JP5808799B2 - プラチナおよびニッケル層の進歩的な付着によって表面をアルミナイズする方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上にアルミナイズコーティングを付着する方法に関する。

「アルミナイズコーティング」と呼ばれるアルミニウム系コーティングが、高温、酸化環境で作動する部品の表面を保護するために使用されている。そのようなコーティングは、他の保護コーティングに取り付けるための固定層としても役立つ可能性があり、前記保護コーティングは、部品自体の 表面によりもそのようなアルミナイズコーティングにより付着することができる。

例えば、そのような部品は、飛行機エンジンなどの航空ターボジェットエンジンで見つけられる。これらの部品は、特に、タービン翼またはノズルである。

これらの部品は、例えば、ニッケル系超合金からなる。

そのような超合金上にアルミナイズコーティングを行うために、プラチナの層２０が、まず、基板１０である前記超合金の表面１１上に付着される。このステップは、図２Ａに示されている。

次いで、プラチナの層２０内で超合金１０のニッケルを、および超合金１０内でプラチナを拡散することを目的とする熱拡散 処理が行われる。このステップは、図２Ｂに示されている。この拡散は、このようにして、プラチナの層２０の自由表面にニッケルをもたらすことを可能にする。この拡散は、高温、例えば、１１００℃で、２時間、真空筺体内で行われる。

次いで、熱化学アルミナイズ処理が行われて、プラチナの層２０上にアルミニウムの層４０の付着をもたらす。このステップは、図２Ｃに示されている。この付着に続いて、ＰｔＡｌ_２化合物は前記のアルミニウムの層内に分散されたアルミニウムの層４０に生じる。拡散ステップは、大量のＰｔＡｌ_２の形成を防ぐのに不可欠であり、それは、そのとき、グループ化し、アルミニウムの層４０の表面上にプレートを形成して、保護の効果を減少する。実際、この拡散ステップによって、プラチナの層２０内で拡散したニッケルは、アルミニウムの層４０内で拡散し、ここで、それは、ＮｉＡｌ化合物６０を形成し、ＰｔＡｌ_２の形成を低減させ、したがって、アルミニウムの層４０の表面上にＰｔＡｌ_２プレートの形成のリスクを低減する。

この現在使用されている方法の欠点は、プラチナの層の拡散処理が長く、高価であるということである。

本発明は、この欠点を解決することを目指す。

本発明は、基板上にアルミナイズコーティングを付着する方法を提案することを目的とし、そのコストおよび所要時間は、現在の方法に相対して減少される。

この目的は、方法が、次のステップを含むことによって達成される：
（ａ）プラチナおよび少なくとも３５％のニッケルを含む層が、基板の表面上に付着されるステップ。
（ｂ）アルミニウムコーティングが、この層上に付着されるステップ。

これらの処理によって、拡散ステップはもはやないので、アルミナイズコーティングを付着する方法の全所要時間が低減される。さらに、公知で安価な方法を使用してプラチナおよびニッケルを含むコーティングの付着が行われることができるので、アルミナイズコーティングのための付着方法の全コストが低減される。

本発明は、一層よく理解され、その利点は、限定しない例として示される１つの実施形態の以下の詳細な説明を読んだ上でより明瞭に現れる。説明は、添付図面を参照する。

本発明によるアルミナイズコーティングを付着する方法のステップを説明する。 本発明によるアルミナイズコーティングを付着する方法のステップを説明する。 本発明によるアルミナイズコーティングを付着する方法のステップを説明する。 先行技術によるアルミナイズコーティングを付着する方法のステップを説明する。 先行技術によるアルミナイズコーティングを付着する方法のステップを説明する。 先行技術によるアルミナイズコーティングを付着する方法のステップを説明する。

図１Ａに図式的に示されるように、部品が検討され、その表面の一部またはすべてがアルミナイズコーティングによって保護されなければならない。このように、この部品は基板１０を構成している。

プラチナおよび少なくとも３５％のニッケルを含む層２３が、基板１０の表面１１上に付着される。この付着は、電気分解によって、例えば、プラチナ塩およびニッケル塩を含む電解槽中に基板１０を浸すことによって行われてもよい。

以下に、層２３は、プラチナを含む第１の層２０およびニッケルを含む第２の層３０から構成された特定の実施形態が記載されている。

まず、公知の方法で、例えば、電気分解によって、プラチナの層２０（第１の層）が、基板１０の表面１１上に付着される（ステップ（ａ）、図１Ａ）。このように、基板１０は、プラチナ塩を含む電解槽中に浸され、前記基板は、電極（カソード）の役割をし、その電極とプラチナからなる上電極（ アノード）との間に電流が通される。プラチナは、次いで、基板上に徐々に付着される。

このプラチナの層の厚さは、例えば、約５μｍ〜１０μｍである。

予め、前記表面１１上にプラチナの層２０のより良好な付着を得るように表面１１を準備することが可能である。この準備は、例えば、表面をより粗くすることからなり、このように形成された高くなった部分は、プラチナの層２０を捕らえるものとして役立つ。

表面の準備は、表面１１上の（プラチナの層２０およびニッケルの層３０から構成された）層２３の付着のより一般的な場合にも行われてもよい。

このプラチナの層２０の拡散処理は行われない。

図１Ｂに図式的に示されるように、ニッケルの層３０（第２の層）が、プラチナの層２０上に付着される（ステップ（ｂ）、図１Ｂ）。

このニッケルの層３０の付着は、例えば、公知の電気分解法を使用して行われる。被覆される部品は、ニッケル塩を含む電解槽に浸され、前記部品は、電極（カソード）として役立ち、前記電極とニッケルからなる他の電極（アノード）との間に電流が通される。ニッケルは、次いで、その部品上に徐々に付着される。

本発明による方法の利点は、同じ設備内で、プラチナの層２０、次いで、ニッケルの層３０の付着が連続的に行われることができるということである。したがって、これは時間を節約する。さらに、これらの付着は、低温および大気圧で行われてもよく、それは、先行技術で使用される拡散処理（図２Ｂで示されたステップ）が、高温、真空下で行わなければならないので、拡散処理ほど高価ではない。

アルミニウムの層４０が、次に、ニッケルの層３０上に付着される（ステップ（ｃ）、図１Ｃ）。この付着は、例えば、アルミニウム化学蒸着法（ＣＶＤ）を使用して行われる。プラチナの層２０およびニッケルの層３０で被覆された基板１０は、筺体内に設置され、ここで、ガス相アルミニウム原子が注入され、前記アルミニウム原子はニッケルの層３０上に付着される。この付着は、高温、例えば、ほぼ１１００℃で６時間、行われる。

有利には、予め前記筺体内で、例えば、４００ｍｂａｒおよび１１００ｍｂａｒで真空が確立される。

この真空は、アルミニウム付着の質、特に、前記付着の均一性を向上することを可能にする。

ニッケルの層３０の存在によって、ニッケル原子は、アルミニウムの層４０内で前記ニッケルの層３０から直接拡散し、ここで、それは、ＮｉＡｌ化合物６０を形成し、ＰｔＡｌ_２化合物５０の形成を低減させ、したがって、アルミニウムの層４０の表面上にＰｔＡｌ_２プレートの形成の危険を低減する。

さらに、より多くのニッケル原子がアルミニウムの層４０内で拡散するので、このＰｔＡｌ_２形成の低減は、先行技術による方法でよりも効果的である。実際、ニッケルの層３０は、アルミニウムの層４０に接しており、電気分解による付着の場合にほぼ１００％のニッケルから構成される。

概して、プラチナの層２０およびニッケルの層３０から構成される層２３（または、プラチナおよびニッケルを含む単独層）が、少なくとも３５％のニッケルを含むように、ニッケルの層３０は、十分なニッケルを含む。

これに対して、先行技術では、アルミニウムの層４０に接する層は、プラチナ原子およびニッケル原子の両方を含む。しかし、前記アルミニウムの層４０が付着された表面が３５ａｔ％を超えるニッケルを含むまで、ＮｉＡｌ化合物がＰｔＡｌ_２には不利にさらに容易に形成することを、Ｎｉ−Ｐｔ−Ａｌ状態図は示す。

さらに、先行技術による方法と異なり、アルミニウムの層４０内で拡散する目的であるニッケルの寄与が、前記基板１０上に付着されたプラチナの層２０上に付着されたニッケルの層３０に由来するので、基板１０がニッケルを含む必要がない。したがって、本発明による方法は、ニッケル系超合金ではなく、いずれかの基板１０上で使用されることができる。例えば、本発明による方法は、任意の超合金上で使用されてもよい。

アルミニウムの層４０の付着後に、このように被覆された部品が高温用途用に設計されている場合に、その層上に他の材料、例えば、セラミック断熱層を付着することが可能である。

Claims (5)

1. 基板（１０）上にアルミナイズコーティングを付着する方法であって、
   （ａ）プラチナおよび少なくとも３５％のニッケルを含む層（２３）が、前記基板（１０）の表面（１１）上に付着されるステップと、
   （ｂ）アルミニウムコーティング（４０）が、前記層（２３）上に付着されるステップと
   を含み、
   ステップ（ａ）において、前記層（２３）を付着するために、プラチナを含む第１の層（２０）が前記表面（１１）上に最初に付着され、次いで、ニッケルを含む第２の層（３０）が前記第１の層（２０）上に付着されることを特徴とする、方法。
2. ステップ（ａ）において、前記ニッケルの第２の層（３０）は電気分解によって付着されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記基板（１０）が超合金であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記超合金がニッケル系超合金であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. ステップ（ａ）において、前記層（２３）の付着前に、前記表面（１１）が調製されることを特徴とする、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の方法。

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