JP2001521987A - 高温の侵食性ガスに対して基材を保護するための層組織を有する製品 - Google Patents

高温の侵食性ガスに対して基材を保護するための層組織を有する製品

Info

Publication number
JP2001521987A
JP2001521987A JP2000519121A JP2000519121A JP2001521987A JP 2001521987 A JP2001521987 A JP 2001521987A JP 2000519121 A JP2000519121 A JP 2000519121A JP 2000519121 A JP2000519121 A JP 2000519121A JP 2001521987 A JP2001521987 A JP 2001521987A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hafnium
lanthanum
product
aluminum
yttrium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000519121A
Other languages
English (en)
Inventor
ベーレ、ヴォルフラム
ヘイムベルク、ベアーテ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of JP2001521987A publication Critical patent/JP2001521987A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
    • C23C28/3215—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer at least one MCrAlX layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • C23C28/3455—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer with a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxide, ZrO2, rare earth oxides or a thermal barrier system comprising at least one refractory oxide layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12611—Oxide-containing component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12611—Oxide-containing component
    • Y10T428/12618—Plural oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、高温の侵食性ガス（４）に対して基材（２）を保護するため、金属製基材（２）およびその上に層組織（３）を有する製品に関する。層組織（３）は、０．１〜１０重量％のランタン及び０〜１０重量％のハフニウムを添加したＭＣｒＡｌＹ形式の合金から成る接着層（７）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、高温の侵食性ガスに対して基材を保護するため、ＭＣｒＡｌＹ形
式の合金から成る接着層を有する、金属製基材及びその上にある層組織を有する
製品に関する。この場合Ｍは鉄、コバルト及びニッケルの群からの単数又は複数
の元素を表し、Ｃｒはクロムを、Ａｌはアルミニウムを、またＹはイットリウム
及び／又は希土類の１元素を表す。
【０００２】 欧州特許第０４８６４８９号明細書に、ニッケルベース合金又はコバルトベー
ス合金から成るガスタービン部分用の中程度又は約１０５０℃までの高温に対し
耐食性の保護被膜が記載されている。この保護被膜は重量％で２５〜４０％のニ
ッケル、２８〜３２％のクロム、７〜９％のアルミニウム、１〜２％のシリコン
及び０．３〜１％の少なくとも１つの希土類の反応性元素、少なくとも５％のコ
バルト並びに選択的に０〜１５％のレニウム、白金、パラジウム、ジルコニウム
、マンガン、タングステン、チタン、モリブデン、ニオブ、鉄、ハフニウム、タ
ンタルから成る群からの少なくとも１つの元素を有する。記載されている具体的
実施形態では、この保護被膜はニッケル、クロム、アルミニウム、シリコン、イ
ットリウム及び補助的にレニウムの元素だけを１〜１５％の範囲で、及びコバル
トから成る残分を含んでいる。レニウムの添加により耐食性は著しく改善される
。
【０００３】 米国特許第４３２１３１０号明細書には、ニッケルベース超合金ＭＡＲ−Ｍ−
２００からなる基材を有する、ガスタービンの部品が記載されている。この基本
材料（基材）上にＭＣｒＡｌＹ合金、特に１８％のクロム、２３％のコバルト、
１２．５％のアルミニウム、０．３％のイットリウム、残部ニッケルから成るＮ
ｉＣｏＣｒＡｌＹ合金から成る層が施されている。ＭＣｒＡｌＹ合金から成るこ
の層は、酸化アルミニウム層が施されている研磨された表面を有する。この酸化
アルミニウム層にステム状の構造を有するセラミックス断熱層が施されている。
【０００４】 同様に米国特許第４５８５４８１号明細書には、超合金から成る金属製基板を
高温酸化及び高温腐食に対して保護するための保護層が記載されている。これら
の保護層には、ＭＣｒＡｌＹ合金が使用される。この場合クロム５〜４０％、ア
ルミニウム８〜３５％、周期律表のＩＩＩｂ属からの酸素活性な１元素（ランタ
ノイド及びアクチノイド並びにそれらの混合物も含めて）０．１〜２％、シリコ
ン０．１〜７％、ハフニウム０．１〜３％並びに残部ニッケル及び／又はコバル
トの組成物が記載されている。ＭＣｒＡｌＹ合金から成るこのような保護層は、
米国特許第４５８５４８１明細書によればプラズマ溶射法により施される。
【０００５】 更にヤゴドキン（Ｙｕ．Ｄ．Ｙａｇｏｄｋｉｎ）その他による論文「タービン
翼製造技術におけるイオンビーム処理の適用（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｉｏｎ−Ｂｅａｍｅｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｂｌａｄ
ｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）表面及びコーティング技術
、第８４号（１９９６年）第５９０〜５９２頁から、ＮｉＣｒＡｌＹ又はＮｉＣ
ｏＣｒＡｌＹ形式の保護層に、ホウ素又はランタンをイオンビームによりドープ
することが公知である。この場合、これらの保護層はニッケルベース超合金上に
施されている。可能なドーピング率の程度については、上記文献には何ら記載さ
れていない。
【０００６】 同様に米国特許第４３３９５０９号明細書は、超合金を酸化及び硫化に対し保
護するため、保護層を被着することに関するものである。この保護層もまた１０
〜３５％のクロム、５〜１５％のアルミニウム、０．１〜１０％のマグネシウム
、８％までのタンタル、５％までのタングステン、１２％までのシリコン、１０
％までのハフニウム並びに５〜３５％のコバルト、残部ニッケルから成るＭＣｒ
ＡｌＹ形式の合金である。それとは異なり、合金が１５〜４０％のクロム、３〜
１３％のアルミニウム、０．１〜１０％のマグネシウム、５％までのタンタル、
２％までのタングステン、１２％までのシリコン、１０％までのハフニウム及び
残部コバルトから成るものもある。基本的にこの合金はランタン、イットリウム
又は他の希土類の群から最高で唯１つの元素を１５％まで含有するものである。
この保護層の合金の、唯一具体的に開示されている実施形態では、合金はコバル
ト、ニッケル、クロム及びアルミニウムの他に、イットリウムのみ、又はタング
ステン及びタンタルを添加されたイットリウムを含有している。ランタンを含む
合金はニッケル、コバルト、クロム及びアルミニウム分の他に、タンタル、マグ
ネシウム又はチタンの少なくとも１つの他の成分を含んでいる。
【０００７】 国際特許出願公開第９６／３５８２号明細書には、高温ガスに曝される超合金
から成るタービン翼用の断熱層が記載されている。ここで断熱層は、アルミニド
又はＭＣｒＡｌＹ形式の合金から成る接着仲介層に結合されているセラミックス
の保護層を有する。超合金としては、１つにはハフニウム分を含むニッケルベー
ス合金ＭＡＲ−Ｍ２４７並びにジルコニウム分を含むコバルトベース合金ＭＡＲ
−Ｍ５０９が記載されている。これに加えて１０〜３５％のクロム、５〜１５％
のアルミニウム並びにイットリウム、ハフニウム又はランタンの元素の１つを０
．０１〜１％の分量で含むＭＣｒＡｌＹ合金が記載されている。接着仲介層中の
アルミニウムの酸化により、酸化アルミニウム層が生じ、これはセラミックス保
護層の接着仲介層への結合を可能にする。セラミックス保護層としては、この場
合一部安定化された酸化ジルコニウムを使用し、その際この安定化は酸化カルシ
ウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム又は酸化イットリウムにより行うことが
できる。
【０００８】 本発明の課題は、断熱層を結合するために、特に三元酸化物を有する合金を含
む接着層を有する、金属製基材及びその上に層組織を有する製品を提供すること
にある。
【０００９】 本発明によればこの課題は、接着層が（以下において％はいずれも重量％を意
味する）３〜５０％のクロム、３〜２０％のアルミニウム、０〜０．５％のイッ
トリウム及び／又は希土類の１元素、０．１〜１０％のランタン、０〜１０％の
ハフニウム、０〜１０％のマグネシウム、０〜２％のシリコン並びに鉄、コバル
ト及びニッケルを含む群からの単数又は複数の元素から成る合金を有しているこ
とにより解決される。
【００１０】 この場合この接着層の合金は、０．１％〜１０％のランタン及び少なくとも０
．０１〜０．５％のイットリウム及び／又は少なくとも０．１〜１０％のハフニ
ウムを添加されたＭＣｒＡｌＹ合金である。ランタンの添加により、この接着層
は周知の断熱層、特に、例えば酸化イットリウムにより一部安定化された酸化ジ
ルコニウムを基材に結合するセラミックス断熱層に適しているだけではない。こ
の合金は三元酸化物を含むセラミックス断熱層を結合するのにも適している。
【００１１】 このような三元酸化物は、第３の元素として酸素を、また好ましくは第１の元
素としてニッケル、マグネシウム又はコバルトを、また第２の元素としてアルミ
ニウム又はクロムを含んでいる。別の形態では三元酸化物の第１の元素はカルシ
ウム又はランタンであり、第２の元素はアルミニウム、ジルコニウム又はハフニ
ウムである。
【００１２】 このような三元酸化物の場合、接着層は化学的に適した界面接合の形成を可能
にする。三元酸化物から成る断熱層へのこの良好な結合は、接着層の酸化により
生じる酸化ランタン及び場合によっては付加的に生じる酸化ハフニウムにより達
成される。ランタンを含有する接着層の酸化により、基材に面していない接着層
の表面に、断熱層を良好に結合する熱的に成長したランタンを含有する結合酸化
物から成る中間層を生じることができる。結合層とも言えるこの中間層は、酸化
ランタン（Ｌａ2Ｏ3）の他に酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化クロム（Ｃｒ 2 Ｏ3）及び／又は酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）も含んでいてもよい。中間層は、
被覆法により分離して独自の層として形成してもよい。
【００１３】 接着層に好ましい合金は、１５〜２５％のクロム、１０〜２０％のアルミニウ
ム、０．０１〜０．３％のイットリウム、０〜３３％のコバルト並びに０．１〜
２％のランタン、０．１〜２％のハフニウム、製造上不可避の不純物（但しマグ
ネシウムとシリコンは不含）及び残部ニッケルから成る。これとは異なりランタ
ンが０．１〜５％、ハフニウムが０〜２％、マグネシウムが０．１〜２％及びシ
リコンが０〜２％のものであってもよい。
【００１４】 別の好ましい実施形態では、接着層の合金は３〜１５％のクロム、３〜１０％
のアルミニウム、０．５〜１０％のランタン、０〜１０％のハフニウム、０〜２
％のマグネシウム、０．０１〜０．３％のイットリウム、製造上不可避の不純物
（但しシリコンは不含）、０〜３３％のコバルト及び残部ニッケルから成る。同
様にこの場合イットリウムの代わりに又はイットリウムに加えて希土類の別の元
素、スカンジウム又はセリウムのようなランタニドの１元素を使用することもで
きる。場合によってはアクアチノイドの１元素も合金することができる。
【００１５】 合金はランタン、ハフニウム及びイットリウムから成る組合わせで、ランタン
を０．５〜１０％、ハフニウムを０．５〜１０％、またイットリウムを０．１〜
０．５％の範囲で含んでいると有利である。
【００１６】 もう１つの好ましい１実施形態においては、合金が０〜３３％のコバルト、１
５〜２５％のクロム、１０〜２０％のアルミニウム、０．５〜２％のハフニウム
、０．０１〜０．３％のイットリウム、０．５〜２％のランタン及び残部ニッケ
ル（マグネシウム及びシリコンは実質上不含）から成るものがある。それとは異
なりもう１つの実施形では、ランタンの分量が０．５〜５％、マグネシウムの分
量が０．１〜２％及びシリコンの分量が２％までのものがある。
【００１７】 別の１実施形では、クロムの分量が３〜１５％、アルミニウム分が３〜１０％
、ランタン分が０．５〜１０％、ハフニウム分が０．５〜１０％、イットリウム
分が０．０１〜０．３％、マグネシウム分が０〜２％、コバルト分が３３％まで
及び残部ニッケルから成るものがあり、その際概してシリコンは含まれていない
。
【００１８】 更に別の実施形には、ランタンの含有量がおおよそ５％以上、特に５〜１０％
のものがある。この場合クロムの分量は３〜１５％、アルミニウム分は３〜１０
％、ハフニウム分は２〜１０％、マグネシウム分は０〜１０％、イットリウム分
は０．０１％〜０．５％、シリコン分は０〜２％そして残部はコバルト、ニッケ
ル又はその混合物から成るものがある。
【００１９】 接着層の合金はランタン、ハフニウム及びイットリウムの元素並びに場合によ
っては他の希土類の元素を合計して２重量％以上含んでいると有利である。これ
らの元素の分量に合計して５％以下と見なされる分量までで、上記の少なくとも
２つの元素が同時に合金中に存在している。ランタン、ハフニウム及びイットリ
ウムのうち少なくとも２つの成分が常に存在する合金並びに５重量％以上のラン
タンを含む合金は、三元酸化物の結合に適しているばかりでなく、従来の酸化ジ
ルコニウムベースの断熱層の結合にも好適である。
【００２０】 この製品はガスタービンの構造部材、特に回転翼、案内羽根又は耐熱防御板素
子に適している。基材はニッケルベース又はコバルトベース合金から成ると有利
である。
【００２１】 図示の実施例に基づき、層組織を有する製品について以下に詳述する。図は一
部分を概略的に、かつ一定ではない縮尺率で示している。
【００２２】 図１に示すガスタービン回転翼１は、ニッケルベース又はコバルトベースの超
合金から成る金属製基材２を有する。基材２上には図２によれば、クロム、アル
ミニウム、イットリウム、ランタン、ハフニウム、マグネシウム、シリコン並び
に残部としての鉄、コバルト及びニッケルを含む群からの単数又は複数の元素を
含む合金から成る接着層７が施されている。この接着層７上に三元酸化物から成
る断熱層５が施されている。接着層７と、断熱層５との間にはランタン含有結合
酸化物から成る接着層８が、特に接着層の酸化により形成されている。こうして
接着層７を介して断熱層５の金属製基材２への良好な結合が行われる。断熱層５
の外側表面６に、図示しないガスタービンのガスタービン翼１を使用する際に、
高温の侵食性ガス４が流過し、このガスは断熱層５と接着層７から成る層組織３
により効果的に金属製基材２から物理的及び化学的に遠ざけられる。こうしてガ
スタービン翼１の寿命は明らかに高められる。
【００２３】 本発明はランタンを添加されているＭＣｒＡｌＹの形式の合金から成る接着層
において傑出しており、それにより特に三元酸化物、特にランタンを含む酸化物
の結合が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガスタービン回転翼の遠近法による図。
【図２】 図１のガスタービン回転翼の基材及び層の切断面図。
【符号の説明】
１ 製品 ２ 金属製基材 ３ 層組織 ４ 高温の侵食性ガス ５ 断熱層 ６ 断熱層の外側表面 ７ 接着層 ８ 結合層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K044 AA06 AB10 BA01 BA02 BA06 BA10 BA12 BA13 BB04 BC02 BC05 BC12 CA11

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高温の侵食性ガス（４）に対して基材（２）を保護するため
    に、金属製基材（２）及びその上に層組織（３）を有する製品（１）において、
    以下の元素（％は重量％）、即ち クロム：３％〜５０％、 アルミニウム：３％〜２０％、 イットリウム及び／又は希土類の１元素：０．０１％〜０．５％、 ランタン：０．１％〜１０％、 ハフニウム：０％〜１０％、 マグネシウム：０％〜１０％、 シリコン：０％〜２％ 並びに鉄、コバルト及びニッケルを含む群からの単数又は複数の元素 を含む合金から成る接着層（７）を有する、金属製基材（２）及びその上にある
    層組織（３）を有する製品。
  2. 【請求項２】 以下の元素、即ち クロム：１５％〜２５％、 アルミニウム：１０％〜２０％、 イットリウム：０．０１％〜０．３％、ランタン：０．１％〜５％、 ハフニウム：０％〜２％、 マグネシウム：０．１％〜２．０％、 コバルト：０％〜３３％ を含む請求項１記載の製品。
  3. 【請求項３】 以下の元素、即ち クロム：３％〜１５％、 アルミニウム：３％〜１０％、 イットリウム：０．０１％〜０．３％、ランタン：０．５％〜１０％、 ハフニウム：０％〜１０％、 マグネシウム：０％〜２％、 コバルト：０％〜３３％ を含む請求項１記載の製品。
  4. 【請求項４】 高温の侵食性ガス（４）に対して基材（２）を保護するため
    に、金属製基材（２）及びその上に層組織（３）を有する製品（１）において、
    以下の元素（％は重量％）、即ち クロム：３％〜５０％、 アルミニウム：３％〜２０％、 イットリウム及び／又は希土類の１元素：０％〜０．５％、 ランタン：０．１％〜１０％、 ハフニウム：０．１％〜１０％、 マグネシウム：０％〜１０％、 シリコン：０％〜２％、 並びに鉄、コバルト及びニッケルを含む群からの単数又は複数の元素 を含む合金から成る接着層（７）を有する、金属製基材（２）及びその上にある
    層組織（３）を有する製品。
  5. 【請求項５】 以下の元素、即ち クロム：１５％〜２５％、 アルミニウム：１０％〜２０％、 イットリウム：０．０１％〜０．３％、ランタン：０．１％〜２％、 ハフニウム：０．１％〜２％、 コバルト：０％〜３３％ を含む請求項４記載の製品。
  6. 【請求項６】 イットリウム、ランタン及びハフニウム及び場合によっては
    他の希土類の元素の合計分量が２％以上である請求項１乃至５のいずれか１つに
    記載の製品。
  7. 【請求項７】 以下の元素、即ち イットリウム：０．１％〜０．５％、 ランタン：０．５％〜１０％、 ハフニウム：０．５％〜１０％、 マグネシウム：０％〜１０％ を含む請求項１、５又は６に記載の製品。
  8. 【請求項８】 以下の元素、即ち クロム：１５％〜２５％、 アルミニウム：１０％〜２０％、 イットリウム：０．０１％〜０．３％、ランタン：０．５％〜２％、 ハフニウム：０．５％〜２％、 コバルト：０％〜３３％ を含む請求項７記載の製品。
  9. 【請求項９】 以下の元素、即ち クロム：１５％〜２５％、 アルミニウム：１０％〜２０％、 イットリウム：０．０１％〜０．３％、ランタン：０．５％〜５％、 ハフニウム：０．５％〜２％、 マグネシウム：０．１％〜２％、 コバルト：０％〜３３％ を含む請求項７記載の製品。
  10. 【請求項１０】 以下の元素、即ち クロム：３％〜１５％、 アルミニウム：３％〜１０％ イットリウム：０．０１％〜０．３％、ランタン：０．５％〜１０％、 ハフニウム：０．５％〜１０％、 マグネシウム：０％〜２％、 コバルト：０％〜３３％ を含む請求項７記載の製品。
  11. 【請求項１１】 以下の元素、即ち クロム：３％〜１５％、 アルミニウム：３％〜１０％、 イットリウム：０．０１％〜０．５％、ランタン：５％〜１０％、 ハフニウム：２％〜１０％ を含む請求項４記載の製品。
  12. 【請求項１２】 層組織（３）がガス（４）に曝される外側表面（６）を有
    するセラミックス断熱層（５）を有し、断熱層（５）と基材（２）との間に接着
    層（７）が配設されている、請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の製品。
  13. 【請求項１３】 断熱層（５）が第３の元素として酸素を有する三元酸化物
    を有する請求項１２記載の製品。
  14. 【請求項１４】 三元酸化物の第１の元素がニッケル、マグネシウム又はコ
    バルトであり、三元酸化物の第２の元素がアルミニウム又はクロムである請求項
    １３記載の製品。
  15. 【請求項１５】 三元酸化物の第１の元素がカルシウム又はランタンであり
    、三元酸化物の第２の元素がアルミニウム、ジルコニウム又はハフニウムである
    請求項１３記載の製品。
  16. 【請求項１６】 断熱層（５）と接着層（７）との間に結合層（８）を有し
    、その際結合層（８）が酸化ランタンを、特に酸化アルミニウム、酸化クロム及
    び／又は酸化ハフニウムと組合わせて有する請求項１２乃至１５のいずれか１つ
    に記載の製品。
  17. 【請求項１７】 ガスタービンの構造部材、特に回転翼、案内羽根又は耐熱
    防護板素子である請求項１乃至１６のいずれか１つに記載の製品。
  18. 【請求項１８】 基材（２）がニッケルベース合金又はコバルトベース合金
    から成る、請求項１乃至１７のいずれか１つに記載の製品。
JP2000519121A 1997-11-03 1998-10-21 高温の侵食性ガスに対して基材を保護するための層組織を有する製品 Withdrawn JP2001521987A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19748506 1997-11-03
DE19748506.5 1997-11-03
PCT/DE1998/003092 WO1999023270A1 (de) 1997-11-03 1998-10-21 Erzeugnis mit einem schichtsystem zum schutz gegen ein heisses aggressives gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001521987A true JP2001521987A (ja) 2001-11-13

Family

ID=7847452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000519121A Withdrawn JP2001521987A (ja) 1997-11-03 1998-10-21 高温の侵食性ガスに対して基材を保護するための層組織を有する製品

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6416882B1 (ja)
EP (1) EP1029100B1 (ja)
JP (1) JP2001521987A (ja)
DE (1) DE59801544D1 (ja)
WO (1) WO1999023270A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012523494A (ja) * 2009-04-09 2012-10-04 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 超合金部品およびスラリー組成物
JP2022505221A (ja) * 2018-10-17 2022-01-14 エリコン・サーフェス・ソリューションズ・アクチェンゲゼルシャフト，プフェフィコーン 超合金基板用のｐｖｄバリアコーティング

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6365281B1 (en) * 1999-09-24 2002-04-02 Siemens Westinghouse Power Corporation Thermal barrier coatings for turbine components
EP1143030A1 (en) * 2000-04-03 2001-10-10 ABB Alstom Power N.V. Tip material for a turbine blade and method of manufacturing or repairing a tip of a turbine blade
RU2191218C2 (ru) * 2000-11-02 2002-10-20 Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Способ получения защитного покрытия на изделии из жаростойкого жаропрочного сплава
EP1365044A1 (de) 2002-05-24 2003-11-26 Siemens Aktiengesellschaft MCrAl-Schicht
JP4607530B2 (ja) * 2004-09-28 2011-01-05 株式会社日立製作所 遮熱被覆を有する耐熱部材およびガスタービン
US7931759B2 (en) * 2007-01-09 2011-04-26 General Electric Company Metal alloy compositions and articles comprising the same
US7727318B2 (en) * 2007-01-09 2010-06-01 General Electric Company Metal alloy compositions and articles comprising the same
US7846243B2 (en) * 2007-01-09 2010-12-07 General Electric Company Metal alloy compositions and articles comprising the same
US8043717B2 (en) * 2007-09-14 2011-10-25 Siemens Energy, Inc. Combustion turbine component having rare earth CoNiCrAl coating and associated methods
US7867626B2 (en) * 2007-09-14 2011-01-11 Siemens Energy, Inc. Combustion turbine component having rare earth FeCrAI coating and associated methods
US8043718B2 (en) * 2007-09-14 2011-10-25 Siemens Energy, Inc. Combustion turbine component having rare earth NiCrAl coating and associated methods
US8039117B2 (en) * 2007-09-14 2011-10-18 Siemens Energy, Inc. Combustion turbine component having rare earth NiCoCrAl coating and associated methods
US20100068405A1 (en) * 2008-09-15 2010-03-18 Shinde Sachin R Method of forming metallic carbide based wear resistant coating on a combustion turbine component
EP2435595B1 (en) 2009-05-26 2020-07-29 Siemens Aktiengesellschaft Layered coating system with a mcralx layer and a chromium rich layer and a method to produce it
EP3372707B1 (en) * 2013-03-15 2022-06-29 Raytheon Technologies Corporation Spallation resistant thermal barrier coating
US20140363698A1 (en) * 2013-06-11 2014-12-11 General Electric Company Composition and component
CN111321326B (zh) * 2020-04-29 2022-03-01 上海交通大学 Al-RE-Y-Mg合金及其制备方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5393134A (en) * 1977-01-27 1978-08-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Heattproof acidification resistance metal portion material
US4339509A (en) * 1979-05-29 1982-07-13 Howmet Turbine Components Corporation Superalloy coating composition with oxidation and/or sulfidation resistance
US4321310A (en) 1980-01-07 1982-03-23 United Technologies Corporation Columnar grain ceramic thermal barrier coatings on polished substrates
US4585481A (en) * 1981-08-05 1986-04-29 United Technologies Corporation Overlays coating for superalloys
DE3539029A1 (de) 1985-11-02 1987-05-07 Bbc Brown Boveri & Cie Hochtemperatur-schutzschicht und verfahren zu ihrer herstellung
DE3543802A1 (de) 1985-12-12 1987-06-19 Bbc Brown Boveri & Cie Hochtemperatur-schutzschicht und verfahren zu ihrer herstellung
US4764341A (en) 1987-04-27 1988-08-16 International Business Machines Corporation Bonding of pure metal films to ceramics
DE3926479A1 (de) 1989-08-10 1991-02-14 Siemens Ag Rheniumhaltige schutzbeschichtung, mit grosser korrosions- und/oder oxidationsbestaendigkeit
DE58908611D1 (de) * 1989-08-10 1994-12-08 Siemens Ag Hochtemperaturfeste korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere für gasturbinenbauteile.
JPH03226553A (ja) 1990-01-31 1991-10-07 Nippon Steel Corp 高耐用性を有する交流プラズマトーチ
US5077140A (en) * 1990-04-17 1991-12-31 General Electric Company Coating systems for titanium oxidation protection
JP2747087B2 (ja) 1990-05-31 1998-05-06 新日本製鐵株式会社 溶射被覆用材料及び溶射被覆耐熱部材
US5032557A (en) 1990-07-02 1991-07-16 Tocalo Co., Ltd. Thermal spray material and and thermal sprayed member using the same
US5401307A (en) 1990-08-10 1995-03-28 Siemens Aktiengesellschaft High temperature-resistant corrosion protection coating on a component, in particular a gas turbine component
JP3226553B2 (ja) 1990-12-25 2001-11-05 キヤノン株式会社 情報伝達装置および方法
JPH04231452A (ja) 1990-12-28 1992-08-20 Nippon Steel Corp 溶射被覆材料および溶射被覆耐熱部材
JPH04231451A (ja) 1990-12-28 1992-08-20 Nippon Steel Corp 溶射被覆用材料及び溶射被覆耐熱部材
US5236787A (en) 1991-07-29 1993-08-17 Caterpillar Inc. Thermal barrier coating for metallic components
JP2697469B2 (ja) 1992-04-03 1998-01-14 株式会社日立製作所 ガスタービン動翼，静翼と燃焼器ライナ及び製造法
GB2286977A (en) 1994-02-24 1995-09-06 Lee Chwen Chern Inorganic coating composition
DE69514156T2 (de) * 1994-06-24 2000-06-29 Praxair S.T. Technology, Inc. Verfahren zur Herstellung eines Überzuges auf der Basis von MCrAlY mit feinverteilten Oxiden
JP3115512B2 (ja) * 1994-06-24 2000-12-11 プラクスエア・エス・ティー・テクノロジー・インコーポレイテッド ＭＣｒＡｌＹ基コーティングに炭化物粒子を分散せしめる方法
US5512382A (en) 1995-05-08 1996-04-30 Alliedsignal Inc. Porous thermal barrier coating
EP0914498B1 (en) * 1996-07-25 2001-09-19 Siemens Aktiengesellschaft Metal substrate with an oxide layer and an improved anchoring layer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012523494A (ja) * 2009-04-09 2012-10-04 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 超合金部品およびスラリー組成物
US9873936B2 (en) 2009-04-09 2018-01-23 Siemens Aktiengesellschaft Superalloy component and slurry composition
JP2022505221A (ja) * 2018-10-17 2022-01-14 エリコン・サーフェス・ソリューションズ・アクチェンゲゼルシャフト，プフェフィコーン 超合金基板用のｐｖｄバリアコーティング
JP7402869B2 (ja) 2018-10-17 2023-12-21 エリコン・サーフェス・ソリューションズ・アクチェンゲゼルシャフト，プフェフィコーン 超合金基板用のｐｖｄバリアコーティング

Also Published As

Publication number Publication date
US6416882B1 (en) 2002-07-09
EP1029100B1 (de) 2001-09-19
DE59801544D1 (de) 2001-10-25
EP1029100A1 (de) 2000-08-23
WO1999023270A1 (de) 1999-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3370676B2 (ja) 腐食・酸化及び熱的過負荷に対して部材を保護するための保護層並びにその製造方法
US5154885A (en) Highly corrosion and/or oxidation-resistant protective coating containing rhenium
US5238752A (en) Thermal barrier coating system with intermetallic overlay bond coat
CA1069779A (en) Coated superalloy article
JPH04503377A (ja) 特にガスタービン構造部材用の耐高熱性防食被覆
US6416882B1 (en) Protective layer system for gas turbine engine component
JP3939362B2 (ja) 高温保護コーティング
EP1327702A1 (en) Mcraiy bond coating and method of depositing said mcraiy bond coating
US20110146848A1 (en) Oxide-forming protective coatigns for niobium-based materials
US20040005477A1 (en) Product having a layer which protects against corrosion, and process for producing a layer which protects against corrosion
US20040180233A1 (en) Product having a layer which protects against corrosion. and process for producing a layer which protects against corrosion
JP2005532193A (ja) 高耐酸化部品
US5268238A (en) Highly corrosion and/or oxidation-resistant protective coating containing rhenium applied to gas turbine component surface and method thereof
JPS5842255B2 (ja) Ｍｃｒａｌｙ ガタヒフクゴウキン
US7041383B2 (en) Durable thermal barrier coating having low thermal conductivity
US7622150B2 (en) Oxidation resistant coatings for molybdenum silicide-based composite articles
US6838190B2 (en) Article with intermediate layer and protective layer, and its fabrication
US6974638B2 (en) Protective coating
JP2007031837A (ja) ケイ化ニオブを基材とした高融点金属金属間化合物複合材及びその関連する物品
JP2007186788A (ja) 拡散障壁コーティングおよびタービンエンジン部品
RU2301284C2 (ru) Высокотемпературный защитный слой
EP1260608A1 (en) Method of depositing a MCrAIY bond coating
JP2008045176A (ja) 高温耐久性に優れた耐熱部材
JPH11511203A (ja) 高温酸化性ガスの案内部品
EP2322684A1 (en) Oxide-forming protective coatings for niobium-based materials

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060110