(57)【要約】式Ｍ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ−Ｘ［式中、Ｍは、ニッケル、コバルト、及び鉄からなる群より選択される少なくとも一の金属であり；Ｘは、ハフニウム、レニウム、ランタン、及びタンタルからなる群より選択される少なくとも一の反応性元素である］を有する超合金を含み；イットリウムが、全組成物の１重量％より高く約６重量％までのレベルで存在する；高速酸素燃料熱熔射粉末。更に、前記粉末は、Ｍ’−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ［式中、Ｍ’は、ニッケル、コバルト、及び鉄からなる群より選択される少なくとも一の金属である］の凝集粒子及びセラミックとブレンドしてもよい。本発明は、改良された高温酸化、腐食、及びクリープ耐性を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
式：
Ｍ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ−Ｘ
［式中、Ｍは、ニッケル、コバルト、及び鉄からなる群より選択される少なくとも一の金属であり；
Ｘは、少なくとも一の反応性元素である］
を有する超合金を含み；
イットリウムが、全組成物の１重量％より高く約６重量％までのレベルで存在する；高速酸素燃料溶射粉末。
【請求項２】
クロムが、全組成物の２０−３５重量％のレベルで存在する、請求項１に記載の粉末。
【請求項３】
アルミニウムが、全組成物の５−１５重量％のレベルで存在する、請求項１に記載の粉末。
【請求項４】
前記の少なくとも一の反応性元素が、ハフニウム、レニウム、ランタン、及びタンタルからなる群より選択される、請求項１の粉末。
【請求項５】
前記の少なくとも一の反応性元素が、全組成物の２−１０重量％のレベルで存在する、請求項１または４に記載の粉末。
【請求項６】
式：
Ｍ’−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ
［式中、Ｍ’は、ニッケル、コバルト、及び鉄からなる群より選択される少なくとも一の金属である］
を有する超合金の凝集粒子、及びセラミックを更に含む、請求項１の粉末。
【請求項７】
前記セラミックが、アルミナ、イットリア、及びガーネットからなる群より選択される、請求項６の粉末。
【請求項８】
前記セラミックが、前記凝集粒子の１５重量％のレベルで存在する、請求項６の粉末。
【請求項９】
前記セラミックが、全組成物の３−１５重量％のレベルで存在する、請求項６の粉末。
【請求項１０】
前記セラミックが、全組成物の４．５−７．５重量％のレベルで存在する、請求項６の粉末。
【請求項１１】
前記凝集粒子が、全組成物の３０−５０重量％のレベルで存在する、請求項６の粉末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの新規な高速酸素燃料（ＨＶＯＦ）熔射超合金（ＭＣｒＡｌＹ−Ｘ）合金粉末の群に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在のＭＣｒＡｌＹ組成物は、たいていは、航空機及び地上配備タービンのブレード及び羽根などの部品への、高温（８５０−１１００℃）適用のための鋳造金属として使用するために設計されてきた。ＭＣｒＡｌＹ合金は、一般に、アルミナベースまたはクロミアベースのいずれであっても、高温酸化及び腐食環境に対して保護的バリアとして作用する、酸化スケールを形成するというその能力のためこうした高温で使用される。このスケールの付着及び安定は、前記合金の耐用寿命に直接関連している。結合力に乏しく、「剥がれ落ちる（ｆｌａｋｅ−ｏｆｆ）」スケールは、露出した領域を新たな酸化スケールで置き換えるためのキーとなる元素の、継続的な外部への拡散を引き起こす。このプロセスにより、前記金属は徐々に重要な元素を使い果たし、これによりその高温有効性が低減される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の主な目的は、改良された高温酸化、腐食、及びまたはクリープ耐性を示すＨＶＯＦ粉末を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の、前述の目的及び別の目的は、２０乃至３５重量％のレベルのニッケル、コバルト、及び／または鉄、クロムの金属Ｍ、５乃至１５重量％のレベルのアルミニウム、１重量％より高く、約６重量％までのレベルのイットリウム、及び、２乃至１０重量％のレベルのハフニウム、レニウム、ランタン、及び／またはタンタルであってよい反応性元素Ｘからなる、ガス噴射したＭＣｒＡｌＹ−Ｘ合金組成物を利用することにより、少なくとも部分的に達成される。
【０００５】
該組成物は、オーバーレイコーティングとして使用され、ＨＶＯＦ工程によって蒸着されるように設計されている点が独特である。これら合金の化学的性質は、ＨＶＯＦ燃焼フレームの比較的低温で酸素豊富な環境を特に補償するために調整されてきた。
【０００６】
ＭＣｒＡｌＹ組成物への反応性元素を添加すると、保護的酸化スケールの付着を促進し、前記スケールの可塑性を増大させ、酸化セラミックスケールと金属ベースの合金との間の機械的相違を低減し、さらに拡散工程を制御することによりスケール成長機構を調節することが判明している。
【０００７】
前記組成物中におけるイットリウムの役割は、下にあるコーティング構造への保護的酸化スケールの付着を促進することである。しかしながら、伝統的なイットリウムレベル（１重量％以下）は、ＨＶＯＦ工程で蒸着する場合には不十分であることが判明している。こうした不十分性は、酸化付着工程のための有用性がより低いイットリアの様々な相を形成する、イットリウムの酸化物生成による。この事象を補償するために、本発明は、当該粉末中に、より高レベル（１重量％より高く、約６重量％まで、好ましくは１．５重量％乃至５．５重量％、最も好ましくは約４重量％）でイットリウムを含む、ＭＣｒＡｌＹ組成物の新規な一群を含む。反応性元素の添加と共に、この改良されたイットリウムレベルは、保護的酸化スケールの形成及び付着を改善することにより、高温酸化及び腐食環境によりよく耐えることができるオーバーレイを産生する。
【０００８】
最適な性能のためには、ＭＣｒＡｌＹコーティングは、内部酸化物の生成を最低限にするために「低温」ＨＶＯＦフレームで溶射されねばならない。この制限された熱容量はまた、セラミックのような高融点物質の蒸着の効力を最小化する。より低い融点の金属合金でセラミック粒子を囲むことによって、より多くのセラミックをコーティング中に捕捉可能なことが判明している。コーティング中のこれら不連続なセラミック粒子は、高温における合金中での粒子成長の制限を助長する。この制限は、次に、当該物質のクリープ耐性を改善する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
したがって、本発明による粉末の第一群においては、ＭＣｒＡｌＹ−Ｘ組成物が特にＨＶＯＦ蒸着工程のために設計される。イットリウム含量は、蒸着の間に起こる酸化を補償するために１重量％より多く約６重量％までに増大している。反応性構成成分Ｘは、保護的酸化スケールの生成及び付着を改善するために導入される。この改良された付着により、オーバーレイによって提供される酸化及び腐食が改良される。
【００１０】
本発明はまた、ＨＶＯＦ ＭＣｒＡｌＹ−Ｘ物質の第二の群を含むが、これは、（１）ＭＣｒＡｌＹ−Ｘ、及び（２）ＭＣｒＡｌＹ及びセラミックのブレンドであり、これは従来の合金組成物よりも優れた、クリープ耐性を提供するように設計されている。この群の合金には、ＭＣｒＡｌＹ＋セラミック（即ち、アルミナ、イットリア、ガーネット等）からなる、凝集（スプレー乾燥）した第二成分を含む。したがって、ＭＣｒＡｌＹ−Ｘ成分に由来する、改良された酸化スケール特性の利点に加え、この群は凝集したセラミック成分の添加に由来する改良されたクリープ耐性という利点を有する。前記凝集した第二成分は、前記ブレンド中に、該組成物全重量に対して３０−５０重量％のレベルで存在する。混合散剤中のセラミックの総量は、３−１５重量％、好ましくは４．５−７．５重量％の範囲である。好ましい実施態様においては、１５重量％のＡｌ２Ｏ３及び８５％のＣｏＮｉＣｒＡｌＹを含む凝集粉末を、ＭＣｒＡｌＹ−Ｘ粉末とブレンドする。更に、この群の物質は、セラミック及び金属の凝集粒子である第二成分の添加が、ＨＶＯＦフレーム特性を利用するという点で独特である。
【００１１】
【実施例】
以下は、ここに開示した本発明による３つの新規なＭＣｒＡｌＹ粉末の例である。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
本発明が、以上には特定の実施態様に関連して詳細に説明されている一方で、当業者には、本発明の精神及び添付の請求項の範囲内における様々な変化及び修正が明かであろう。したがって、本発明は、添付の請求項またはこれらの同等物によって制限されるのみであることを企図する。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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