등에 따르면, 이 발명에 의하면 본질적으로 1-2 마이크론 크기 정도의 미세한 금속 탄화물 및 12 마이크론 정도의 크로뮴 탄화물을 함유하는 탄소가 풍부한 MCrAlY 매트릭스로 이루어지는 코팅이 얻어진다. 일 실시형태는 본질적으로 18-80 중량%의 크로뮴, 1.2-29 중량%의 알루미늄, 최대 4.8 중량%의 이트륨, 0.6-11 중량%의 탄소; 니켈, 코발트 및 철 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 잔부로 이루어지는 코팅 조성물을 수반한다. McComas 등 및 Wolfa 등에 따르면, 미국특허 제 4,124,737 호는 고온 내마모성을 위한 Co-Cr 합금 코팅을 포함하는 탄탈럼 탄화물을 개시하며, 이것은 본질적으로 17-35 중량% Cr, 5-20 중량% Ta, 0.5-3.5 중량% C, 잔부의 Co로 이루어지며, 다른 실시형태는 희토류 금속, Al, Si, 및 다양한 금속 산화물을 함유한다. 탄탈럼의 사용에 관하여, McComas 등과 Wolfa 등은 Ta가 고온 합금에서 고용체 강화제라는 것에 동의한다. 그러나, McComas 등에 따르면, 내열 금속 Ta는 W 및 Mo에 비해 CoCrAlY 합금의 내산화성 및 내식성을 개선하지 않고, 시스템 내의 다른 원소를 치환하는 경우에 이것을 열화시킬 가능성이 있다.
본 발명은 고온 가스 터빈 엔진 부품에서 차열 코팅(TBC) 용도와 같은 탑 코트용 고도의 접합 코트를 제공한다. 초합금 등의 기재에 접합하기 위한 접합 코트를 사용하는 TBC는 황의 존재의 유무에 무관하게 가스 터빈 엔진 부품의 고온 환경에서 예상 밖의 높은 열 사이클 피로 내성과 황화부식 저항성 및 예상 밖의 연장된 열 사이클 수명을 보여준다.
완전한 TBC 시스템은 TBC 등의 접합 코트 및 탑 코트의 계면에 TGO의 바람직한 고밀도의 α 알루미나 층을 형성하고, 이것은 산소를 차단하여 산소가 내부로 더 확산하여 기재를 산화시키는 것을 방지하는 데 충분하다. 형성된 TGO는 예상 밖으로 장기간의 내부 열응력에 의한 층간박리로 인한 파손을 일으킬 정도로 두껍지는 않다.
본 발명에 따르면, 황의 존재의 유무와 무관하게 가스 터빈 엔진 부품의 고온 환경에서 예상 밖의 높은 열 사이클 피로 내성과 황화부식 저항성 및 예상 밖의 연장된 열 사이클 수명을 제공하는 접합 코팅 재료는 하기를 포함한다:
a) 10 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 20 중량% 내지 26 중량%의 크로뮴,
b) 탄탈럼 및 몰리브데넘 중 적어도 하나 - 여기서 탄탈럼 및 몰리브데넘의 총량은 3 중량% 내지 15 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 12 중량%, 더 바람직하게는 9 중량% 내지 11 중량%임 -,
c) 5 중량% 내지 13 중량%, 바람직하게는 6 중량% 내지 10 중량%의 알루미늄,
d) 0.1 중량% 내지 1.4 중량%, 바람직하게는 0.3 중량% 내지 1.1 중량%, 더 바람직하게는 0.5 중량% 내지 1.0 중량%의 실리콘,
e) 0.1 중량% 내지 0.8 중량%, 바람직하게는 0.3 중량% 내지 0.75 중량%의 이트륨,
f) 0 중량% 내지 1.2 중량%, 바람직하게는 0.3 중량% 내지 1.1 중량%, 더 바람직하게는 0.5 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소,
g) 0 중량% 내지 1 중량%, 예를 들면, 0.1 중량% 내지 0.5 중량%의 디스프로슘,
h) 0 중량% 내지 1 중량%, 예를 들면, 0.1 중량% 내지 0.5 중량%의 세륨,
i) 잔부의 니켈.
a) 내지 i)의 백분율 합계는 100 중량%이다. 황의 존재의 유무에 무관하게 가스 터빈 엔진 부품과 같은 고온 환경에서, 접합 코트 또는 접합 코팅으로부터 탑 코트의 층간박리를 피하기 위해, 그리고 예상 밖의 높은 열 사이클 피로 내성과 황화부식 저항성, 및 예상 밖의 연장된 열 사이클 수명을 달성하기 위해, 탄탈럼 및 몰리브데넘 중 적어도 하나의 총량, 및 알루미늄 및 실리콘의 양은 각각 결정적이다.
본 발명의 양태들에서, 접합 코팅 재료는 분말 형태, 합금, 또는 접합 코트 또는 접합 코팅일 수 있다. 합금은 분말 형태, 또는 와이어, 바 또는 로드 형태일 수 있고, 또는 접합 코트 또는 접합 코팅일 수 있다. 각각의 경우에, 화학 조성은 접합 코팅 재료에 대해 기재된 것과 같을 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 용사 분말은 접합 코팅 재료만을 포함하거나, 차열 코팅(TBC) 재료, 또는 연마가능한 코팅 재료 중 적어도 하나와 같은 탑 코트 재료와 함께 접합 코팅 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 차열 코팅(TBC) 시스템은 탑 코트와 접합 코트 또는 접합 코팅을 포함하고, 탑 코트는 접합 코트 또는 접합 코팅에 접합된다. 코팅된 기재는 기재 및 접합 코트 또는 코팅에 의해 이 기재에 접합된 차열 코팅 시스템을 포함한다. 차열 코팅 시스템은 용사 분말로 제조될 수 있다. 차열 코팅 시스템은 탑 코트와 기재 사이에 있는 접합 코트 또는 접합 코팅에 의해 기재(예를 들면, 초합금)에 접합된다. 완전한 TBC 시스템은 TBC 등의 접합 코트 및 탑 코트의 계면에 TGO의 바람직한 느리게 성장하는 고밀도의 α 알루미나 층인 열성장 산화물(TGO)을 형성하고, 이것은 산소를 차단하여 산소가 내부로 더 확산하여 기재를 산화시키는 것을 방지하는 데 충분하다. 형성된 TGO는 예상 밖으로 장기간의 내부 열응력에 의한 층간박리로 인한 파손을 일으킬 정도로 두껍지는 않다.
본 발명의 추가의 양태에서, 본 발명의 합금과 같은 접합 코트 또는 접합 코팅으로 탑 코트를 기재에 접합하고, 탑 코트와 접합 코트 사이에 열성장 산화물(TGO)을 핵생성 및 성장시켜 산소가 내부로 더 확산하는 것을 차단하여 기재의 산화를 방지함으로써 기재로부터 탑 코트의 층간박리를 저감한다. 탑 코트는 차열 코팅(TBC)을 포함할 수 있고, 기재는 가스 터빈 엔진 부품을 포함할 수 있다. TGO는 α 알루미나를 포함할 수 있고, 황의 존재 하에서 또는 부재 하에서 내부 열응력으로부터 층간박리를 저감시킬 수 있다.
첨부한 도면에 의해 본 발명을 더 설명한다.
도 1은 본 발명에 따라 접합 코트 또는 접합 코팅에 접합된 차열 코팅(TBC)과 같은 탑 코트를 포함하는 차열 코팅(TBC) 시스템을 갖는 코팅된 기재를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1의 코팅된 기재가 가스 터빈 엔진에서와 같이 고온의 가혹한 환경에 노출된 후에 접합 코트와 탑 코트(TBC 등)의 계면에서 열성장 산화물(TGO)의 바람직한 고밀도 α 알루미나 층을 형성한 것을 도시하며, 이 층은 본 발명에 따라 기재의 산화를 방지하기 위해 산소가 내부로 더 확산하는 것을 차단하는 데 충분하다.
본 발명은 고온 가스 터빈 엔진 부품에서 사용되는 초합금과 같은 기재에 차열 코팅(TBC)과 같은 탑 코트를 접합하는 접합 코트 또는 접합 코팅을 형성하기 위한 고도의 접합 코팅 재료를 제공한다. 초합금 등의 기재에 접합하기 위한 접합 코트를 사용하는 TBC는 황의 존재의 유무에 무관하게 가스 터빈 엔진 부품의 고온 환경에서 예상 밖의 높은 열 사이클 피로 내성과 황화부식 저항성 및 예상 밖의 연장된 열 사이클 수명을 보여준다.
완전한 TBC 시스템은 TBC 등의 접합 코트 및 탑 코트의 계면에 TGO의 바람직한 고밀도의 α 알루미나 층을 형성하고, 이것은 산소를 차단하여 산소가 내부로 더 확산하여 기재를 산화시키는 것을 방지하는 데 충분하다. 형성된 TGO는 예상 밖으로 장기간의 내부 열응력에 의한 층간박리로 인한 파손을 일으킬 정도로 두껍지는 않다.
접합 코팅 재료는 니켈을 기반으로 하며, 황의 존재의 유무에 무관하게 가스 터빈 엔진 부품과 같은 고온 환경 하에서 접합 코트 또는 접합 코팅으로부터 탑 코트의 층간박리를 피하기 위해, 그리고 예상 밖의 높은 열 사이클 피로 내성과 황화부식 저항성 및 예상 밖의 연장된 열 사이클 수명을 달성하기 위해, 탄탈럼 및 몰리브데넘 중 적어도 하나의 임계 총량 및 알루미늄의 임계량을 포함하는 크로뮴을 포함한다. 접합 코팅 재료, 또는 접합 코트 또는 접합 코팅에서 비싼 재료인 코발트, 레늄, 하프늄, 및 백금은 필요하지 않다. 또한, NIOSH(The National Institute for Occupational Safety and Health)에 따르면, 코발트에 노출되면 눈, 피부, 심장 및 폐에 해로울 수 있고, 암이 유발될 수도 있다. 분말 형태의 코발트의 사용량을 줄이는 것은 세계적인 환경 및 건강 정책 및 규제에 부합하는 것이다.
본 발명의 니켈 기반의 접합 코팅 재료를 사용하는 차열 코팅(TBC)과 같은 탑 코팅의 노의 사이클 수명은 CoNiCrAlY 접합 코트와 같은 코발트 기반의 접합 코트(예를 들면, Diamalloy® 4700)의 노의 사이클 수명에 비해 예상 밖으로 2 배 또는 심지어 3 배가 될 수 있다. 본 발명의 TBC 시스템은 황의 존재의 유무에 무관하게 1800℉를 초과하는 온도에서, 예를 들면, 2000℉를 초과하는 온도에서 예상 밖으로 우수한 안정성을 보인다.
예를 들면, 황이 존재하지 않는 상태에서 70 분의 사이클링 시간(실온으로부터 1135℃(2075℉)의 작업 온도까지 10 분 동안 가열하고, 50 분 동안 유지하고, 10 분 동안 실온까지 냉각)의 FCT(Furnace Cycling Tests)에서, 코발트 기반의 Diamalloy 4700의 접합 코트 또는 접합 코팅을 가진 TBC 시스템의 파괴에 이르는 평균 사이클을 베이스라인으로서 사용할 수 있다. 본 발명의 실시형태에서, 본 발명의 Ni 기반의 접합 코트 또는 접합 코팅을 가진 TBC 시스템은 파괴에 대해 예상 밖으로 더 높은 평균 사이클을 제공하며, 첨부한 실시례에서 입증되는 바와 같이, 베이스라인 Diamalloy 4700 접합 코트 수명에 비해 적어도 75%, 예를 들면, 적어도 125%, 또는 심지어 적어도 200%의 증가된 사이클 수명을 갖는다. 예상 밖의 더 높은 사이클 수명은, 첨부한 실시례에서 입증되는 바와 같이, 본 발명의 Ni 기반의 접합 코트 또는 접합 코팅을 사용하여 1150℃(2102℉)의 훨씬 더 높은 시험 온도에서 본 발명의 실시형태에서 얻어지며, 베이스라인 Diamalloy 4700 접합 코트 수명에 비해 적어도 55%, 예를 들면, 적어도 80%, 또는 심지어 적어도 150%의 증가된 사이클 수명을 갖는다.
황의 존재 하에서, 60 분의 사이클링 시간(실온으로부터 1121℃(2050℉)의 작업 온도까지 10 분 동안 가열하고, 40 분 동안 유지하고, 10 분 동안 실온까지 냉각)의 FCT(Furnace Cycling Tests)에서, 코발트 기반의 Diamalloy 4700의 접합 코트 또는 접합 코팅을 가진 TBC 시스템의 파괴에 이르는 평균 사이클은 황이 없는 것에 비해 황의 존재 하에서 약 33%만큼 감소될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시형태에서, 본 발명의 Ni 기반의 접합 코트 또는 접합 코팅을 가진 TBC 시스템은 파괴에 대해 예상 밖으로 더 높은 사이클을 제공하며, 첨부한 실시례에서 입증되는 바와 같이, 황의 부재 하의 베이스라인 Diamalloy 4700 접합 코트 수명에 비해 황의 존재 하에서 적어도 65%, 예를 들면, 적어도 100%의 증가된 사이클 수명을 갖는다. 또한, 황의 부재 하에서 얻어지는 것과 거의 동일한 황의 존재 하에서의 파괴에 대한 예상 밖의 높은 평균 사이클 수 및 수명의 증가는, 첨부한 실시례에서 입증되는 바와 같이, 본 발명의 실시형태에서 본 발명의 Ni 기반의 접합 코트 또는 접합 코팅에 의해 얻어진다.
본 발명에 따르면, 황의 존재의 유무와 무관하게 가스 터빈 엔진 부품의 고온 환경에서 예상 밖의 높은 열 사이클 피로 내성과 황화부식 저항성 및 예상 밖의 연장된 열 사이클 수명을 제공하는 접합 코팅 재료는 하기를 포함한다:
a) 10 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 20 중량% 내지 26 중량%의 크로뮴,
b) 탄탈럼 및 몰리브데넘 중 적어도 하나 - 여기서 탄탈럼 및 몰리브데넘의 총량은 3 중량% 내지 15 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 12 중량%, 더 바람직하게는, 예를 들면, 9 중량% 내지 11 중량%임 - ,
1) 5 중량% 내지 15 중량% Mo, Ta는 함유하지 않음, 또는
2) 3 중량% 내지 7 중량% Mo, 3 중량% 내지 7 중량%의 Ta를 함유함, 또는
3) 5 중량% 내지 15 중량% Ta, Mo은 함유하지 않음.
c) 5 중량% 내지 13 중량%, 바람직하게는 6 중량% 내지 10 중량%의 알루미늄,
d) 0.1 중량% 내지 1.4 중량%, 예를 들면, 0.5 중량% 내지 1.4 중량%, 바람직하게는 0.3 중량% 내지 1.1 중량%, 더 바람직하게는 0.5 중량% 내지 1.0 중량%의 실리콘,
e) 0.1 중량% 내지 0.8 중량%, 예를 들면, 0.3 중량% 내지 0.8 중량%, 바람직하게는 0.3 중량% 내지 0.75 중량%의 이트륨,
f) 0 중량% 내지 1.2 중량%, 예를 들면, 0.5 중량% 내지 1.2 중량%, 바람직하게는 0.3 중량% 내지 1.1 중량%, 더 바람직하게는 0.5 중량% 내지 1.0 중량%의 탄소,
g) 0 중량% 내지 1 중량%, 예를 들면, 0.1 중량% 내지 0.5 중량%의 디스프로슘,
h) 0 중량% 내지 1 중량%, 예를 들면, 0.1 중량% 내지 0.5 중량%의 세륨,
i) 잔부의 니켈.
a) 내지 i)의 백분율 합계는 100 중량%이다.
본 발명의 실시형태에서, 아래의 조건 하에서, 탄탈럼 및 몰리브데넘은 둘 모두 접합 코팅 재료 내에 존재할 수 있고, 또는 탄탈럼 또는 몰리브데넘 중 하나만 존재할 수 있고, 다른 하나는 존재하지 않을 수 있다:
1) 탄탈럼과 몰리브데넘의 총량은 3 중량% 내지 15 중량%,
2) 바람직하게는 5 중량% 내지 12 중량%,
3) 더 바람직하게는 9 중량% 내지 11 중량%이다.
예를 들면, 본 발명의 실시형태에서, 접합 코팅 또는 접합 코팅 재료의 경우:
1) 탄탈럼의 양은 0 중량% 내지 12 중량%일 수 있고, 몰리브데넘의 양은 0 중량% 내지 12 중량%일 수 있고, 그러나 탄탈럼과 몰리브데넘의 총량은 3 중량% 내지 15 중량%이어야 한다.
2) 탄탈럼 함량은 몰리브데넘을 포함하지 않고(몰리브데넘 함량이 0%) 사용되거나 몰리브데넘을 포함하여 사용되는 경우에 4 중량% 내지 11 중량%일 수 있다. 그러나, 후자의 경우, 몰리브데넘이 사용되는 경우, 탄탈럼 함량이 상한인 11 중량%일 때 몰리브데넘의 양은 최대 4 중량%일 수 있으므로 탄탈럼과 몰리브데넘의 총량은 15 중량%이 된다.
3) 몰리브데넘의 양은 탄탈럼의 사용 여부에 무관하게 4 중량% 내지 11 중량%일 수 있다. 그러나, 후자의 경우, 탄탈럼이 사용되는 경우, 몰리브데넘 함량이 상한인 11 중량%일 때 탄탈럼의 양은 최대 4 중량%이므로 탄탈럼과 몰리브데넘의 총량은 15 중량%이 된다. 바람직한 실시형태에서, 탄탈럼은 몰리브데넘의 사용 여부에 무관하게 사용된다.
본 발명의 실시형태에서, 접합 코팅 재료는 와이어, 바, 로드 또는 플레이트 형태 등의 분말 형태 또는 벌크 형태로 제조될 수 있다. 접합 코팅 재료의 분말은 접합 코팅 재료의 각각의 성분의 개별 분말의 균질 혼합물일 수 있다. 접합 코팅 재료의 분말은 또한 입자로 구성될 수 있으며, 각각의 입자는 접합 코팅 재료의 성분의 전부 또는 일부를 함유한다. 예를 들면, 접합 코팅 재료의 모든 성분의 합금은 분말을 얻기 위해 분쇄될 수 있다. 접합 코팅 재료의 입자 크기는 사용되는 코팅 방법에 의존할 수 있다. 주어진 코팅 방법으로 종래에 사용되는 종래의 입자 크기 분포는 본 발명의 접합 코팅 재료에서 사용될 수 있다.
다른 실시형태에서, 접합 코팅 재료는 합금일 수 있고, 또는 기재에 덧대어져서 접합되는 경우에는 이 접합 코팅 재료는 기재 상의 접합 코트 또는 접합 코팅, 또는 층일 수 있다. 합금은 분말 형태, 또는 와이어, 바, 로드, 또는 플레이트 형태일 수 있고, 또는 기재에 덧대어져서 접합될 경우에는 접합 코트 또는 접합 코팅 또는 층일 수 있다. 각각의 경우에, 그 각각의 형태에서 또는 기재 상에 접합 코트 또는 접합 코팅 또는 층으로서 덧대어져서 접합될 경우에 합금의 화학 조성은 접합 코팅 재료에 대해 설명한 대로 일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 합금은 종래에 정의된 것과 같으며, 금속의 특성을 유지하는 불순한 성분(혼합물)을 형성하는 화학 원소의 혼합물이다. 합금과 불순한 금속은, 합금의 경우에는 첨가된 원소가 잘 제어되어 원하는 특성을 생성하지만, 연철 등의 불순한 금속은 제어가 잘 되지 않지만 종종 유용한 것으로 간주된다는 점에서, 서로 구별된다. 합금은 2 가지 이상의 원소를 혼합함으로써 제조되며, 이중 적어도 하나는 금속이다. 이것은 통상 기본 금속 또는 기초 금속으로 불리며, 이 금속의 이름이 합금의 이름이 된다. 다른 성분은 금속일 수도 있고, 탄소와 같이 금속이 아닐 수도 있으나, 용융된 기초 금속과 혼합된 경우에 이 혼합물 내로 용융 및 용해된다. 본 명세서에서 사용되는 합금은 금속과 적어도 하나의 다른 원소(통상적으로는 다른 금속)의 단결정 상을 형성하는 고용체일 수 있다. 합금은 금속들의 조합, 또는 하나 이상의 금속과 하나 이상의 다른 원소의 조합일 수 있다. 합금은 금속 결합 특성에 의해 정의될 수 있으며, 합금은 금속 원소들의 고용체(단일 상)이거나 금속 상들(2 개 이상의 고용체)의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에서, 용사 분말은 접합 코팅 재료만을 포함하거나, 차열 코팅(TBC) 재료, 연마가능한 금속, 연마가능한 합금, 또는 연마가능한 세라믹 중 적어도 하나와 같은 탑 코트 재료와 함께 접합 코팅 재료를 포함할 수 있다.
탑 코트 재료는 미국 특허출원 공개 제 2018-0099909 호(이것의 기재내용은 그 전체가 원용에 의해 본원에 포함됨)에 개시된 바와 같은 가스 터빈 엔진 부품의 코팅용으로 사용되는 것과 같은 종래의 또는 공지의 탑 코트 재료 또는 차열 코팅(TBC) 재료일 수 있다. 사용될 수 있는 탑 코트 재료의 다른 비제한적인 실시례는 시판의 연마제(통상적인 입자 크기 30-150 μm)에서 현재 사용되는 알루미늄 합금(예를 들면, AlSi), 니켈(예를 들면, NiCrFe, NiCrAl, NiCrAlY 및 NiCoCrAlY) 및 시판의 연마제(통상적인 입자 크기 5-100 μm를 사용함)에서 형재 사용되는 코발트 합금(예를 들면, CoNiCrAlY)을 포함한다. 탑 코트 재료는 또한 시판의 연마제에서 현재 사용되는 지르코니아 기반의 세라믹 및 10-150 μm의 통상적인 입자 크기의 TBC(예를 들면, Dysprosia 안정화된 ZrO2 및 Yttria 안정화된 rO2) 뿐만 아니라 5-100 μm의 통상적인 입자 크기의 FeCrAl 및 FeCrAlY 등의 철 기반의 합금을 포함할 수 있다. 탑 코트 재료는, PCT 국제공개 제 WO2018152328 호(이것의 개시 내용은 그 전체가 원용에 의해 본원에 포함됨)에 개시된 바와 같이, 탑 코트 재료의 기공률을 제어하기 위해 종래의 또는 공지의 섬유 또는 섬유상 재료를 포함할 수 있다.
수직 균열을 가진 것을 포함하는 잘 알려져 있는 다른 차열 코팅도 또한 탑 코트로서 사용할 수 있다. 수직 균열을 가진 차열 코팅을 개시하는 많은 공개 및 특허가 있으며, 예를 들면, Taylor의 미국 특허 제 5,073,433 호 및 Taylor 등의 미국 특허 제 8,197,950 호는 세그먼트화된 코팅을 개시하고 있다. 이들 미국 특허의 각각의 개시내용은 그 전체가 원용에 의해 본원에 명시적으로 포함된다.
기재는 탑 코트 또는 차열 코팅(TBC)을 필요로 하는 임의의 공지의 또는 종래의 재료 또는 물품일 수 있다. 기재의 비제한적인 예에는 원용에 의해 전체가 본원에 포함되는 Wolfa 등의 미국 특허 제 4,124,737 호에 개시된 Hastelloy®X와 같은 가스 터빈 엔진 부품의 제조에 사용되는 합금 또는 초합금이 포함된다. Wolfa에 의해 개시된 Hastelloy®X는 22.0 중량%의 크로뮴; 9.0 중량%의 몰리브데넘, 18.5 중량%의 철; 1.5 중량%의 코발트; 0.6 중량%의 텅스텐, 1.0중량%의 실리콘, 1.0 중량%의 망가니즈, 0.1 중량%의 탄소, 및 잔부의 니켈의 공칭 조성을 갖는다. 본 발명의 접합 코트 또는 접합 코팅으로 코팅될 수 있는 공지된 종래의 기재의 다른 비제한적인 예에는 강, 스테인리스 강, 기타 낮은 합금 함량을 갖는 철 기반의 합금, 크로뮴 및 크로뮴 기반의 합금, 및 내화 금속 및 내화 금속 기반의 합금이 포함된다. 본 발명의 접합 코트 또는 접합 코팅으로 코팅될 수 있는 초합금 기재의 비제한적 예에는, 개시내용의 전체가 원용에 의해 본원에 포함되는 미국 특허 제 4,117,179 호에 개시된, 니켈 기반 및 코발트 기반의 초합금, 공정 합금을 포함하는 방향성 응고된 니켈 기반 및 코발트 기반의 초합금, 및 내화 합금 등과 같은 탄화물 강화 초합금이 있다. 본 발명의 접합 코트 또는 접합 코팅으로 코팅될 수 있는 기재 또는 물품의 비제한적 실시례에는 가스 터빈 엔진의 터빈 블레이드 및 베인이 포함된다.
본 발명의 다른 양태에서, 도 1에 개략적으로 예시된 바와 같이, 차열 코팅(TBC) 시스템(1)은 탑 코트(2) 및 접합 코트 또는 접합 코팅(3)을 포함하고, TBC와 같은 탑 코트(2)는 탑 코트/접합 코트 계면(5)에서 접합 코트 또는 접합 코팅(3)에 접합된다. 코팅된 기재(10)는 기재(15) 및 이 기재(15)에 기재/접합 코트 계면(20)에서 접합 코트 또는 코팅(3)에 의해 접합된 차열 코팅 시스템(1)을 포함한다. 차열 코팅 시스템(1)은 용사 분말로 제조될 수 있다. 차열 코팅 시스템(1)은 탑 코트(2)와 기재(15) 사이에 있는 접합 코트 또는 접합 코팅(3)에 의해 초합금 또는 가스 엔진 터빈 부품과 같은 기재(15)에 접합된다.
도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 도 1의 코팅된 기재(10)의 완전한 TBC 시스템(1)은, 가스 터빈 엔진과 같은 고온의 가혹한 환경에 노출된 후에, 접합 코트(3)와 탑 코트(2)(TBC 등)의 계면(5)에서 열성장 산화물(TGO)(25)의 느리게 성장하는 고밀도의 원하는 α 알루미나 층을 형성하며, 이것은 기재(15)의 산화를 방지하기 위해 산소가 내부로 더 확산하는 것을 차단하는 데 충분하다. 형성된 TGO(25)는 예상 밖으로 연장된 기간 동안 내부 열응력에 의해 탑 코트(2)가 접합 코트 또는 접합 코팅(3) 및 기재(15)로부터 층간박리에 의해 파괴될 정도로 과도하게 두껍지는 않다. 본 발명의 실시형태에서, TGO는 마이크론 미만 내지 12 마이크론, 또는 0 < X < 12μm, 바람직하게는 0 < X < 10μm의 두께(X)를 가질 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, 다수의 접합 코트 또는 접합 코팅(3) 및 다수의 탑 코트(2)가 사용될 수 있고, 각각의 탑 코트(2)는 접합 코트(3)의 상면에 교호로 배치되어 서로 적층 및 접합된 복수의 TBC 시스템(1)을 제공할 수 있고, 최하부의 접합 코트(3)는 기재(15)에 접합된다.
본 발명의 추가의 양태에서, 본 발명의 합금과 같은 접합 코트 또는 접합 코팅으로 탑 코트를 기재에 접합하고, 탑 코트와 접합 코트 사이에 열성장 산화물(TGO)을 핵생성 및 성장시켜 산소가 내부로 더 확산하는 것을 차단하여 기재의 산화를 방지함으로써 기재로부터 탑 코트의 층간박리를 저감시키는 방법이 제공된다. 탑 코트는 차열 코팅(TBC)을 포함할 수 있고, 기재는 가스 터빈 엔진 부품을 포함할 수 있다. TGO는 α 알루미나를 포함할 수 있고, 황의 존재 하에서 또는 부재 하에서 내부 열응력으로부터 층간박리를 저감시킬 수 있다.
접합 코트 또는 접합 코팅 또는 접합 층 및 탑 코트(TBC 등)는 에어 플라즈마 용사, 서스펜션 플라즈마, 고속 산소-연료 용사(HVOF), 저압 플라즈마 용사(LPPS), 진공 플라즈마 용사(VPS), 화학 증착(CVD), 플라즈마 물리 증착(PS-PVD), 스퍼터링 및 증착과 같은 진공 증착 방법을 포함하는 물리 증착(PVD), 및 종래의 화염 용사 프로세스(예를 들면, 연소 와이어 용사, 연소 분말 용사, 전기 아크 와이어 용사, 분말 화염 용사, 및 전자빔 물리 증착(EBPVD))와 같은 종래의 용사 프로세스를 사용하여 기재 상에 퇴적, 도포 또는 적층될 수 있다. 접합 코트 또는 코팅, 및 탑 코트 또는 TBC에 대해 종래의 공지된 코팅 층 두께가 사용될 수 있다.
본 발명은 다음의 비제한적인 실시례에 의해 더욱 설명되며, 여기서 모든 부분, 백분율, 비율, 및 비는 중량을 기준으로 하며, 모든 온도는 ℃이고, 모든 압력은 특히 명시되지 않는 한 대기압이다.
실시례
코팅된 기재를 위한 접합 코트를 제조하기 위해 사용되는 본 발명의 3 개의 니켈 기반의 합금 샘플의 조성 및 비교례의 또는 베이스라인의 코발트 기반의 합금 샘플 Diamalloy® 4700(접합 코팅 재료)의 조성이 표 1에 표시되어 있다. 표 1에 표시된 재료를 HVOF(high velocity oxy-fuel spray) 프로세스로 Hastelloy X 기재 상에 분사하여 4 가지 상이한 접합 코트를 형성하였다. Wolfa에 의해 개시된 Hastelloy®X는 22.0 중량%의 크로뮴; 9.0 중량%의 몰리브데넘, 18.5 중량%의 철; 1.5 중량%의 코발트; 0.6 중량%의 텅스텐, 1.0 중량%의 실리콘, 1.0 중량%의 망가니즈, 0.1 중량%의 탄소, 및 잔부의 니켈의 공칭 조성을 갖는다. 다음에, 이 접합 코트 상에 7 중량%의 Y2O3 부분 안정화 ZrO2(Oerlikon Metco제의 Amdry® 204NS-1)의 동일한 탑 코트(TBC)를 에어 플라즈마 스프레잉(air plasma spraying)하여 비교례 TBC-D4700, 및 TBC 실시례 1, TBC 실시례 2, 및 TBC 실시례 3이라 명명된 4 가지 상이한 TBC 시스템을 형성하였다.
합성된 TBC의 각각에 대해 접합 코트/탑 코트의 계면을 강조한 완전한 TBC 시스템의 성능 랭킹을 위해, 70 분(실온으로부터 1135℃까지 10 분 동안 가열하고, 1135℃에서 50 분 동안 유지하고, 10 분 동안 실온까지 냉각함)의 사이클링 시간으로 FCT(Furnace Cyclic Test)를 수행하였다. 또한 1135℃ 대신 1150℃의 온도를 사용하여 FCT를 수행하였다. 결과는 표 2에 표시되어 있다.
TBC는 가혹한 환경으로 인해 열화될 수 있고, TBC 내의 황의 존재(즉, 산업용 가스 터빈의 연료로서 황 함량이 높은 오일을 사용하는 것)는 TBC 수명을 감소시키는 중요한 요인이다. 황의 영향을 평가하기 위해, 40mg/cm2의 Na2SO4 염 분말을 비교례 D4700TBC의 표면 및 본 발명의 TBC 실시례 3의 표면 상에 배치하였다. 다음에, 샘플들을 실온으로부터 920℃(Na2SO4의 융점은 약 880℃임)까지 가열하고, 그 온도에서 24 시간 동안 유지하여 용융염이 TBC 시스템 내로 침투하게 하였다. 다음에 염지 샘플(salted sample) 및 무염 샘플에 대해 60 분의 사이클링 시간(10 분 동안 실온으로부터 1121℃까지 가열하고, 1121℃에서 40 분 동안 유지하고, 10 분 동안 실온까지 냉각함)으로 FCT 시험을 수행하였고(또한 FCT 시험 전에 24 시간 동안 920℃에 노출됨), 결과는 표 3에 표시되어 있다.
시험된 샘플들의 조성(표 1), 무염 샘플의 FCT의 결과(표 2), 및 염지 샘플의 FCT의 결과(표 3)는 다음과 같다:
표 1: 코팅된 기재의 접합 코트를 제조하는 데 사용되는 접합 코팅 재료(합금)의 조성
샘플 Co Ni Cr Mo Ta Al Si Y C
비교 베이스라인TBC D4700 잔부 31.51 20.6 -- -- 7.73 -- 0.42 0.012
TBC 1 -- 잔부 10∼30 5∼15 -- 5∼13 0.5∼1.4 0.3∼0.8 0.5∼1.2
TBC 2 -- 잔부 10∼30 3∼7 3∼7 5∼13 0.5∼1.4 0.3∼0.8 0.5∼1.2
TBC 3 -- 잔부 10∼30 -- 5∼15 5∼13 0.5∼1.4 0.3∼0.8 0.5∼1.2
표 2: 코팅된 기재의 접합 코트를 제조하는 데 사용되는 접합 코팅 재료(합금)의 FCT 결과
샘플 사이클 수명의 증가 (%),
1135℃에서 시험 		사이클 수명의 증가 (%),
1150℃에서 시험
비교 베이스라인 TBC D4700 해당무 해당무
TBC 1 80% 59%
TBC 2 134% 83%
TBC 3 207% + (시험 중단) 158 + % (시험 중단)
표 3: 코팅된 기재의 접합 코트를 제조하는 데 사용되는 접합 코팅 재료(합금)의 황화부식 저항성(60 분, 1121℃)
샘플 염지 상태 * 사이클 수명의 증가 (%),
비교 베이스라인 TBC D4700 무염 해당무
염지 -33.3%
TBC 1 염지 68%
TBC 2 염지 107.6% + (시험 중단)
TBC 3 무염 101.6% + (시험 중단)
염지 101.6% + (시험 중단)%
* 표 3에서 모든 % 데이터는 무염 베이스라인 TBC 4700 샘플의 데이터와의 비교이다.
표 2에 표시된 데이터는 예상 밖으로 본 발명의 합금이, 파괴에 이르는 평균 사이클 수의 % 증가에 의해 측정된 바와 같이, 차열 코팅 산업에서 일반적으로 사용되는 비교 베이스라인 합금 Diamalloy® 4700(TBC D4700)의 TBC 수명에 비해, 1135℃의 시험 온도에서 80% 내지 207% 이상 TBC 수명을 증가시킬 수 있음을 보여준다. 표 2에 표시된 데이터는 또한 예상 밖으로 본 발명의 합금이, 파괴에 이르는 평균 사이클 수의 % 증가에 의해 측정된 바와 같이, 비교 베이스라인 합금 Diamalloy® 4700의 TBC 수명에 비해, 1150℃의 시험 온도에서 59% 내지 158% 이상 TBC 수명을 증가시킬 수 있음을 보여준다.
표 3의 결과는 염지된 비교 베이스라인 합금 TBC(TBC D4700)은 무염 샘플의 TBC 수명에 이르는 302.5 사이클에 비해 염지 샘플의 TBC 수명을 33% 단축시킨다는 것을 나타낸다. 표 3의 결과는 본 발명의 염지 합금 TBC-1이 비교례의 무염 베이스라인 TBC D4700의 수명보다 예상 밖으로 68% 더 긴 수명을 가진다는 것을 보여준다. 표 3의 결과는 또한 본 발명의 염지 합금 TBC-2이 비교례의 무염 베이스라인 TBC D4700의 수명보다 예상 밖으로 (중단 시점에서) 적어도 107.6% 더 긴 수명을 가진다는 것을 보여준다. 또한, 표 3의 결과는 본 발명의 염지 합금 TBC-3이 비교례의 무염 베이스라인 TBC D4700의 수명보다 예상 밖으로 (중단 시점에서) 적어도 101.6% 더 긴 수명을 가진다는 것을 보여준다. 또한, 표 3에 표시된 바와 같이, 본 발명의 TBC-3의 중단 시점에서의 수명은 염지 또는 무염에 무관하게 예상 밖으로 동일하고, 또한 비교례의 무염 베이스라인 합금 TBC D4700의 수명보다 예상 밖으로 적어도 101.6% 더 길다.
또한, 적어도 본 발명은 단순화 또는 효율을 위하는 등 특정의 예시적인 실시형태의 개시에 의해 본 발명을 제조 및 사용할 수 있도록 하는 방식으로 본 명세서에 개시되어 있으므로, 예를 들면, 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 단계, 추가 요소 또는 추가 구조가 존재하지 않는 상태에서도 실시될 수 있다.
전술한 실시례는 단지 설명의 목적을 위해 제공되었으며 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명은 예시적인 실시형태를 참조하여 설명되었으나, 본원에서 사용된 단어는 한정의 단어가 아니라 설명 및 예시의 단어임이 이해된다. 첨부한 청구 범위 내에서 본 발명의 양태의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않는 한 여기서 진술하고 수정한 바와 같은 변경을 실행할 수 있다. 본 발명이 특정의 수단, 재료 및 실시형태를 참조하여 본 명세서에 기술되었으나, 본 발명은 본 명세서에 개시된 세부내용에 한정되는 것을 의도하지 않으며, 오히려 본 발명은 첨부한 청구 범위 내에 있는 바와 같은 기능적으로 등가인 모든 구조, 방법 및 용도까지 확장된다.

Claims (20)

  1. 접합 코팅 재료로서,
    a) 10 중량% 내지 30 중량%의 크로뮴,
    B) 탄탈럼 및 몰리브데넘 중 적어도 하나 - 여기서 탄탈럼 및 몰리브데넘의 총량은 3 중량% 내지 15 중량% 임 -,
    c) 5 중량% 내지 13 중량%의 알루미늄,
    d) 0.1 중량% 내지 1.4 중량%의 실리콘,
    e) 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 이트륨,
    f) 0 중량% 내지 1.2 중량%의 탄소,
    g) 0 중량% 내지 1 중량%의 디스프로슘,
    h) 0 중량% 내지 1 중량%의 세륨, 및
    i) 잔부의 니켈을 포함하고,
    a) 내지 i)의 백분율 합계는 100 중량%인, 접합 코팅 재료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    분말, 합금, 와이어, 바, 로드, 플레이트, 접합 코트, 및 접합 코팅으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 접합 코팅 재료.
  3. 제 1 항에 있어서,
    탄탈럼의 양은 4 중량% 내지 11 중량%인, 접합 코팅 재료.
  4. 제 1 항에 있어서,
    탄탈럼의 양은 0 중량% 내지 12 중량%이고, 몰리브데넘의 양은 0 중량% 내지 12 중량%인, 접합 코팅 재료.
  5. 제 1 항의 접합 코팅 재료를 포함하는 용사 분말(thermal spray powder).
  6. 제 5 항에 있어서,
    차열 코팅(TBC) 재료, 연마가능한 금속, 연마가능한 합금, 또는 연마가능한 세라믹 중 적어도 하나를 더 포함하는, 용사 분말.
  7. 제 1 항에 있어서,
    b) 탄탈럼 및 몰리브데넘 중 적어도 하나는 탄탈럼 및 몰리브데넘의 총량으로 5 중량% 내지 12 중량%인, 접합 코팅 재료.
  8. 제 1 항에 있어서,
    b) 탄탈럼 및 몰리브데넘 중 적어도 하나는 탄탈럼 및 몰리브데넘의 총량으로 9 중량% 내지 11 중량%인, 접합 코팅 재료.
  9. 제 7 항에 있어서,
    c) 알루미늄은 6 중량% 내지 10 중량%이고,
    d) 실리콘은 0.3 중량% 내지 1.1 중량%이고,
    f) 탄소는 0.3 중량% 내지 1.1 중량%인, 접합 코팅 재료.
  10. 제 8 항에 있어서,
    b) 알루미늄은 6 중량% 내지 10 중량%이고,
    c) 실리콘은 0.3 중량% 내지 1.1 중량%이고,
    g) 탄소는 0.3 중량% 내지 1.1 중량%인, 접합 코팅 재료.
  11. 제 1 항에 있어서,
    a) 크로뮴은 20 중량% 내지 26 중량%이고,
    b) 탄탈럼 및 몰리브데넘 중 적어도 하나는 탄탈럼 및 몰리브데넘의 총량으로 5 중량% 내지 12 중량%이고,
    c) 알루미늄은 6 중량% 내지 10 중량%이고,
    d) 실리콘은 0.3 중량% 내지 1.1 중량%이고,
    e) 이트륨은 0.3 중량% 내지 0.75 중량%이고,
    f) 탄소는 0.3 중량% 내지 1.1 중량%이고,
    g) 디스프로슘은 0.1 중량% 내지 0.5 중량%이고,
    h) 세륨은 0.1 중량% 내지 0.5 중량%이고,
    i) 잔부는 니켈인, 접합 코팅 재료
  12. 합금으로서,
    a) 10 중량% 내지 30 중량%의 크로뮴,
    B) 탄탈럼 및 몰리브데넘 중 적어도 하나 - 여기서 탄탈럼 및 몰리브데넘의 총량은 3 중량% 내지 15 중량% 임 -,
    c) 5 중량% 내지 13 중량%의 알루미늄,
    d) 0.3 중량% 내지 1.1 중량%의 실리콘,
    e) 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 이트륨,
    f) 0.3 중량% 내지 1.1 중량%의 탄소,
    g) 0 중량% 내지 1 중량%의 디스프로슘,
    h) 0 중량% 내지 1 중량%의 세륨, 및
    i) 잔부의 니켈을 포함하고,
    a) 내지 i)의 백분율 합계는 100 중량%인, 합금.
  13. 제 12 항에 있어서,
    a) 크로뮴은 20 중량% 내지 26 중량%이고,
    b) 탄탈럼 및 몰리브데넘 중 적어도 하나는 탄탈럼 및 몰리브데넘의 총량으로 5 중량% 내지 12 중량%이고, 그리고
    c) 알루미늄은 6 중량% 내지 10 중량%인, 합금.
  14. 제 12 항의 합금을 포함하는 접합 코트 또는 코팅.
  15. 탑 코트 및 제 14 항의 접합 코트 또는 코팅을 포함하는 차열 코팅 시스템.
  16. 기재 및 상기 기재에 접합 코트 또는 접합 코팅에 의해 접합되는 제 15 항의 차열 코팅 시스템을 포함하는 코팅된 기재.
  17. 기재로부터 탑 코트의 층간박리를 저감하는 방법으로서,
    접합 코트로서 제 12 항의 합금을 이용하여 상기 기재에 탑 코트를 접합하는 단계, 및 상기 기재의 산화를 방지하기 위해 산소가 내측으로 더 확산하는 것을 차단하도록 상기 탑 코트와 상기 접합 코트 사이에서 열성장 산화물(TGO)을 핵생성 및 성장시키는 단계를 포함하는, 탑 코트의 층간박리를 저감하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 탑 코트는 차열 코팅(TBC)을 포함하고, 상기 기재는 가스 터빈 엔진 부품을 포함하고, 상기 TGO는 α 알루미나를 포함하여, 황의 존재 하에서 내부 열응력으로부터 층간박리를 저감시키는, 탑 코트의 층간박리를 저감하는 방법.
  19. 기재로부터 탑 코트의 층간박리를 저감하는 방법으로서,
    접합 코트로서 제 1 항의 합금을 이용하여 상기 기재에 탑 코트를 접합하는 단계, 및 상기 기재의 산화를 방지하기 위해 산소가 내측으로 더 확산하는 것을 차단하도록 상기 탑 코트와 상기 접합 코트 사이에서 열성장 산화물(TGO)을 핵생성 및 성장시키는 단계를 포함하는, 탑 코트의 층간박리를 저감하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 탑 코트는 차열 코팅(TBC)을 포함하고, 상기 기재는 가스 터빈 엔진 부품을 포함하고, 상기 TGO는 α 알루미나를 포함하여, 황의 존재 하에서 내부 열응력으로부터 층간박리를 저감시키는, 탑 코트의 층간박리를 저감하는 방법.
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