JPS63216982A - 被覆配合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は高温で使用するアロイ、特にガスタービン部材
を保護する耐酸化性被覆体に関する。

ガスタービンエンジンは通常ジェットエンジンと呼ばれ
、エヤを導入し圧縮し、圧縮エヤと燃料とを混合し、混
合気を燃焼して燃焼ガスを生成し、燃焼ガスをタービン
へ通過させることにより回転力を発生する。この場合ガ
スタービン内では、固定タービン羽根部材に対し軸方向
に延びる通路から僅かに外れるように向けられ、燃焼ガ
スが回転され、回転ガス流が回転タービンホイールに付
設された一連のタービン羽根部材に衝突される。タービ
ン羽根に対しガスに衝突することによジタービンホイー
ルが迅速に回転される。タービン効率は公称動作温度が
上昇するに応じ増加するが、タービンが高温で作動しう
るか否かは、タービン羽根が熱ガス流による加熱、酸化
および腐蝕に対し耐性があり且充分な機械的強度を維持
しうるかに左右される。このため、ガスタービン内で高
温かつ高応力を受けても好適に機能可能なタービン部材
構成が望まれている。

（従来の技術） タービン部材を製造する従来法によれば、所望の形状を
有する強固で安定した部材の支持基材が製作され、基材
上に熱燃焼ガス流に対し耐酸化性および耐蝕性を有する
薄い保護被へ層が形成される。基材は通常ニッケル又は
コバルトを主成分とするスーパアロイ配合物を用い、一
度に鍛造法又は単に鋳造法によシ形成されるが、方向性
凝固法あるいは方向性再結晶法を用いることＫよシその
性能を向上する。粒界を持たせず（粒界の存在のため初
期破損が生じる可能性がある）、動作温度に対し最適の
性能を与えるべく形成された単結晶として基板を鋳造す
ることにより、一層高い動作温度での作動が可能になる
。

基板を保護するため、通常基板上に、熱燃焼ガス流に対
し耐酸化性を有する酸化アルミニウム等の被覆酸化物が
厚さ約０．００１〜０．０１０インチ（約２．５４　Ｘ
　１０−”　ｌ）Ｉ〜約２．５４０　Ｘ　１０−”０１
　）に形成される。

熱くよる塩蝕に対し抵抗性を示す他の成分を与えること
により、頻繁にガスタービンの開始、停止サイクルを繰
り返しても保護酸化物としてのスケール被覆層が接着形
成される。

（発明が解決しようとする問題点） 基材を改良することによりガスタービンの公称動作温度
が増大されるので、基材および被覆層の各性能を最適化
し、総合性能を最高にする必要がある。また単結晶のス
ーパアロイは高タービン温度での使用に特に好適である
が、高温での性能向上のため、単結晶基材の配合物はい
くつかの微妙かつ独特の方法で改質する必要があるが、
従来の保護被覆層を単結晶基材に形成しても最適性能が
得られなかった。

従ってタービン部材を保護する好適な被覆体、特に単結
晶スーパアロイで作られたタービン羽根の性能を最適化
し、かつ多結晶で作られた部材と共にも使用可能な被覆
体が望まれている。しかして本発明によれば、この要求
が満足されかつ多くの利点を有する被覆体が提供される
。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、スーパアロイで作られたガスタービン
部材を保護する耐酸化性被覆と、この保護された部材を
製造する方法とが提供される。被覆材の含有化学成分は
、保護酸化物スケールの付着性および被覆体の強度と拡
散安定性を高め、更に導入した塩類による腐蝕に対し充
分な抵抗性を与えるため、従来の被覆体の含有成分と異
ならしめられる。本発明の場合、被覆体および基材の採
用によりガスタービンの性能および動作寿命が向上され
る。

本発明によれば、スーパアロイで作られたタービン部材
を保護する被覆体の含有成分は実質的に以下の通りにさ
れる。

クロム　　　　　　　　１５〜３５重ｉｔ％アルミニク
ム　　　　　　　　８〜２０　！１１％タンタル　　　
　　　　　　０〜１０重量Ｘタンタルとニオブ　　　　
　０〜１０重Ｉｉｘシリコン　　　　　　　　　０．１
〜１．５重量Ｓハフニウム　　　　　　　　０．１〜１
．５重量Ｓイツトリウム　　　　　　　　θ　〜　１　
　ｇ１％コバルト　　　　　　　　　　０〜１０　重量
Ｘニッケル　　　　　　　全体が１００ｘとなるような
残υ分特に、単結晶成分のようなニッケルを主成分とす
るスーパアロイタービン羽根を保護する被覆体が好まし
く、その含有取分は実質的に以下の通りにされる。

クロム１７〜２３重ｉｌｘ アルミニウム　　　　　　　１０〜１３重量Ｘタンタル
とニオブ　　　　　　３〜８　重量％シリコン　　　　
　　　　　０．１〜１．５重量Ｓハフニウム　　　　　
　　　　０．１〜１．５重量Ｘイツトリウム　　　　　
　　　０〜　０．８重ｉ１ｘコバルト　　　　　　　　
　　０〜　微量ニッケル　　　　　　　全体が１００　
Ｘとなるような残り分又、単結晶成分のようなニッケル
を主成分とするスーパアロイタービン羽根を保護する被
覆体の含有成分が実質的に以下の通りにされることが更
に好ましい。

クロム　　　　　　　　２０　重量Ｘ アルミニウム　　　　　　　１１　重ｉｔｘタンタルと
ニオブ　　　　　７　重量Ｘシリコン　　　　　　　　
　０．１〜１．５重量Ｓハフニウム　　　　　　　　　
０．１〜１．５重量Ｓイツトリウム　　　　　　　　　
０〜０８重全Ｓコバルト　　　　　　　　　　０〜　微
量ニッケル　　　　　　　　全体が１００Ｘとなるよう
な残り公吏に、単結晶成分のようなニッケルを主成分と
するスーパアロイタービン羽根を保護する被覆体の含有
成分が実質的に以下の通りにされることが最も好ましい
。

クロム　　　　　　　　２０　重１ＩｉＮアルミニウム
　　　　　　　１１　重ｉｉＳタンタル　　　　　　　
　　７　重ｆｆ１ｘニオブ　　　　　　　　　　０〜　
微量ハフニウム　　　　　　　　　１　重量Ｘシリコン
　　　　　　　　　１　重量Ｘイツトリウム　　　　　
　　　０〜　微量コバルト　　　　　　　　　　　０〜
　微量ニッケル　　　　　　　全体が１００Ｓとなるよ
うな残り分（作用） 本発明の被覆体は使用中受ζする酸化あるいは他の劣化
を最小限に押える好適な手段により基材に形成しうる。

被覆体は拡散層としてでなく、被覆中に含まれる必要な
成分のすべてを有する上層として形成されることが好ま
しい。上層被覆の形成には、例えばプラズマ溶射法、電
子ビーム物理的蒸着法およびスパッタリング法が使用で
きる。

従って本発明によれば単結晶からなる成分配合物に対し
使用する保護被稜を最適化することによシガスターピン
の性能が大巾に向上されることは理解されよう。本発明
の他の特徴と利点は以下の添附四面および写真に沿って
の説明から理解されよう。

（実施例） 高温環境下における酸化および腐蝕からタービン羽根の
ようなガスタービン部材を保護する被覆体および被覆方
法が開示される。被覆されたガスタービン部材の一例と
して、エヤ冷却によるタービン羽根−が第１図に示され
る。タービン羽根■は根部四を介しタービンホイールに
付設され、タービン羽根■のエアフォイル（板Ｘ　）　
ｅ４）に対し熱ガス流が衝突される。

エアフォイル＠の厚さはその先縁部（ハ）から後縁部（
ハ）へ向って次第に薄くされる。第２図には、羽根の基
材０２を保護するために基材（３りに被覆層（至）を形
成したときの後縁部（２）の断面図が示される。又第３
図には、タービン羽根（２）が高温に曝された後の後縁
部■の断面図が示される。タービン羽根■が高温に曝さ
れると、被租層■および基材ｃ１７Ｊが化学的に相互拡
散されて基材内に拡散部（ロ）が形成され、この拡散部
（２）は望ましいものではないが高温下では必然的に拡
散してしまう。拡散部（ロ）の強度は基材ｃｌシより低
いので、拡散部（３〜が存在することによりエアフォイ
ル０４）が軟弱化されてしまう。一方拡散部（２）の厚
さはわずか約千分の一インチ（約２．５４　ｘ　１０−
３０Ｉｎ　）程度であり、エアフォイル（２（イ）の肉
厚部ではその軟弱度はさ程問題とならないが、エアフォ
イル（２４）の後縁部■のような肉薄部では、拡散部図
による弱化によりエアフォイルＣ４）が大巾に弱化され
る。又あるタービン部材においては、内部に冷却路が形
成され、中空であるので特に冷却路の周囲の壁肉厚が薄
くなっており、このため拡散部による弱化影響が重大と
なる。従って、あらゆる糧類のタービン部材の性能を向
上するＫは拡散部の淳さを最小限に押えることが必要と
なる。

ガスタービンの金属部材の支持体としての基材（例えば
基材０３）は通常ニッケル又はコバルトを主成分とする
スーパアロイで作られ、このスーパアロイには高温に対
し高い強度およびクリープ抵抗を与えるために各穐成分
が含まれる。ガスタービンの初期開発段階では、比較的
低温を受ける部材は鍛造又は通常の鋳造により製造され
たが、この部材は多結晶粒子構造となっている。部材の
一性能向上法によれば、この粒子構造が制御され、粒界
破損構成の影響が軽減される。方向性凝固および方向性
再結晶のため、羽根の粒子数が全体として従来の鋳造に
よる基材より少なく粒界が主応力に対し平行に整合され
粒界破損路に対する横断が除去される。

現在優れた鋳造法により、高温でも正常に機能しうる単
結晶基材を製造できる。高温下では酸化作用が極めて強
くまた被ａ層と基材の相互拡散作用即ち拡散速度が早く
なる。一方このような高温下では、最も損傷を与える硫
酸塩が最大的１７００〜１８００’Ｆ　（約９２７〜１
０００’Ｏ）までは部材表面上に存在するが更に高温で
は急速に蒸発されるので、凝縮された溶融塩膜による腐
蝕作用は通常低温下で受ける腐蝕作用に比べ幾分軽減さ
れる。又航空機のガスタービン部材は反復する温度サイ
クルおよび負荷サイクルを受けて動作するので、この被
覆により部材の反復する熱サイクルの影響を阻止する必
要がある。−動作サイクル中、エンジンが常温起動され
、短時間で暖機され次に離陸時に高温を受は力負荷を受
ける。バイミツトは動力を変えてエンジン温度を変え、
飛行の終了時にはエンジンを再び絞り、オフにする必要
がある。タービン部材を保護する被覆体は検査、交換又
は修理前条エンジンサイクルを通じ構造上一体に接着す
る必要がある。

被覆体は通常被覆面に急速に形成される酸化物スケール
により、タービン部材を有害な作用から保護している。

一方この酸化物スケール片の一部はスポーリングと呼ば
れる破砕工程によシ部材の作動中央なわれるが、被覆体
の含有成分が破砕部へと拡散するので、新しい酸化物表
面層が迅速に形成されるので、この部材の損傷はそれ以
上進むことはない。換言するに、被覆内には酸化物スケ
ールを形成する成分のタンクが分散されておシ、この成
分により損傷部が自動修復されることになる。被覆体内
の合金成分は又耐蝕性を与え、かつ酸化物スケールの被
覆体に対する付着性を向上するよう作用する。この場合
各種の合金成分により、好適な作用も生じるが、一方で
は被覆体から基材内へ拡散した後基材内の金属構造変化
が引き起こされる。

被覆体は上部被覆体又は拡散被覆体として適用できる。

上部被覆体には初期付着層内に必要な保護合金成分がす
べて含まれ、一方拡散被覆体にょシ基材および初期付着
層を互いに拡散せしめて保護する必要がある。

本発明により製造されるスーパアロイ製のガスタービン
部材を保護する被覆の含有成分は実質的に以下の通りで
ある。

クロム　　　　　　　　１５〜３５　重量Ｘアルミニウ
ム　　　　　　　　８〜２０　重量％タンタル　　　　
　　　　　０〜１０　　重量Ｘタンタルとニオブ　　　
　　０〜１０　重量Ｘシリコン　　　　　　　　　０．
１〜１．５重量Ｘハフニクム　　　　　　　　０．１〜
１．５重量Ｘイツトリウム　　　　　　　　０〜１１量
Ｘコバルト　　　　　　　　　　０〜１０　重量Ｘニッ
ケル　　　　　　　全体が１ｏｏｘとなるような残り分
特に、単結晶でニッケルを主成分とするスーパアロイの
タービン羽根を保護する被覆の含有成分は実質的に以下
の通りであることが更に好ましい。

クロム　　　　　　　　１７〜２３重量んアルミニウム
　　　　　　　１０〜１３　重量Ｘタンタルとニオブ　
　　　　ｉ　〜８　重量Ｘシリコン　　　　　　　　　
０゜１〜１．５重量Ｘハフニウム　　　　　　　　０．
１〜１．５重量Ｘイツトリウム　　　　　　　　０〜　
０．８重量Ｘコバルト　　　　　　　　　　０〜　微量
ニッケル　　　　　　　全体が１００Ｓとなるような残
り公文単結晶でニッケルを主成分とするスーパアロイの
タービン羽根を保護する被覆の含有成分が実質的に以下
の通りとなることがｙ！に又好ましい。

クロム　　　　　　　　２０　重量Ｘ アルミニウム　　　　　　　１１　重量Ｘタンタルとニ
オブ　　　　　７　重量Ｘシリコン　　　　　　　　　
０．１〜１．５重量Ｘハフニウム　　　　　　　　０．
１〜１．５重量Ｘイツトリウム　　　　　　　　０〜０
．８重量Ｘコバルト　　　　　　　　　　θ　〜微量ニ
ッケル　　　　　　　全体が１００　％となるような残
り公文単結晶でニッケルを主成分とするスーパアロイの
タービン羽根の被覆の含有成分が以下の通りとなること
が最も好ましい。

クロム　　　　　　　　２０　　！＠にアルミニウム　
　　　　　　１１　重量Ｘタンタル　　　　　　　　　
７　重量Ｘニオブ　　　　　　　　　０〜微撤 ハフニウム　　　　　　　　　１　重量Ｘシリコン　　
　　　　　　　１　重量Ｓイツトリウム　　　　　　　
　０〜機筺コバルト　　　　　　　　　　０〜微量ニッ
ケル　　　　　　　全体が１００％となるような残り分
水発明により作成される各種の被覆体の含有成分は元素
の形態では存在せず、固溶体若しくは沈澱相あるいは化
合相として存在されることは理解されよう。上の表中の
「０〜微鷺」とはこの成分の重量Ｘが極めて低いことが
望ましいことを意味している。又表中には示されていな
いが実質的に許容される不純物又は極めて小量の添加剤
のようなものも含まれ得る。

上記成分の各被覆体は好ましくは、当業者に周知の方法
により表面層としてタービン部材の表面に付着される。

被覆体は現在のところ、吹付塗布により形成することが
好ましいが、電子ビームによる物理的蒸着法、スパタリ
ング法等他の方゛法も採用できる。被覆体の含有成分は
選択した特定の方法に好適な形態で与えることができる
。例えば予め作成したアロイの所望の成分粉末をプラズ
マ浴射により与えることができる。

被覆体は基材からの元素の拡散を要しない表面層として
使用されることが好ましいが、被覆体から基材へ又基ｑ
から被覆体への元素の相互拡散が高い動作温夏で小量だ
け生じることは理解されよう。以下説明するが、２１０
０°Ｆ（約５９３°Ｃ）で・５００時間のバーナによる
リグ（ｒｉｇ　）テストで示されるように、被覆体が高
温で長期開−された後でも基材が保護され得る。従って
高温下での基材と被覆体との間の元素の小量の相互拡散
により、正常使用による基材の酸化を防止する被覆体の
性能が損なわれないものと考えられる。

被覆体の酸化物スケールの付着を助けるハフニウムある
いはジルコニウムのような元素が基材の粒界を強化する
ため多結晶スーパアロイ基材内に含まれているが、この
元素の濃度が通常の多結晶スーパアロイ中と同じレベル
を含む単結晶基材に対しては熱処理工程を行なうことが
不利となる。

このため単結晶スーパアロイ基材中に含まれるこの元素
の含有レベルが減少される。多結晶スーパアロイ基材に
対する被覆中に通常含まれる以上のレベル撤のハフニウ
ム、イツトリウムおよびシリコンを被覆体に添加して酸
化物スケールの付着性を向上させる。

酸化物スケールの付着性を向上させる元素の含有率の高
い本発明の被覆体の場合、ハフニウムおよびジルコニウ
ム等の元素の含有率は溶液の熱処理を容易にするため基
材アロイ中では大巾に減少されるが、この元素が被覆体
中に存在するので反復して熱を受けるいわゆる熱サイク
ル中に保護酸化物スケールの付着保留力が向上される。

上述した表の成分で示されるように、有効しきい値レベ
ルを得るため被覆体中に含まれる酸化物スケールの付着
性を向上する元素の量は最小レベルにされる。一方ニッ
ケルを主成分とするアロイ中のハフニクム、シリコンお
よびイツトリウムは融点降下剤として使用される。この
元素を多量に用いすぎると、溶質融点の降下により被覆
体の一部が初期溶融を生じるので、添加剤量の上限値が
与えられる。

被覆体中のタンタルあるいはニオブにより、被覆体が強
化され、下部の基材と実質的に同一の熱膨張係数に調整
し得る。被覆されたタービン部材が熱サイクルを受けて
いるとき、基材と被覆体との各熱膨張係数が大きく異な
り被覆体が弱いと、被覆体に生じる応力や歪により被覆
体が局部的に膨張したシ、曲ったすして表面に波じわが
生じる。

局部的に生じる波じわによシ被覆体が薄くなり保護すべ
き表面積が増大することになる。この波じわがひどくな
ると、保護酸化物スケールが損傷され、更に進んで亀裂
あるいは割れのため被覆体の寿命が大巾に短かくなる。

タンタルおよびニオブにより被覆体が強化され、熱膨張
係数が変えられるので、この元素は使用する基叡のアロ
イと同一の熱膨張係数に調整すべく必要な量添加される
。この基材アロイの熱膨張係数が被覆体のものとほぼ同
一の場合にはこの元素の添加は不要である。上述した量
より多く添加すると、被覆体の耐酸化性が劣化される。

タンタルの添加は好ましいが、ニオブはタンタルに匹敵
する強度および熱膨張を与えることができる。モリブデ
ンあるいはタングステンも同様な効果を与えることがで
きるが、熱による腐蝕性あるいは酸化性の点で望ましく
ない欠点を有している。それにもかかわらずこの元素を
極めて小皺、いわゆる微量用いる限りではそれほど目立
った害は生じない。

コバルトは被覆体中に小量、好ましくはＯないし微鰍含
まれる。コバルトおよびクロムは塩類の存在下で熱によ
る耐蝕性を向上するため通常少なくとも一部被徨体中に
含まれる。一方コバルトによりガンマ基材中のガンマ主
沈澱物の溶解度が増加するので、コバル）Ｋよシ又基材
の拡散部の形成が促進される。このため被覆体から基材
内へ拡散するコバルトかガンマ主強化相を溶解するので
、基材が弱化される。このような相互の拡散の生じる深
さはわずか十分の一インチ台であるが拡散による劣化が
例えばエアフォイルの肉薄部では重大となろう。コバル
トは拡散安定性に対しそれほど影響を及ぼさない最大約
１０重量Ｘが許容されるが、コバルトは被覆体中には許
容される最大置台まれることが望ましい。

本発明の被覆体は、残りがクロムが含まれているので熱
塩類による充分大きな耐蝕性を有する。

硫酸塩のような塩類は約１７００〜１８００°Ｆ（約９
２７〜１０００°Ｃ）以上の温度で蒸発するので、多結
晶部材より高い温度で作動される単結晶タービン部材は
導入した海水の塩によりさ程腐蝕を受けないと考えられ
る。各部材はかならず塩による腐蝕範囲内で夫々の寿命
の一部を終えるので、表で示した最小量のクロムが与え
られる。クロムを最大レベルを越えて与えると、塩類に
対する耐腐蝕性が得られるが一方では拡散安定性および
耐酸化性が犠牲となる。

被覆の基本成分であり酸化を抑制するアルミニウム酸化
物スケールの生成のためのアルミニウムの付与量はター
ビン部材の特定の用途に従って、中間範囲に調整される
。高い歪を受けるタービン部材に用いる場合、低いレベ
ル量のアルミニウムを用いると被覆体の延性が高くなり
、また上に示した最小レベル以下の量のアルミニウムを
用いることにより、亀裂発生後酸化物スケールを再生す
るに充分なアルミニウムが存在しないので、アルミニウ
ム酸化物スケールによる基本的な保護機能が得られない
。逆にアルミニウム量を増加すると、被覆体の延性が低
下するので、低い歪を受けるタービン部材のみしか使用
できなくなる。

以下の本発明による実験例は単に実施例として示し本発
明の技術範囲を制限するものではないことは理解されよ
う。

実験例 被覆されたスーパアロイ基材のテストバーが、ＣＭＢＭ
　−３の基材アロイに対し表１に示す成分かつ厚さ約０
．００２〜０．００３インチ（約５．０８　Ｘ　１０−
溝ないし７．６２０　Ｘ　ｔｏ−”ｃｍ　）の被覆体を
プラズマ溶射により付着して複数本作成した。Ｎ１Ｃｒ
ＡＡＹは比較基準として使用される現在知られる内の最
新の被覆体であり、８ＣＣ１０１〜１０６被徨材は本発
明によるものである。周知の単結晶基材アロイであるＣ
ＭＳＸ−３７０イの含有成分は、クロムが約７．５Ｘ。

タングステン７．５％’、タンタル６Ｘ、アルミニウム
５．５％、：７バルト４ｊ％、チタ１０．９％、モリブ
デン０．５ｊｌｆ’、ハフニウムｏ、１ｘ、残りがニッ
ケルである。

表１ Ｎ１ＣｒＡＡＹ　　Ｂａ’１．３１１１　−　−−０．
６８ｃｃ！１０１　　Ｂａｄ、　２０１２　−０．３０
．４０．７８ＣＯ１０２Ｂａ１．２０１１３．５１．０
０．５−３ＯＯ１０３Ｂａｈ　２０１１７．０１．０１
．０−−８ＣＯ１０４Ｂａｄ−、２０１２−１，４−−
３ＣＯ１０５Ｂａｄ、　２０１２　−１．４０．４−３
ＣＯ１０６Ｂａ１．３１１１　−０．３０．４０．７（
注）成分の範囲は、Ｃｏ　、　Ｏｒ　、　ＡＩ！、に対
しては±１．ＯＮ　、　Ｔａに対しては±０．５％’、
またＨｆ　、　Ｓｉ　。

Ｙに対しては±０．２Ｘにｖ！４！［！される。

シュミレートされたガスタービンエンジンの動作条件下
でのテス゛ドパ−を評価するため、等温および各温度で
のバーナによる反復リグテストを行なった。長さ約２．
３７５インチ（約ａ、ｏ３ａｃｓ）直径０．４９５イン
チ（約１．２５７ｍ）の円筒状のテストノ（−を分当り
６００〜９００回転の速度でジエン）Ａ燃料の高速（約
マツハ０．３）炎の上前で回転した。

等温においてバーナによる反復リグテストでは、各テス
ト期間は約５００時間であり、２１００＠Ｆ　（約１１
４９°Ｃ）で５７分のテストサイクルを用い、その後強
制送風により３分間冷却した。この結果テストパーを温
度に対し比較的長く曝し被覆体の耐酸化性および拡散安
定性を評価した。一方、各種の温度におけるバーナによ
るリグテストでは、短かいサイクル期間を用い、代表的
な航空機のガスタービンエンジンの動作サイクル中の熱
サイクルをシュミレートした。即ち動作サイクルは最大
温度での期間（離陸期間に相当）と中間温度での期間（
巡航期間に相当）とその後冷却した。このテストでのサ
イクルを２１００＠Ｆ　（約１１４９”Ｃ！　）で３分
間にし加熱して、その後２分間強制送風により冷却した
。テスト期間５００時間のこのテストの結果、熱サイク
ルは約３７５０であり、被覆体の付着性およびスポーリ
ング特性を評価し、又周期的に逆転するクリープあるい
は波じわ、リップル現象を視感した。

等温においてバーナによる反復リグテストによる各被覆
体のテスト結果を表２に示す。

表２ ＮｉＯｒＡｌＹ　　　　２２０　　　２４６辛３．６４
８００１０１　　　１５５　　　２８４　　　２．５６
’ＳＣＣ１０２１６０１８４４，０４ Ｓｅｃ　１０３　　　２３８　　　２５２辛　　０．７
９ＳＣＩＣ１０４９０１７５１，７７ ＥＩＣＣ！　１０５　　　１７０　　２３６　　　３．
９４８００１０６　　　１６５　　　２１７　　　１．
９７帯は破損なし。テストは約５００時間抜中止。表中
の数字は５００時間に対する値。

表２における可視しうる基材酸化に対する時間は、被覆
体の最初の厚さの変化に対するデータを正規なデータに
するためミル（１ミル＝＝Ｏ，００１インチ）当りの時
間の単位で顕微鏡により決定した。

又被覆体の破損に対する時間についても同様に正規なデ
ータにして示している。表２の基材の拡散深さは被覆体
と基材との間を相互拡散することによる拡散不安定性に
左右される。テストしたすべての被覆体は耐酸化性が許
容しうるレベルにあり、本発明の好ましい成分を有する
被覆体に関する向上を観察した。被＠　８００１０３は
テストした被覆体中耐酸化性および拡散安定性が最も優
れていた。

第４図および第５図は夫々、テスト後のＮｉＣｒＡｇＹ
比較基準材および５ＣＩＣ１０３被覆基材の顕微鏡によ
るミクロ構造が示されている。Ｓ（１！０１０３アロイ
はＮｉ０ｒＡＱＹに比べ基材中の拡散部が相当に細い。

表３には、各種の温度におけるバーナによる反復リグテ
ストの結果が、可視しうる波じわに対する時間、可視し
得る基材酸化に対する時間および破損に対する時間に関
し示されている。

表３ ＮｉＣ！ｒ冠Ｙ　　２６　１８０４　４４　３０５３　
５４　３７４８Ｓｏ（！１０１　３２　８２０　７８　
１９９９　９６　２４６０ＳＣＩＣ！　１０２　３０　
１２８１　６５°　２７７５°　６５°　２７７５”Ｂ
ＣＣ１０３８５３３１９９６”　３７４８”　９６”　
３７４８”Ｂｏｏ　１０４　１５　７５５　７５”　３
７７３ｓ″７５”　３７７３”。

ＥＩＣＣ！１０５　１５　６１８　８５　３５０１　９
１”　３７４８”８ＣＯ１０６２６１１９６７５３４５
１８２”　３７７３”拳破損なし。テストは２１００’
Ｆでの１２３時間を含む全テスト時間３２８時間後に中
止。

・−破損なし。テストは２１００６Ｆでの１８７時間を
含む全約５００時間後に中止。

本発明による配合物の被覆体はすべて従来のＮ１ＣｒＡ
ｊ！Ｙ被覆体に比べ耐酸化性が優れている。更に本発明
の最も好ましい成分配合による被覆体ＳＣ！０１０３が
最良の性能結果が得られた。

従来のＮ１ＣｒＡＡＹ　Ｋ比べ８００１０３は、表面波
じわができにくいことは第６図および第７図の比較より
理解されよう。即ちＮ１ＣｒＡｊ！Ｙで被覆された基材
表面は５ｃｃｉｏａで被覆された基材表面に比へ多くの
波じわができた。

（発明の効果） 上述の構成の本発明によればスーパアロイ９−ビン部材
に対し優れた被覆体が提供されることは理解されよう。

本発明による被覆体は特に単結晶タービン部材に適用す
ることが望ましいが、他のガスタービン部材基材ＫＭ用
しても優れた効果を示す。本発明は図示し、例示した実
験例に限定されず、特許請求の範囲に含まれるすべての
設計変更を包有することは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はタービン羽根の斜視図、第２図は第１図の線２
−２に沿って切断した前面図、第３図は高温に曝された
後のｗＪｚ図の前面図、第４図および第５図は夫々従来
の比較基準サンプルＮｉ０ｒＡｆＹと本発明のサンプル
ＳＯＣ１０３の異なるテストな受けた後の顕微鏡による
ミクロ構造写真図、第６図および第７図は夫ｋ　Ｎ１Ｃ
ｒＡＡＹおよび８００１０３の同一テストを受けた後の
顕微鏡によるミクロ表面写真図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、含有成分が１５〜３５重量％のクロムと、８〜２０
   重量％のアルミニウムと、０〜１０重量％のタンタルと
   、０〜１０重量％のタンタルおよびニオブと、０．１〜
   １．５重量％のシリコンと、０．１〜１．５重量％のハ
   フニウムと０〜１重量％のイットリウムと０〜１０重量
   ％のコバルトと全体が１００重量％となるような残りニ
   ッケルとからなるアロイで作られ、ガスタービン部材を
   高温による損傷から保護する被覆配合物。 ２、含有成分が１７〜２３重量％のクロムと、１０〜１
   ３重量％のアルミニウムと、３〜８重量％のタンタルお
   よびニオブと、０．１〜１．５重量％のシリコンと０．
   １〜１．５重量％のハフニウムと０〜０．８重量％のイ
   ットリウムと、０〜微量のコバルトと全体が１００重量
   ％となるような残りニッケルとからなるアロイで作られ
   た特許請求の範囲第１項記載の被覆配合物。 ３、含有成分が２０重量％のクロムと、１１重量％のア
   ルミニウムと、７重量％のタンタルおよびニオブと、０
   ．１〜１．５重量％のシリコンと、０．１〜１．５重量
   ％のハフニウムと、０〜０．８重量％のイットリウムと
   、０〜微量のコバルトと全体が１００重量％となるよう
   な残りのニッケルとからなる特許請求の範囲第１項記載
   の被覆配合物。 ４、２０重量％のクロムと、１１重量％のアルミニウム
   と、７重量％のタンタルと、０〜微量のニオブと、１重
   量％のハフニウムと、１重量％のシリコンと、０〜微量
   のイットリウムと、０〜微量のコバルトと全体が１００
   重量％となるような残りのニッケルとからなる特許請求
   の範囲第１項記載の被覆配合物。 ５、基材に含まれ高温に曝されるとき導入される小量の
   元素を含む被覆体がタービン部材の表面に形成され、被
   覆体中に最初に含まれている成分の一部が拡散後除去さ
   れてなる特許請求の範囲第１項記載の被覆配合物。 ６、基材と基材上に形成される被覆体とを備え、被覆体
   の含有成分が１５〜３５重量％のクロムと８〜２０重量
   ％のアルミニウムと、１〜１０重量％のタンタルと、０
   〜１０重量％のタンタルおよびニオブと、０．１〜１．
   ５重量％のシリコンと、０．１〜１．５重量％のハフニ
   ウムと、０〜１重量％のイットリウムと、０〜１０重量
   ％のコバルトと全体が１００重量％となるような残りの
   ニッケルからなるガスタービンエンジンに用いられる被
   覆体。 ７、被覆体の含有成分が１７〜２３重量％のクロムと、
   １０〜１３重量％のアルミニウムと、３〜８重量％のタ
   ンタルおよびニオブと、０．１〜１．５重量％のシリコ
   ンと０．１〜１．５重量％のハフニウムと、０〜０．８
   重量％のイットリウムと、０〜微量のコバルトと、全体
   が１００重量％となるような残りのニッケルとからなる
   特許請求の範囲第６項記載の被覆体。 ８、被覆体含有成分が２０重量％のクロムと、１１重量
   ％のアルミニウムと、７重量％のタンタルおよびニオブ
   と、０．１〜１．５重量％のシリコンと、０．１〜１．
   ５重量％のハフニウムと、０〜０．８重量％のイットリ
   ウムと、０〜微量のコバルトと、全体が１００重量％と
   なるような残りのニッケルとからなる特許請求の範囲第
   ６項記載の被覆体。 ９、被覆体の含有成分が２０重量％のクロムと、１１重
   量％のアルミニウムと、７重量％のタンタルと、０〜微
   量のニオブと、１重量％のハフニウムと、１重量％のシ
   リコンと、０〜微量のイットリウムと、０〜微量のコバ
   ルトと、全体が１００重量％となるような残りのニッケ
   ルとからなる特許請求の範囲第６項記載の被覆体。 １０、基材がタービン羽根およびタービン翼の群から選
   択された形状に成形されてなる特許請求の範囲第６項記
   載の被覆体。 １１、基材が単結晶アロイ材で作られてなる特許請求の
   範囲第６項記載の被覆体。 １２、被覆体に基材内に存在し高温に曝されるとき被覆
   体内に導入される小量の元素が含まれ、被覆体内に最初
   に含まれている元素の一部が拡散後除去されてなる特許
   請求の範囲第６項記載の被覆体。 １３、被覆開始材を与える工程と、被覆開始材をガスタ
   ービン部材の表面に与え含有成分が１５〜３５重量％の
   クロムと、８〜２０重量％のアルミニウムと、１〜１０
   重量％のタンタルと、０〜１０重量％のタンタルおよび
   ニオブと、０．１〜１．５重量％のシリコンと、０．１
   〜１．５重量％のハフニウムと、０〜１重量％のイット
   リウムと、０〜１０重量％のコバルトと、全体が１００
   重量％となるような残りのニッケルとでなるアロイの被
   覆配合物をガスタービン部材の表面に形成する被覆形成
   工程とを包有してなる、ガスタービン部材を高温動作時
   に保護する方法。 １４、被覆形成工程がオーバレイ法により実行されてな
   る特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １５、被覆形成工程がプラズマ溶射法、電子ビーム蒸着
   法およびスパタリング法の群から選択された一の方法に
   より実行されてなる特許請求の範囲第１３項記載の方法
   。 １６、被覆開始材が１５〜３５重量％のクロムと、８〜
   ２０重量％のアルミニウムと、０〜１０重量％のタンタ
   ルおよびニオブと、０．１〜１．５重量％のシリコンと
   、０．１〜１．５重量％のハフニウムと、０〜０．８重
   量％のイットリウムと、０〜１０重量％のコバルトと、
   全体が１００重量％となるような残りのニッケルとから
   なるアロイでなる特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １７、アロイの含有成分が２０重量％のクロムと、１１
   重量％のアルミニウムと、７重量％のタンタルおよびニ
   オブと、０．１〜１．５重量％のシリコンと、０．１〜
   １．５重量％のハフニウムと、０〜０．８重量％のイッ
   トリウムと、０〜微量のコバルトと、全体が１００重量
   ％となるような残りのニッケルでなる特許請求の範囲第
   １３項記載の方法。 １８、アロイの含有成分が２０重量％のクロムと、１１
   重量％のアルミニウムと７重量％のタンタルと、０〜微
   量のニオブと、１重量％のハフニウムと、１重量％のシ
   リコンと、０〜微量のイツトリウムと、０〜微量のコバ
   ルトと、全体が１００重量％となるような残りのニッケ
   ルとからなる特許請求の範囲第１３項記載の方法。 １９、被覆開始材が部材上に形成される被覆体と実質的
   に同一の配合物にされてなる特許請求の範囲第１３項記
   載の方法。 １０、被覆された部材を高温に曝し拡散により被覆体の
   化学配合物を変化させる工程を包有してなる特許請求の
   範囲第１３項記載の方法。