JPS6035992B2 - Ni合金のAlコ−テイング方法 - Google Patents

Ni合金のAlコ−テイング方法

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JPS6035992B2
JPS6035992B2 JP55057854A JP5785480A JPS6035992B2 JP S6035992 B2 JPS6035992 B2 JP S6035992B2 JP 55057854 A JP55057854 A JP 55057854A JP 5785480 A JP5785480 A JP 5785480A JP S6035992 B2 JPS6035992 B2 JP S6035992B2
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清 大高
昭 岡山
賢一 鬼沢
浩 添野
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    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288Protective coatings for blades
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    • C23CCOATING 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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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はNi合金のAIコーティング方法に係り、特に
Nj合金の表面に耐食性および延性にすぐれたNコーテ
ィング層を形成させることができるNi合金のNコーテ
ィング方法に関する。
Nj合金はガスタービン、ジェットエンジンなどの高温
部分にいまいま使用されているが、この場合にS,CI
,V,Na,Pbなどを含有する腐食性、酸化性の燃焼
ガス雰囲気にさらされる。従ってNi合金は高温におけ
る機械的強度が大であるとともに燃焼ガスに対する耐食
性、耐酸化性も同時に兼ね備えることが必要となる。N
i合金に耐食性、耐酸化性を付与するためには、Cr,
AIなどの合金元素含有量を増加させることが必要であ
るが、合金元素としてのCr,AIなどの含有章が多過
ぎると延性の低下などが生ずるため、これらの元素のN
i合金への添加量にはおのずから制限がある。このため
現状ではNi合金にコーティング処理などの表面処理を
施してNi合金を燃焼ガスから保護することが一般に行
なわれている。
Ni合金のコーティング処理の代表的なものとしてAI
コーティング処理があり、このAIコーティング処理は
溶触塩浸渡法、スパッタリング法、葵着法、CVD法、
パック法などにより実施されているが、これらのうちで
、N粉末、不活性耐火材料粉末(例えばアルミナ)およ
びハロゲンイQ舌力剤粉末(例えばNH4,CI,NH
4F,NaC1,NaF,山CI3など)よりなる山パ
ック剤中にNi合金を埋め込み、加熱してNi合金表面
にN含有量の高いコーティング層を形成させるパック法
が技も一般的である。このパック法により形成されれた
コーティング層はNと被処理材であるNi合金中のNi
とが結合して形成されたNi2N3,NiAIなどの金
属間化合物からなり、特にコーティング層中のCr量を
多くし耐食性を高めるためにパック処理温度を850q
o以下の低温にした場合には、コーティング層は機械的
に脆いNi2N3が主体であるため、パック処理後にさ
らに熱処理を施してコーティング層をより延性のあるN
iNに変換処理する必要がある。変換処理後のコーティ
ング層はAIリッチなNiAI層とNiリッチなNiA
I層に分離するが、従釆この変換処理を高温下に長時間
かけて行なっていたため、全コーティング層に占めるN
iリッチなNiAI層の割合が大きくなり、良好な耐食
性を有するコーティング層が必ずしも得られていないと
いう欠点があった。本発明の目的は、Ni合金の表面に
耐食性および延性にすぐれたAIコーティング層を形成
させることができるNi合金のAIコーティング方法を
提供することにある。
本発明の要旨は、Ni合金を850qC以下の温度で山
の拡散浸透処理したのち、得られたアルミナィド層をモ
ノアルミナィド層に変換する、熱処理を施すNi合金の
山コーティング方法において、熱処理として溶体処理と
時効処理を行う際の熱処理の温度T(〇K)と時間t(
hr)から決まるパラメータP。
(ここにTi,tiはi番目の熱処理温度、時間を示し
、nはAIパック処理後の熱処理回数を示し、n=2で
ある。
)の値が50〜52.5となるようにAIパック処理後
の熱処理条件を設定し、得られたAIコ−ティング層に
占めるNiリッチなNi山層の割合を20〜40%にし
たことを特徴とするNi合金の山コーティング方法にあ
る。
上記本発明の要旨において第1回目の熱処理は液体化処
理であり、その処理温度および処理時間はそれぞれ10
00〜1300℃、2〜lq時間である。
また第2回目の熱処理は時効処理であり、その処理温度
および処理温度はそれぞれ600〜90ぴ○、10〜3
q時間である。これらの温度範囲、時間範囲内で液体化
処理および時効処理を上記パラメータPoの値になるよ
うに行えば、NiリッチなNiAI層の厚さの割合を2
0〜40%になるようにすることができる。上記の如く
本発明はNパック処理後の熱処理条件を上記熱処理パラ
メ−タPoの値が50〜52.5となるように設定する
ことにより、縛られたAIコーティング層に占めるNi
リッチなNiN層の割合を20〜40%にしたものであ
り、かくすることによりAIコーティング層に優れた耐
食性と耐熱衝撃性を付与することができる。
これに対してAIコーティング層に占めるNiリッチな
NiN層の割合が40%を超えると耐食性が箸るしく劣
るものとなる。その理由は、NiリッチなNiN層中に
は耐食性に有効とされているCrが母材から猪んど混入
しておらず、またNiリッチなNiN層自体の耐食性も
その外側に存在するNリッチなNiAI層に比較して劣
っているためと考えられる。またAIコーティング層に
占めるNiリッチなNiN層の割合が20%未満である
と耐熱衝撃性が劣化する。その理由はNコーティング層
が母材から混入したCr粒子を多く含有し、しかも比較
的に劣るAIリッチなNiN層の割合が相対的に増大す
るため、あるいはパック処理で形成されたNi2AI3
層が熱処理によっても完全にNiAI層に変換せずに残
存するためと考えられる。好ましくは25〜35%で特
に28〜32%がよい。NiリッチNiAI層とは原子
比でNiとAIとは5伍対50であるが、Niが50よ
り大きいものをいう。以下、実施例により本発明を更に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
実施例 AIコーティング処理されるNi合金としてIN−73
8を使用した。
IN−7紙の成分組成は以下のとおりである。0
0.17多 Nb 09 %○r 16.
1 Ti 3.3Ni Ba多 A2
3・40o 8.6 B O.01
Mo l.8 Zr o.09W
2.5 Ta l.7IN−738試験
片(IQ肋×8肋×5側)を機械加工によって切り出し
、25%のAI粉末と1.5%のN比CI粉末と7.3
5%のアルミナ粉末とからなるAIパック剤中に埋め込
み、アルゴンガス雰囲気下に75000でパック処理し
た後、山パック剤から取り出し、さらに熱処理を施して
IN−73箱拭険片にAIコーティング層を形成させた
山パック処理条件およびAIパック処理後の熱処理条件
の詳細は第1表を参照されたい。次に山コーティング処
理された試験片の耐食性を試験した。
耐食性は、山コ−ティング処理された試験片を25%N
aCI+75%Na2S04溶融塩中に全浸潰して電気
炉中で850q○、12餌時間加熱したのち、18%N
aOH十3%KMn04水溶液、次いで10%クエン酸
アンモニウム水溶液中で煮沸して脱スケールを行ない試
験後の腐食減量を求めることにより評価した。試験後の
腐食減量は第1表に示されており、これによると熱処理
パラメータP。の値が50.7〜52.4、全Nコーテ
ィング層厚さに対するNiリッチなNiAI層厚さが2
3〜38%である本発明のAIコーティング方法により
得られた試験片No.1〜3の腐食減量は0.43〜0
.7のc/めである。これに対して熱処理パラメータP
oの値が53.2、80.3全AIコーティング層厚さ
に対するNiリッチなNiAI層厚さが50%、60%
である比較試験片M.6,7の腐食減量は、それぞれ6
.0の9/地10.7倣/めであり、本発明のAIコー
ティング方法により得られた試験片M.1〜3は耐食性
に箸るしく優れていることが明らかとなった。次に本発
明のAIコーティング方法により得られた試験片舷.1
〜3および熱処理パラメータP。
の値が49.7、NiリッチなNiAI層厚さが16%
である比較片M.4およびパラメータPoの値が49.
9NiリッチなNiN層厚さが17%である比較片地.
5について耐熱衝撃性を試験した。熱衝撃性試験は室温
日800qo加熱水冷のサイクル(1サイクルが6分で
ある)を繰り返し、AIコーティング層に発生したクラ
ックを光学顕微鏡で観察することにより行なった。これ
によれば本発明の方法により得られた試験片恥.1〜3
はいずれもクラツクの発生が認められなかったのに対し
、比較試験片No.4は平均間隔約200ムのクラック
の発生が、比較片地.5は平均間隔約210仏のクラッ
クの発生が認められた。モノアルミナイド層中のNiリ
ッチなNiAIとAIリッチなNjAIとの2相分離組
織の構成は第1図に示す如くである。
この第1図は第1表の試験片No.2のコーティングの
断面顕鏡写真である。以上詳述した如く本発明によれば
Ni合金表面に耐食性および延性にすぐれたりコーティ
ング層を形成させることができるNi合金のAIコープ
ィング方法が提供された。
【図面の簡単な説明】
第1図は、試験片の金属組織を示す顕微鏡写真である。 第 1 表第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Ni合金表面に850℃以下の温度でAlを拡散浸
    透処理してNi_2Al_3を主体とするアルミナイド
    層を形成し、その後、該アルミナイド層をモノアルミナ
    イド層に変換する熱処理を施すNi合金のAlコーテイ
    ング方法において、前記熱処理として溶体化処理および
    時効処理を施して前記モノアルミナイド層中のNiリツ
    チなNiAl層の厚さの割合を20〜40%になるよう
    に前記熱処理の温度T(°K)と時間t(hr)をパラ
    メータP_0▲数式、化学式、表等があります▼ (ここに、Ti,tiはi番目の熱処理温度、時間を
    示し、nは熱処理回数を示しn=2とする。 )の値が50〜52.5となるようにしたことを特徴と
    するNi合金のAlコーテイング方法。
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EP81301932A EP0039594B1 (en) 1980-05-02 1981-05-01 A method of producing a nickel base alloy structure with ni-al coating
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EP0039594B1 (en) 1985-12-11
DE3173178D1 (en) 1986-01-23
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