JPH0258346B2 - - Google Patents
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- JPH0258346B2 JPH0258346B2 JP61219075A JP21907586A JPH0258346B2 JP H0258346 B2 JPH0258346 B2 JP H0258346B2 JP 61219075 A JP61219075 A JP 61219075A JP 21907586 A JP21907586 A JP 21907586A JP H0258346 B2 JPH0258346 B2 JP H0258346B2
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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
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- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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Description
本発明は、金属表面上に改良された耐摩耗性コ
ーテイングを生成させる方法およびかかるコーテ
イングの生成のために有用な組成物に関する。特
に、本発明は、金属表面上の耐摩耗性炭化クロム
コーテイングの生成方法に関する。 発明の背景 蒸気タービンの部材のような高応力環境中で使
用するために金属表面の改良された耐摩耗性コー
テイングが要求されている。例えば、動力事業に
おける蒸気タービン部材の固体粒子によつて生ず
る侵食（エロージヨン）は、米国での上記事業に
おける年間数億ドルの費用がかかるこの分野にお
いて重要な問題である。 従つて、本発明の目的は、改良された硬さと耐
侵食性、特に固体粒子による侵食に対する改良さ
れた抵抗とを特徴とする金属表面用の改良コーテ
イングを提供することである。本発明のもう１つ
の目的は、改良された硬さと耐侵食性とを特徴と
する金属表面上のコーテイングの生成のために有
用な新規組成物を提供することである。 発明の概要 本発明は、(i)Cr3C260〜90容量％と(ii)28〜32％
（重量）のCr、９〜11％（重量）のNi、3.5〜5.5
％（重量）のＷ及び残部がCo、28〜31％（重量）
のCr、4.5〜5.5％（重量）のAl、0.4〜0.6％（重
量）のＹ及び残部がFe、及びこれらの混合物か
ら成る群より選ばれた合金40〜10容量％を含有す
組成物を酸化性条件下で金属表面上に適用してコ
ーテイングを形成せしめる工程、及びこのコーテ
イングを482.2〜704.5℃（900〜1300〓）の範囲
の温度に露出することによつて時効処理を行ない
Cr3C2をCr7C3に変化させる工程を含むことを特
徴とする金属表面上に耐衝撃性炭化クロムコーテ
イングを生成させる方法を提供する。本発明はさ
らに上記組成物が(i)Cr3C260〜90容量％と(ii)28〜
32％（重量）のCr、９〜11％（重量）のNi、3.5
〜5.5％（重量）のＷ及び残部がCo、28〜31％
（重量）のCr、4.5〜5.5％（重量）のAl、0.4〜0.6
％（重量）のＹ及び残部がFe、及びこれらの混
合物から成る群より選ばれた合金40〜10容量％を
含有し、金属表面上に耐摩耗性炭化クロムコーテ
イングを生成するのに使用するための新規組成物
をも提供する。 発明の説明 本発明は、金属表面上に酸化性条件下で式
Cr3C2を有する炭化クロムを含有する組成物を適
用するとき、準安定性、炭素不足の形態のCr3C2
をベースとするコーテイングが被覆されるという
発見に一部基づいている。本発明によれば、かか
る準安定性、炭素不足の形態のCr3C2をベースと
する炭化クロムのコーテイングの形成とその後で
482.2〜704.5℃（900〜1300〓）の範囲の温度へ
露出することによりコーテイングの時効処理
（aging）とが改良された硬度と耐侵食性、特に
固体粒子の侵食に対して抵抗性を有する耐摩耗性
コーテイングの生成をもたらしている。即ち、本
発明においては、被覆されるべき金属表面上へ酸
化性条件下で実験式Cr3C2を有する炭化クロム粉
末を含有するコーテイング組成物を適用すること
によつて式Cr3C2を有する炭化クロムの炭素含有
量の理論値より少ない含有量、例えばCr3C21モ
ルにおいてCr156ｇに対しC24ｇを有する理論値
に対してC18.7ｇ（約22％減）を有する炭素不足
の形態の準安定性のCr3C2を含有する炭化クロム
のコーテイングを形成させることができ、このコ
ーテイングは482.2〜704.5℃（900〜1300〓）の
範囲の温度に露出して時効処理することによつて
理論は不明であるが、上記コーテイングをさらに
炭素含有量の少ない式Cr3C2を有する炭化クロム
に転化、析出するものと考えられ、これにより硬
度、耐摩耗性、特に固体粒子の侵食に対し改良さ
れたコーテイングを生成するものである。酸化性
条件下でのコーテイングの形成は空気中における
通常のプラズマ吹付けコーテイングの条件を包含
し、かかる通常のプラズマ吹付け方法は、空気中
で行なわれるとき、十分な酸化性条件を生じ、そ
れによつて準安定性、炭素不足の形態のCr3C2を
ベースとする上記コーテイングが金属表面上に被
覆、形成される。吹付け用組成物は前述のように
式Cr3C2を有する炭化クロムを含有する組成物で
あり、酸化性条件下で被覆されるべき金属基体と
接触するとき実験式Cr3C2による所要量より約22
重量％少ない炭素を含む炭素不足の準安定性の炭
化クロムのコーテイングを形成することが発見さ
れ、本質的にCr3C260〜90容量％とマトリツクス
合金40〜10容量％とからなる特別なコーテイング
組成物が本発明による硬化コーテイングを得るの
に特に有利であることもさらに発見された。マト
リツクス合金は、２種の４成分合金粉末のいずれ
か、あるいはそれらの混合物であることができ、
それらは28〜32％（重量）のCr、９〜11％（重
量）のNi、3.5〜5.5％（重量）のＷ及び残部がCo
と28〜31％（重量）のCr、4.5〜5.5％（重量）の
Al、0.4〜0.6％（重量）のＹ及び残部がFeとなる
群から選ばれる。これらの合金はいずれも実験に
基づき見出したものであり、またコーテイングの
耐侵食性に実質的に影響を与えない炭素、珪素、
マンガン、モリブデン、硫黄、燐などのような付
随的不純物をも含み得ることは理解されるであろ
う。 本発明に有用な典型的なマトリツクス合金を下
記第１表および第２表に示す。
ーテイングを生成させる方法およびかかるコーテ
イングの生成のために有用な組成物に関する。特
に、本発明は、金属表面上の耐摩耗性炭化クロム
コーテイングの生成方法に関する。 発明の背景 蒸気タービンの部材のような高応力環境中で使
用するために金属表面の改良された耐摩耗性コー
テイングが要求されている。例えば、動力事業に
おける蒸気タービン部材の固体粒子によつて生ず
る侵食（エロージヨン）は、米国での上記事業に
おける年間数億ドルの費用がかかるこの分野にお
いて重要な問題である。 従つて、本発明の目的は、改良された硬さと耐
侵食性、特に固体粒子による侵食に対する改良さ
れた抵抗とを特徴とする金属表面用の改良コーテ
イングを提供することである。本発明のもう１つ
の目的は、改良された硬さと耐侵食性とを特徴と
する金属表面上のコーテイングの生成のために有
用な新規組成物を提供することである。 発明の概要 本発明は、(i)Cr3C260〜90容量％と(ii)28〜32％
（重量）のCr、９〜11％（重量）のNi、3.5〜5.5
％（重量）のＷ及び残部がCo、28〜31％（重量）
のCr、4.5〜5.5％（重量）のAl、0.4〜0.6％（重
量）のＹ及び残部がFe、及びこれらの混合物か
ら成る群より選ばれた合金40〜10容量％を含有す
組成物を酸化性条件下で金属表面上に適用してコ
ーテイングを形成せしめる工程、及びこのコーテ
イングを482.2〜704.5℃（900〜1300〓）の範囲
の温度に露出することによつて時効処理を行ない
Cr3C2をCr7C3に変化させる工程を含むことを特
徴とする金属表面上に耐衝撃性炭化クロムコーテ
イングを生成させる方法を提供する。本発明はさ
らに上記組成物が(i)Cr3C260〜90容量％と(ii)28〜
32％（重量）のCr、９〜11％（重量）のNi、3.5
〜5.5％（重量）のＷ及び残部がCo、28〜31％
（重量）のCr、4.5〜5.5％（重量）のAl、0.4〜0.6
％（重量）のＹ及び残部がFe、及びこれらの混
合物から成る群より選ばれた合金40〜10容量％を
含有し、金属表面上に耐摩耗性炭化クロムコーテ
イングを生成するのに使用するための新規組成物
をも提供する。 発明の説明 本発明は、金属表面上に酸化性条件下で式
Cr3C2を有する炭化クロムを含有する組成物を適
用するとき、準安定性、炭素不足の形態のCr3C2
をベースとするコーテイングが被覆されるという
発見に一部基づいている。本発明によれば、かか
る準安定性、炭素不足の形態のCr3C2をベースと
する炭化クロムのコーテイングの形成とその後で
482.2〜704.5℃（900〜1300〓）の範囲の温度へ
露出することによりコーテイングの時効処理
（aging）とが改良された硬度と耐侵食性、特に
固体粒子の侵食に対して抵抗性を有する耐摩耗性
コーテイングの生成をもたらしている。即ち、本
発明においては、被覆されるべき金属表面上へ酸
化性条件下で実験式Cr3C2を有する炭化クロム粉
末を含有するコーテイング組成物を適用すること
によつて式Cr3C2を有する炭化クロムの炭素含有
量の理論値より少ない含有量、例えばCr3C21モ
ルにおいてCr156ｇに対しC24ｇを有する理論値
に対してC18.7ｇ（約22％減）を有する炭素不足
の形態の準安定性のCr3C2を含有する炭化クロム
のコーテイングを形成させることができ、このコ
ーテイングは482.2〜704.5℃（900〜1300〓）の
範囲の温度に露出して時効処理することによつて
理論は不明であるが、上記コーテイングをさらに
炭素含有量の少ない式Cr3C2を有する炭化クロム
に転化、析出するものと考えられ、これにより硬
度、耐摩耗性、特に固体粒子の侵食に対し改良さ
れたコーテイングを生成するものである。酸化性
条件下でのコーテイングの形成は空気中における
通常のプラズマ吹付けコーテイングの条件を包含
し、かかる通常のプラズマ吹付け方法は、空気中
で行なわれるとき、十分な酸化性条件を生じ、そ
れによつて準安定性、炭素不足の形態のCr3C2を
ベースとする上記コーテイングが金属表面上に被
覆、形成される。吹付け用組成物は前述のように
式Cr3C2を有する炭化クロムを含有する組成物で
あり、酸化性条件下で被覆されるべき金属基体と
接触するとき実験式Cr3C2による所要量より約22
重量％少ない炭素を含む炭素不足の準安定性の炭
化クロムのコーテイングを形成することが発見さ
れ、本質的にCr3C260〜90容量％とマトリツクス
合金40〜10容量％とからなる特別なコーテイング
組成物が本発明による硬化コーテイングを得るの
に特に有利であることもさらに発見された。マト
リツクス合金は、２種の４成分合金粉末のいずれ
か、あるいはそれらの混合物であることができ、
それらは28〜32％（重量）のCr、９〜11％（重
量）のNi、3.5〜5.5％（重量）のＷ及び残部がCo
と28〜31％（重量）のCr、4.5〜5.5％（重量）の
Al、0.4〜0.6％（重量）のＹ及び残部がFeとなる
群から選ばれる。これらの合金はいずれも実験に
基づき見出したものであり、またコーテイングの
耐侵食性に実質的に影響を与えない炭素、珪素、
マンガン、モリブデン、硫黄、燐などのような付
随的不純物をも含み得ることは理解されるであろ
う。 本発明に有用な典型的なマトリツクス合金を下
記第１表および第２表に示す。
【表】
通常アルゴン噴霧された−325メツシユ粉末と
して製造される。
して製造される。
【表】
通常アルゴン噴霧された−325メツシユ粉末と
して製造される。 金属表面へ適用されるコーテイングの厚さには
特殊性はない。最終被覆生成物の特別な所期の用
途のためのコーテイングの厚さを決定することは
当業者の熟練内にある。典型的な例では、最終硬
化（cured）コーテイングが約0.254mm（10ミル）
になるようにコーテイングを適用する。 コーテイングを適用した後、この被覆成分を、
次に482.2〜704.5℃（900〜1300〓）の範囲の温
度に露出することによつて上記コーテイングを時
効処理（aging）させて硬化させる。何らかの特
別な理論に限定されるつもりはないが、これらの
温度において、炭素不足の形態の準安定性Cr3C2
が式Cr7C3を有するところのより低い炭素含量の
炭化物へ転化して析出すると考えられる。かくし
て、この転化した生成物の生成がコーテイングの
硬さを増しかつ耐摩耗性、特に固体粒子侵食に対
する耐摩耗性を改良すると考えられる。 これらの温度において、コーテイングを硬化さ
せねばならない時間は、コーテイングの厚さ、被
覆された物品の大きさおよび形状ならびに当業者
がそれから硬化時間を決定することができる他の
パラメーターに依存する。通常の例では、硬化
は、約200−1000時間以内に完了され、537.8℃
（1000〓）においては、通常約500時間以内に完了
される。 本発明の方法によつて被覆することができる金
属の型式には、通常耐摩耗性コーテイングによつ
て被覆することができる金属が含まれる。これら
の金属には鉄合金、鋼、ステンレス鋼が含まれ
る。 本発明のコーテイングは、物品の耐摩耗性およ
び耐侵食性を改良することによつて被覆物品の固
体粒子侵食を改良する点で有利である。 以上、本発明の好ましい実施態様を説明したの
で、以下、例として実施例を示すが、これらの実
施例は限定のためのものではない。 実施例 １ 30％のCr、10％のNi、４％のＷ及び残部が
Co、30％のCr、５％のAl、１％のＹ、及び残部
がFe合金の−325メツシユ粉末を、第３表に示し
た条件を用いて、インベストメント鋳造インパル
スエアフオイル（investment cast impulse
airfoil）上へプラズマ吹付けした。厚さ0.254mm
（10ミル）のコーテイングを作つた。比較のため、
Ni−20％Cr−10％MOの化学組成（chemistry）
のコーテイングも同一条件下で適用した。すべて
の試料片を537.8℃（1000〓）において、500時間
エージングさせた。
して製造される。 金属表面へ適用されるコーテイングの厚さには
特殊性はない。最終被覆生成物の特別な所期の用
途のためのコーテイングの厚さを決定することは
当業者の熟練内にある。典型的な例では、最終硬
化（cured）コーテイングが約0.254mm（10ミル）
になるようにコーテイングを適用する。 コーテイングを適用した後、この被覆成分を、
次に482.2〜704.5℃（900〜1300〓）の範囲の温
度に露出することによつて上記コーテイングを時
効処理（aging）させて硬化させる。何らかの特
別な理論に限定されるつもりはないが、これらの
温度において、炭素不足の形態の準安定性Cr3C2
が式Cr7C3を有するところのより低い炭素含量の
炭化物へ転化して析出すると考えられる。かくし
て、この転化した生成物の生成がコーテイングの
硬さを増しかつ耐摩耗性、特に固体粒子侵食に対
する耐摩耗性を改良すると考えられる。 これらの温度において、コーテイングを硬化さ
せねばならない時間は、コーテイングの厚さ、被
覆された物品の大きさおよび形状ならびに当業者
がそれから硬化時間を決定することができる他の
パラメーターに依存する。通常の例では、硬化
は、約200−1000時間以内に完了され、537.8℃
（1000〓）においては、通常約500時間以内に完了
される。 本発明の方法によつて被覆することができる金
属の型式には、通常耐摩耗性コーテイングによつ
て被覆することができる金属が含まれる。これら
の金属には鉄合金、鋼、ステンレス鋼が含まれ
る。 本発明のコーテイングは、物品の耐摩耗性およ
び耐侵食性を改良することによつて被覆物品の固
体粒子侵食を改良する点で有利である。 以上、本発明の好ましい実施態様を説明したの
で、以下、例として実施例を示すが、これらの実
施例は限定のためのものではない。 実施例 １ 30％のCr、10％のNi、４％のＷ及び残部が
Co、30％のCr、５％のAl、１％のＹ、及び残部
がFe合金の−325メツシユ粉末を、第３表に示し
た条件を用いて、インベストメント鋳造インパル
スエアフオイル（investment cast impulse
airfoil）上へプラズマ吹付けした。厚さ0.254mm
（10ミル）のコーテイングを作つた。比較のため、
Ni−20％Cr−10％MOの化学組成（chemistry）
のコーテイングも同一条件下で適用した。すべて
の試料片を537.8℃（1000〓）において、500時間
エージングさせた。
【表】
上記はすべて7MBガンにあてはまる。
317.2ｍ（1040ft）／秒に近い速度で走行する
非常に侵食性のクロマイトの微細（−325メツシ
ユ）粒子による侵食に対して537.8℃（1000〓）
において試験したとき、第３図における低い重量
損失によつて示されるように、試験に用いた侵食
剤の濃度には関係なく、CoCrNiWおよび
FeCrAlYの化学組成はNiCrMo組成物または未
被覆422型ステンレス鋼の侵食抵抗のほぼ２倍で
あることがわかつた。422型ステンレス鋼および
同様なマルテンサイト系ステンレス合金は、それ
から蒸気タービンバケツトが作られる典型的な材
料である。FeCrAlYコーテイングは、それが柔
かい〔吹付けたままで244ヌープ（knoop）、
537.8℃（1000〓）において500時間後400ヌープ
（knoop）〕ために、その優れた耐侵食性は特に驚
くべきこととして認められる。CoCrNiW合金お
よびNiCrMo合金は537.8℃（1000〓）において
500時間エージンクさせた後の硬度が620ヌープ
（knoop）および520ヌープ（knoop）であつた。 実施例 ２ 実施例１で用いたものと同じCoCrNiW化学組
成およびFeCrAlY化学組成を−325メツシユ粉末
として−325メツシユのCr3C2と、60、80、85、
90容量％Cr3C2の量でブレンドした。比較のた
め、ガスタービンおよび蒸気タービン部材の耐高
温性侵食性および耐高温摩耗性を改良するために
商業的に用いられるNi−20％Cr＋Cr3C2族に属す
るNi−20％Cr−10％Mo組成物を用いて同様なブ
レンドを作つた。これらのCr3C2合金粉末混合物
を422型ステンレスのミニチユアインパルスエア
フオイル上へプラズマ吹付けし、537.8℃（1000
〓）において500時間エージングさせた後、実施
例１の方法を用い、537.8℃において、かつ
320.25ｍ（1050ft）／秒の侵食剤速度で侵食を試
験した。 飛行機翼の後縁（trailing edge）からコード
（chord）長さの約1/3の、被覆エアフオイルの圧
力壁（pressure wall）上の１点の最大侵食剤攻
撃点において測定された、得られたコーテイング
浸透速度を耐侵食性の尺度としてとつた。試験完
了後面積計（planimeter）と金属組織学的方法
で行われるこれらの測定を単位時間および単位侵
食剤濃度へ規格化した。90％Cr3C2＋10容量％
FeCrAlY型のコーテイングは、未被覆422型ステ
ンレス鋼の場合の0.6096〜0.7112×10-3mm（24〜
28×10-3ミル）／時／ppmに比べて0.0762×10-3
mm（３×10-3ミル）／時／ppmの規格化侵透速度
（normalized penetration rate）を示した。 実施例 ３ 80容量％Cr3C2＋20容量％FeCrAlYコーテイン
グの試料片をPFBダストによる侵食の条件下で
試験した。試験は、99ppmのマルタ（Malta）２
＋3PFBダストを用い、737.8℃（1360〓）におい
て行つた。下表（第４表）に示すように、0.254
mm（10ミル）Cr3C2＋FeCrAlYコーテイングの重
量損失を種々の高温合金およびコーテイングの重
量損失と比べると、高温稼働用に通常用いられる
他の材料の大きな重量損失をひき起こす250時間
試験によつてCr3C2＋FeCrAlYは本質的に影響さ
れなかつた。 第４表 250時間重 材 料 量変化mg FSX −308 IN738 −350 IN671被覆IN738 −87 GE2541被覆IN738 −132 IN738上ATD2CoCrAlY −309 RT22被覆IN738 −138 80％容量％Cr3C2＋20容量％FeCrAlY ＋３ 実施例 ４ 422型のエアフオイル試料片を、実施例２と同
じ方法を用い、85容量％Cr3C2＋15容量％Ni−
20Crおよび85容量％Cr3C2＋15容量％FeCrAlYの
0.254mm（10ミル）コーテイングで吹付けした。
537.8℃（1000〓）において、317.2ｍ（1040
ft）／秒の25ppmクロマイト侵食剤で試験したと
き、下記の侵食速度が得られた。
非常に侵食性のクロマイトの微細（−325メツシ
ユ）粒子による侵食に対して537.8℃（1000〓）
において試験したとき、第３図における低い重量
損失によつて示されるように、試験に用いた侵食
剤の濃度には関係なく、CoCrNiWおよび
FeCrAlYの化学組成はNiCrMo組成物または未
被覆422型ステンレス鋼の侵食抵抗のほぼ２倍で
あることがわかつた。422型ステンレス鋼および
同様なマルテンサイト系ステンレス合金は、それ
から蒸気タービンバケツトが作られる典型的な材
料である。FeCrAlYコーテイングは、それが柔
かい〔吹付けたままで244ヌープ（knoop）、
537.8℃（1000〓）において500時間後400ヌープ
（knoop）〕ために、その優れた耐侵食性は特に驚
くべきこととして認められる。CoCrNiW合金お
よびNiCrMo合金は537.8℃（1000〓）において
500時間エージンクさせた後の硬度が620ヌープ
（knoop）および520ヌープ（knoop）であつた。 実施例 ２ 実施例１で用いたものと同じCoCrNiW化学組
成およびFeCrAlY化学組成を−325メツシユ粉末
として−325メツシユのCr3C2と、60、80、85、
90容量％Cr3C2の量でブレンドした。比較のた
め、ガスタービンおよび蒸気タービン部材の耐高
温性侵食性および耐高温摩耗性を改良するために
商業的に用いられるNi−20％Cr＋Cr3C2族に属す
るNi−20％Cr−10％Mo組成物を用いて同様なブ
レンドを作つた。これらのCr3C2合金粉末混合物
を422型ステンレスのミニチユアインパルスエア
フオイル上へプラズマ吹付けし、537.8℃（1000
〓）において500時間エージングさせた後、実施
例１の方法を用い、537.8℃において、かつ
320.25ｍ（1050ft）／秒の侵食剤速度で侵食を試
験した。 飛行機翼の後縁（trailing edge）からコード
（chord）長さの約1/3の、被覆エアフオイルの圧
力壁（pressure wall）上の１点の最大侵食剤攻
撃点において測定された、得られたコーテイング
浸透速度を耐侵食性の尺度としてとつた。試験完
了後面積計（planimeter）と金属組織学的方法
で行われるこれらの測定を単位時間および単位侵
食剤濃度へ規格化した。90％Cr3C2＋10容量％
FeCrAlY型のコーテイングは、未被覆422型ステ
ンレス鋼の場合の0.6096〜0.7112×10-3mm（24〜
28×10-3ミル）／時／ppmに比べて0.0762×10-3
mm（３×10-3ミル）／時／ppmの規格化侵透速度
（normalized penetration rate）を示した。 実施例 ３ 80容量％Cr3C2＋20容量％FeCrAlYコーテイン
グの試料片をPFBダストによる侵食の条件下で
試験した。試験は、99ppmのマルタ（Malta）２
＋3PFBダストを用い、737.8℃（1360〓）におい
て行つた。下表（第４表）に示すように、0.254
mm（10ミル）Cr3C2＋FeCrAlYコーテイングの重
量損失を種々の高温合金およびコーテイングの重
量損失と比べると、高温稼働用に通常用いられる
他の材料の大きな重量損失をひき起こす250時間
試験によつてCr3C2＋FeCrAlYは本質的に影響さ
れなかつた。 第４表 250時間重 材 料 量変化mg FSX −308 IN738 −350 IN671被覆IN738 −87 GE2541被覆IN738 −132 IN738上ATD2CoCrAlY −309 RT22被覆IN738 −138 80％容量％Cr3C2＋20容量％FeCrAlY ＋３ 実施例 ４ 422型のエアフオイル試料片を、実施例２と同
じ方法を用い、85容量％Cr3C2＋15容量％Ni−
20Crおよび85容量％Cr3C2＋15容量％FeCrAlYの
0.254mm（10ミル）コーテイングで吹付けした。
537.8℃（1000〓）において、317.2ｍ（1040
ft）／秒の25ppmクロマイト侵食剤で試験したと
き、下記の侵食速度が得られた。
【表】
実施例 ５
422型ステンレスのクーポンを、Cr3C280容量
％＋下記合金の１種から選ばれるマトリツクス合
金（特に述べない限り、％はすべて重量％であ
る）20容量％の混合物でプラズマ吹付けした。 30％のCr、10％のNi、４％のＷ、及び残部が
Co、 30％のCr、５％のAl、１％のＹ及び残部がFe、 20％のCr、10％のMo及び残部はNi、成分はす
べて−325メツシユ粉末であり、第３表に示した
空気プラズマ吹付け条件を用いた。包囲圧力水蒸
気中で500時間エージングさせた後、これら0.254
mm（10ミル）コーテイングのヌープ（Knoop）
硬度が下記のように増加することが見出された。
％＋下記合金の１種から選ばれるマトリツクス合
金（特に述べない限り、％はすべて重量％であ
る）20容量％の混合物でプラズマ吹付けした。 30％のCr、10％のNi、４％のＷ、及び残部が
Co、 30％のCr、５％のAl、１％のＹ及び残部がFe、 20％のCr、10％のMo及び残部はNi、成分はす
べて−325メツシユ粉末であり、第３表に示した
空気プラズマ吹付け条件を用いた。包囲圧力水蒸
気中で500時間エージングさせた後、これら0.254
mm（10ミル）コーテイングのヌープ（Knoop）
硬度が下記のように増加することが見出された。
【表】
実施例 ６
実施例５中で詳記したと同じ材料および吹付け
方法を用い、0.254mm（10ミル）厚コーテイング
を、空気中で４、10、16、100、500時間エージン
グさせた、上記の各エージング期間後、表面R15N
硬度を測定した。結果は第１図にプロツトしてあ
る。約20時間のエージング後、CoCrNiWコーテ
イングおよびFeCrAlYコーテイングの硬度は
NiCrMo含有コーテイングよりも明らかに高くな
る。 実施例 ７ 実施例５中で概述したと同じ方法を用い、85容
量％Cr3C2＋15容量％FeCrAlYおよび90容量％
Cr3C2＋10容量％FeCrAlYの組成のコーテイング
をプラズマ吹付けし、482.2〜704.5℃（900〜
1300〓）の温度範囲にわたつて1000時間までエー
ジングさせた。コーテイングの部分を取付けしか
つ研磨した後、ヌープ硬度を測定し、その平均値
を第２図に示す。第２図は、最適硬化温度が約
626.7℃（1200〓）であることおよび482.2℃
（900〓）のような低温でのエージングで硬度の増
加が起こり得ることを示している。 実施例 ８ 第３表に示した吹付け方法を用い、85容量％
Cr3C2＋15容量％FeCrAlYの0.0762mm（３ミル）、
0.254mm（10ミル）厚コーテイングをミニチユア
エアフオイルへ適用し、537.8℃（1000〓）に於
ける侵食試験にかけた。40時間継続した侵食試験
は依然として部分的なエージング処理に等価では
あつたが、下表に示すように、エージング処理に
より耐侵食性が改良された。
方法を用い、0.254mm（10ミル）厚コーテイング
を、空気中で４、10、16、100、500時間エージン
グさせた、上記の各エージング期間後、表面R15N
硬度を測定した。結果は第１図にプロツトしてあ
る。約20時間のエージング後、CoCrNiWコーテ
イングおよびFeCrAlYコーテイングの硬度は
NiCrMo含有コーテイングよりも明らかに高くな
る。 実施例 ７ 実施例５中で概述したと同じ方法を用い、85容
量％Cr3C2＋15容量％FeCrAlYおよび90容量％
Cr3C2＋10容量％FeCrAlYの組成のコーテイング
をプラズマ吹付けし、482.2〜704.5℃（900〜
1300〓）の温度範囲にわたつて1000時間までエー
ジングさせた。コーテイングの部分を取付けしか
つ研磨した後、ヌープ硬度を測定し、その平均値
を第２図に示す。第２図は、最適硬化温度が約
626.7℃（1200〓）であることおよび482.2℃
（900〓）のような低温でのエージングで硬度の増
加が起こり得ることを示している。 実施例 ８ 第３表に示した吹付け方法を用い、85容量％
Cr3C2＋15容量％FeCrAlYの0.0762mm（３ミル）、
0.254mm（10ミル）厚コーテイングをミニチユア
エアフオイルへ適用し、537.8℃（1000〓）に於
ける侵食試験にかけた。40時間継続した侵食試験
は依然として部分的なエージング処理に等価では
あつたが、下表に示すように、エージング処理に
より耐侵食性が改良された。
【表】
時間エージン
グ後
未被覆422型 380 1.0 0.7112(28)
実施例 ９ ６個の422型エアフオイルを80容量％Cr3C2＋
20容量％CoCrNiW合金でプラズマ吹付けし、実
施例８の方法で試験した。エアフオイルの３個は
粗い（−200＋325メツシユ）Cr3C2を用い、他の
３個は微細な（−325メツシユ）Cr3C2を用いて
プラズマ吹付けした。粒径の差異以外は、第３表
の吹付け方法を用いた。すべての試料片を537.8
℃（1000〓）において500時間エージングさせた
後、試験し、下記の結果を得た。
グ後
未被覆422型 380 1.0 0.7112(28)
実施例 ９ ６個の422型エアフオイルを80容量％Cr3C2＋
20容量％CoCrNiW合金でプラズマ吹付けし、実
施例８の方法で試験した。エアフオイルの３個は
粗い（−200＋325メツシユ）Cr3C2を用い、他の
３個は微細な（−325メツシユ）Cr3C2を用いて
プラズマ吹付けした。粒径の差異以外は、第３表
の吹付け方法を用いた。すべての試料片を537.8
℃（1000〓）において500時間エージングさせた
後、試験し、下記の結果を得た。
【表】
実施例 10
３個の422型エアフオイル試料片を、いわゆる
低圧プラズマ吹付け〔low puessure plasma
spraying（LPPS）〕法を用いて、80容量％Cr3C2
＋20容量％FeCrAlYでプラズマ吹付けした。こ
の方法では、極めて高いエネルギー80KW、マツ
ハ３吹付け方式を用い、60μｍアルゴンの減圧中
で吹付けを行う。下表に示すように、LPPS法で
は通常のプラズマ吹付けよりも低い耐侵食性を有
するコーテイングを生ずる（実施例８参照）が、
それでもエージングされた２個の試料片の耐侵食
性は侵食試験前にエージングしなかつた１個の試
験片よりも良好であつた。
低圧プラズマ吹付け〔low puessure plasma
spraying（LPPS）〕法を用いて、80容量％Cr3C2
＋20容量％FeCrAlYでプラズマ吹付けした。こ
の方法では、極めて高いエネルギー80KW、マツ
ハ３吹付け方式を用い、60μｍアルゴンの減圧中
で吹付けを行う。下表に示すように、LPPS法で
は通常のプラズマ吹付けよりも低い耐侵食性を有
するコーテイングを生ずる（実施例８参照）が、
それでもエージングされた２個の試料片の耐侵食
性は侵食試験前にエージングしなかつた１個の試
験片よりも良好であつた。
【表】
ングせず
LPPS、537.8℃ 1410 0.3 0.3048(12)
(1000〓下)で
500時間エー
ジング後
LPPS、537.8℃ 1410 0.3 0.3048(12)
(1000〓下)で
500時間エー
ジング後
第１図は、80％Cr3C2＋20％マトリツクス合金
の硬度−時間のプロツトであり、プラズマ吹付け
コーテイングの538℃（1000〓）におけるエージ
ング中の硬度変化の速度を示す硬度−時間のプロ
ツトであり、第２図は、85〜90％Cr3C2＋
FeCrAlYコーテイングのエージングの時間及び
温度の関数としての硬度のプロツトであり、上記
コーテイングの露出時間（〓、℃）とLog時間
（時）の関数としての硬度（ヌープ）のプロツト
を示し、吹付けられたまゝの場合、これらのコー
テイングは700〜800ヌープの硬度を示した。 第３図は、被覆（Co−Cr−Ni−Ｗ、Fe−Cr−
Al−Ｙ、Ni−Cr−Mo）及び未被覆の422型ステ
ンレス鋼の侵食速度−侵食剤濃度のプロツトであ
り、第４図は、コーテイング組成物中のCr3C2含
有の増加の影響を示すプロツトであり、規格化さ
れた重量損失速度に及ぼすCr3C2（−325メツシ
ユ）含量増加の影響を示し、図中、CoCrNiW
（□）、FeCrAlY（×）、NiCrMo（△）マトリツク
スを示す。
の硬度−時間のプロツトであり、プラズマ吹付け
コーテイングの538℃（1000〓）におけるエージ
ング中の硬度変化の速度を示す硬度−時間のプロ
ツトであり、第２図は、85〜90％Cr3C2＋
FeCrAlYコーテイングのエージングの時間及び
温度の関数としての硬度のプロツトであり、上記
コーテイングの露出時間（〓、℃）とLog時間
（時）の関数としての硬度（ヌープ）のプロツト
を示し、吹付けられたまゝの場合、これらのコー
テイングは700〜800ヌープの硬度を示した。 第３図は、被覆（Co−Cr−Ni−Ｗ、Fe−Cr−
Al−Ｙ、Ni−Cr−Mo）及び未被覆の422型ステ
ンレス鋼の侵食速度−侵食剤濃度のプロツトであ
り、第４図は、コーテイング組成物中のCr3C2含
有の増加の影響を示すプロツトであり、規格化さ
れた重量損失速度に及ぼすCr3C2（−325メツシ
ユ）含量増加の影響を示し、図中、CoCrNiW
（□）、FeCrAlY（×）、NiCrMo（△）マトリツク
スを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (i)Cr3C260〜90容量％と(ii)28〜32％（重量）
のCr、９〜11％（重量）のNi、3.5〜5.5％（重
量）のＷ及び残部がCo、28〜31％（重量）のCr、
4.5〜5.5％（重量）のAl、0.4〜0.6％（重量）の
Ｙ及び残部がFe、及びこれらの混合物から成る
群より選ばれた合金40〜10容量％を含有する組成
物を酸化性条件下で金属表面上に適用してコーテ
イングを形成せしめる工程、及びこのコーテイン
グを482.2〜704.5℃（900〜1300〓）の範囲の温
度に露出することによつて時効処理を行ない
Cr3C2をCr7C3に変化させる工程を含むことを特
徴とする金属表面上に耐衝撃性炭化クロムコーテ
イングを生成させる方法。 ２ (i)Cr3C260〜90容量％と(ii)28〜32％（重量）
のCr、９〜11％（重量）のNi、3.5〜5.5％（重
量）のＷ及び残部がCo、28〜31％（重量）のCr、
4.5〜5.5％（重量）のAl、0.4〜0.6％（重量）の
Ｙ及び残部がFe、及びこれらの混合物から成る
群より選ばれた合金40〜10容量％を含有する、炭
化クロムコーテイングを生成させるための組成
物。 ３ 上記組成物が30％（重量）のCr、10％（重
量）のNi、４％（重量）のＷ粉末及び残部がCo
の合金、又は（及び）30％（重量）のCr、５％
（重量）のAl、0.5％（重量）のＹ及び残部がFe
の合金を含有する特許請求の範囲第２項記載の組
成物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/776,840 US4666733A (en) | 1985-09-17 | 1985-09-17 | Method of heat treating of wear resistant coatings and compositions useful therefor |
| US776840 | 1985-09-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62116760A JPS62116760A (ja) | 1987-05-28 |
| JPH0258346B2 true JPH0258346B2 (ja) | 1990-12-07 |
Family
ID=25108531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61219075A Granted JPS62116760A (ja) | 1985-09-17 | 1986-09-17 | 耐摩耗性炭化クロムコーティングの生成方法およびそのために有用な組成物 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4666733A (ja) |
| JP (1) | JPS62116760A (ja) |
| CA (1) | CA1274093A (ja) |
| CH (1) | CH670835A5 (ja) |
| DE (1) | DE3631475A1 (ja) |
| FR (1) | FR2587368B1 (ja) |
| GB (1) | GB2180558B (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0714525B2 (ja) * | 1987-09-30 | 1995-02-22 | ト−カロ株式会社 | 軟質非鉄金属板搬送用ロール |
| US5137422A (en) * | 1990-10-18 | 1992-08-11 | Union Carbide Coatings Service Technology Corporation | Process for producing chromium carbide-nickel base age hardenable alloy coatings and coated articles so produced |
| DE69204120T2 (de) * | 1991-07-12 | 1996-04-11 | Praxair Technology Inc | Mit Chromkarbid aushärtbare Legierung auf Nickelbasis beschichtetes rotierendes Dichtungselement. |
| US5458460A (en) * | 1993-03-18 | 1995-10-17 | Hitachi, Ltd. | Drainage pump and a hydraulic turbine incorporating a bearing member, and a method of manufacturing the bearing member |
| CA2129874C (en) * | 1993-09-03 | 1999-07-20 | Richard M. Douglas | Powder for use in thermal spraying |
| JP3547098B2 (ja) * | 1994-06-06 | 2004-07-28 | トヨタ自動車株式会社 | 溶射方法、溶射層を摺動面とする摺動部材の製造方法、ピストンおよびピストンの製造方法 |
| GB9419328D0 (en) * | 1994-09-24 | 1994-11-09 | Sprayform Tools & Dies Ltd | Method for controlling the internal stresses in spray deposited articles |
| DE4439950C2 (de) * | 1994-11-09 | 2001-03-01 | Mtu Muenchen Gmbh | Metallisches Bauteil mit einer Verbundbeschichtung, Verwendung, sowie Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen |
| FR2727464A1 (fr) * | 1994-11-29 | 1996-05-31 | Schlumberger Services Petrol | Capteur de diagraphie electrique et son procede de realisation |
| KR100244657B1 (ko) * | 1995-12-26 | 2000-03-02 | 이구택 | 내산화성 및 내마식성을 향상시키는 크롬카바이드계서메트코팅재료 |
| RU2130506C1 (ru) * | 1996-09-30 | 1999-05-20 | Московское высшее военное дорожное инженерное училище | Порошкообразный материал для нанесения защитного покрытия |
| JPH11343564A (ja) | 1998-05-28 | 1999-12-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高温機器 |
| US6451454B1 (en) | 1999-06-29 | 2002-09-17 | General Electric Company | Turbine engine component having wear coating and method for coating a turbine engine component |
| US20040124231A1 (en) * | 1999-06-29 | 2004-07-01 | Hasz Wayne Charles | Method for coating a substrate |
| EP1460152B1 (en) * | 2003-03-21 | 2006-07-26 | ALSTOM Technology Ltd | A method of depositing a wear resistant seal coating and seal system |
| US20050132843A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-06-23 | Xiangyang Jiang | Chrome composite materials |
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