WO2003038150A1

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Publication number: WO2003038150A1
Application number: PCT/JP2002/009477
Authority: WO
Inventors: Toshio Narita; Shigenari Hayashi; Takayuki Yoshioka; Hiroshi Yakuwa
Original assignee: Japan Science And Technology Agency; Ebara Corporation
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2003-05-08
Also published as: JPWO2003038150A1; EP1449938A4; US20050031893A1; US7060368B2; JP3910588B2; EP1449938A1

Description

明細書拡散障壁用 ReCr合金皮膜技術分野

本発明は、ガスタービン翼やジェットエンジンのタービン翼、ボイラ伝熱管など、高温装置部材の寿命を延伸するための技術に係わる。背景技術

( 1 ) 熱遮蔽コーティング（TBC)

産業用ガスタービン翼や、ボイラ管などの高温装置部材は、耐熱性および耐食性を向上させるために、表面にコーティングを施して使用する場合が多くある。一般に、耐熱性を向上させるには、熱遮蔽コーティング（TBC)と呼ばれるセラミックスコ一ティングがなされる。

セラミックスは、基材金属との熱膨張係数の差が大きく、 TBC/基材界面において剥がれやすいため、通常、セラミックス層と基材金属の間に、アンダーコート (あるいはボンドコート）と呼ばれる合金層を挿入し、密着性を向上させて使用される。し力、し、 800〜1200°C程度の超高温環境下においては、アンダーコートが基材と反応して劣化したり、また、アンダーコート表面に酸化皮膜が厚く成長することによってセラミックス層が剥離したりする。そのため、装置部材寿命が数ヶ月と短いことが大きな問題となっている。

( 2 ) A1 (または Cr, Si)拡散浸透処理耐食性を向上させるには、 A1あるいは Cr、 Siなどの拡散浸透処理が施されている。しカゝし、使用される環境が 800〜1200°C程度の超高温であると、耐食性に寄与する元素の拡散が著しく速く、反応性も大きいため、安定な保護性皮膜を長時間維持できない。また、 500〜800°Cの温度域においても、 C1や Sなどを含んだ強腐食性環境であると、保護性皮膜を形成する Crや A1などの元素の消耗速度が大きいため、安定な保護性皮膜を長時間維持できず、装置寿命が著しく短いことが大きな問題となっている。

( 3 ) Ni- Cr溶射

耐食性を向上させるために、高 Ni-高 Cr合金の溶射が施されることがある。しかし、上記（2 )と同様の問題点がある。

( 4 ) Reを添カ卩したアンダーコートを兼ね備えた TBCシステム

Reを TBCのアンダーコートに 1〜12重量％ (原子組成で数％ )添加した TBCシステムが特開平 11- 61439号公報によって開示されている。また、特表 2000- 511236号公報には、「超合金からなる基体とその上に設けられた層構造とを備えた構造部品並びにその製造方法」として、 Reを 35〜60重量％ (原子組成で約 15%〜30%)含んだ TBCのアンダーコートが提案されている。し力し、この際の Reの役割については詳細な説明がなされておらず、効果も定かでない。また、米国特許第 6, 299, 986号明細書には、 Re5. 0〜7. 0 ° /。を含む Ni基超合金基体に 4wt%以下の Reを含むバリャ被膜を形成することが記載されている。

( 5 ) Reおよび Re基合金皮膜

特開平³- 1²0³²7号公報には、 Rel〜20wt%、 Cr22〜50wt%を含有する Re含有保護被覆が記載されている。特開平 9- 143667号公報には、純 Reあるいは Moや Wを含有した Re合金製高温部材の製造方法が開示されている。これは、 Reあるいは Re合金の構造部材を製造する方法であり、薄板の Reあるいは Re合金を単独で使用するためのものである。発明の開示

従来の技術では、上記の問題点が解決できないため、現状では、装置の性能を犠牲にして、使用温度を下げることで装置部材の寿命の延伸を図っている。

本発明者らは、これまで、 Reまたは Re合金を拡散バリヤとする方法について研究開発を続けてきた [ 1 ；庄司、久松、林、成田：〃超高温対応を目指した耐酸化性付与技術の開発指針- Ni基超合金へのレニウム基合金皮膜の応用-"，日本学術振興会耐熱材料第 123委員会報告， vol41, pp 127 (March 2000)、 2 ； T. Narita et al.： Rhenium coating as a diffusion barrier on a nickel-based super al l oy in high temperature oxidation", Proc of HTCP2000, pp351, Science Reviews, Hokkaido (Sep. 2000)、 3 ；吉田、久松、林、成田、野口、八鍬、宫坂：〃メツキによる拡散障壁層の形成と耐酸化性",第 47回材料と環境討論会予稿集, ppl41,

(社)腐食防食協会，山口（2000年 10月）、 4 ；久松、吉田、林、成田、村上、原田： "Reコーティング膜の拡散バリヤ一特性と Ni基超合金の耐酸化性"，第 47回材料と環境討論会予稿集， PP153, (社)腐食防食協会，山口， 2000年 10月、 5 ; T. Narita et al.： Application oi rneniura coating as a diffusion barrier to improv e the high temperature oxidation resistance of nickel-based superal loy", Paper No. 01157, CORROSION 2001, NACE Intl, Houston (March 2001) ] 力拡散バリヤとして安定な性能を発揮できる層構造については見いだされていない。本発明は、従来の TBCシステムや A1 (あるいは Cr、 Si)拡散浸透処理、溶射などの耐食コーティングで問題となっている、基材とコーティング層との反応による基材およびコーティング層の劣化を抑制し、装置部材の寿命を延伸することを目的とする。

Re (あるいは Ir, Rh， Pt, W)合金層を、基材表面に被覆、あるいは基材と TBC層の間に挿入することによって、優れた拡散障壁層となる。しカゝしながら、 Re合金皮膜中の Re濃度が低い場合（原子組成で 30%Re未満）や、例えば、 Re- Ni二元合金のように、高温下で Reと安定な合金相を形成しない場合、 Reリッチ相と他元素（例えば， Ni)リツチ相への相分離が起こり、拡散障壁としての機能が低下してしまう。

本発明者らは、種々の Re合金を溶製して拡散実験を行った結果、 Reを 50〜90原子％含んだ Re- Cr合金は、 Re濃度が 30原子％未満の Re- Cr合金、 Re- Ni合金と比較して、拡散係数が 1〜2桁小さいこと、つまり、基材に施された Re合金皮膜のうち 50原子％以上の Reを含む Re- Cr合金皮膜は、特に優れた拡散障壁機能を有することを見出した。本発明は、この優れた拡散障壁層を提供するものである。

すなわち、本発明は、原子組成で Reが 50%以上 90%未満で、不可避的な不純物を除いて、本質的に残りを Crとすることを特徴とする基材に施された拡散障壁用 Re - Cr合金皮膜であり、これによつて、基材に優れた耐熱および耐食性を付与することができる。

また、本発明は、該基材と該合金皮膜との間に、応力緩和層が挿入された構造を持つことを特徴とする上記の基材に施された拡散障壁層用合金皮膜である。この構造によって、基材と合金皮膜との熱膨張差による皮膜の割れを抑制し、該合金皮膜を連続層として維持することが可能となる。これによつて、合金皮膜の優れた耐熱性、耐食性をより一層引き出すことが可能となる。

また、本発明は、拡散障壁層用合金皮膜または Reを含有する合金からなる応力緩和層が基材との間に挿入された拡散障壁用合金皮膜に、 Al、 Si、 Crの少なく.とも 1種を主とする拡散浸透層を積層した構造を持つことを特徴とする上記の基材に施された拡散障壁層用合金皮膜である。この構造によって、耐食性を低下させる元素（例えば、 Ti，Nb, Taなど）の基材から拡散浸透層への拡散、および基材の相安定性を低下させる元素（例えば、 Al，Si，Cr) の拡散浸透層から基材への拡散を抑制することができる。これによつて、優れた耐酸化性および基材の強度をより長時間維持することが可能となる。

さらに、本発明は、上記の拡散障壁用合金皮膜に熱遮蔽用セラミックスを積層した構造を持つ皮膜であり、これによつて、より高温下での材料の使用を可能とする。図面の簡単な説明

第 1図は、実施例 1の Ni基合金の断面組織を示す模式図である。第 2図は、実施例 2の Ni基合金の断面組織を示す模式図である。第 3図は、比較例 1〜4の Ni基合金の断面組織を示す模式図である。第 4図は、実施例 1の Ni基合金を 1100°Cの大気中で 1ヶ月間酸化させた後の断面組織を示す模式図である。第 5図は、実施例 2の Ni基合金を 1100°Cの大気中で 1ヶ月間酸化させた後の断面組織を示す模式図である。第 6 図は、比較例 1〜4の Ni基合金を 1100°Cの大気中で 1ヶ月間酸化させた後の断面組織を示す模式図である。第 7図は、実施例 1、 2および比較例 1〜4の Ni基合金を 1100°C の大気中で 1ヶ月間酸化することによつて表面に生成した酸化スケーノレの厚さを示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

以下に本発明の実施の形態を説明する。

本発明は、不可避的な不純物を除いて、原子組成で Reが 50%以上 90%未満で、不可避的な不純物を除いて、本質的に残りを Crとすることを特徴とする基材に施された拡散障壁用 Re - Cr合金皮膜である。本発明者らは、 Re合金皮膜は、 Ni基合金皮膜や Fe基合金皮膜と比較して金属元素の拡散能が小さいため、拡散障壁層として利用でき、更に、 Re合金皮膜の中でも Re- Cr合金が形成する σ相が特に優れた拡散障壁機能を有していることを見出した。

Reが 50%未満では、高温下で、 σ相よりも Crリツチ層の割合が多くなり、拡散障壁層として +分な機能を示さなくなる。一方、 Reが 90%より多くなると Re単相の割合が多くなり、やはり拡散障壁層としての機能がやや低下する。また、 Re単相は、 Re合金相と異なり、熱ショック下でクラックが導入されやすく、かつ基材との密着性が低いため、長時間連続層として基材表面に安定に存在することができない。したがって、 Re濃度は原子組成で 50%以上 90%未満に限定した。より好ましくは、原子組成で Reが 55%以上 75%以下である。

この Re- Cr合金皮膜は、好ましくは、マグネト口ンスパッタリング法により形成できるが、物理蒸着法、化学蒸着法、溶射法によっても同様の合金皮膜の形成が可能である。これらの皮膜形成方法により所望の合金組成の Re合金皮膜を形成する方法に限らず、加熱処理により基材の合金成分の拡散により所望の Re合金皮膜が形成されるようにしてもよい。いずれの場合も、基材に被覆した Re層または Re合金層の組成、組織の均質化をはかるために真空、不活性雰囲気などの非酸化性雰囲気中で高温で十分加熱処理することが望ましい。こうすることにより、 A1 、 Si、 Crの中から少なくとも 1種を含有する拡散浸透層を積層した構造において、基材からの成分は拡散するものの Al、 Si、 Cr元素を実質的に拡散しないようにすることができる。

該基材と該合金皮膜との間に、応力緩和層を挿入する場合、応力緩和層は、拡散障壁層よりも、例えば、 Re濃度を約 20〜30原子％低く、その分、基材が Ni基合金なら Niを、 Fe基合金なら Feを、 Co基合金なら Coを、約 20〜30原子％多くした Re - Cr- (Ni, Fe, Co)合金層とすることが望ましい。この構造によって、基材と合金皮膜との熱膨張差による皮膜の割れを抑制し、該合金皮膜を連続層として維持することが可能となり、合金皮膜の優れた耐熱 ·耐食性をより一層引き出すことが可能となる。

Al、 Si、 Crの少なくとも 1種を主とする拡散浸透層を積層する方法としては、パック法や CVD法などの公知の手段を適宜採用することができる。例えば、拡散させる Al、 Si、 Crの受容層 Ni、 Fe、 Coなどの少なくとも 1種からなる金属層を Re - Cr合金皮膜上にメツキし、高温で加熱拡散により Al、 Si、または Crとこれらの金属との合金層を形成する。

上記の拡散障壁用合金皮膜に熱遮蔽用セラミックスを積層する場合、セラミツタスは Zr0₂、 Ca0、 M_g0、 Si(¾、 AI2O3の少なくとも 1種以上を含むことが望ましレ、。これによつて、内部の合金層温度を低下させ、合金皮膜表面の酸化物成長を抑制すると共に、合金皮膜と基材との拡散を抑制し、合金皮膜および基材の組織の安定性をより長時間保つことが可能となる。 (実施例）

実施例 1

ガスタービンの動翼や静翼材として用いられる Ni基合金 Inconel 738LC (Ni-16 %Cr-8. 5%Co-0. 9 Nb-l. 7%Mo-2. 6%W-3. 4%Ti-3. 4%A1 (重量％) ) に、 55原子。 /₀Re- 45原子。 /。Cr合金皮膜を被覆後、 Niめっきを施し、更にアルミ拡散浸透処理を施した。合金皮膜は、 55原子％Re- 45原子。 /₀Cr合金をターゲットとして、マグネトロンスパッタリング法によって基材表面に被覆した後、真空中、 1100°Cで 5時間被覆を均質化熱処理することで形成した。

Niめっきには、ワット浴を用いた。すなわち、浴組成は、重量比で NiS04 ' 7¾0 ： iCl₂： H₃BO₃ = 20 : 3 : 2、 ρΗ=5とし、浴温 50°C、電流密度 50mAん m²とした。

アルミ拡散処理は、 Ni- 50原子 %A1の合金粉末 +Αΐ2θ₃の混合粉末中に、 Re合金被覆および Niめっきを施した基材を埋没して、真空中、 1000°Cで 5時間処理することによって行った。

処理後の Ni基合金の断面組織を第 1図に示す。また、表 1には、電子線マイクロアナライザ (EPMA)による第 1図中の各点の組成分析結果を示す。表中の（1)〜（5)は、第 1図中のひ）〜（5)に対応する。

(表 1 )

(原子％

7

9 これより、 55原子。/。 Re- 45原子％合金皮膜は、その後処理によって、原子組成で 52. 7⁰/₀Re-41, 9%Cr合金皮膜となっている。合金皮膜中の Re、 Cr以外の合金元素は、いずれも原子組成で 2%未満であり、本質的に、この合金皮膜は Re- Cr合金皮膜である。

実施例 2

実施例 1と同様、ガスタービンの動翼や静翼材として用いられる Ni基合金 Incon el 738LC (Ni-16 Cr-8. 5%Co- 0. 9%Nb-l. 7%Mo-2. 6%W-3. 4%Ti- 3. 4%A1 (重量％) ) に、 75原子％1^- 25原子％^合金皮膜を被覆後、 Niめっきを施し、更にアルミ拡散浸透処理を施した。合金皮膜は、 75原子。/ ₀ _25原子％( ]：合金をターゲットとして、マグネトロンスパッタリング法によって基材表面に被覆した後、真空中、 1100 °Cで 5時間被覆を均質化熱処理することで形成した。

Niめっきには、ワット浴を用いた。すなわち、浴組成は、重量比で NiS0⁴ ' 7H²0 ： NiCh：画 3 = 20 : 3 : 2、 pH=5とし、浴温 50° (：、電流密度 50raA/cm²とした。アルミ拡散処理は、 Ni- 50原子％A1の合金粉末 +AI2O3の混合粉末中に、 Re合金被覆および Niめっきを施した基材を埋没して、真空中、 1000°Cで 5時間処理することによって行った。

処理後の Ni基合金の断面組織を第 2図に示す。また、表 2には、 EPMAによる第 2図中の各点の組成分析結果を示す。表中の（1)〜（5)は、第 2図中の（1)〜（5)に対応する。 (表 2 )

(原子％)

これより、 75原子％Re- 25原子。/。 Cr合金皮膜は、その後処理によって、原子組成で 71. 5%Re-22. 9%Cr合金皮膜となっていることが分かる。実施例 2においても、合金皮膜中の Re、 Cr以外の元素はいずれも原子組成で 2%以下であり、この合金皮膜は、本質的に Re- Cr合金皮膜であるといえる。

比較例 1〜4

比較例 1として、第 3図（a)に、無垢の Ni基合金（Inconel 738LC)、比較例 2として、第 3図（b)に、アルミ拡散浸透処理のみを施した Ni基合金（Inconel 738LC)、比較例 3として、第 3図（c)に、 20原子。/ oRe- 60原子⁰/ ₀Ni- 20原子⁰ /₀Cr合金皮膜を被覆後に Niめっきおよびアルミ拡散浸透処理を施した Ni基合金（Inconel 738LC)、比較例 4 として、第 3図（に、 20原子⁰/ oRe- 80原子⁰ /₀Cr合金皮膜を被覆後に Niめっきおよびアルミ拡散浸透処理を施した Ni基合金（Inconel 738LC)の断面組織をそれぞれ示す。

Re合金皮膜は、マグネト口ンスパッタリング法により、比較例 3では 20原子⁰/ ₀Re -60原子％ - 20原子％Cr合金を、比較例 4では 20原子⁰/。 Re- 80原子％Cr合金を被覆後に真空中 1100°Cで 5時間熱処理することによって形成した。 Niめっきおよびァ 02 09477

11 ルミ拡散浸透条件は、実施例 1と同一とした。

表 3は、比較例 1の Ni基合金断面の各点における EPMAによる組成分析結果を示す表である。表中の（1)〜（3)は、第 3図（a)中の（1)〜（3)に対応する。

(表 3 )

(原子％)

表 4は、比較例 2の Ni基合金断面の各点における EPMAによる組成分析結果を示す表である。表中の（1)〜（5)は、第 3図（b)中の（1)〜（5)に対応する。

(表 4 )

(原子％)

表 5は、比較例 3の Ni基合金断面の各点における EPMAによる組成分析結果を示す表である。表中の（1)〜（5)は、第 3図（c)中の（1)〜（5)に対応する。〔表 5 )

(原子％)

表 6は、比較例 4の Ni基合金断面の各点における EPMAによる組成分析結果を示す表である。表中の（1)〜（5)は、第 3図（d)中の（1)〜（5)に対応する。

(表 6 )

(原子％)

比較例²〜⁴の Re合金皮膜と Ni-Al合金拡散浸透層とからなるコーティング層表面近傍の A1濃度は、いずれも 40原子⁰ /₀であり、緻密な保護皮膜としての A1₂0₃を形成するに十分の A1量である。し力し、実施例 1、 2とは異なり、比較例 2〜4のいずれも、 A1は基材側に、 Ti、 Nbはコーティング層側に拡散している様子が分かる。また、比較例 3において、 20原子。/。 Re- 60原子％Ni- 20原子％合金皮膜層は、後処理によって原子組成で 9. 2%Re-47. 9°/。Ni- 19. 4%Cr- 4. 3%Co-16. 5%A1-1. 4%Ti合金皮膜になっている。

一方、比較例 4において、 20原子％Re- 80原子％Cr合金皮膜層は、後処理によつて原子組成で 8. 9%Re-7. 9%Ni-56. 2%Cr- 3. 9°/。Co- 19. 2%A1- 2, 0°/。Ti合金皮膜になっている。

実施例 1、 2および比較例 1〜4の合金を 1100°Cの大気中で 1ヶ月間酸化させた後の断面組織を、第 4図、第 5図および第 6図（a)〜（に示す。第 2図は、第 4図に、第 3図は、第 5図に、第 4図（a；)〜（d)は、第 6図（a)〜（にそれぞれ対応する。

また、表 7は、実施例 1の Ni基合金の酸化後の試験片断面の各点における組成分析結果を示す表である。表中の（1)〜（6)は、第 4図中の（1)〜（6)に対応する。

(表 7 )

(原子

表 8は、実施例 2の Ni基合金の酸化後の試験片断面の各点における組成分析結果を示す表である。表中の（1)〜（6)は、第 5図中の（1)〜（6)に対応する。 (表 8 )

(原子％)

表 9は、比較例 1の Ni基合金の酸化後の試験片断面の各点における組成分析結果を示す表である。表中の（1)〜（6)は、第 6図（a)中の（1)〜（6)に対応する。

(表 9 )

(原子 %)

表 10は、比較例 2の Ni基合金の酸化後の試験片断面の各点における組成分析結果を示す表である。表中の（1)〜(6)は、第 6図（b)中の（1)〜(6)に対応する。 (表 1 0 )

(原子 %)

表 11は、比較例³の Ni基合金の酸化後の試験片断面の各点における組成分析結果を示す表である。表中の（1)〜（6)は、第 6図（c)中の（1)〜（6)に対応する。

(表 1 1 )

(原子 %)

表 12は、比較例 4の Ni基合金の酸化後の試験片断面の各点における組成分析結果を示す表である。表中の（1)〜(6)は、第 6図（d)中の（1)〜(6)に対応する。更に、第 7図には、これらの表面に生成した酸化スケールの厚さ^示す。 (表 1 2 )

(原子％)

実施例 1、 2ともに、コーティング層,表面に約 l i mの他の元素をほとんど含まない AkCbから成る薄く、緻密な酸化スケールを生成し、皮膜の剥離等は見られなかった。また、 Ni-Al合金拡散浸透層への基材からの他の元素（例えば、 Ti、 Nb等 )の拡散、および基材中への A1の拡散はほとんど見られず、 Ni-Al合金拡散浸透層中の A1濃度は酸化前とほぼ同等の約 50 %を保っており、基材の組成も酸化前と大きな差異はなかった。更に、 Re合金拡散障壁層も酸化前と同等の組成を示していた。

それに対して、比較例 1〜4の試験片の酸化結果は以下のようであった。無垢の Ni基合金（（a) , 比較例 1 ) は、表面に、 Ni、 Co、 Crを主成分とする外層と Cr、 A l を主成分とする内層の二層の酸化スケール、および基材中に内部酸化物を形成した。その酸化スケールは 100 ^u m以上に及ぶ厚いものであり、かつ多くの皮膜の剥離が見られた。

比較例 2のアルミ拡散浸透処理のみを施した Ni基合金（b)は、約 15 /i mの Ni、 Cr、 Al、 Coを主成分とする酸化スケールを生成したが、比較例 1と同様、皮膜の剥離が見られた。また、酸化前に約 50%あった Ni- A1拡散浸透層の A1濃度は、酸化後には、約 25%にまで低下していた。すなわち、酸化速度が大きいため A1の消費速度が大きく、かつ基材中への拡散によって A1濃度が低下したことが分かる。

比較例 3の 9. 2%Re-47. 9%Ni-19. 4°/。Cr- 4. 3%Co- 16. 5%A1-1. 4°/。Ti合金皮膜を被覆後にアルミ拡散浸透処理を施した Ni基合金 (c)は、比較例 1、 2と比較すると皮膜の剥離量は少なかったが、約 12 ^ mの厚さの、 Al、 Ni、 Coを主成分として Tiや Nbを含んだ酸化スケー^^を生成した。

酸化スケールの成長が放物線的であると仮定した場合、同じ期間での酸化スケールの厚さが 6倍異なると、それらの寿命は 36倍異なる計算になる。したがって、実施例 1との酸化スケール厚さの差異は大きな差異であるといえる。

また、酸化前に 50%近くあった Ni- A1拡散浸透層の A1濃度は、酸化後には約 27 %にまで低下していた。更に、基材表面近傍の A1濃度は約 15%に上昇していた。これらの結果から、 Re濃度が低い 9. 2%Re-47.裹- 19. 4%Cr- 4. 3%Co_16. 5%A1-1. 4 %Ti合金皮膜を被覆しても、 1100°Cでの酸化中に、 Tiや Nbは基材からコーティング層へ、 A1は Ni - A1拡散浸透層から基材へ拡散してしまうことが分かる。

比較例 4の 8. 9%Re-7. 9%Ni-56. 2°/oCr-3. 9%Co-19. 2 Al-2. 0%Ti合金皮膜を被覆後にアルミ拡散浸透処理を施した Ni基合金（d)は、比較例 3と類似の挙動を示し、約 10 / mの厚さの、 Al、 Ni、 Co、 Crを主成分として Tiや Nbを含んだ酸化スケールを生成した。

酸化前に⁵0%近くあった Ni- A1拡散浸透層の A1濃度は、酸化後には約 27%にまで低下していた。更に、基材表面近傍の A1濃度は約 16%に上昇していた。これらの結果から、 Re濃度が低い 8. 9%Re-7. 9°/。Ni - 56. 2%Cr-3. 9%Co-19. 2 Al-2. 0%Ti合金 j 皮膜を被覆しても、 1100°Cでの酸化中に、 Tiや Nbは基材からコ一

A1は Ni- A1拡散浸透層から基材へ拡散してしまうことが分かる。

以上の結果から、本発明品である実施例 1 (55原子。/ oRe- 45原子％Cr合金皮膜）および実施例 2 (75原子。/。 Re- 25原子。/。 Cr合金皮膜）は、 1100°C八ヶ月の酸化に対

₅ して、拡散障壁層として十分な機能を果たし、基材に優れた耐酸化性を付与することが示された。

一方、無垢の Ni基合金だけでなく、アルミ拡散処理のみを施した Ni基合金、および低濃度の Re合金皮膜 +アルミ拡散浸透層をコーティングした Ni基合金は、酸化前のコーティング表面の A1濃度が実施例 1、 2とほぼ同程度であるにもかかわら j 0 ず、厚い酸化スケールを生成した。これは、 1100°C/1ヶ月間の酸化中に、基材 / コーティング層間で元素の拡散が活発に起こったため、 A1合金層の A1が基材へ拡散して A1濃度が低下したこと、および Tiや Nbなどが基材から酸化スケール中へ拡散して A1₂0₃の純度が低下したことに起因する。

； 5 産業上の利用可能性

原子組成で Reが 50%以上 90%未満で、不可避的な不純物を除いて、本質的に残りを Crとすることを特徴とする基材に施された拡散障壁用 Re-Cr合金皮膜を高温装置部材表面に被覆（あるいは基材と TBC層の間に挿入)することで、耐熱性、耐食性に優れた装置部材を提供することができると共に、従来例と比較して著しく 0 装置の寿命を延伸することができる。

Claims

；請求の範囲

1 . 原子組成で Reが 50%以上 90%未満で、不可避的な不純物を除いて、本質的に残りを Crとすることを特徴とする基材に施された拡散障壁用 Re_Cr合金皮膜。 5

2 . 均質化熱処理した後、 Al、 Si、 Crの中から少なくとも 1種を含有する拡散浸透層を積層した構造においてこれらの元素を実質的に含有しないことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の拡散障壁層用 Re合金皮膜。

3 . 基材が Ni基合金であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の拡散障壁用 ReCrNi合金皮膜。

1。

4 . 合金組織が連続層であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の Re - Cr合金皮膜。

5 . 請求の範囲第 4項に記載の皮膜と基材の間に、 Reを含有する合金からなる応力緩和層が挿入された構造を持つことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の拡散障壁層用 Re- Cr合金皮膜。

1 5 6 . 請求の範囲第 4項または 5に記載の皮膜に Al、 Si、 Crの中から少なくとも 1種を含有する拡散浸透層を積層した構造を持つことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の拡散障壁層用 Re- Cr合金皮膜。

7 . 請求の範囲第 6項に記載の皮膜に熱遮蔽用セラミックスを積層した構造を持つことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の'拡散障壁層用 Re - Cr合金皮膜。

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