经热屏蔽涂覆的Ni合金部件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及经热屏蔽涂覆的Ni合金部件及其制造方法，尤其涉及用于飞机喷气发动机、产业用燃气涡轮机的涡轮机叶片等的、经热屏蔽涂覆的Ni合金部件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]飞机喷气发动机、产业用燃气涡轮机的涡轮机叶片等使用耐热性优异的Ni基单晶合金等Ni合金。作为提高飞机喷气发动机等的热效率的有效方法，有提高涡轮机入口温度的方法。为了升高该涡轮机入口的温度，对涡轮机叶片等应用热屏蔽涂层是有效的。
[0003]Ni基单晶合金等Ni合金的热屏蔽涂层一般由位于最外层(燃烧气体侧)的作为热屏蔽层的外涂层和位于其内侧(基材侧)的作为中间层的粘接涂层构成。外涂层是以热屏蔽效果为目的的陶瓷涂层。粘接涂层是以提高基材的抗氧化性为目的的金属涂层。
[0004]专利文献I记载了在包含Ni合金的基材上被覆含铝的铂族金属系粘接涂层，在铂族金属系粘接涂层上被覆包含稳定氧化锆的外涂层。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I:日本特开2008-156744号公报
【发明内容】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]此外，作为热屏蔽涂层的粘接涂层，有通过使用氯化铝等氯化物、氟化铝等氟化物进行气相扩散而得的铝扩散涂层(渗铝(Aluminize))、在铝扩散涂层之前施加Pt(铂)并使其扩散来形成含Pt的皮膜的Pt-Al涂层。将铝扩散涂层、Pt-Al涂层应用于包含Ni合金的基材时，粘接涂层由以β-NiAl相(以体心立方晶格为基本形的B2型结晶结构)为主体的皮膜形成，其中β-NiAl相是Ni (镍)和Al (铝)的金属间化合物。
[0010]然而，β-NiAl是Al比率高且脆的相，因此容易因热循环负荷等而产生裂纹，有时发生外涂层剥离进而热屏蔽涂层的剥离寿命变短。
[0011]因此，本发明的目的在于，提供更加提高热屏蔽涂层的剥离寿命的、经热屏蔽涂覆的Ni合金部件及其制造方法。
[0012]用于解决课题的方法
[0013I本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的特征在于，具备:由含有Al的Ni合金形成的基材、形成于前述基材的表面的中间层、以及形成于前述中间层的表面且由陶瓷形成的热屏蔽层，前述中间层在热屏蔽层侧的表面具有由γ ’-Ni3Al相形成且含有Pt的γ ’层。
[0014]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的特征在于，前述γ’层含有Ir。
[0015]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的特征在于，前述γ’层中热屏蔽层侧的表面以大于Ομπι且5μπι以下的周期形成为凹凸状。
[0016]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的特征在于，前述中间层在前述γ’层的基材侧具有含γ层，前述含γ层包含由γ-Ni固溶体相和γ ’-Ni3Al相形成且含有Pt和Ir的γ + γ ’层、或由γ-Ni固溶体相形成且含有Pt和Ir的γ层。
[0017]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的特征在于，前述含γ层的γ-Ni固溶体相的比率为大于50%且100%以下。
[0018]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的特征在于，前述中间层在前述含γ层的基材侧具有Pt和Ir在前述基材中扩散而形成的扩散层，前述扩散层具有通过Ir浓化而形成的Ir浓化部。
[0019]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的特征在于，前述Ni合金含有Re和Ru0
[0020]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的制造方法的特征在于，具备:基材形成工序，用含有Al的Ni合金形成基材；中间层形成工序，在前述基材的表面使含有Pt的金属膜成膜后，进行热处理，形成中间层，前述中间层在表面侧具有由γ ’-Ni3Al相形成且含有Pt的γ ’层;热屏蔽层形成工序，在前述中间层的表面由陶瓷形成热屏蔽层。
[0021]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的制造方法的特征在于，在前述中间层形成工序中，前述金属膜为Pt-1r合金膜，前述γ ’层含有Ir。
[0022]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的制造方法的特征在于，前述中间层形成工序中，前述Pt-1r合金膜中的Ir比率为大于(^1:%且3(^1:%以下。
[0023]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的制造方法的特征在于，前述Pt-1r合金膜中的Ir比率为10at%以上且30at%以下。
[0024]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的制造方法的特征在于，前述Pt-1r合金膜中的Ir比率为10at%以上且20at%以下。
[0025]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的制造方法的特征在于，前述中间层形成工序中，热处理温度为900°C?1200°C、热处理时间为I小时至100小时。
[0026]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的制造方法的特征在于，前述中间层形成工序中，热处理温度为1000°C?1100°C、热处理时间为I小时至10小时。
[0027]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的制造方法的特征在于，前述基材形成工序中，前述Ni合金含有Re和Ru。
[0028]本发明所涉及的经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的制造方法的特征在于，前述Ni合金是具有下述组成的Ni基单晶超合金:以质量比计，含有15.0质量％以下的Co、4.1质量％以上且8.0质量％以下的0、2.1质量％以上且6.5质量％以下的]?0、3.9质量％以下的1、4.0质量％以上且10.0质量％以下的Ta、4.5质量％以上且6.5质量％以下的Al、l.0质量％以下的
11、0.5质量％以下的把、3.0质量％以下的他、3.0质量％以上且8.0质量％以下的1^、0.5质量％以上且6.5质量％以下的Ru，剩余部分包含Ni和不可避免的杂质；并且其中，当设定Pl(参数I) = 137 X [W(质量％ )]+24X [Cr(质量％ ) ]+46 X [Mo(质量％ )]_18 X [Re(质量％ )]时，满足PI S 700。
[0029]发明效果
[0030]根据上述构成，中间层中热屏蔽层侧的表面由不比β-NiAl相脆且具有延性的γ，-Ni3Α1相(是Ni与Al的金属间化合物，以面心立方晶格为基本形的L12型结晶结构)形成，从而抑制因热循环负荷等而产生裂纹，能够更加提高热屏蔽涂层的剥离寿命。此外，γ '-Ni3Al相与β-NiAl相相比Al的比率低，因此抑制由于Al在基材中扩散而生成的2次反应层(SRZ:Secondary React1n Zone)的生成，可以抑制高温强度特性的降低。
【附图说明】
[0031]图1为表示本发明实施方式中经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的构成的截面图；
[0032]图2为表示本发明实施方式中经热屏蔽涂覆的Ni合金部件的制造方法的流程图；
[0033]图3为表示本发明实施方式中γ’_Ni3Al相生成元素和γ-Ni固溶体相生成元素的条形图；
[0034]图4为本发明实施方式中各试验片截面的SEM照片；
[0035]图5为表示本发明实施方式中与图4的SEM照片对应的各试验片的截面组织的示意图；
[0036]图6为表示本发明实施方式中各试验片截面的EPMA线分析结果的曲线图；
[0037]图7为本发明实施方式中将图6的曲线图中的Al的浓度曲线放大的曲线图；
[0038]图8为本发明实施方式中将图6的曲线图中的Pt的浓度曲线放大的曲线图；
[0039]图9为本发明实施方式中将图6的曲线图中的Ir的浓度曲线放大的曲线图；
[0040]图10为本发明实施方式中实施例3的试验片截面的SEM照片；
[0041]图11为表示本发明实施方式中氧化特性评价试验结果的曲线图；
[0042]图12为本发明实施方式中在热循环负荷后的各试验片的表面形成的氧化皮膜的SEM照片；
[0043]图13为表示本发明实施方式中氧化特性评价试验结果的曲线图。
【具体实施方式】
[0044]以下，使用附图对本发明实施方式进行详细说明。图1为表示经热屏蔽涂覆的Ni合金部件10的构成的截面图。经热屏蔽涂覆的Ni合金部件10具备基材12、中间层14和热屏蔽层16。
[0045]对于基材12，使用例如飞机喷气发动机、产业用燃气涡轮机的涡轮机叶片、燃烧器部件等。基材12由含有Al的Ni合金形成。Ni合金可以使用例如Ni基单晶合金、Ni基单向凝固合金等。Ni基单晶合金是析出强化型合金，对作为基体的Ni添加Al，使作为析出相的γ，-Ni3Al分散于作为母相的γ-Ni固溶体相中而得到。例如，γ ’-Ni3Al相以60%?70%(体积百分比)的比例在母相中分散析出。Ni基单晶合金一般在进行溶体化处理后进行时效处理以提高强度。
[0046]对于