(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボ機械、特にガスタービンの構成要素のための高温保護コーティング提供。【解決手段】ターボ機械、特にガスタービンの構成要素のための高温保護コーティングであって、ホウ化クロムを少なくとも１．７５体積％含み、かつ以下の化学組成（質量％）：Ｃｒは１０〜２７；Ａｌは３〜１２；Ｓｉは１〜４；Ｔａは０．１〜３；Ｙは０．０１〜３；Ｂは０．１〜３；Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅからの１つ以上元素は０〜７からなり、残分は、Ｎｉ、Ｃｏ又はＦｅから含有成分を除く１つの元素及び不可避の不純物である高温保護コーティング。【選択図】図３
2017053022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＣｒＡｌＹコーティングをベースにし、ここで、Ｍは、Ｎｉ、ＣｏおよびＦｅの群からの少なくとも１つの元素である、ターボ機械、特にガスタービンの構成要素のための高温保護コーティングであって、ホウ化クロムを少なくとも１．７５体積％含み、かつ以下の化学組成（質量％）：
Ｃｒ  １０から２７まで；
Ａｌ  ３から１２まで；
Ｓｉ  １から４まで；
Ｔａ  ０．１から３まで；
Ｙ  ０．０１から３まで；
Ｂ  ０．１から３まで；
Ｍ  ０から７までからなり、ここで、Ｍは、残分とは異なる前記群からの元素であり；
残分は、Ｍおよび不可避の不純物である前記高温保護コーティング。
【請求項２】
コーティングが、以下の化学組成（質量％）：
Ｃｒ  １０から２７まで；
Ａｌ  ３から１２まで；
Ｓｉ  １から４まで；
Ｔａ  ０．１から３まで；
Ｙ  ０．０１から３まで；
Ｂ  ０．１から３まで；
Ｃｏ  ０から７までからなり；
残分は、Ｎｉおよび不可避の不純物であることを特徴とする、請求項１に記載のコーティング。
【請求項３】
コーティングが、以下の化学組成（質量％）：
Ｃｒ  １０から２７まで；
Ａｌ  ３から１２まで；
Ｓｉ  １から４まで；
Ｔａ  ０．１から３まで；
Ｙ  ０．０１から３まで；
Ｂ  ０．１から３まで；
Ｎｉ  ０から７までからなり；
残分は、Ｃｏおよび不可避の不純物であることを特徴とする、請求項１に記載のコーティング。
【請求項４】
Ｃｒ含有率は、２１質量％から２５質量％まで、好ましくは２２質量％から２５質量％までであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のコーティング。
【請求項５】
Ａｌ含有率は、４質量％から６質量％までであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のコーティング。
【請求項６】
Ｓｉ含有率は、１．５質量％から２．６質量％までであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のコーティング。
【請求項７】
Ｔａ含有率は、１．５質量％から３質量％までであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のコーティング。
【請求項８】
Ｙ含有率は、０．０１質量％から１質量％までであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のコーティング。
【請求項９】
Ｂ含有率は、０．１質量％から１質量％までであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のコーティング。
【請求項１０】
Ｍ含有率は０質量％から１質量％までであり、ここで、Ｍは、残分とは異なる前記群からの元素であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のコーティング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は、ターボ機械、特にガスタービンの技術に関する。ＭＣｒＡｌＹコーティング（Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅまたはそれらの混合物である）をベースにする、ターボ機械の構成要素のための改良された高温保護コーティングについて言及する。
【０００２】
従来技術
ＭＣｒＡＩＹコーティングは、通常、近代的なガスタービンの高温ガス経路構成要素に塗布されるものである。一般に、ＭＣｒＡｌＹコーティングは、オーバーレイとして塗布されるか、または熱遮蔽コーティング系（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｃｏａｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ、ＴＢＣ）の接着塗料として塗布される。
【０００３】
オーバーレイの主要な目的は、Ｎｉ−／Ｃｏベースの超合金基材を酸化および高温腐食から保護することである。さらに、このコーティング系および対応する母材の機械的完全性が確保されることが望ましい。
【０００４】
エンジンの使用中、境界条件（例えば、温度、機械応力など）は、それぞれの構成要素によって異なる（段階によって、および構成要素上の局所によってさえも異なる）。いくつかの構成要素またはいくつかの特異的な構成要素の領域が疲労傾向にある一方（サイクル負荷）、その他は、クリープの増加、酸化および／または高温腐食影響に直面する（ベースロード）。
【０００５】
現代のエネルギー市場は、ベースロードモードで動作する工業用ガスタービン（ＩＧＴ）エンジンを求める一方、他方では、（高）サイクルモードで動作するエンジンの数が増加している。実際のところ、（高）サイクルモードで動作するエンジンで使用されるＭＣｒＡｌＹコーティングの機械的負荷および熱負荷は、ベースロードで動作するエンジンで使用されるＭＣｒＡｌＹコーティングの機械的負荷および熱負荷とは著しく異なる。
【０００６】
機械的特性、例えば最大引張強度、延性または塑性エネルギーは、コーティング組成物および関連する微細構造に大きく左右される。近代的なエンジン運転および関連する損傷モード（ｄｉｓｔｒｅｓｓ  ｍｏｄｅｓ）の要求に応じるために、改良された可撓性および調節可能な特性を有するコーティングの製造が可能であることに強い関心が持たれている。そのようなモジュール式のコーティングコンセプトは、例えば、ＥＰ２７８１６１６Ａ１の文献に開示されている。
【０００７】
従来公知のＭＣｒＡｌＹ、特にＮｉＣｒＡｌＹコーティングの多くは、ベースロード運転の要求、すなわち、強い耐酸化性および耐腐食性に応じるために設計されている。しかし、（高）サイクル運転ガスタービンでは、部品の故障モードは、むしろ熱機械疲労（ｔｈｅｒｍｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃ  ｆａｔｉｇｕｅ、ＴＭＦ）によりもたらされる。通常、標準のコーティングは、低温（５００℃未満）での延性不足、および高温（５００℃超）での強度不足のため、ＴＭＦ耐性は不充分である。
【０００８】
低温での延性不足は、転位の伝播を制限する、大量の微細なγ’、β−（ＮｉＡｌ）、およびα−Ｃｒの析出物（ＡｌおよびＣｒの高含有から生じる）によって引き起こされる。
【０００９】
高温での強度不足は、γ’、β−（ＮｉＡｌ）、およびα−Ｃｒの析出物がγマトリックスに部分的に溶解することによって引き起こされ、軟化作用および強度の損失がもたらされる。
【００１０】
さらに、大量のβ−（ＮｉＡｌ）が存在している場合、この現象は、体心立方（ｂｃｃ）相の延性脆性遷移温度のゆえにさらに増加する。
【００１１】
γ／γ’コーティングでは、温度の上昇時にγ’がβ−（ＮｉＡｌ）に変態することも問題である、それというのは、このことが、大きい熱膨張を引き起こし、接着塗料として使用される場合に応力増大、および最終的にＴＢＣ破砕をもたらすからである。さらに、このことは、コーティング（オーバーレイ）における応力蓄積および早期の亀裂をもたらす。この現象によって、コーティングの最大加工温度が制限される、および／またはサイクル運転において早期に故障がおこる。
【００１２】
図１は、先行技術のＭＣｒＡｌＹ合金クラスおよびその耐酸化性および耐高温腐食性に関する概要を示している。この充分公知の図は、Ｅｓｋｎｅｒ、Ｍ．：Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｂｅｈａｖｉｏｕｒ  ｏｆ  ｇａｓ  ｔｕｒｂｉｎｅ  ｃｏａｔｉｎｇｓ．Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ：Ｋｕｎｇｌ．Ｔｅｋｎｉｓｋａ  ｈｏｇｓｋｏｌａｎ．，２００４、ｐ．３に開示されており、ＮｉＣｒＡｌＹコーティングは、高い耐酸化性を有しているが、欠点として耐高温腐食性がわずかしかないことをきわめて明確に示している。
【００１３】
いくつかのＮｉＣｒＡｌＹ合金は、例えば以下の文献に記載されている：ＷＯ０３／０６０１９４Ａ１、ＵＳ−Ａ−３，６２０，６９３、ＵＳ−Ａ−４，４７７，５３８、ＵＳ−Ａ−４，５３７，７４４、ＵＳ−Ａ−３，７５４，９０３、ＵＳ−Ａ−４，０１３，４２４、ＵＳ−Ａ−４，０２２，５８７およびＵＳ−Ａ−４，７４３，５１４。
【００１４】
ＷＯ０３／０６０１９４Ａ１の文献は、ＮｉＣｒＡｌＹ合金の多くは、比較的高い体積分率で存在している場合に有害である不所望な相、例えばδ相および／またはβ−（ＮｉＡｌ）相の形成に悩まされることを記載している。それゆえ、γ、γ’、α−Ｃｒおよびわずかな含有率の斜方晶系Ｍ2Ｂ（体積分率１％未満）から構成されるコーティングを使用することによって、β−（ＮｉＡｌ）の存在を回避することが提案される。このコーティングは、Ｃｒを２３質量％から２７質量％まで、Ａｌを４質量％から７質量％まで、Ｓｉを０．１質量％から３質量％まで、Ｔａを０．１質量％から３質量％まで、Ｙを０．２質量％から２質量％まで、Ｂを０．００１質量％から０．０１質量％まで、Ｍｇを０．００１質量％から０．０１質量％まで、およびＣａを０．００１質量％から０．０１質量％まで含んでおり、残分はＮｉおよび不可避の不純物で構成される。しかし、β−（ＮｉＡｌ）の形成を防ぐことができたとしても、コーティングは、依然として、昇温で運転される場合、延性脆性遷移（ＤＢＴＴ）に悩まされる。
【００１５】
ＵＳ２０１０／０３３０２９５Ａ１の文献は、低温で脆性であるβ−（ＮｉＡｌ）相の形成を回避するために、白金族金属によって変性される主にγ’構造を得ることによってコーティングの延性を改善することを記載している。
【００１６】
ＵＳ２０１２／０１２８５２５Ａ１の文献は、接着塗料の組成の最適化を記載している。γからγ’への遷移温度は、タンタル（優先的にＲｅを含まない）の付加によって高められるのが望ましい。タンタルは、γ／γ’遷移温度（コーティング使用温度よりも高い）が上昇するにつれて三相系（β−（ＮｉＡｌ）、γ、γ’）の形成を安定させ、局所的応力の減少を可能にする。
【００１７】
発明の概要
ターボ機械の構成要素のための、改良された高温保護ＭＣｒＡｌＹコーティングを提供することが本発明の目的であり、そのコーティングは、公知のＭＣｒＡｌＹコーティングと比較して、改善した特性、特に低い運転温度（５００℃未満）で比較的高いコーティング延性を有し、高い運転温度（５００℃以上）で（同程度のひずみで）著しく増加した引張強度を有する。結果として、塑性エネルギーは、加工温度範囲全体にわたって増加して亀裂発生は回避されるか、または少なくとも著しく減少し、（高）サイクル運転モードにおける使用耐用年数を増加させる。
【００１８】
それらの目的は、請求項１に記載のコーティングによって得られる。
【００１９】
ターボ機械、特にガスタービンの構成要素のための、本発明により改良された高温保護ＭＣｒＡｌＹコーティングであって、ここで、Ｍは、Ｎｉ、ＣｏおよびＦｅの群からの少なくとも１つの元素であるＭＣｒＡｌＹコーティングは、ホウ化クロムを少なくとも１．７５体積％含み、かつ以下の化学組成（質量％）：
Ｃｒは１０から２７まで；Ａｌは３から１２まで；Ｓｉは１から４まで；Ｔａは０．１から３まで；Ｙは０．０１から３まで；Ｂは０．１から３まで；Ｍは０から７までからなり、ここで、Ｍは、残分とは異なる前述の群からの元素であり、残分は、Ｍおよび不可避の不純物である。
【００２０】
本発明の１つの実施態様によれば、コーティングは、以下の化学組成（質量％）：
Ｃｒは１０から２７まで；Ａｌは３から１２まで；Ｓｉは１から４まで；Ｔａは０．１から３まで；Ｙは０．０１から３まで；Ｂは０．１から３まで；Ｃｏは０から７までからなり、残分は、Ｎｉおよび不可避の不純物である。
【００２１】
本発明の別の実施態様によれば、コーティングは、以下の化学組成（質量％）：
Ｃｒは１０から２７まで；Ａｌは３から１２まで；Ｓｉは１から４まで；Ｔａは０．１から３まで；Ｙは０．０１から３まで；Ｂは０．１から３まで；Ｎｉは０から７までからなり、残分は、Ｃｏおよび不可避の不純物である。
【００２２】
本発明の好ましい別の実施態様は、従属請求項に開示される。
【００２３】
本発明は、元素のホウ素を比較的大量に含む改良されたＭＣｒＡｌＹＢコーティングクラスを記載している。個々の材料組成も、ＭＣｒＡｌＹＢおよび／またはＣｒ2Ｂを含むコーティングの塗布も開示される。重要な利点は、比較的低い運転温度（５００℃未満）でコーティング延性が比較的高いこと、および高い運転温度（５００℃以上）で（同程度のひずみで）引張強度が著しく増加することである。結果として、塑性エネルギー、靭性それぞれは、加工温度範囲全体にわたって増加する。亀裂発生は回避されるか、または少なくとも著しく減少し、（高）サイクル運転モードでの使用耐用年数を増加させる。増加した延性レベルは、異なる温度で促進され、ここで、β−（ＮｉＡｌ）形成および溶解の有害な影響は回避される。増加した高温強度は、ベースロード運転における耐クリープ性を確保する。
【００２４】
ＣｒＢおよび／またはＣｒ2Ｂの析出物の存在がもたらす強化効果は、例えばγ相、γ’相、β−（ＮｉＡｌ）相、α−Ｃｒ相またはδ相のいずれの相遷移にも左右されず、ホウ素の添加量によって容易に調節することができる。ＣｒＢおよび／またはＣｒ2Ｂの高温安定性は、コーティングマトリックス（例えばγ相）が溶融するまで安定した強化効果を確保する。ＣｒＢおよび／またはＣｒ2Ｂの存在は、クロムの枯渇速度を低下させるが、これは、α−Ｃｒ相またはδ−Ｃｒ相のみを含む通常のコーティングの場合ではない。酸化物形成が原因で、運転中に表面近くの領域においてクロムが枯渇する場合、ＣｒＢおよび／またはＣｒ2Ｂの析出物は次第に溶解して、高温腐食に関してベースロード運転におけるコーティングの使用耐用年数を増加させる保護性クロム酸化物スケールを形成するために必要なクロムを放出する。さらに、改良されたコーティングは、高度保護アルミナスケールの形成を促進し、このことは、酸化に関してベースロード運転におけるコーティングの使用耐用年数を増加させる。
【００２５】
いくつかの合金化元素の本発明によるコーティングの特性に及ぼす影響は、以下の通りである。
【００２６】
クロム：
充分なクロム（１０質量％超、好ましくは：２２質量％超）の含有率は、ホウ化物（Ｃｒ2Ｂ）を形成するために必要であり、高温強度をもたらし、保護性Ｃｒ2Ｏ3スケールの形成による高温腐食に対する適切な保護を確保する。しかし、クロム含有率は、サイクル耐用年数を減少させる（延性が低いことに起因する亀裂発生）、比較的低い温度で存在する脆性のα−Ｃｒ相の高い体積分率を回避するために、２７質量％の上限を超過するのは望ましくない（好ましくは：２５質量％）。さらに、脆性の炭化物（種類：Ｍ6Ｃ）の形成は、高いクロム含有率によって促進される。強力な炭化物の形成を回避するために、Ｃｒ含有率が、２７質量％の上限を超過するのは望ましくない（好ましくは：２５質量％）。
【００２７】
アルミニウム：
適切な耐酸化性（安定したα−Ａｌ2Ｏ3スケール形成）を確保して、充分なコーティング耐用年数に達するために、コーティングの最初のアルミニウム含有率が３質量％未満であるのは望ましくない（好ましくは：４質量％）。
主要な強化効果をもたらす脆いγ’相（Ｎｉ3Ａｌ）の形成は、コーティングのＡｌ含有率に左右される。最適化された機械特性（低温での延性および高温での強度）にとって、アルミニウム含有率は、３質量％から１２質量％まで（好ましくは：４質量％から６質量％まで）の範囲であるのが望ましい。アルミニウム含有率は、サイクル耐用年数を減少させ、熱サイクルの間に大きい熱膨張応力を引き起こす（ＴＧＯ／ＴＢＣ破砕の危険）脆性の金属間β−（ＮｉＡｌ）相の高い体積含有率を避けるために、１２質量％の上限を超過するのは望ましくない（好ましくは：６質量％）。
【００２８】
シリコン：
シリコンは、溶融点抑制剤の役割を果たし（延性の増加）、脆いケイ酸塩の形成を促進し、低温、高温腐食に対して効果的であり、かつ酸化物スケール形成物、例えばＡｌ、ＣｒおよびＹの活性を高めることによって耐酸化性を上げる。シリコン含有率は、高い体積分率の脆性のケイ酸塩の形成を避けるために、４質量％の上限を超過するのは望ましくない（好ましくは：２．６質量％）。耐酸化性が増加して、コーティング耐用年数が最適化される場合、コーティングは、Ｓｉを少なくとも１質量％、好ましくは：１．５質量％含むのが望ましい。
【００２９】
タンタル：
タンタルは、γ’相の形成を促進し（強度の増加）、耐酸化性を改善し、かつ炭化物を形成することが公知である。高い体積分率の脆い炭化物を避けるために、タンタル含有率は、３質量％の上限を超過するのは望ましくない。最適化された機械特性（張力試験に関して、図４参照）は、Ｔａが０．１質量％から３質量％まで（好ましくは１．５質量％から３質量％まで）合金に添加される場合であることが判明した。
【００３０】
コバルト：
この元素は、固溶強化元素であり、γマトリックスにおいて、およびある程度γ’格子においてもＮｉの代わりになる。さらに、コバルトは、γ’形態に影響を及ぼし、ＴＣＰ（ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ  ｃｌｏｓｅ−ｐａｃｋｅｄ  ｐｈａｓｅ）形成を促進して、耐高温腐食性を低下させることができる。（Ｎｉベース合金中の）コバルト含有率は、コーティングの塑性およびサイクル耐用年数それぞれを低下させる脆いδ相（Ｃｏ、Ｃｒが豊富）の形成を回避するために、７質量％の上限を超過するのは望ましくない（好ましくは１質量％）。張力試験の結果である最適化された特性は、コバルト０質量％から１質量％までが、合金（好ましくは組成）に添加される場合であることが判明した。
【００３１】
イットリウム：
イットリウムは、コーティング材の耐酸化性を向上させるために添加される。一時的な酸化は、Ａｌの選択的酸化およびそれによって保護性α−Ａｌ2Ｏ3スケールの安定した形成、成長および高温安定性の拡大を促進する。アルミナおよびクロミアスケールのＮｉおよびＣｏ基材での付着性は、Ｙの付加によって高められる。さらに、一般に、イットリウムは、クロミアの酸化速度を低下させる。イットリウム含有率は、イットリウムの酸素親和性が高いため、不安定かつ不均一に成長するＹ2Ｏ3スケールの強力な形成を避けるために、３質量％の上限を超過するのは望ましくない（好ましくは：１質量％）。保護性α−Ａｌ2Ｏ3スケールの耐酸化性および安定した形成の向上は、Ｙが０．０１質量％から３質量％まで（好ましくは：０．０１質量％から１質量％まで）合金に添加される場合に確保される。
【００３２】
ホウ素：
この元素は、コーティング運転温度範囲全体内で熱力学的に安定しているホウ化物（Ｃｒ2Ｂ）を形成するために添加される。ホウ素０．１質量％未満が添加される場合、ホウ化物の体積分率は過度に低く、強化作用は存在しない。
しかしながら、ホウ素が３質量％超（好ましくは：１質量％）添加される場合、体積分率の高い脆いホウ化物が形成されて、靭性（塑性エネルギー）、サイクル耐用年数それぞれが再度低下する。
使用の間、ホウ化物（Ｃｒ2Ｂ）は、枯渇したγマトリックスにＣｒを放出するＣｒ貯蔵部（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）の役割を果たし、保護性Ｃｒ2Ｏ3スケールを形成するためにコーティング・環境接触面に向かって拡散することができる。
【００３３】
図面の簡単な説明
本発明は、ここで、種々の実施態様を用いて、および添付図を参照してより詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（公知の先行技術による）ＭＣｒＡｌＹ合金クラスおよびそれらの耐酸化性および耐高温腐食性の図式的概観を示す図
【図２】本発明の１つの実施態様による改良されたＮｉＣｒＡｌＳｉＴａＣｏＢＹコーティングの、６００℃から１４００℃までの範囲の温度に応じた、算出された相分率を示す図
【図３】標準のＭＣｒＡｌＹ（Ｂ  ０質量％）および本発明の実施態様による４つの異なる改良された金属コーティング系の、ホウ素含有率とＣｒ2Ｂ体積分率との関係を示す図
【図４】一般技術水準のＮｉＣｒＡＩＹコーティング、および本発明のいくつかの実施態様によるＮｉＣｒＡｌＳｉＴａＣｏＢＹのコーティングの大気温度（左図）および６００℃（右図）での張力試験の結果を示す図
【００３５】
本発明の種々の実施態様の詳細な説明
本発明は、類似の技術水準のコーティングと比べて比較的大量のホウ化クロム（少なくとも１．７５体積％のホウ化クロム）の形成をもたらす、（主要素として）元素のホウ素を含む、改良された耐高温性ＭＣｒＡｌＹＢコーティングクラスを記載する。Ｍは、Ｎｉ、ＣｏおよびＦｅの群からの少なくとも１つの元素である。さらに、ＳｉおよびＴａは、前述の本発明によるＭＣｒＡｌＹＢコーティングにおける合金化元素である。
【００３６】
好ましい実施態様の数例は、以下の元素（質量％で表示）からなるコーティングであり、ここで、残分は、常にＮｉおよび不可避の不純物である。
【００３７】
【表１】
2017053022.tif 000003
【００３８】
コーティングは、金属の構成要素、例えばＮｉベースの超合金製のガスタービン翼の表面に塗布される。
【００３９】
塗布は、空気下、真空下または不活性ガス下で以下の溶射プロセスの１つによって行われる：
・減圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）
・真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）
・大気プラズマ溶射（ＡＰＳ）
・高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）
・物理蒸着（ＰＶＤ）
・化学蒸着（ＣＶＤ）
・電気化学蒸着
または技術水準のあらゆる好適な塗布プロセス。
【００４０】
熱力学的平衡でのコーティング微細構造（相分布）は、Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ法を使用して算出した。コーティング組成物ＡＣ−ＩＩＩ（第１表参照）の結果は、図２に示される。Ｃｒ2Ｂ体積分率は、試験温度範囲全体にわたって一定である一方、α−Ｃｒの分率は、温度が上昇するにつれて低下し、約７６０℃超の温度ではもはや存在していない。さらに、γ’の体積分率は、温度が上昇するにつれて著しく低下している。
【００４１】
図３は、標準のＭＣｒＡｌＹ（Ｂ  ０質量％、第２表参照）および第１表に記載された化学組成（質量％で表示）を有する本発明による４つの異なる改良された金属コーティング系の、ホウ素含有率とＣｒ2Ｂ体積分率との関係を示している。
【００４２】
【表２】
2017053022.tif 000004
【００４３】
本発明による実施態様の４つの試料におけるＮｉ、Ｔａ、ＣｏおよびＢの公称含有率は増加した一方、Ｃｒ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの含有率は減少した。コーティングの微細構造の調節は容易である、それというのは、ホウ化物の体積分率が、ホウ素含有率とともに線形に増加しているからである。
【００４４】
改良されたＮｉＣｒＡｌＳｉＴａＣｏＢＹコーティングの微細構造は、γ’、α−ＣｒおよびＣｒ2Ｂの析出物を含むγマトリックスで構成されている。延性脆性温度（ＤＢＴＴ）および熱膨張率に著しい影響を及ぼす不所望な相、例えばδ−Ｃｒまたはβ−（ＮｉＡｌ）の形成が回避される。接着塗料として使用される場合に表面亀裂および応力増大をもたらし、場合によりＴＢＣ粉砕を引き起こす、コーティング（オーバーレイ）における応力蓄積の危険は著しく減少する。
【００４５】
ＮｉＣｒＡｌＹ合金の主な硬化効果は、析出硬化である。温度が上昇するにつれて、γ’およびα−Ｃｒの析出物の体積分率は著しく低下する（図２参照）。その結果、機械特性の変化および例えば最大引張強度は、著しく低下する。慣用のＮｉＣｒＡｌＹ合金と比べると、ＮｉＣｒＡｌＳｉＴａＣｏＢＹコーティングは、熱力学的に安定したＣｒＢおよび／またはＣｒ2Ｂの析出物による析出硬化のため高温強度が増加していた。
【００４６】
公知の技術水準のＮｉＣｒＡｌＹコーティング組成物（参照材料）と比較した、種々のＮｉＣｒＡｌＳｉＴａＣｏＢＹコーティング組成物（本発明の実施態様）の張力試験結果は、図４に示されている。
【００４７】
ＮｉＣｒＡｌＳｉＴａＣｏＢＹコーティングは、低温で比較的高い引張延性を示し、比較的高い温度の場合、同程度のひずみ（６％未満）で比較的高い引張強度を示す。
【００４８】
実際のところ、開示された本発明による改良されたコーティングクラスは、サイクル負荷においてはるかにより優れた性能を上げる。上昇した温度での強化された引張強度、耐クリープ性それぞれ、ならびに低温での延性の増加によるより少ない亀裂確率および苛酷性（ｓｅｖｅｒｉｔｙ）によって、高温保護層の耐用年数は著しく延長される。
【００４９】
耐高温腐食性は、長期間の使用の間、クロム貯留部の役割を果たしているＣｒＢおよび／またはＣｒ2Ｂ相が拡散制御されて溶解するため高まる。
【００５０】
ホウ素は、高速拡散する元素として公知である。酸化物形成に起因する運転中の表面付近領域におけるクロムの枯渇の場合、ＣｒＢおよび／またはＣｒ2Ｂの析出物は、溶解して、保護性のクロム酸化物スケールを形成するために必要なクロムを徐々に放出する。さらに、改良されたコーティングは、酸化に関してベースロード運転におけるコーティングの使用耐用年数を増やす高度保護アルミナスケール（ｈｉｇｈｌｙ  ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ａｌｕｍｉｎａ  ｓｃａｌｅｓ）の形成を促進する。
【００５１】
【表３】
2017053022.tif 000005
【００５２】
下方の特定範囲の化学組成を有するコーティング（第３表の実施態様ＡＣ−Ｖ参照）は、顕著な延性、靭性それぞれの増大を示している。それらのコーティングは、特に、酸化および腐食がより少ないという点で、高サイクル運転での用途向けに最適化される。他方、上方指定範囲の化学組成を有するコーティング（第３表の実施態様ＡＣ−ＶＩ参照）は、延性の増加で酸化および高温腐食から最良の保護を提供する（標準のＭＣｒＡｌＹと比較）。それらのコーティングは、特に、使用耐用年数の間隔の延長という点で、サイクルおよびベースロードモード向けに最適化される（現在の技術水準のＭＣｒＡｌＹと比較）。
【００５３】
本発明の主要な利点は以下の通りである：
・（高）サイクル運転モードにおける耐用年数が増加した、およびベースロードモードにおける耐用年数が少なくとも同じ高温保護コーティング
・脆い相、例えばα−Ｃｒまたはγ’の体積分率が減少して微細構造が最適化されるため、低い運転温度（Ｔは５００℃未満）で延性が増加した高温保護コーティング
・ＣｒＢおよび／またはＣｒ2Ｂの析出物の拡散強化効果のため、比較的高い運転温度（Ｔは５００℃以上）で引張強度、耐クリープ性それぞれが増加した高温保護コーティング
・枯渇領域にクロム貯留部の役割を果たしているＣｒＢおよび／またはＣｒ2Ｂの析出物が存在しているため、酸化／高温腐食特性が（標準のＭＣｒＡｌＹに対して）向上した高温保護コーティング
・ＣｒＢおよび／またはＣｒ2Ｂの析出物のホウ素含有率と体積分率とが線形関係であるため、調節可能な強化および貯蔵効果。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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