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KR20230032939A - 산화 및 마모 저항성 브레이즈 코팅 - Google Patents

산화 및 마모 저항성 브레이즈 코팅 Download PDF

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KR20230032939A
KR20230032939A KR1020220106157A KR20220106157A KR20230032939A KR 20230032939 A KR20230032939 A KR 20230032939A KR 1020220106157 A KR1020220106157 A KR 1020220106157A KR 20220106157 A KR20220106157 A KR 20220106157A KR 20230032939 A KR20230032939 A KR 20230032939A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coating
aluminum
braze
owr
omwr
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020220106157A
Other languages
English (en)
Inventor
싱 파블라 서린더
씨. 코틸링감 스리칸스
빈센트 부찌 데이비드
다산 비주
Original Assignee
제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제너럴 일렉트릭 캄파니 filed Critical 제너럴 일렉트릭 캄파니
Publication of KR20230032939A publication Critical patent/KR20230032939A/ko
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

본 방법은 기계 부품의 표면(14)에 물질 코팅(12)을 도포하는 단계를 포함하되, 이러한 물질 코팅(12)은 표면경화 물질(20), 알루미늄 함유 입자(18) 및 브레이즈 물질(22)의 조합으로부터 형성된다. 본 방법은, 또한, 물질 코팅(12)을 알루미늄 함유 입자(18)로부터 유래한 알루미늄을 포함하는 산화물 층(32)을 생성하는 온도로 열처리하는 단계를 포함하되, 산화물 층(32)은 표면경화 물질(20)의 산화를 감소시키도록 구성되고, 브레이즈 물질(22)은 물질 코팅(12)과 기계 부품의 표면(14) 사이의 결합을 촉진하도록 구성된다.

Description

산화 및 마모 저항성 브레이즈 코팅{OXIDATION AND WEAR RESISTANT BRAZED COATING}
본원에 개시된 주제는 브레이징 공정을 이용한 산화 및 기계적 마모 저항성을 가지는 물질 코팅의 형성에 관한 것이다.
가스 터빈, 또는 가스 터빈 엔진은 공기 흡입 섹션, 압축기 섹션, 연소 섹션, 터빈 섹션, 및 배기 섹션을 포함할 수 있다. 작동 시에, 공기 흡입 섹션은 주위 환경으로부터 흡입 공기를 수용하고, 압축기 섹션은 흡입 공기를 압축한다. 압축 공기는 연소 섹션으로 유동하며, 이는 하나 이상의 연료의 연소를 위해 압축 공기를 사용하여 고온 연소 가스를 생성한다. 고온 연소 가스는 터빈 섹션의 회전을 구동시키며, 이는, 이어서, 압축기 섹션 및 하나 이상의 부하, 예를 들어 발전기를 구동시킨다.
가스 터빈의 작동 중, 가스 터빈의 부품은 부품의 마모를 야기할 수 있는 다양한 환경(예컨대, 기계적 접촉, 연소 중 상대적으로 높은 온도 및 상대적으로 낮은 온도)에 처할 수 있다. 예를 들어, 가스 터빈의 버켓 인터로크는, 예를 들어 원심력 및 공기력에 의해 각각의 버켓이 잠기는 경우 고온(예컨대, 500oC, 600oC, 700oC, 800oC, 900oC 초과 등) 프레팅 모션의 대상이 될 수 있다. 또한, 버켓 인터로크는 버켓 인터로크에 기계적인 접촉을 야기할 수 있는 상대적 저온(예컨대, 주위 온도) 프레팅(예컨대, 가스 터빈의 가동개시 중)의 대상이 될 수 있다. 소정의 부품(예컨대, 버켓 인터로크)은 작동의 특정한 부분에서 부품의 기계적 저항을 감소시키는 코팅을 포함할 수 있다. 이러한 코팅은 위에 개시된 상대적 고온에서 산화물층을 형성할 수 있다.
원래 출원된 청구범위와 범주가 상응하는 소정 실시예가 하기에 요약되어 있다. 이들 실시예는 본 기술의 범주를 제한하고자 하는 것이 아니라, 오히려 이들 실시예는 단지 기술의 가능한 형태의 간략한 개요를 제공하고자 하는 것이다. 실제로, 본 시스템 및 방법은 하기에 제시된 실시예와 유사하거나 상이할 수 있는 다양한 형태를 포함할 수 있다.
소정의 실시예에서, 본 방법은 기계 부품의 표면에 물질 코팅을 도포하는 단계를 포함하되, 이러한 물질 코팅은 표면경화 물질, 알루미늄 함유 입자 및 브레이즈 물질의 조합으로부터 형성된다. 본 방법은, 또한 알루미늄 함유 입자로부터 유래한 알루미늄을 포함하는 산화물 층을 생성하는 온도로 물질 코팅을 열처리하는 단계를 포함하되, 산화물 층은 표면경화 물질의 산화를 감소시키도록 구성되고, 브레이즈 물질은 물질 코팅과 기계 부품의 표면 사이의 결합을 촉진하도록 구성된다.
소정의 실시예에서, 기계 부품은 기계 부품의 표면에 도포된 물질 코팅을 포함한다. 물질 코팅은 복수의 제1 표면경화 물질의 상 및 알루미늄 함유 물질의 상과 복수의 제2 브레이즈 물질의 상을 가지는 층을 포함한다. 알루미늄 함유 물질은 표면경화 물질의 베타 공핍을 감소시키기 위해 산화되도록 구성된다. 브레이즈 물질은 이러한 층을 기계 부품의 표면에 결합시키도록 구성된다.
소정의 실시예에서, 기계 부품은 물질 코팅을 포함한다. 물질은 표면경화 물질, 알루미늄 함유 물질, 및 니켈계 브레이즈 물질을 가지는 제1 층을 포함하는데, 제1 층은 표면경화 물질, 알루미늄 함유 물질 및 니켈계 브레이즈 물질의 혼합물을 니켈계 브레이즈 물질의 브레이징 온도로 열처리하여 니켈계 브레이즈 물질을 기계 부품의 표면에 결합시킴으로써 형성된다. 물질 코팅은 또한 제1 층의 열처리에 의해 형성된 제2 층을 포함한다. 제2 층은 알루미늄 함유 물질의 결정성 금속간 상을 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징부, 태양 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명을 읽을 때 더 잘 이해될 것이며, 첨부 도면에서 유사한 문자는 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 산화 및 기계적 마모 저항성(OMWR) 브레이즈 코팅을 생성하기 위한 공정의 일 실시예의 흐름도이다;
도 2는 본 발명에 따른 브레이즈 물질로 형성된 물질 코팅의 일 실시예의 단면도이다;
도 3a는 본 발명에 따른 산화 마모 저항성(OWR) 물질 없이 형성된 물질 코팅의 일 실시예의 단면도이다;
도 3b는 본 발명에 따른 산화 마모 저항성 물질에 의해 형성된 산화물층을 가지는 물질 코팅의 일 실시예의 단면도이다;
도 4a는 본 발명에 따른 OWR 물질 없이 형성된 물질 코팅의 일 실시예의 개략도이다; 그리고
도 4b는 본 발명에 따른 산화 마모 저항성 물질에 의해 형성된 산화물층을 가지는 물질 코팅의 일 실시예의 개략도이다.
본 개시내용의 하나 이상의 특정 실시예들이 아래에서 설명될 것이다. 이들 실시예들의 간결한 설명을 제공하기 위한 노력으로, 실제 구현예의 모든 특징부들이 명세서에 설명되지 않을 수 있다. 임의의 이러한 실제 구현예의 개발에서, 임의의 엔지니어링 또는 설계 프로젝트에서와 같이, 수많은 구현예-특정 결정들은 시스템-관련 및 사업-관련 제약들을 따르는 것과 같은 개발자들의 특정 목표를 달성하도록 이루어져야 하며, 이는 구현예들마다 다를 수 있음을 이해하여야 한다. 게다가, 그러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 개시내용의 이익을 갖는 통상의 기술자에게는 설계, 제조, 및 제작의 일상적인 과제일 것이라는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 다양한 예시의 요소를 소개할 때, 관사 "a", "an", "the", 및 "상기(said)"는 요소들 중 하나 이상이 있음을 의미하도록 의도된다. 용어들 "포함하는(comprising, including)", 및 "갖는(having)"은 포괄적인 것이고 열거된 요소들 이외의 부가적인 요소들이 존재할 수 있음을 의미하도록 의도된다. 추가적으로, 본 발명의 "하나의 예" 또는 "일례"에 대한 언급은 언급된 특징부를 또한 포함하는 추가 예의 존재를 배제하는 것으로 해석되도록 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
본 맥락에서, 용어 "약" 또는 "대략"은, 표시된 값이 정확하지 않으며, 실제 값이 관련 작동을 실질적으로 변경하지 않는 방식으로 표시된 값과는 다를 수 있음을 의미하도록 의도된다. 예를 들어, 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "약" 또는 "대략"은, 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 특정 허용오차(예컨대, ±10%, ±5%, ±1%, ±0.5%) 내에 있는 적합한 값을 나타내도록 의도된다.
일반적으로 위에서 논의되는 바와 같이, 가스 터빈의 하나 이상의 부품은 부품의 기계적 마모 저항성을 증진시키는 물질 코팅을 포함할 수 있다. 부품이 연소 가스에 노출되는 동안과 같이 가스 터빈의 부품이 상대적 고온(예컨대, 500oC, 600oC, 700oC, 800oC, 900oC, 초과 등)에서 작동될 때, 이러한 물질 코팅의 일부가 산화되어 산화물층을 형성할 수 있다.
본 발명은 산화 마모 저항성(OWR) 물질, 브레이즈 물질, 및 기계적 마모 저항성(MWR) 물질을 조합하여 예비 소결된 프리폼(PSP)을 형성하고, 이러한 조합 또는 이러한 물질들의 혼합물을 포함하는 PSP를 부품의 표면에 도포하고, 도포된 PSP를 열처리하여 산화 및 기계적 마모 저항성(OMWR) 브레이즈 코팅을 생성함으로써 기계 부품(예컨대, 가스 터빈의 부품)의 수명을 개선하는 기술에 관한 것이다. PSP의 브레이즈 물질은 브레이즈 물질과 기면의 물질 사이의 함침을 통해 OWR 물질 및 MWR 물질과 기면, 예를 들어 기계 부품과의 결합을 촉진할 수 있다. 본원에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, OWR 물질은 MWR물질의 산화를 차단하거나 감소시키거나 완화시킬 수 있다. 예를 들어, OWR 물질은 자기제한 산화물층인 OWR 산화물층을 형성하는 알루미늄 함유 물질(들)(예컨대, 알루미늄, 산화 알루미늄과 같은 알루미늄계 물질, 또는 CoNiCrAlY 입자와 같은 알루미늄 함유 합금, 또는 둘 다)을 포함할 수 있다. 본원에서 언급된 "알루미늄 함유" 물질은 알루미늄을 포함하고 "알루미늄계" 물질은 우세한 금속 또는 양이온으로서 알루미늄을 포함한다. 즉, 산소가 존재하는 경우, OMWR 브레이즈 코팅(예컨대, 물질 코팅) 내 (예컨대, OWR 물질의 알루미늄 함유 물질(들)로부터 기인한) 알루미늄의 적어도 일부가 산화하여 수 미크론(즉, 마이크로미터)(예컨대, 대략 10미크론, 10미크론 미만, 대략 5미크론) 후 종결되는 OWR 산화물층을 형성할 수 있다. 자기제한 산화물층의 두께는 MWR 물질과 같이 자기제한 산화물층을 쉽게 생성하지 않는 물질에 의해 형성된 산화물층의 두께보다 얇을 수 있다. 더욱이, OWR 산화물층은 또한 상대적으로 얇은 두께의 코팅을 유지하면서, MWR 물질의 산화 및 이어지는 부식을 감소시킴으로써 MWR 물질의 소비율을 감소시킬 수 있다. 따라서, OMWR 브레이즈 코팅의 활용은 마모된 코팅의 재도포 및/또는 마모된 부품의 대체와 연관된 운용 비용을 감소시킬 수 있다. 자기제한적인 OWR 산화물층을 형성하는 OMWR 브레이즈 코팅에 의해, OMWR 브레이즈 코팅은 소정의 기존 코팅에 비해 개선된 수명을 가질 수 있다는 것이 공지된다. 예를 들어, OWR 산화물층이 자기제한적이기 때문에, 적은 OWR 산화물층이 형성되고, 따라서 적은 OWR 물질이 소비된다. 또한, OWR 산화물층은 OMWR 브레이즈 코팅 내 MWR 물질의 베타 공핍을 방지할 수 있다. 따라서, OMWR 물질로 코팅된, 반복적으로 상대적 고온에 처해지는 부품은 소정의 기존 코팅으로 코팅된 부품보다 느리게 부식될 수 있다. OMWR 물질이 더 느리게 부식되기 때문에, OMWR 물질로 코팅된 부품은 더 긴 기간 동안 기계적 마모 저항성을 제공한다.
이를 고려하여, 도 1은 기면(14)의 기계적 마모 저항성 및 산화 저항성을 향상시키는, 기면(14)(예컨대, 기계 부품) 상에 OMWR 브레이즈 코팅(12)(예컨대, 물질 코팅)을 생성하기 위한 공정(10)의 일 실시예의 흐름도이다. 본원에 기술된 바와 같이, 기면(14)은 가스 터빈의 부품, 예를 들어, 연소 섹션, 버켓, 버켓 인터로크의 부품, 또는 작동 중 기계적 접촉 및 상대적 고온(예컨대, 800oC 초과)에 처해질 수 있는 가스 터빈의 다른 부품일 수 있다. 적절한 경우, 추가적인 단계가 수행될 수 있고, 소정의 단계가 생략될 수 있으며, 예시된 단계가 번갈아서 또는 동시에 수행될 수 있기 때문에, 공정(10)에 예시된 단계는 논의를 촉진하고자 하는 의도이며 본 발명의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아니다.
공정(10)을 시작하기 위해, 블럭(16)에서, OWR 물질(18), MWR 물질(20), 및 브레이즈 물질l(22)을 조합하거나, 혼합하거나, 아니면 통합하여 OMWR 브레이즈 혼합물(24)을 형성한다. OWR 물질(18)은 일반적으로 상대적 고온(예컨대, 800oC초과)에서 고체인 자기제한 산화물층을 형성하는 물질이다. OWR 물질은 소정의 알루미늄 함유 물질(들)을 포함할 수 있다. 이러한 알루미늄 함유 물질(들)의 소정의 비제한적인 예는 알루미늄, 알루미늄 산화물 및 알루미늄 함유 합금(들)(예컨대, CoNiCrAlY, MCrAlY, MCrAl, 여기서 M = Fe, Co, Ni 또는 임의의 이의 조합임)을 포함한다. OWR 물질(18)은 미크론 크기 입자, 나노입자 또는 큰 크기의 입자의 알루미늄계 물질(들)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, OWR 물질(18)은 필수적으로 알루미늄(예컨대, 금속, 금속간 또는 합금으로서) 또는 알루미나(예컨대, 알루미늄 산화물)로 구성된다.
MWR 물질(20)은 미크론 크기 입자, 나노 입자 또는 큰 크기 입자이든 상관없이 표면경화 물질을 포함할 수 있다. 일반적으로, 표면 하부에 도포될 수 있는 금속을 포함하는 표면경화 물질은 경도를 개선한다. 표면경화 물질은, 예컨대, 크롬, 텅스텐, 바나듐, 몰리브덴, 다른 적합한 원소(들)를 갖는 카바이드(들)를 포함하는 전위 금속 카바이드(들) 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 표면경화 물질은 코발트 합금(들), 몰리브덴 합금(들), 크롬 합금(들), 니켈 합금(들), 기타 적합한 합금(들)을 포함하는 소정의 전이 금속 합금(들) 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, MWR 물질은 Deloro Stellite Holdings Corporation, a Kennametal Company의 Tribaloy®(예컨대, T800 또는 Co800 입자)와 같은 M-Mo-Cr-Si(M= Co 또는 Ni)의 일반 조성을 가질 수 있다. OWR 물질(18) 및/또는 MWR 물질(20)이 입자(예컨대, 미크론 크기 입자, 나노입자 또는 큰 입자)인 일 실시예에서, 입자들은 형태들의 분포를 가질 수 있다. 예를 들어, OWR 물질(18)은 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 90%, 또는 95% 구체인 미크론 크기 입자를 포함할 수 있고, MWR 물질(20)은 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 90%, 또는 95% 구체인 나노 크기 입자를 포함할 수 있다. 적어도 일부 예에서, 입자 형태(예컨대, 구체)의 조합 및 상이한 입도 분포는 본원에서 논의되는 결과적인 OMWR 코팅(12)의 성질을 개선할 수 있다.
브레이즈 물질(22)은 MWR 물질(20) 및/또는 OWR 물질(18)보다 상대적으로 낮은 용융점을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 일반적으로, 브레이즈 물질(22)은 붕소 및/또는 규소 용융점 저하제를 함침시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 브레이즈 물질은 니켈계 물질을 포함한다. 예를 들어, 니켈계 물질은 BNi-2, BNi,-5, BNi-9 또는 이의 조합(즉, American Welding Society (AWS) 명칭을 사용함)을 포함할 수 있다. 브레이즈 물질은 니켈 및 크롬의 일반적인 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, BNi-2 물질은 대략 6-8% 크롬, 2.75-3.5% 붕소, 4-5% 규소, 및 2.5-3.5% 철을 포함할 수 있다. 적어도 일부의 예에서, 브레이즈 물질(22)은 알루미늄(예컨대, 0.01%, 0.02%, 0.03%, 0.04%, 또는 0.05% 알루미늄)을 포함할 수 있다. 그러나, 브레이즈 물질(22) 내 알루미늄의 양은 OWR 물질(18) 내 알루미늄의 양보다 상대적으로 적을 수 있고, 따라서 OWR 산화물에 상대적으로 적게 기여하거나 전혀 기여하지 않을 수 있다. 일부 구현예에서, 브레이즈 물질(22)은 DF4B, BCo-1, MarM509B 또는 이의 조합을 포함할 수 있다.
블럭(26)에서, OMWR 브레이즈 혼합물(24)이 열처리되어 OMWR PSP(28)를 형성한다. 일반적으로, OMWR 브레이즈 혼합물(24)은 브레이즈 물질(22)의 브레이징 온도보다 낮은 온도로 열처리된다. OMWR 브레이즈 혼합물(24)의 열처리는 OMWR 브레이즈 혼합물(24)을 사전결정된 시간 동안 상대적 고온, 예를 들어, 대략 500oC, 대략 600oC, 대략 700oC, 대략 800oC, 또는 800oC 초과로 가열하는 단계를 포함한다. 시간은 1시간, 5시간, 10시간, 20시간 또는 20시간 초과일 수 있다.
블럭(30)에서, OMWR PSP(28)가 기면(14)에 도포되고, 가열(예컨대, 브레이즈)되어 기면(14) 상에 OMWR 브레이즈 코팅(12)을 생성한다. 일반적으로, 브레이징은 브레이즈 물질(22)의 브레이징 온도 이상에서 낮은 압력(예컨대, 10-2 Torr, 10-3 Torr, 10-4 Torr, 또는 10-5 Torr) 하에 사전결정된 시간동안 수행된다. 브레이징 온도는 일반적으로 OMWR 브레이즈 혼합물(24)을 사전결정된 시간 동안 열처리하기 위해 사용되는 온도보다 상대적으로 높은 온도, 예를 들어, 대략 1000oC, 대략 1100oC, 대략 1200oC, 대략 1300oC, 또는 대략 1300oC 초과이다. 시간은 1시간, 5시간, 10시간, 20시간 또는 20시간 초과일 수 있다.
또한, OMWR 브레이즈 코팅(12)은 OMWR 브레이즈 코팅(12)으로 코팅된 기면(14)이 사용되는 동안 형성될 수 있는 OWR 산화물층(32)을 포함할 수 있다. OWR 산화물층(32)은 OWR 물질 및 MWR 물질의 조합을 포함하는 기계적 마모 저항층에 산화 마모 저항성을 제공하는 알루미늄계 산화물층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, OWR 산화물층(32)은, 예를 들어 부품(예컨대, 기면(14))이 가스 터빈 내에서 사용되기 전에, OMWR 브레이즈 코팅(12)을 열처리함으로써 형성될 수 있다. 적어도 일부의 예에서, OMWR 브레이즈 코팅(12)의 열처리는 OWR 산화물층(32)을 형성하기에 적합한 상대적 고온에 도달할 수 있는 용광로에서 OMWR 브레이즈 코팅(12)을 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, OMWR 브레이즈 코팅(12)의 열처리는 기계 부품의 하나 이상의 표면이 OMWR 브레이즈 코팅으로 코팅된 기계(예컨대, 가스 터빈)를 작동시킴으로써, 작동 중 OWR 산화물층(32)의 형성을 촉진하는 단계를 포함할 수 있다.
OMWR 브레이즈 코팅(12)은 도 2, 도 4a 및 도 4b에 관해서 더욱 상세하게 논의된 바와 같이 OWR 물질(18), 브레이즈 물질(22) 및 MWR 물질(20)로부터 형성된 상이한 상들을 포함할 수 있다. 예를 들어, MWR 물질(20)이 Co-Mo-Cr-Si를 포함하는 일 실시예에서, OWR 및 MWR 물질의 증착에 의해 형성된 OMWR 브레이즈 코팅(12)은 Co-Mo-Si 상, 코매트릭스, 및 Cr-함유 영역을 포함할 수 있다. OWR 물질(18)이 알루미늄 산화물을 포함하는 실시예에서, OMWR 브레이즈 코팅은 알루미나의 상(들), 예를 들어 감마상 및/또는 베타상을 포함할 수 있다.
일반적으로, OMWR 브레이즈 혼합물(24)은 산화 마모 저항성 물질(18), 기계적 마모 저항성 물질(20) 및 브레이즈 물질(22)의 조합 또는 혼합물을 포함한다. 예를 들어, OMWR 브레이즈 혼합물(24)은 5 중량%의 브레이즈 물질(22) 및 95 중량%의 산화 마모 저항성 물질(18) 및 기계적 마모 저항성 물질(20), 10 중량%의 브레이즈 물질(22) 및 90 중량%의 산화 마모 저항성 물질(18) 및 기계적 마모 저항성 물질(20), 15 중량%의 브레이즈 물질(22) 및 85 중량%의 산화 마모 저항성 물질(18) 및 기계적 마모 저항성 물질(20), 20 중량%의 브레이즈 물질(22) 및 80 중량%의 산화 마모 저항성 물질(18) 및 기계적 마모 저항성 물질(20) 또는 25 중량%의 브레이즈 물질(22) 및 75 중량% 산화 마모 저항성 물질(18) 및 기계적 마모 저항성 물질(20)을 포함할 수 있다. 산화 마모 저항성 물질(18) 및 기계적 마모 저항성 물질(20)의 상대적 백분율은 30 중량%의 OWR 물질(18) 및 70 중량%의 MWR 물질(20), 50 중량%의 OWR 물질(18) 및 50 중량%의 MWR 물질(20), 또는 70 중량%의 OWR 물질(18) 및 30 중량%의 MWR 물질(20)을 포함할 수 있다. 적어도 일부의 예에서, 적은 양의 OWR 물질(18)을 사용하는 것이 더 나은 마모 저항성(예컨대, 산화 저항성 및 마모 저항성 둘 다)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 30 중량%의 OWR 물질(18) 및 70 중량%의 MWR 물질(20)을 사용하여 형성된 OMWR 브레이즈 코팅(12)은 70 중량%의 OWR 물질(18) 및 30 중량%의 MWR 물질(20)을 사용하여 형성된 OMWR 브레이즈 코팅(12)보다 더 증가된 산화 저항성을 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, OMWR 브레이즈 코팅(12)(예컨대, 그리고 OMWR 브레이즈 코팅으로 코팅된 기면(14))은 예열 처리될 수 있는데, 이는 OMWR 브레이즈 코팅(12) 내에 존재하는 마이크로미터 이하의 결정성 금속간 상을 (예컨대, OWR 물질 및/또는 MWR 물질로부터) 석출시킬 수 있다. 즉, OMWR 브레이즈 코팅(12) 상에 OWR 산화물층(32)을 생성하도록 OMWR 브레이즈 코팅(12)을 열처리하기 전에, 상대적 저온 및/또는 불활성 가스의 존재 하에 또는 상대적 무산소 환경에서 OMWR 브레이즈 코팅(12)을 가열할 수 있다. 예를 들어, OMWR 브레이즈 코팅(12)이 알루미늄 함유 물질을 포함하는 실시예(예컨대, OMWR 브레이즈 코팅(12)이 증착된 OWR 물질(18)로부터 기인한 알루미나 상을 포함함)에서, 예열 처리는 OMWR 브레이즈 코팅(12)의 표면에 연속적인 알루미늄 스케일을 생성할 수 있는데, 이는 합금의 용체화 및 시효 열처리(solution and age heat treatment) 미만일 수 있다. 예열 처리에 의해 형성된 알루미늄 스케일은 대략 900oC를 초과하는 온도에서 개선된 마모 성질을 확립할 수 있다.
소정의 실시예에서, MWR 물질(20)은 Co800 입자를 포함할 수 있고, OWR 물질은 알루미늄, 예를 들어 CoNiCrAlY 입자를 포함하는 Co 기반 합금을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 얻어진 OMWR 브레이즈 코팅(12)은 CoNiCrAlY 입자로부터 유래한 적어도 하나의 알루미늄 소스에 인접(예컨대, 1500F를 초과하는 온도에서 알루미늄의 확산 거리 이내)한 Co800 영역(예컨대, 스플랫)을 포함할 수 있다. OMWR 브레이즈 코팅(12)이 상대적 고온에 노출되는 경우, 열 생성 산화물(TGO)에 기반한, 산화 보호를 제공하는 상대적으로 얇은(예컨대, 1700F 내지 1800F 또는 927oC 내지 982oC로 2000시간 노출 후 5미크론 미만 두께) 알루미늄 산화물(즉, OWR 산화물) 층이 형성된다. 얻어진 산화물 스케일(예컨대, OWR 산화물층(32))이 상대적으로 얇기 때문에(예컨대, 10미크론 미만), 산화물 스케일은 유연할 수 있어서 산화물층이 (즉, 산화물 스케일 및 기타 표면의 접촉에 대응하거나 산화물 스케일 및 하부의 물질층 사이의 열팽창 계수의 차이에 기인하여) 금이 가지 않고, 충격 시 하부의 더 단단한 금속에 의해 완충되고, MWR 물질(20)을 포함한 하부 층(들)에 대한 보호를 계속적으로 제공한다. OWR 물질의 존재가 더 얇은 산화물층(즉, OWR 산화물층)의 형성을 야기하기 때문에, 산화물 스케일이 차후의 산화 및 마모 후 제거되더라도, OWR 물질(18) 없이 형성된 물질 코팅에 비해 OMWR 브레이즈 코팅(12)이 더 긴 수명을 가질 수 있고, 따라서 부품의 사용 기간을 증가시킬 수 있다. 본원에 개시된 물질 조합은 분해 기전, 예를 들어, CoNiCrAlY 상의 베타 공핍을 감소시키는 얇은 보호적인 알루미늄 산화물 스케일을 생성한다.
다른 실시예에서, OWR 물질(18)은 입자들의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, OWR 물질(18)은 CoNiCrAlY 입자와 알루미늄 산화물 입자의 혼합물을 포함할 수 있다. CoNiCrAlY 및 알루미늄 산화물 둘 다를 사용하는 것은 물질의 마모 저항성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 산화물에 의해 형성된 OWR 산화물층은 CoNiCrAlY 내에 존재하는 알루미늄에 의해 형성된 OWR 산화물층의 마모 저항성을 강화할 수 있다. 이러한 물질 조합은 분해 기전, 예를 들어 CoNiCrAlY 상의 베타 공핍을 감소시키는 얇은 보호성 알루미늄 산화물 스케일(즉, OWR 산화물층)을 생성한다. OMWR 브레이즈 혼합물(24)을 생성하기 위해, 혼합물은 마모 저항성 물질(20) 및 브레이즈 물질(22)과 결합할 수 있다.
일부 실시예에서, OWR 물질(18) 또는 MWR 물질(20) 중 적어도 하나는 상이한 입도 분포(예컨대, 제1 입도 분포, 제2 입도 분포 및 제3 입도 분포)를 가지는 입자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, OWR 물질(18)은 나노 크기 분포(예컨대, 대략 5 nm, 10 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, 500 nm 등의 평균 직경을 가짐)를 가지는 복수의 제1 알루미늄 산화물 입자를 포함할 수 있다. 추가적으로, OWR 물질(18)은 마이크로 크기 분포(예컨대, 대략 1 μm, 5 μm, 10 μm, 50 μm, 100 μm, 200 μm, 500 μm 등의 평균 직경을 가짐)를 가지는 복수의 제2 알루미늄 산화물 입자를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, OWR 물질(18) 및 MWR 물질(20) 둘 다 상이한 입도 분포를 가지는 입자들을 포함할 수 있다. 즉, OWR 물질(18)은 제1 입도 분포를 가지는 입자를 포함하고 MWR 물질(20)은 제2 입도 분포를 가지는 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, OWR 물질(18)은 CoNiCrAlY 입자를 포함하고, MWR 물질은 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. OWR 물질(18)은 미크론 크기 분포를 가지고, MWR 물질(20)은 나노 크기 분포를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, OWR 물질(18)은 나노 크기 분포를 가지고, MWR 물질(20)은 미크론 크기 분포를 가질 수 있다. 적어도 일부의 예에서, 이정 입도 분포가 마모 저항성을 개선할 수 있다. OWR 물질(18) 및 MWR 물질(20)이 상이한 입도 분포를 가지는 입자들을 포함하는 일 실시예에서, 입자들의 혼합물은 다양할 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 중량으로 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 등의 OWR 물질(18)을 포함하고, 중량으로 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%등의 MWR 물질(20)을 포함할 수 있다.
본원에서 논의된 바와 같이, OMWR 브레이즈 코팅(12)은 브레이즈 물질(22)로부터 유래한 상을 포함할 수 있다. 이를 예시하기 위해, 도 2는 도포된 OMWR 브레이즈 코팅(12)의 일 실시예의 단면도이다. 예시된 바와 같이, 도포된 OMWR 브레이즈 코팅(12)은 풀아웃 영역(34), 산화 및 OMWR 코팅상(36) 및 브레이즈상(38)을 포함한다. 풀아웃 영역(34)은 도 1과 관련하여 전술한 공정 중 OMWR 브레이즈 코팅(12) 또는 OMWR PSP(28)의 연마로 인한 것일 수 있다.
본원에서 논의되는 바와 같이, OMWR 브레이즈 코팅(12)은 OMWR 브레이즈 코팅(12)의 마모를 감소시키는 OWR 산화물층(32)을 형성할 수 있다. OMWR 브레이즈 코팅(12)을 예시하기 위해, 도 3a 및 도 3b는, 각각, OWR 물질(18)을 포함하지 않는 도포된 MWR 물질 코팅(40)의 일 실시예 및 OWR 산화물층(32)을 포함하는 도포된 OMWR 물질 코팅(12)의 일 실시예의 단면도이고, 각각의 코팅은 기면 상에 증착된 물질(들)로부터 형성된 산화물층을 포함한다.
도 3a에서, 도포된 MWR 물질 코팅(40)은 상대적 고온(예컨대, 1500F 또는 815oC 초과)에 노출된 후 형성될 수 있는 MWR 산화물층(44)을 가진다. 본원에 기술된 바와 같이, MWR 산화물층(44)은 MWR 증착층(46)에 존재하는 물질보다 마모 저항성이 낮을 수 있다. 따라서, MWR 산화물층(44)은 형성된 후 다른 물체와의 기계적 접촉으로 인해 부식될 수 있다. 차후 MWR 증착층(46)이 상대적 고온에 노출된 후, 추가적인 MWR 산화물층이 형성될 수 있다는 것을 주지해야 한다. 따라서, MWR 산화물층(44)의 반복적인 형성은 베타 공핍 기전으로 인해 MWR 물질코팅(40)을 점차적으로 부식시킬 수 있다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, MWR 산화물층(44)은 대략 20미크론의 두께(48)를 가지는데, 이는 본원에서 논의된 OWR 물질을 사용하여 형성된 산화물층에 비해 상대적으로 두꺼울 수 있다. 기면(미도시)은 일반적으로 MWR 물질 코팅(40) 하부에 있고, MWR 산화물층(44)은 MWR 물질 코팅(40) 상부에 형성된다는 것을 주지해야 한다.
도 3b는 OWR 물질에 의해 형성된 OWR 산화물층(32)을 OMWR 브레이즈 코팅(12)의 상단에 가지는, 기면(예컨대, 기면(14)) 상에 도포된 OMWR 브레이즈 코팅(12)의 일 실시예의 단면도이다. 본원에 기술된 바와 같이, OWR 산화물층(32)은 자기제한적일수 있어서, 비록 OWR 산화물층(32)이 형성된 후 (예컨대, 상대적 저온 및/또는 상대적 고온에서의 기계적 마모로 인해) 부식될 수 있지만, OMWR 브레이즈 코팅(12)이 차후 상대적 고온에 노출되는 동안 더 적은 양의 OWR 물질이 소비될 수 있다(예컨대, 도 3a의 실시예에 비교함). 따라서, OMWR 브레이즈 코팅(12)은 도 3a와 관련하여 전술된 MWR 물질 코팅보다 상대적으로 더 긴 시간 동안 기면(예컨대, 버켓 인터로크)에 기계적 마모 저항성을 제공할 수 있다. 도 3b에 또한 도시된 바와 같이, OWR 산화물층(32)의 두께(50)는 10미크론 미만이고, 따라서 도 3a의 코팅의 MWR 물질 상에 형성된 산화물층보다 얇다. 본원에서 논의된 바와 같이, OWR 산화물은 소정 조건(예컨대, 온도 및 압력)에서 소정 두께를 넘어 지속적으로 커지지 않을 수 있는 자기제한 산화물층을 형성하는 물질일 수 있다. 따라서,OWR 산화물층(32)이 형성될 때마다, OMWR 브레이즈 코팅(12)을 형성하기 위해 사용되는 물질이 더 적은 양으로 소비된다. 도 3b는 또한 OMWR 브레이즈 코팅(12)의 인셋 단면도(52)를 포함한다. 보여지는 바와 같이, 추가적인 산화물층(54)이 OWR 산화물층(32)에 존재한다. 추가적인 산화물층(54)은 OMWR 브레이즈 코팅(12) 내 존재하는 MWR 물질로 생성될 수 있다. 예를 들어, MWR 물질(20)이 코발트 또는 크롬계 합금이고 OMWR 브레이즈 코팅(12)을 생성하기 위해 사용되는 일 실시예에서, 추가적인 산화물층(54)은 코발트 산화물 및/또는 크롬 산화물을 포함할 수 있다. 추가적인 산화물 층(54)은 OWR 물질 없이 형성된 도 3a의 산화물층에 비해 상대적으로 얇고, 따라서 OMWR 브레이즈 코팅(12)을 생성하기 위해 사용되는 MWR 물질이 더 적은 양으로 산화 공정에 의해 소비된다.
본원에서 논의되는 바와 같이, OMWR 브레이즈 코팅(12)은 OWR 물질(18) 및 MWR 물질(20)로 형성된 영역을 포함할 수 있다. 이를 예시하기 위해, 도 도 4a 및 도 4b는, 각각, MWR 물질 코팅(56)(예컨대, OWR 물질 없이 형성된 물질 코팅)의 일 실시예 및 OMWR 물질 코팅(12)(예컨대, OWR 물질에 의해 형성된 OWR 산화물층을 가짐)의 일 실시예의 개략도이다. 예시된 실시예에서, MWR 코팅(56) 및 OMWR 물질 코팅(12)의 MWR 물질(20)은 Co-Mo-Si-Cr을 포함한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, MWR 물질 코팅(56)은 코발트, 크롬 및 둘 다의 산화물을 포함할 수 있는 제1 두께(62)를 가지는 물질 산화물 스케일 영역(60)을 포함한다. MWR 물질 코팅(56)은 또한 코발트 매트릭스일 수 있는 매트릭스 영역(64), Co-Mo-Si 상을 포함할 수 있는 합금 영역(66) 및 산화된 Co-Mo-Si를 포함할 수 있는 산화된 합금 영역(68)을 포함한다.
도 4b로 넘어가서, OMWR 물질 코팅(12)은 도 4a의 MWR 물질 코팅의 물질 산화물 스케일 영역의 두께보다 얇은 두께(70)를 가지는 물질 산화물 스케일 영역(60)을 포함하는데, 이는 산화물(예컨대, OWR 산화물층) 형성의 결과로 더 적은 MWR 물질이 소비되었다는 것을 나타낼 수 있다. 자기제한 산화물층(72)의 하부에서, OMWR 물질 코팅(12)은 베타 공핍 구역(74), 감마 매트릭스 영역(76), 베타상 영역(78), 합금 영역(66) 및 산화된 합금 영역(80)을 포함한다. 감마 매트릭스 영역(76) 및 베타상 영역(78)은 OWR 물질로 형성될 수 있고, 따라서 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 따라서, 이러한 영역의 적어도 일부는 산화 및 자기제한 산화물층(72)의 형성 시 부식될 수 있다.
OMWR 물질 코팅(12)이 산화된 합금 영역(80)을 포함하지만, 도 4a에 도시된 산화된 합금 영역(68)의 양에 비해 더 적은 양의 산화된 합금 영역(80)이 존재한다. 따라서, 이는 MWR 물질 코팅(56)과 비교하여 OMWR 물질 코팅 내 MWR 물질(20)로 인하여 영역의 부식이 더 적다는 것을 의미한다.
도 4b는 본원에서 논의된 OMWR 브레이즈 코팅(12) 내에 상이한 영역들이 형성될 수 있다는 것을 예시한다. 본원에서 논의된 바와 같이, 코팅(예컨대, OMWR 물질 코팅(12) 및 MWR 코팅(56))은 다양한 라베스상을 포함할 수 있다. 예를 들어, MWR 물질이 Co-Mo-Cr-Si 물질을 포함하는 실시예에서, 합금 영역(66)은 Co2Mo2Si 및 CoMoSi와 같은 라베스상을 포함할 수 있다. 도 4b에 예시된 실시예에 나타낸 바와 같이, 합금 영역(66)들이 감마 매트릭스 영역(76) 사이에 분산된다.
따라서, 본 발명은 작동 중 상대적 고온(예컨대, 1500F 초과) 및 상대적 저온(예컨대, 주위 온도, 1500F 미만)에 처할 수 있는 부품, 예를 들어 가스 터빈의 부품의 산화 마모 저항성 및 기계적 마모 저항성을 향상시키는 OMWR 브레이즈 코팅에 관한 것이다. OMWR 브레이즈 코팅은 상대적으로 두꺼운 산화물(예컨대, 산화물 스케일)의 형성을 감소시키거나 제거함으로써, OMWR 브레이즈 코팅의 부식률을 낮출 수 있고, 이에 따라 부품이 더 오랜 기간 활용될 수 있게 된다. 일부 실시예에서, OMWR 브레이즈 코팅은 기면 상에 제1 물질, 제2 물질 및 제3 물질의 혼합물로부터 형성된 PSP를 도포함으로써 형성된다. 제1 물질(예컨대, MWR 물질(20))은 상대적으로 높은 기계적 마모 저항성을 가질 수 있고, 제2 물질(예컨대, OWR 물질(18))은 상대적으로 높은 산화 저항성을 가질 수 있다. 제3 물질(예컨대, 브레이즈 물질(22))은 붕소 및/또는 규소를 함침시킬 수 있다. 적어도 일부 예시에서, 제2 물질은 자기제한 산화물층을 형성할 수 있다. 본원에서 논의된 바와 같이, 자기제한 산화물은 OMWR 브레이즈 코팅을 형성하는 물질이 소비되는 속도를 감소시킬 수 있다. 이러한 방식으로, OWR 물질은 산화로 인한 MWR 물질의 소비를 감소시킬 수 있고, 이에 따라 OMWR 브레이즈 코팅으로 코팅된 부품의 수명을 증가시킬 수 있다. 더욱이, OMWR 브레이즈 코팅은 두 가지 물질(예컨대, MWR 물질 및 OWR 물질)을 포함하지만, OMWR 브레이즈 코팅의 두께는 상대적으로 얇을 수 있고 (예컨대, 10미크론 미만), 이에 따라 부품의 크기를 크게 변화시키지 않을 수 있다.
따라서, 본 개시의 기술적 효과는 기면에 도포된 코팅의 산화 마모 저항성을 개선하는 것을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 코팅의 산화 마모 저항성을 개선함으로써, 코팅은 거의 산화되지 않고, 이에 따라 상대적으로 낮은 기계적 마모 저항성을 가지는 물질을 형성함으로써 코팅의 수명을 개선할 수 있다. OMWR 브레이즈 코팅으로 코팅된 기계 부품, 예를 들어, 가스 터빈의 버켓 인터로크는 넓은 범위의 온도에서 작동하는 동안 증가된 마모 저항성을 가질 수 있다.
이러한 설명은 예들을 사용하여 최상의 모드를 포함하는 청구된 주제를 개시하고, 또한 임의의 디바이스 또는 시스템을 제조 및 이용하는 것 그리고 임의의 포함된 방법을 수행하는 것을 포함한 주제를 임의의 당업자가 실시하는 것을 가능하게 한다. 본 주제의 특허가능 범주는 청구범위에 의해서 한정되고, 당업자에게 떠오르는 다른 예들을 포함할 수 있다. 그러한 다른 예들이 청구범위의 문헌적 표현과 상이하지 않은 구조적 요소를 갖는다면, 또는 그들이 청구범위의 문헌적 표현과 사소한 차이를 갖는 등가의 구조적 요소를 포함한다면, 그러한 다른 예들은 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.
본 명세서에서 제시되고 청구된 기법들은 본 발명의 기술 분야를 명백히 개선시키고 그러므로 추상적이거나 무형이거나 순수하게 이론적이지 않은 실용적인 속성의 물질적인 대상들 및 구체적인 예들을 참조하고 그에 적용된다. 추가적으로, 본 명세서의 말단에 첨부된 임의의 청구항들이 "[기능]을 [수행]하기 위한 수단 ..." 또는 [기능]을 [수행]하기 위한 단계..."로 지정된 하나 이상의 요소들을 포함하면, 그러한 요소들이 35 U.S.C. 112(f) 하에서 해석될 것이라고 의도된다. 그러나, 임의의 다른 방식으로 지정된 요소들을 포함하는 임의의 청구항들에 대해, 그러한 요소들이 35 U.S.C. 112(f) 하에서 해석되지 않을 것이라고 의도된다.
본 발명의 추가 태양은 하기 항목의 주제에 의해 제공된다:
1. 기계 부품의 표면에 물질 코팅을 도포하는 단계로서, 상기 물질 코팅이 표면경화 물질, 알루미늄 함유 입자 및 브레이즈 물질의 조합으로부터 형성되는, 상기 도포하는 단계; 및 알루미늄 함유 입자로부터 유래한 알루미늄을 포함하는 산화물층을 생성하는 온도로 물질 코팅을 열처리하는 단계로서, 상기 산화물층은 표면경화 물질의 산화를 감소시키도록 구성되고, 상기 브레이즈 물질은 물질 코팅과 기계 부품의 표면 사이의 결합을 촉진하도록 구성되는, 상기 열처리하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1 항목에 있어서, 표면경화 물질, 알루미늄 함유 입자, 및 브레이즈 물질을 포함하는 입자들의 혼합물을 사용하여 예비 소결된 프리폼(PSP)을 형성하는 단계; 및 PSP를 물질 코팅을 형성하고 상기 물질 코팅을 기계 부품의 표면에 결합시키는 추가적인 온도로 PSP를 열처리하는 단계를 포함하고, 추가적인 온도는 상기 온도보다 높은, 방법.
3. 제1 항목 또는 제2 항목에 있어서, 추가적인 온도는 1000oC와 1300oC 사이인, 방법.
4. 제1 항목 내지 제3 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 표면경화 물질은 제1 입도 분포를 가지는 입자를 포함하고, 상기 알루미늄 함유 입자는 제2 입도 분포를 가지고, 상기 제1 입도 분포는 상기 제2 입도 분포와 상이한, 방법.
5. 제1 항목 내지 제4 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 브레이즈 물질은 니켈을 포함하는, 방법.
6. 제1 항목 내지 제5 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 알루미늄 함유 입자는 본질적으로 알루미늄으로 이루어진, 방법.
7. 제1 항목 내지 제6 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 표면경화 물질은 M-Mo-Cr-Si를 포함하되, M이 Ni 또는 Co를 포함하는, 방법.
8. 제1 항목 내지 제7 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 브레이즈 물질이 붕소, 규소 또는 이들의 조합을 함침시키도록 구성되는, 방법.
9. 제1 항목 내지 제8 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 물질 코팅의 조성의 대략 20%가 브레이즈 물질인, 방법.
10. 기계 부품의 표면에 도포된 물질 코팅을 포함하는 기계 부품으로서, 상기 물질 코팅은: 복수의 제1 표면경화 물질 및 알루미늄 함유 물질의 상 및 복수의 제2 브레이즈 물질의 상을 포함하는 층을 포함하되, 상기 알루미늄 함유 물질은 표면경화 물질의 베타 공핍을 감소시키기 위해 산화되도록 구성되고, 상기 브레이즈 물질은 층을 기계 부품의 표면에 결합시키도록 구성되는, 기계 부품.
11. 제10 항목에 있어서, 상기 기계 부품은 가스 터빈 부품을 포함하는, 기계 부품.
12. 제10 항목 또는 제11 항목에 있어서, 상기 표면경화 물질 및 알루미늄 함유 물질의 조합은 대략 30퍼센트 표면경화 물질 및 대략 70퍼센트 알루미늄계 물질을 포함하는, 기계 부품.
13. 제10 항목 내지 제12 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 알루미늄 함유 물질은 산화 전 알루미늄을 포함하는, 기계 부품.
14. 제10 항목 내지 제13 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 알루미늄 함유 물질은 알루미늄 산화물 층을 형성하도록 구성되고, 상기 물질 코팅이 상기 알루미늄 산화물 층을 포함하는, 기계 부품.
15. 제10 항목 내지 제14 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 브레이즈 물질은 니켈계 브레이즈 물질인, 기계 부품.
16. 제10 항목 내지 제15 항목 중 어느 한 항목에 있어서, 상기 알루미늄 함유 물질은 CoNiCrAlY 입자, 산화 전 알루미늄 산화물, 또는 둘 다를 포함하는, 기계 부품.
17. 물질 코팅을 포함하는 기계 부품으로서, 상기 물질 코팅은 표면경화 물질, 알루미늄 함유 물질, 및 니켈계 브레이즈 물질을 포함하는 제1 층 및 제1 층의 열처리에 의해 형성된 제2 층을 포함하는데, 제1 층은 표면경화 물질, 알루미늄 함유 물질 및 니켈계 브레이즈 물질의 혼합물을 니켈계 브레이즈 물질의 브레이징 온도로 열처리하여 니켈계 브레이즈 물질을 기계 부품의 표면에 결합시킴으로써 형성되고, 제2 층은 알루미늄 함유 물질의 결정성 금속간 상을 포함하는, 기계 부품.
18. 제17 항목에 있어서, 상기 니켈계 브레이즈 물질은 20% 미만의 크롬을 포함하는, 기계 부품.
19. 제17 항목 또는 제18 항목에 있어서, 상기 브레이징 온도는 1000oC와 1300oC 사이인, 기계 부품.
20. 제17 항목 내지 제19 항목 주 어느 한 항목에 있어서, 상기 표면경화 물질은 CoNiCrAlY 입자를 포함하는, 기계 부품.

Claims (15)

  1. 방법으로서,
    기계 부품의 표면(14)에 물질 코팅(12)을 도포하는 단계로서, 상기 물질 코팅(12)은 표면경화 물질(20), 알루미늄 함유 입자(18) 및 브레이즈 물질(22)의 조합으로부터 형성되는, 상기 도포하는 단계; 및
    상기 물질 코팅(12)을 알루미늄 함유 입자(18)로부터 유래한 알루미늄을 포함하는 산화물 층(32)을 생성하는 온도로 열처리(26)하는 단계로서, 상기 산화물 층(32)은 상기 표면경화 물질(20)의 산화를 감소시키도록 구성되고, 상기 브레이즈 물질(22)은 상기 물질 코팅(12)과 상기 기계 부품의 표면(14) 사이의 결합을 촉진하도록 구성되는, 상기 열처리하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면경화 물질(20), 알루미늄 함유 입자 및 브레이즈 물질(22)을 포함하는 입자들의 혼합물을 사용하여 예비 소결된 프리폼(PSP)을 형성하는 단계: 및
    상기 PSP를 물질 코팅(12)을 형성하고, 상기 물질 코팅(12)을 상기 기계 부품의 표면(14)에 결합시키는 추가적인 온도로 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 추가적인 온도는 상기 온도보다 높은, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 추가적인 온도는 1000oC와 1300oC 사이인, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 표면경화 물질(20)은 제1 입도 분포를 가지는 입자를 포함하고, 상기 알루미늄 함유 입자(18)는 제2 입도 분포를 가지되, 제1 입도 분포와 제2 입도 분포는 상이한, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 브레이즈 물질(22)은 니켈을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 함유 입자(18)는 본질적으로 알루미늄으로 이루어진, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 표면경화 물질(20)은 M-Mo-Cr-Si를 포함하되, M이 Ni 또는 Co를 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 브레이즈 물질(22)이 붕소, 규소 또는 이들의 조합을 함침시키도록 구성되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 물질 코팅(12)의 조성의 대략 20%가 상기 브레이즈 물질(22)인, 방법.
  10. 기계 부품의 표면(14)에 도포된 물질 코팅(12)을 포함하는 기계 부품으로서, 상기 물질 코팅(12)은:
    복수의 제1 표면경화 물질(20) 및 알루미늄 함유 물질(18)의 상 및 복수의 제2 브레이즈 물질(22)의 상을 포함하는 층을 포함하되, 상기 알루미늄 함유 물질(18)은 상기 표면경화 물질(20)의 베타 공핍을 감소시키기 위해 산화되도록 구성되고, 상기 브레이즈 물질(22)은 상기 층을 상기 기계 부품의 표면(14)에 결합시키도록 구성되는, 기계 부품.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기계 부품(14)은 가스 터빈 부품을 포함하는, 기계 부품.
  12. 제10항에 있어서, 상기 표면경화 물질(20) 및 알루미늄 함유 물질(18)의 조합은 대략 30퍼센트 표면경화 물질(20) 및 대략 70퍼센트 알루미늄계 물질을 포함하는, 기계 부품.
  13. 제10항에 있어서, 상기 알루미늄 함유 물질(18)은 산화 전 알루미늄을 포함하는, 기계 부품.
  14. 제10항에 있어서, 상기 알루미늄 함유 물질(18)은 알루미늄 산화물 층(32)을 형성하도록 구성되고, 상기 물질 코팅(12)이 상기 알루미늄 산화물 층(32)을 포함하는, 기계 부품.
  15. 제10항에 있어서, 상기 브레이즈 물질(22)은 니켈계 브레이즈 물질(22)인, 기계 부품.
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