様々な使用環境において、部品の寿命と性能は、腐食、摩耗、疲労、熱特性など、諸現象の影響を受けます。最適なソリューションを確保するには、目的、ならびに曝露される環境を深く理解する必要があります。
表面あるいは表面を超える課題に対しても、エリコンメテコは経済的なソリューションを提供し、コンポーネントの寿命、パフォーマンス、信頼性を向上させます。ここで説明している機能のソリューションは、エリコンメテコの用途にカスタマイズされた方法がお客様の直面する設計の課題を正常に解決した多数のソリューションのうちの一部です。
企業および業界では、腐食がもたらす損傷に対処するために、年間約 2 兆 5000 億ドルのコストがかかっています (impact.nace.org、2016 年)。 腐食は、金属と周囲の環境により生じる電気化学プロセスです。この化学反応により、酸化物および他の望ましくない化合物が生成されます。
全面腐食とは、材料の表面の大きな部分を覆う、あるいは露出面全体を覆う、均一の酸化物層をなす腐食のことをいいます。稼働環境にも依りますが、ある種の基材では、密着性に優れた安定した酸化物層または不動態皮膜を形成します。そのような状況では、腐食速度は非常にゆるやかとなります。そうならない基材では、酸化物層があまり安定せず、次から次へと置き換わります。これにより腐食は速く進行し、大きな体積減少が生じます。アブレシブ摩耗あるいはエロージョンが (たとえ軽度にでも) 発生して酸化物層を乱す場合も、同様に進行の速い全面腐食となります。
一般的に予測可能であるため、このタイプの腐食は最も設計が容易です。多くの場合設計者は、構造体が不具合を起こすまでの単位面積あたりの許容限界腐食量、すなわち腐食代を付けて設計します。銅の部材に緑青色など魅力的な色の緑青が形成されることがあります。しかし、ただ放置しておくと、全面腐食は、孔食や隙間腐食などの、より深刻な腐食の形成につながります。
全面腐食は、鋼鉄製の橋、架台、給水塔の外側表面など、環境に曝露されている構造物でよく見られます。エリコンメテコは、これらの大型で高額な構造物を亜鉛、亜鉛/アルミニウム、アルミニウムのコーティングで保護できる溶射材料と装置を提供することが可能でます。以上の例とは異なる環境に置かれた構造物についても、全面腐食から守るための材料をご提供できます。
孔食は、クレーターが表面にできることが特徴です。孔は、局所型の腐食で、かなり小さく、腐食性の副生成物により覆われているため、検出は困難です。孔は、限局型の腐食で、かなり小さく、腐食性の副生成物により覆われているため、検出は困難です。孔食は、局部腐食であり、かなり小さく、通常は腐食生成物により覆われているため、検出が困難です。孔が目視検査で確認できるようになるまでに、部品または構造が修理不可能になることもあります。孔は多種多様の形状で現れます。広範なもの、浅いものから狭いもの、それから深いものといったようにです。孔は表面近くに狭い溝としてしか現れない場合も表面下まで拡張している場合もあります。
孔は、材料の自然に生じる酸化層、あるいはイオン攻撃や低酸素などの化学的要因により生じる不動態皮膜が損傷を受けた結果生じることがあります。また、酸化層が機械的損傷を受けた結果生じることもあります。基材よりも電気化学的に貴なコーティングにおける局部腐食は、特にひどい孔食を起こすことがあります。さらに、孔食は、応力腐食割れによる構造破壊を誘引する応力集中部（切り欠き）を形成することになります。
孔食は、採掘作業の油圧ロッドでも生じます。この場合、鉱石や脈石が酸性であるか、悪性の塩分が高密度で含まれることがあります。化学的に活性な状態でスチールピストンが繰り返し動作するため、孔がピストンに形成され、故障することがあります。エリコンメテコは、高速フレーム酸素 (HVOF) 溶射プロセスを利用して、耐食性マトリックスを用いた炭化タングステンサーメットコーティングをで適用します。このコーティングは、孔食を防止するだけでなく、耐摩耗性も提供します。このコーティングは低気孔率ものですが、それをさらに封止材で埋めると、耐食性が上がります。
2 つ以上の金属部材で狭い隙間が生じ、隙間腐食が起こります。このタイプの腐食がよく現れる箇所は、ボルトまたはリベットで留められている構造、ファスナーや構造で形成される表面、ガスケットの下、重なっている面などです。酸素が不足している、あるいは陰イオン濃度が高いために生成される小さな亀裂や孔に発生します。これにより、表面と隙間の間の極性で差異が生じ、隙間が表面と比べて陽極になります。これらの孔または隙間は成長し続けることがあります。局所的な応力集中の原因となるため、亀裂を進展させる結果となり、システム内の部品の破壊に繋がります。
石油・ガス業界で、スプラインシャフトなどのドリルストリング下穴アセンブリの部品はしっかりとパッキングでき、これにより非常に狭い隙間の接触表面が形成されます。これらの部品は、高張力銅で構築されます。このような環境の結果、酸素がこれらのエリアですぐに欠乏することがあり、これにより隙間腐食が生じます。酸性の泥は、腐食をさらに悪化させます。エリコンメテコは、耐食性マトリックスを用いた耐摩耗性タングステンカーバイド材料を適用できます。これにより、隙間腐食のみでなく摩耗も防止することが可能です。これにより、隙間腐食のみでなく摩耗も防止することが可能です。このコーティングは、耐食性をさらに向上させるためにシーリングが施されます。
電解腐食は、水、食塩水、酸などの電解質の中に異なる腐食電位を有する 2 種の金属が存在する場合に発生します。ガルバニー対ではない場合、陽極側の金属がより早く腐食されます。
最良なのは電解腐食を防止する設計ですが、これは常にできるわけではありません。最良のオプションは、高貴ではない部材を、電極電位が少し貴側の材料のコーティングで加工することです。
ポンプの部品で、エリコンメテコは、異種金属の腐食を防止する溶射とレーザーソリューションを提供できます。ステンレススチール、インコネル、ハステロイ、および幅広い範囲の他の材料のコーティングを提供できます。このようなコーティングは、軸、スリーブ、インペラー、シーリング面などさまざまなタイプの部品に使用できます。
エロージョン腐食では、エロージョン作用と腐食作用が同時進行することにより、摩耗が加速します。エロージョン媒体の動きによって腐食成分が金属表面まで運ばれ、そこで孔食などの腐食作用が激化します。
廃棄物エネルギーボイラーや石炭ボイラーの水壁の燃焼側では、高速で循環する気体媒体が腐食媒体を構造部材表面へと運ぶことにより、エロージョンが生じます。結果として、孔食が生じます。あるいは、腐食と同時にエロージョンが進行します。エリコンメテコは、部材のエロージョン腐食を効果的に防止できるアークワイヤー溶射の装置および材料を提供しています。
高温の条件下では、腐食反応の発生に電解液は必要ありません。熱い気体内のイオンは、基材を直接攻撃できるからです。高温酸化においては、攻撃主は酸素です。基材表面に酸化物スケールを生じさせます。最初、スケールは比較的安定しているかもしれませんが、時間の経過と共に大きくなり続けます。スケールの中で応力が累積し、最終的にはスケールに亀裂やスポールを生じさせるほど高いものとなります。これが、破損に至るまで繰り返されます。
硫化反応は酸化とメカニズムが類似していますが、腐食の原因は硫黄化合物の存在です。これらの硫黄ベースのスケールは酸化物よりも安定性が低いため、硫化反応は酸化よりも強くなる可能性があります。
ガスタービンエンジンの高温のタービン部では、高温腐食が生じえます。エリコンメテコは、高温の部のコンポーネントを保護するために設計されている MCrAlY コーティング材料 (M = 金属、一般的にはコバルト、ニッケルまたは鉄) を長い間供給してきています。MCrAlY は、大気プラズマ溶射、雰囲気制御プラズマ溶射、高速フレーム溶射を使用してコーティングできます。使用中、これらの材料のコーティングは、腐食性イオンの拡散を防止するのに役立つ非常に安定した付着性の高い酸化物層を形成します。これらのコーティングは、ガスタービンエンジンの遮熱コーティングおよびセラミック隙間調整コーティングで、安定した耐腐食性のボンドコートとしても使用されます。
CMAS (calcia-magnesia-alumina-silicate) は、火山活動あるいは他の自然プロセスや工業プロセスの結果生じる、大気中に存在する粉塵です。CMAS は、非常に高い温度への上昇と周囲温度までの下降を繰り返すシステムにおいて、耐環境コーティング (EBC) および遮熱コーティング (TBC) を攻撃することが知られています。両方とも、現代のガスタービンエンジンの高温部位で使用されています。CMAS の微粒子がエンジンに取り込まれ、高温部位で溶融、冷却時に凝固し、タービン部品に凝着します。しかし、CMAS と、EBC や TBC で使用されるセラミックとは、熱膨張係数が非常に異なるため、EBC や TBC で亀裂、スポール、破壊が生じます。
エリコンメテコは、タービンエンジンの OEM と密接に連携し、CMAS アタックに対処できる新しいコーティングソリューションとシステムを開発しています。これらのソリューションでは、多くの場合、多層コーティングや傾斜コーティングにおける新しいセラミック組成物や適用方法が検討されます。これらのソリューションは、セラミック基複合材料を保護する上で特に重要です。この材料は、新世代のタービンエンジンに不可欠なものです。
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