JPH0353390B2 - - Google Patents
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- JPH0353390B2 JPH0353390B2 JP57206245A JP20624582A JPH0353390B2 JP H0353390 B2 JPH0353390 B2 JP H0353390B2 JP 57206245 A JP57206245 A JP 57206245A JP 20624582 A JP20624582 A JP 20624582A JP H0353390 B2 JPH0353390 B2 JP H0353390B2
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- 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
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- 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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- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
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Description
本発明は、熱遮断層として作用する保護コーチ
ングでの金属特に或種合金のコーチングに関す
る。 スーパーアロイとして知られる或種合金は、高
温酸化抵抗性および高機械強度が要求されるガス
タービン部材として使用される。役に立つ温度範
囲を拡げるために該合金には、それらが曝される
高温および酸化条件から下層合金または基材を断
絶し保護する熱遮断層として作用するコーチング
が付与されねばならない。 この目的には酸化ジルコニウムが用いられる。
というのは、それはスーパーアロイのそれに近い
熱膨張係数を有するから、およびそれは有効な熱
遮断層として機能するからである。 酸化ジルコニウムは、内層または結合被覆例え
ばNiCrAlY合金がスーパーアロイ基材を酸化か
ら保護しそしてスーパーアロイおよび酸化ジルコ
ニウムに結合する、プラズマ溶射法（plasma
spraying）により合金基材に適用される。酸化ジ
ルコニウムは外層または熱遮断層を形成し、そし
てジルコニアは、カルシア、イツトリアまたはマ
グネシアといつた第二の酸化物で部分的に安定化
される。プラズマ溶射技法は適用に２個の銃を必
要とする；それは不均一コーチングを生ずる；そ
してそれは凹入する表面には適用できないかまた
は適用が困難である。プラズマ溶射されたコーチ
ングは、破局的破損につながる微小亀裂およびピ
ンホールをしばしば有する。 熱遮断層コーチングは電子ビーム気化を用いて
適用することもできる。この適用法は高価であり
そして見通し線適用（line of sight
application）に限定される。コーチング構成元
素の蒸気圧の相違のためにコーチング組成の変動
がしばしば起る。 前記スーパーアロイのような金属基材に熱遮断
コーチングを適用する改善された方法を提供する
のが本発明の目的である。 スーパーアロイにそのようなコーチングを適用
する改善された方法を提供するのが本発明の特別
の目的である。 本発明の他の目的は、例えばスーパーアロイ等
の金属の基材に適用された、熱遮断層の要件を満
足し、およびまた亀裂その他の欠陥が実質的に無
くそして基材にしつかりと結合された均一なコー
チングを生ずる金属酸化物の形の熱遮断コーチン
グを含む構造体を提供することである。 本発明の上記のおよびその他の目的は、以下の
記載および添付の特許請求の範囲から明らかであ
ろう。 本発明に従つて、下記規準に従つて選ばれる２
つの金属M1およびM2を含む合金または金属の物
理的混合物を用意する。次にこの合金または金属
混合物を溶融して均一な溶融物とし、これを次に
金属基材へ、溶融物中に該基材を浸漬することに
より適用する。または、金属混合物または合金を
微細に分割された状態に粉砕し、そして微細に分
割された金属を揮発性溶剤中に入れてスラリーと
し、これを噴霧または刷毛塗により金属基材に適
用する。得られるコーチングを加熱して揮発性溶
剤の蒸発および合金または金属混合物の基材表面
上への溶融を達成させる。（金属の物理的混合物
を使用した場合、それらは溶融により合金に転化
されるか、またはスラリー適用法においてその場
で合金される。） 金属M1およびM2は次の規準によつて選ばれ
る：M1は約900℃の温度で二酸化炭素と一酸化炭
素の混合物によつて生ずるような低濃度の酸素を
含む雰囲気に曝された時に熱的に安定な酸化物を
形成する。金属M2はそのような条件下で安定な
酸化物を形成せず、全くまたは実質的に全く酸化
されていない金属の形のままである。更にM2は、
それが基材の成分の１またはそれ以上を抽出して
（M1の酸化から生ずる）酸化物外層と基材の間に
中間層（このような中間層はM2および抽出され
た成分との合金であり、そして酸化物層と基材の
結合に役立つ）を形成するという意味において基
材合金と相溶性である。 M1は上記M1の要件を満足させる２またはそれ
以上の金属の混合物または合金であつてもよいこ
と、およびM2は上記M2の要件を満足させる２ま
たはそれ以上の金属の混合物または合金であつて
もよいことは理解されるであろう。 基材合金に適当な厚さのコーチングを上記浸漬
コーチング法またはスラリー法により適用したら
（そして後者の場合には溶剤を蒸発させそして
M1／M2金属合金または混合物を基材表面に溶融
させた後）、次に表面を、二酸化炭素と一酸化炭
素の混合物（以後CO2／COと称す）のような選
択的酸化雰囲気に曝す。典型的なCO2／CO混合
物は90％のCO2および10％のCOを含む。そのよ
うな混合物を高温に加熱した時、次式に従つた平
衝混合物が生ずる： CO＋１／2O2＝CO2 この平衝混合物中の酸素濃度は非常に小さく、
例えば800℃において平衝酸素分圧は約２×10-17
気圧であるが、そのような温度でM1の選択的酸
化を惹起するのに充分である。他の酸化雰囲気、
例えばM2中の元素の酸化物の解離圧よりも低く
M1の酸化物の解離圧よりも高い酸素分圧を与え
る水素と水蒸気の混合物または酸素とアルゴンの
ような不活性ガスの混合物を使用してもよい。 このように形成され適用されたコーチングを次
に好ましくは焼鈍工程にかける。使用条件下で焼
鈍が起る場合には焼鈍工程を省略することができ
る。 この方法から第１図に示したような構造体が生
ずる。 第１図において１０は基材合金、１１は該基材
に被覆された層状コーチングを示す。層状コーチ
ング１１は中間金属層１２および外側酸化物層１
３からなる。層１２および１３の相対的厚さは誇
張されている。基材層１０は意図される任務（用
途）に必要な厚さを有する。 層１２および１３は合せて典型的には約300な
いし400マイクロメーターの厚さであろう。層１
２は約250マイクロメーターの厚さ、層１３は約
150マイクロメーターの厚さであろう。層１２お
よび１３は、基材と強固な結合を形成しそして充
分な熱および酸化障壁を与えるに充分な厚さを有
するものであることは理解されるであろう。 金属M1およびM2は、任意の型および基材合金
の性質に依つて、それぞれ表およびから選ぶ
ことができる。
ングでの金属特に或種合金のコーチングに関す
る。 スーパーアロイとして知られる或種合金は、高
温酸化抵抗性および高機械強度が要求されるガス
タービン部材として使用される。役に立つ温度範
囲を拡げるために該合金には、それらが曝される
高温および酸化条件から下層合金または基材を断
絶し保護する熱遮断層として作用するコーチング
が付与されねばならない。 この目的には酸化ジルコニウムが用いられる。
というのは、それはスーパーアロイのそれに近い
熱膨張係数を有するから、およびそれは有効な熱
遮断層として機能するからである。 酸化ジルコニウムは、内層または結合被覆例え
ばNiCrAlY合金がスーパーアロイ基材を酸化か
ら保護しそしてスーパーアロイおよび酸化ジルコ
ニウムに結合する、プラズマ溶射法（plasma
spraying）により合金基材に適用される。酸化ジ
ルコニウムは外層または熱遮断層を形成し、そし
てジルコニアは、カルシア、イツトリアまたはマ
グネシアといつた第二の酸化物で部分的に安定化
される。プラズマ溶射技法は適用に２個の銃を必
要とする；それは不均一コーチングを生ずる；そ
してそれは凹入する表面には適用できないかまた
は適用が困難である。プラズマ溶射されたコーチ
ングは、破局的破損につながる微小亀裂およびピ
ンホールをしばしば有する。 熱遮断層コーチングは電子ビーム気化を用いて
適用することもできる。この適用法は高価であり
そして見通し線適用（line of sight
application）に限定される。コーチング構成元
素の蒸気圧の相違のためにコーチング組成の変動
がしばしば起る。 前記スーパーアロイのような金属基材に熱遮断
コーチングを適用する改善された方法を提供する
のが本発明の目的である。 スーパーアロイにそのようなコーチングを適用
する改善された方法を提供するのが本発明の特別
の目的である。 本発明の他の目的は、例えばスーパーアロイ等
の金属の基材に適用された、熱遮断層の要件を満
足し、およびまた亀裂その他の欠陥が実質的に無
くそして基材にしつかりと結合された均一なコー
チングを生ずる金属酸化物の形の熱遮断コーチン
グを含む構造体を提供することである。 本発明の上記のおよびその他の目的は、以下の
記載および添付の特許請求の範囲から明らかであ
ろう。 本発明に従つて、下記規準に従つて選ばれる２
つの金属M1およびM2を含む合金または金属の物
理的混合物を用意する。次にこの合金または金属
混合物を溶融して均一な溶融物とし、これを次に
金属基材へ、溶融物中に該基材を浸漬することに
より適用する。または、金属混合物または合金を
微細に分割された状態に粉砕し、そして微細に分
割された金属を揮発性溶剤中に入れてスラリーと
し、これを噴霧または刷毛塗により金属基材に適
用する。得られるコーチングを加熱して揮発性溶
剤の蒸発および合金または金属混合物の基材表面
上への溶融を達成させる。（金属の物理的混合物
を使用した場合、それらは溶融により合金に転化
されるか、またはスラリー適用法においてその場
で合金される。） 金属M1およびM2は次の規準によつて選ばれ
る：M1は約900℃の温度で二酸化炭素と一酸化炭
素の混合物によつて生ずるような低濃度の酸素を
含む雰囲気に曝された時に熱的に安定な酸化物を
形成する。金属M2はそのような条件下で安定な
酸化物を形成せず、全くまたは実質的に全く酸化
されていない金属の形のままである。更にM2は、
それが基材の成分の１またはそれ以上を抽出して
（M1の酸化から生ずる）酸化物外層と基材の間に
中間層（このような中間層はM2および抽出され
た成分との合金であり、そして酸化物層と基材の
結合に役立つ）を形成するという意味において基
材合金と相溶性である。 M1は上記M1の要件を満足させる２またはそれ
以上の金属の混合物または合金であつてもよいこ
と、およびM2は上記M2の要件を満足させる２ま
たはそれ以上の金属の混合物または合金であつて
もよいことは理解されるであろう。 基材合金に適当な厚さのコーチングを上記浸漬
コーチング法またはスラリー法により適用したら
（そして後者の場合には溶剤を蒸発させそして
M1／M2金属合金または混合物を基材表面に溶融
させた後）、次に表面を、二酸化炭素と一酸化炭
素の混合物（以後CO2／COと称す）のような選
択的酸化雰囲気に曝す。典型的なCO2／CO混合
物は90％のCO2および10％のCOを含む。そのよ
うな混合物を高温に加熱した時、次式に従つた平
衝混合物が生ずる： CO＋１／2O2＝CO2 この平衝混合物中の酸素濃度は非常に小さく、
例えば800℃において平衝酸素分圧は約２×10-17
気圧であるが、そのような温度でM1の選択的酸
化を惹起するのに充分である。他の酸化雰囲気、
例えばM2中の元素の酸化物の解離圧よりも低く
M1の酸化物の解離圧よりも高い酸素分圧を与え
る水素と水蒸気の混合物または酸素とアルゴンの
ような不活性ガスの混合物を使用してもよい。 このように形成され適用されたコーチングを次
に好ましくは焼鈍工程にかける。使用条件下で焼
鈍が起る場合には焼鈍工程を省略することができ
る。 この方法から第１図に示したような構造体が生
ずる。 第１図において１０は基材合金、１１は該基材
に被覆された層状コーチングを示す。層状コーチ
ング１１は中間金属層１２および外側酸化物層１
３からなる。層１２および１３の相対的厚さは誇
張されている。基材層１０は意図される任務（用
途）に必要な厚さを有する。 層１２および１３は合せて典型的には約300な
いし400マイクロメーターの厚さであろう。層１
２は約250マイクロメーターの厚さ、層１３は約
150マイクロメーターの厚さであろう。層１２お
よび１３は、基材と強固な結合を形成しそして充
分な熱および酸化障壁を与えるに充分な厚さを有
するものであることは理解されるであろう。 金属M1およびM2は、任意の型および基材合金
の性質に依つて、それぞれ表およびから選ぶ
ことができる。
【表】
表 （M2）
ニツケル Ni
コバルト Co
アルミニウム Al
イツトリウム Ｙ
クロム Cr
鉄 Fe
表から選ばれる２またはそれ以上の金属と表
から選ばれる２またはそれ以上の金属を、コー
チング合金または混合物の形成に用いてもよいこ
とは理解されるであろう。適当なM1／M2金属混
合物の例を表に示す。 表 M1 M2 Ce ＋ Co Ce ＋ Ni Ce ＋ Co／Cr Ce ＋ Ni／Cr Zr ＋ Co Zr ＋ Ni Sm ＋ Co Sm／Ce ＋ Co M1とM2の割合は、約50ないし90重量％のM1
と約10ないし50重量％のM2、好ましくは約70な
いし90％のM1と約10ないし30％のM2の間で変化
させうる。M1の割合は、熱遮断層を与えそして
基材の酸化を抑制するに充分な外側酸化物層を形
成するに充分であるべきであり、そしてM2の割
合はコーチングを基材に結合するに充分であるべ
きである。 表中の金属の大部分はランタニド系列元素の
金属であることが気付かれるであろう。そのよう
な金属およびジルコニウムはM1に対する好まし
い選択である。 表は本発明に従つてM1／M2が適用される基
材合金の例を提供する。本発明はスーパーアロイ
一般に、そして特にコバルトおよびニツケルをベ
ースとするスーパーアロイに適用し得ることが気
付かれるであろう。 表 ニツケルベーススーパーアロイ IN738 コバルトベーススーパーアロイ MAR−
M509 NiCrAlY型結合コーチング合金 CoCrAlY型結合コーチング合金 本発明はまた、密着しておりそして熱障壁およ
び／または周囲雰囲気による酸化からの保護を提
供するコーチングから益を得るいかなる金属基材
にも適用しうる。 浸漬コーチング法が好ましい。この方法におい
ては、溶融されたM1／M2合金が用意され、そし
て基材合金がコーチング合金体中に浸漬される。
合金の温度および基材が溶融合金中に保持される
時間はコーチングの厚さを制御するであろう。適
用されるコーチングの厚さは100マイクロメータ
ーないし1000マイクロメーターにわたりうる。好
ましくは、約300マイクロメーターないし400マイ
クロメーターのコーチングが適用される。コーチ
ングの厚さは個々の最終用途の必要条件に従つて
与えられるであろうことは理解されるであろう。 スラリー溶融法は、それがコーチング合金また
は金属混合物を希釈し、従つて基材に適用される
コーチングの厚さをより良好に制御することを可
能にするという利点を有する。典型的には、スラ
リーコーチング技法は次のように適用されうる：
M1とM2の合金をミネラルスピリツトおよび
Nicrobraz500（Well Colmonoy Corp.）やMPA
−60（BaKer Coaster Oil Co.）といつた有機セ
メントと混合する。スラリー中に使用される代表
的割合はコーチング合金45重量％、ミネラルスピ
リツト10重量％、および有機セメント45重量％で
ある。次にこの混合物を例えば酸化アルミニウム
球を使用するセラミツクボールミル中で摩砕す
る。得られるスラリーをアルミナ球と分離した
後、それを（合金粒子の液体媒体中への均一な分
散を確保するために撹拌しつつ）基材表面に適用
し、そして溶剤を例えば空気中で周囲温度または
若干高めた温度で蒸発させる。残渣の合金および
セメントを次に、酸素をゲツターの作用にさらす
ために熱カルシウムチツプ上に通したアルゴンの
ような不活性雰囲気中で適当な温度例えば1250℃
に加熱することにより、該表面上へ溶融させる。
セメントは分解しそして分解生成物は揮発するで
あろう。 次の特定例は本発明の実施および利点を更に説
明するに役立つであろう。 例 １ 基材は、下記組成を有するIN738として知られ
るニツケルベーススーパーアロイであつた： 61％ Ni 1.75％ Mo 8.5％ Co 2.6％ Ｗ 16％ Cr 1.75％ Ta 3.4％ Al 0.9％ Nb ３−４％ Ti コーチング合金は一つの場合には90％のセリウ
ムおよび10％のコバルトを含む合金であり、そし
て他の場合には90％のセリウムと10％のニツケル
を含む合金であつた。基材合金の棒を溶融したコ
ーチング合金中に浸漬することにより基材を被覆
した。コーチング合金の温度は600℃で、これは
コーチング合金の液相線温度より上である。実験
により、約１分間の浸漬時間は充分な厚さのコー
チングを与えることが測定された。 次に棒を溶融体から抜出し、そして90.33％の
CO2と9.67ののCOを含むCO2／CO混合物に曝し
た。曝露時間は30分ないし２時間にわたり、そし
て曝露温度は800℃であつた。800℃における
CO2／CO混合物の平衝酸素分圧は2.25×10-17気
圧であり、そして900℃におけるそれは7.19×
10-15気圧である。CoOの解離圧は800および900
においてそれぞれ2.75×10-16気圧および3.59×
10-14気圧と計算され、そしてNiOの解離圧はそ
れぞれ9.97×10-15気圧および8.98×10-13気圧と
計算された。これらの環境下でコバルトもニツケ
ルも酸化されなかつた。 各コートされた試料を次に900℃または1000℃
の水平管状炉中で酸素の不在下に２時間以下の時
間焼鈍した。これは中間層の酸化物粒子の再結晶
化を生じた。 セリウムコバルト合金でこのように処理された
試料の試験は、第２図に示すような断面の構造を
顕示した。第２図でも第１図におけるように、各
種の層の厚さは比例しておらず、コーチングの層
の厚さは誇張されている。 第２図において、基材は１０で、相互作用域は
１２Ａで、サブスケール域は１２Ｂで、そして密
な酸化物域は１３で示される。密な酸化物域は実
質的に全部CeO2からなる；サブスケール域１２
ＢはCeO2と金属コバルトの両者を含み、そして
相互作用域は１２Ａはコバルトと基材から抽出さ
れた１またはそれ以上の金属を含む。 90％のセリウムと10％のニツケルを含むセリウ
ム−ニツケル合金を用いて同様の結果が得られ
た。 これらのコーチングは、前記のような用途に適
当な熱遮断層を提供し、それらは密着しており、
そしてそれらは使用中に受容しえない劣化を起さ
ない。
から選ばれる２またはそれ以上の金属を、コー
チング合金または混合物の形成に用いてもよいこ
とは理解されるであろう。適当なM1／M2金属混
合物の例を表に示す。 表 M1 M2 Ce ＋ Co Ce ＋ Ni Ce ＋ Co／Cr Ce ＋ Ni／Cr Zr ＋ Co Zr ＋ Ni Sm ＋ Co Sm／Ce ＋ Co M1とM2の割合は、約50ないし90重量％のM1
と約10ないし50重量％のM2、好ましくは約70な
いし90％のM1と約10ないし30％のM2の間で変化
させうる。M1の割合は、熱遮断層を与えそして
基材の酸化を抑制するに充分な外側酸化物層を形
成するに充分であるべきであり、そしてM2の割
合はコーチングを基材に結合するに充分であるべ
きである。 表中の金属の大部分はランタニド系列元素の
金属であることが気付かれるであろう。そのよう
な金属およびジルコニウムはM1に対する好まし
い選択である。 表は本発明に従つてM1／M2が適用される基
材合金の例を提供する。本発明はスーパーアロイ
一般に、そして特にコバルトおよびニツケルをベ
ースとするスーパーアロイに適用し得ることが気
付かれるであろう。 表 ニツケルベーススーパーアロイ IN738 コバルトベーススーパーアロイ MAR−
M509 NiCrAlY型結合コーチング合金 CoCrAlY型結合コーチング合金 本発明はまた、密着しておりそして熱障壁およ
び／または周囲雰囲気による酸化からの保護を提
供するコーチングから益を得るいかなる金属基材
にも適用しうる。 浸漬コーチング法が好ましい。この方法におい
ては、溶融されたM1／M2合金が用意され、そし
て基材合金がコーチング合金体中に浸漬される。
合金の温度および基材が溶融合金中に保持される
時間はコーチングの厚さを制御するであろう。適
用されるコーチングの厚さは100マイクロメータ
ーないし1000マイクロメーターにわたりうる。好
ましくは、約300マイクロメーターないし400マイ
クロメーターのコーチングが適用される。コーチ
ングの厚さは個々の最終用途の必要条件に従つて
与えられるであろうことは理解されるであろう。 スラリー溶融法は、それがコーチング合金また
は金属混合物を希釈し、従つて基材に適用される
コーチングの厚さをより良好に制御することを可
能にするという利点を有する。典型的には、スラ
リーコーチング技法は次のように適用されうる：
M1とM2の合金をミネラルスピリツトおよび
Nicrobraz500（Well Colmonoy Corp.）やMPA
−60（BaKer Coaster Oil Co.）といつた有機セ
メントと混合する。スラリー中に使用される代表
的割合はコーチング合金45重量％、ミネラルスピ
リツト10重量％、および有機セメント45重量％で
ある。次にこの混合物を例えば酸化アルミニウム
球を使用するセラミツクボールミル中で摩砕す
る。得られるスラリーをアルミナ球と分離した
後、それを（合金粒子の液体媒体中への均一な分
散を確保するために撹拌しつつ）基材表面に適用
し、そして溶剤を例えば空気中で周囲温度または
若干高めた温度で蒸発させる。残渣の合金および
セメントを次に、酸素をゲツターの作用にさらす
ために熱カルシウムチツプ上に通したアルゴンの
ような不活性雰囲気中で適当な温度例えば1250℃
に加熱することにより、該表面上へ溶融させる。
セメントは分解しそして分解生成物は揮発するで
あろう。 次の特定例は本発明の実施および利点を更に説
明するに役立つであろう。 例 １ 基材は、下記組成を有するIN738として知られ
るニツケルベーススーパーアロイであつた： 61％ Ni 1.75％ Mo 8.5％ Co 2.6％ Ｗ 16％ Cr 1.75％ Ta 3.4％ Al 0.9％ Nb ３−４％ Ti コーチング合金は一つの場合には90％のセリウ
ムおよび10％のコバルトを含む合金であり、そし
て他の場合には90％のセリウムと10％のニツケル
を含む合金であつた。基材合金の棒を溶融したコ
ーチング合金中に浸漬することにより基材を被覆
した。コーチング合金の温度は600℃で、これは
コーチング合金の液相線温度より上である。実験
により、約１分間の浸漬時間は充分な厚さのコー
チングを与えることが測定された。 次に棒を溶融体から抜出し、そして90.33％の
CO2と9.67ののCOを含むCO2／CO混合物に曝し
た。曝露時間は30分ないし２時間にわたり、そし
て曝露温度は800℃であつた。800℃における
CO2／CO混合物の平衝酸素分圧は2.25×10-17気
圧であり、そして900℃におけるそれは7.19×
10-15気圧である。CoOの解離圧は800および900
においてそれぞれ2.75×10-16気圧および3.59×
10-14気圧と計算され、そしてNiOの解離圧はそ
れぞれ9.97×10-15気圧および8.98×10-13気圧と
計算された。これらの環境下でコバルトもニツケ
ルも酸化されなかつた。 各コートされた試料を次に900℃または1000℃
の水平管状炉中で酸素の不在下に２時間以下の時
間焼鈍した。これは中間層の酸化物粒子の再結晶
化を生じた。 セリウムコバルト合金でこのように処理された
試料の試験は、第２図に示すような断面の構造を
顕示した。第２図でも第１図におけるように、各
種の層の厚さは比例しておらず、コーチングの層
の厚さは誇張されている。 第２図において、基材は１０で、相互作用域は
１２Ａで、サブスケール域は１２Ｂで、そして密
な酸化物域は１３で示される。密な酸化物域は実
質的に全部CeO2からなる；サブスケール域１２
ＢはCeO2と金属コバルトの両者を含み、そして
相互作用域は１２Ａはコバルトと基材から抽出さ
れた１またはそれ以上の金属を含む。 90％のセリウムと10％のニツケルを含むセリウ
ム−ニツケル合金を用いて同様の結果が得られ
た。 これらのコーチングは、前記のような用途に適
当な熱遮断層を提供し、それらは密着しており、
そしてそれらは使用中に受容しえない劣化を起さ
ない。
第１図および第２図は本発明によりコーチング
された金属基材からなる構造体の例の断面図であ
る。 １０…基材、１２および１３…コーチング層。
された金属基材からなる構造体の例の断面図であ
る。 １０…基材、１２および１３…コーチング層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ａ 被覆されるべき基材金属を用意し、該基
材は高度の機械強度を有する機械構造体に使用
するに適した構造体物品であり、 ｂ 少なくとも１つの金属M1と少なくとも１つ
の他の金属M2の合金または混合物を用意し、
M1は 該合金または混合物の50重量％より少なくな
く、M2は実質的量で存在するがM1とM2の50
重量％を超えることはなく、そしてM1とM2は
下記規準に従つて選ばれ即ち、 (1) M1は、非常に小さな酸素分圧を有する雰
囲気中で昇温下で分子酸素により酸化されや
すく、該酸化は安定なM1の酸化物を生ずる、 (2) M2は、そのような条件下で安定な酸化物
を形成せず実質的に全く酸化されずに残存す
るものであり、 ｃ 基材の表面に該合金または混合物を次の方法
により適用し、即ち(1)該基材をM1とM2の溶融
合金内に浸漬するか、または(2)金属M1とM2が
分離した金属として、または金属M1とM2の合
金としての何れかの形でかつ微粉化した形態の
金属M1とM2の、揮発性液中のスラリーを該基
材に適用して次いで該溶媒を揮発させそして金
属を溶着させるかし、 ｄ M2の実質的酸化無しに昇温下でM1の選択的
酸化を行い、 ｅ 上記方法は該基材に接着するコーチングを生
成し、該コーチングは中間結合層と最外部高密
度酸化物層を有し、該酸化物層は実質的に全部
がM1の酸化物でありそして該基材の保護熱遮
断層として作用し、該中間結合層は(1)相互作用
域と(2)サブスケール域を有し、該相互作用域は
酸化されていないM2から実質的に構成され、
これはM2の少なくとも一つの成分を該基材の
少なくとも一つの成分に適用することにより該
基材に接着されるものであり、そして該サブス
ケール域はM2の充分な量とM1の酸化物とから
構成されて該相互作用域と密着関係を生ぜし
め、該最外部高密度酸化物層と該中間結合層は
上記工程ｄにより形成され、該中間結合層は該
最外部高密度酸化物層を該基材に接着する作用
をすることを含む、金属酸化物で金属基材をコ
ーチングして熱遮断層を提供する方法。 ２ 段階ｄ後にコーチングを焼鈍する特許請求の
範囲第１項記載の方法。 ３ 基材金属がスーパーアロイである特許請求の
範囲第１項記載の方法。 ４ M1がランタニド金属から選ばれる特許請求
の範囲第１項記載の方法。 ５ M1がセリウムである特許請求の範囲第４項
記載の方法。 ６ M2がニツケル、コバルト、アルミニウム、
イツトリウム、クロムおよび鉄の群から選ばれる
特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７ M1がセリウム、M2がコバルトまたはニツケ
ル、そして基材金属がスーパーアロイである特許
請求の範囲第１項記載の方法。
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|---|---|---|---|
| US06/325,504 US4483720A (en) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | Process for applying thermal barrier coatings to metals |
| US325504 | 1981-11-27 |
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| JPH0353390B2 true JPH0353390B2 (ja) | 1991-08-14 |
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