JPH0372706B2 - - Google Patents

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JPH0372706B2
JPH0372706B2 JP57137165A JP13716582A JPH0372706B2 JP H0372706 B2 JPH0372706 B2 JP H0372706B2 JP 57137165 A JP57137165 A JP 57137165A JP 13716582 A JP13716582 A JP 13716582A JP H0372706 B2 JPH0372706 B2 JP H0372706B2
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JP
Japan
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coating
hafnium
nicocraly
superalloy
yttrium
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JP57137165A
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JPS5837146A (ja
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Sukotsuto Dejuaru Deuitsudo
Kumaa Guputa Deinetsushu
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RTX Corp
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United Technologies Corp
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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
    • 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
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C22C19/058—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium without Mo and W
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/073—Metallic material containing MCrAl or MCrAlY alloys, where M is nickel, cobalt or iron, with or without non-metal elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
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Description

【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］ 本発明は、超合金基質にNiCrAlY又は
NiCoCrAlY被覆を形成する方法に係る。 ［従来の技術］ 超合金基質を、NiCrAlY被覆又はNiCoCrAlY
被覆により保護する機能は、基質の表面に薄いア
ルミナの層が形成されることにより得られる。酸
化及び高温腐食に抵抗するのはかかるアルミナ層
である。アルミナの密着性を向上させ且その剥離
傾向を低減すべく、被覆に対しイツトリウムの如
き酸素活性元素が添加される。 超合金の開発の初期段階に於ては、超合金はい
わゆる等軸晶にて使用され、被覆されずに、ある
いは被覆される場合にも、アルミナイド被覆の如
き簡単な被覆が施された状態で使用されていた。
超合金に対する性能の条件が厳しくなるにつれ
て、超合金それ自体の改善及び被覆の改善が行な
われた。 超合金それ自体の改善の分野に於ては、超合金
が結晶組織学的に一方向に配向された細長い結晶
粒として凝固せしめられる、いわゆる一方向凝固
法の開発によつて、著しい改善がなされた。この
ことは本願出願人と同一の譲受人に譲渡された米
国特許第3260505号に記載されている。 またほぼこれと同時に、被覆の改善の分野に於
ては、NiCrAlY又はNiCoCrAlYの如きMCrAlY
型の被覆が開発された。この被覆は従来より使用
されていたアルミナイド被覆よりも保護性能に優
れたものである。米国特許第3542530号、同第
3676085号、同第3754903号、同第3928026号は
MCrAlY被覆に関するものである。 一方向凝固法は有望なものではあるが、横方向
に延性に関して重大な問題が発生した。一方向に
配向された細長い結晶粒の間の粒界は、結晶粒の
配向軸線に垂直な方向に於て極めて弱いことが発
見された。この問題は、同じく本願出願人と同一
の譲受人に譲渡された米国特許第3711337号に記
載されている如く、合金に対し少量（0.5〜２％）
のハフニウムを添加することによつて解決され
た。 ハフニウムを添加することによつて上記の強度
に於ける方向性の問題を改善された一方向凝固物
品の開発と、MCrAlY被覆の開発とは、同一の
実験室に於てほぼ同時に行なわれたもので、当然
これらは組合せて使用された。従つて、熱的にも
強度的にも厳しく要求が課せられる用途、特に第
一段のタービンブレードに於ては、当然の如く、
ハフニウムを添加され一方向凝固された基質に
MCrAlY被覆を施すことが行われた。 ［発明が解決しようとする課題］ しかし、ハフニウムを含有し一方向凝固された
柱状晶基質に対し、MCrAlY被覆を施す場合に、
MCrAlY被覆の組成を最適化すべく、そのイツ
トリウム含有量を重量で約0.5％又は0.7％以上と
すると、被覆と基質の界面に好ましからざる低融
点の相（イツトリウムとハフニウムとに基く相）
が発生することが解つた。 本発明は、一方向凝固された柱状晶基質の如く
ハフニウムを含むことが強度特性の改善上望まれ
る基質に、イツトリウムが被覆の密着性と対剥離
性の改善上重要な要素をなしているMCrAlY被
覆を施さんとする場合に生ずることが明らかとな
つた上記の問題に着目し、この問題を解決するこ
とによつて、ハフニウムを含む超合金基質に上記
の低融点相を生ずることなくMCrAlY被覆を施
すことができ、これによつてハフニウムを添加す
ることにより超合金基質自体の強度特性の改善を
充分に計り且その表面にイツトリウムを最適含有
量にて含むことにより密着性と対剥離性に於いて
充分改善されたMCrAlY被覆を施し、基質それ
自身の強度特性に於て優れ且高温強度に優れた被
覆が高い密着性と耐剥離性をもつて施された超合
金物品を得る方法を提供することを課題としてい
る。 ［課題を解決するための手段］ かかる課題は、本発明によれば、Hfを0.5〜２
％含む超合金の基質上に、Crを10〜35％、Alを
８〜20％、Ｙを1.1〜３％含み、残部が実質的に
Niよりなる被覆、又はCrを10〜35％、Alを８〜
20％、Coを30％以下、Ｙを1.1〜３％含み、残部
が実質的にNiよりなる被覆を、プラズマスプレ
ー法によつて施すことにより被覆された超合金物
品を得る方法によつて達成される。 ［作用］ 上記の如くハフニウムを含む超合金基質上に上
記の如き組成のMCrAlY型被覆を特にプラズマ
スプレー法により施すときには、プラズマスプレ
ーによつて被覆材が基質の表面に噴付けられる
際、基質の表面に近い部分にあるハフニウムは、
プラズマによつて与えられる高温の下に、被覆材
中に酸化イツトリウム及び酸化アルミニウムとし
て存在する酸素によつて酸化され、酸化ハフニウ
ムになる。ハフニウムは一旦酸化されると安定
し、有害な融点の低い相を形成することはない。
こうしてハフニウムを、それがイツトリウムと反
応して低融点の相を形成する前に酸化させておく
ことにより、低融点相の発生を回避してイツトリ
ウムを含む超合金基質上にMCrAlY型の被覆を
形成することができる。 ［実施例］ 本発明によれば、NiCoCrAlY被覆内のイツト
リウムの量を従来技術に於ける量以上に増大し、
被覆の密着性及び対剥離性に於いてより有効な効
果を得ることができる。下記の表１は本発明に適
用できる被覆の組成範囲を示している。
【表】 かかる組成によれば被覆の耐酸化性が向上す
る。尚、かかる組成は、イツリウムの含有量が高
いことを除けば、米国特許第3928026号に記載さ
れたNiCoCrAlY被覆組成と同様である。かかる
被覆組成物はニツケル基超合金を保護するのに好
適なものである。当技術分野に於ては、ある状況
の下ではNiCoCrAlY被覆に他の元素を添加する
ことが有効であることが知られている。例えば米
国特許第4034142号には、MCrAlY被覆にケイ素
を添加することが提案されており、また米国特許
第3918139号には、NiCoCrAlY被覆にプラチナ
及びこれと同様の貴金属を添加することが提案さ
れている。本発明は上述の如き米国特許に記載さ
れた修正されたNiCoCrAlY被覆にも適用され得
るものである。また本発明に従つて使用される被
覆に於て、イツトリウムの含有量が高いことによ
り得られる有益な効果に関し大きく悪影響を与え
ることなく、その特性を改善をすべく、タンタル
（０〜10％）がイツトリウム含有量の高い
NiCoCrAlY被覆に添加されてよいことが解つて
いる。 添付の図面は、NiCoCrAlY被覆材料及びケイ
素を添加することにより修正されたNiCoCrAlY
＋Si被覆材料の酸化寿命に対するイツトリウム含
有量の影響を示している。NiCoCrAlY被覆材料
の公称組成は重量で22％Co、18％Cr、12.5％Al、
種々の量のＹ、残部Niであり、ケイ素を含有す
るNiCoCrAlY被覆の公称組成は重量で22％Co、
18％Cr、12.5％Al、1.5％Si、種々の量のＹ、残
部Niであつた。試験は1149℃の最高温度にて運
転された繰返しバーナ装置内にて行なわれた。尚
被覆寿命の測定結果は被覆の厚さの相違を反映す
るよう補正された。 添付の図面により、イツトリウムの含有量を増
大させれば被覆の寿命が大幅に増大することが解
る。例えばNiCoCrAlY被覆については、イツト
リウムの含有量を１％より２％に増大することに
より、被覆の寿命が約825時間より約1290時間に
まで50％以上増大することが解る。 かかる被覆材料がハフニウムを含有する基質に
対しプラズマスプレー法により着装された。この
場合、被覆と基質の界面の近傍に於ける基質中の
ハフニウムは、被覆材中に酸化イツトリウム及び
酸化アルミニウムとして存在する酸素により酸化
されて安定な酸化ハフニウムになり、有害の融点
の低い相は形成されないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
添付の図面はNiCoCrAlYとそれにSiを加えた
二つの被覆についてイツトリウム含有量の関数と
して被覆の寿命を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ Hfを0.5〜２％含む超合金の基質上に、Crを
    10〜35％、Alを８〜20％、Ｙを1.1〜３％含み、
    残部が実質的にNiよりなる被覆を、プラズマス
    プレー法によつて施すことにより被覆された超合
    金物品を得る方法。 ２ Hfを0.5〜２％含む超合金の基質上に、Crを
    10〜35％、Alを８〜20％、Coを30％以下、Ｙを
    1.1〜３％含み、残部が実質的にNiよりなる被覆
    を、プラズマスプレー法によつて施すことにより
    被覆された超合金物品を得る方法。
JP57137165A 1981-08-05 1982-08-05 被覆組成物 Granted JPS5837146A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US28995381A 1981-08-05 1981-08-05
US289953 1981-08-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5837146A JPS5837146A (ja) 1983-03-04
JPH0372706B2 true JPH0372706B2 (ja) 1991-11-19

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ID=23113894

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JP57137165A Granted JPS5837146A (ja) 1981-08-05 1982-08-05 被覆組成物

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CA (1) CA1209827A (ja)
DE (1) DE3229285A1 (ja)
FR (1) FR2511043B1 (ja)
GB (1) GB2103656B (ja)
IL (1) IL66443A (ja)

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