[發明專利]覆膜以及覆膜的形成方法

有效

• 申請號: 200680054130.7
• 申請日: 2006-04-05
• 公開（公告）號: CN101495677A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 后藤昭弘;岡根正裕;中村和司;寺本浩行;落合宏行;渡邊光敏
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社;株式會社IHI
• 主分類號: C23C26/00
• 分類號: C23C26/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 何立波;張天舒

技術領域

本發明涉及一種覆膜以及覆膜的形成方法，特別地，涉及一種在從低溫到高溫的溫度范圍內耐磨損特性優良的覆膜以及覆膜的形成方法。

背景技術

目前，廣泛使用在金屬表面形成其它金屬材料或陶瓷等的覆膜，以使其具有耐磨損性的方法。通常，多以在從室溫到200℃左右的溫度環境下的使用為目的而使用上述方法，在大部分情況下，與油潤滑一起使用。但是，在如飛機發動機部件這樣在使用環境為從室溫到1000℃左右這一較寬的溫度范圍內的使用用途中，無法使用油潤滑。因此，必須利用材料本身所具有的強度或潤滑性能而發揮耐磨損特性。

圖12—1中作為一個例子示出在飛機用燃氣渦輪發動機上形成耐磨損覆膜的例子。圖12—2是放大示出圖12—1的燃氣渦輪發動機中的低壓渦輪801的低壓渦輪翼802的圖。圖12—3是進一步放大示出圖12—2中的低壓渦輪翼802的一部分803的圖，表示在低壓渦輪翼802的稱為聯鎖(interlock)部分804，即渦輪翼相互抵接的部分上焊接有耐磨損材料的狀態。實際中，是通過對焊接形成的部分進行磨削而將形狀整形為平面后使用的。

另一方面，公開了通過焊接以外的方法，形成耐磨損性覆膜的技術。例如，公開了下述技術，通過使粉末成型體和被處理材料之間發生脈沖狀放電，而形成基于電極材料的覆膜(參照專利文獻1、專利文獻2)。在上述專利文獻1、專利文獻2中，作為用于解決上述現有覆膜的問題、即中溫區域內的耐磨損問題的方法，公開了將氧化物混入電極中的方法。

專利文獻1：國際公開第2004/029329號手冊

專利文獻2：國際公開第2005/068670號手冊

專利文獻3：國際公開第2004/011696號手冊

發明內容

但是，通過發明人的研究逐漸發現，目前使用的耐磨損材料雖然在低溫區域(小于或等于300℃左右)及高溫區域(大于或等于700℃左右)內充分發揮耐磨損性能，但在中溫區域(從300℃左右到700℃左右)內，耐磨損性能不充分。

圖13是表示進行滑動試驗時的溫度與試驗片的磨損量間關系的特性圖。滑動試驗中，首先制作試驗片(上試驗片813a及下試驗片813b)，該試驗片如圖14所示，是通過TIG焊接將作為現有耐磨損材料的鈷(Co)合金金屬811焊接到試驗片主體812上而形成的。然后，將該上試驗片813a和下試驗片813b配置為使覆膜811相對，一邊施加載荷使表面壓力為3MPa～7MPa，一邊以0.5mm的幅度、40Hz的頻率滑動1×10⁶個循環，在圖14的X方向上往復滑動。此外，在將鈷(Co)合金金屬焊接到試驗片主體812上之后進行磨削，使鈷(Co)合金金屬811的表面平整。

在圖13的特性圖中，橫軸表示進行滑動試驗的氣氛的溫度，在從室溫到大約900℃這一范圍的溫度下進行試驗。另外，特性圖的縱軸為滑動試驗后(1×10⁶個循環滑動之后)的上下試驗片813a、813b的磨損量的總和。此外，該滑動試驗是以無潤滑方式進行的，不供給潤滑油。

根據圖13的特性圖可知，對于鈷(Co)合金金屬，目前，即使將其用作耐磨損材料，在中溫區域內的磨損量也較多。這里使用的材料是含有Cr(鉻)、Mo(鉬)、Si(硅)的鈷(Co)基合金材料。

以上是通過焊接進行加工的材料的試驗結果，但根據發明人的試驗可知，即使是利用專利文獻1或專利文獻3等中公開的通過使用脈沖狀放電的技術而形成的覆膜，也大致同樣地在中溫區域內磨損量很大。

在專利文獻1中已經公開，可以認為這些現象的原因如下所述。即，在高溫區域內，因為材料中的鉻(Cr)或鉬(Mo)暴露在高溫環境下而氧化，生成表現出潤滑性的氧化鉻或氧化鉬，所以表現出潤滑性，磨損量減少。另外，在低溫區域內，因為材料處于低溫所以具有強度，由于該強度，磨損量較少。但是，在中溫區域內，沒有上述氧化物形成的潤滑性，且因為處于一定程度的高溫，所以材料的強度減弱，從而耐磨損性降低，磨損量增多。

另一方面，在專利文獻2中公開了下述方法，其為了使中溫區域內的耐磨損性能提高，而在電極中混入氧化物。在此情況下，雖然中溫區域的耐磨損性能提高，但通過在電極中加入氧化物，導致產生覆膜的強度降低、低溫區域內的耐磨損性能降低的問題。

本發明是鑒于上述情況提出的，其目的在于得到一種在保持耐磨損性能的同時，容易得到較高的覆膜強度的覆膜以及覆膜的形成方法。