JP2004256855A - Thermal barrier coating member and method for manufacturing the same - Google Patents

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thermal barrier
metal
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metal nitride
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Masashi Yamashita
正史 山下
Noriyoshi Shibata
柴田　　典義
Satoshi Kitaoka
諭 北岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal barrier coating member which exhibits enhanced heat resistance by being given excellent oxidizing resistance. <P>SOLUTION: In the thermal barrier coating member, a thermal barrier coating layer 6 is provided on a base metal 4. The thermal barrier coating layer 6 has a ceramic thermal barrier layer 8 and a metal nitride layer 10 in this order from a face layer side. In the metal nitride layer 10, metal nitride itself does not generate oxygen, or does not form any oxygen generation source in the thermal barrier coating layer 6. Further, the metal oxide itself is oxidized to inhibit permeation of oxygen, improving the oxidizing resistance. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンやジェットエンジンなどの高温機器部品に適用される遮熱コーティング部材およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化や省資源といった観点から、ガスタービンやジェットエンジンなどの原動機においては熱効率のさらなる向上が求められており、精力的な研究開発が進められている。高効率化を達成するためには、エネルギーロスを低減させるとともに、高温の燃焼ガスにさらされる動翼、静翼、または燃焼器などの高温機器に用いられる部材の耐用温度を高めることが必要となる。
【０００３】
そこで、この改善策として、遮熱コーティング（ＴＢＣ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇ）を用いた技術が開発された。この遮熱コーティングは、金属基材表面に低熱伝導率の酸化物系セラミックス層を形成することで熱を遮断し、金属基材の温度上昇を防止するものである。
図２に典型的な遮熱コーティング層を示す。この遮熱コーティング層２６は、、金属基材２４上に形成される耐食、耐酸化性に優れたＭＣｒＡｌＹ（Ｍ：Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅの少なくとも１種）合金からなる金属結合層２８と、この金属結合層２８上に形成される安定化ジルコニアを主成分とするからなるセラミックス遮熱層３０二層構造をとるのが一般的である。
さらに、金属結合層２８と遮熱層３０との間に金属結合層２８の酸化を防止するために、処理層を形成する技術が知られている（特許文献１）。この処理層は、金属酸化物や金属間化合物で形成されている。
また、金属結合層２８の酸化を防止するためには、遮熱層３０の表面にさらに金属酸化物からなるシールコート層を形成する技術もある（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２４６９０１号公報
【特許文献２】
特開平８−２０８７８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの手法によっても金属結合層の酸化を十分に抑制するのは困難であり、耐熱性向上のニーズは際限がなく、常に更なる性能が求められる。
そこで、本発明の課題は、優れた耐酸化性を有することにより耐熱性が向上された遮熱コーティング部材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、金属結合層の酸化防止のために使用されてきたコーティング層が酸化物層を主体とし、コーティング材料自身が酸素を含んでいることに着目した。すなわち、金属基材もしくは金属結合層に用いられる金属の劣化は一般に、大気中の熱処理によって酸素と結合して酸化されることによって引き起こされる。しかしながら、遮熱層やその他の層自身が酸素を有している以上、この酸素が金属含有部位の劣化を進めるきっかけになりかねないという点に着目した。
そこで、本発明者らは、窒化物を基材や金属結合層の表層側に設けて、酸素との接触を遮断することにより、酸素との結合に始まる劣化を本質的に克服できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明によれば、以下の手段が提供される。
【０００７】
（１）金属基材上に遮熱コーティング層を備える、遮熱コーティング部材であって、
遮熱コーティング層は、表層側から順に以下の層；
（ａ）セラミックス遮熱層及び、
（ｂ）金属窒化物層
を備える、部材。
（２）さらに、金属窒化物層下に、
（ｃ）金属結合層、
を備える、請求項１記載の部材。
（３）前記金属窒化物層は、ＡｌＮ、ＴｉＮ及びＧａＮからなる群から選択される１種あるいは２種以上の金属窒化物を主成分とする、請求項１又は２記載のコーティング部材。
（４）前記金属窒化物層は、ＡｌＮを主成分とする、請求項３記載のコーティング部材。
（５）前記金属基材はニッケル合金であり、前記遮熱層はＺｒＯ２を主成分とする請求項１〜４のいずれかに記載のコーティング部材。
（６）金属基材上に遮熱コーティング層を備える遮熱コーティング部材の製造方法であって、
金属基材上に金属結合層を形成する工程と、
金属結合層上に金属窒化物層を形成する工程と、
金属窒化物層上にセラミックス遮熱層を形成する工程、
とを備える、方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明は、金属基材上に形成される遮熱コーティング層として、セラミックス遮熱層と金属窒化物層とを備えることを特徴とする遮熱コーティング部材である。あるいは、金属窒化物層下に更に金属結合層を備えることもできる。
図１には、本発明の遮熱コーティング部材の好ましい一形態を示す。以下、図１を参照しながら、説明するが、図１に示す形態は一例であって本発明を限定するものではない。
【０００９】
図１には、遮熱コーティング部材２が示されている。この遮熱コーティング部材２は、金属基材４上に、上からセラミックス遮熱層８と金属窒化物層１０と金属結合層１２とを備える遮熱コーティング層６を備えている。
セラミックス遮熱層８としては、従来当該遮熱コーティング技術分野で使用されている各種の低熱伝導性セラミックス層を採用することができる。一般的には、安定化もしくは部分安定化ジルコニアが用いられるが、特に、安定化材として、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、及びＣｅＯ２からなる群から選択される１種あるいは２種以上を組み合わせて用いた安定化あるいは部分安定化ジルコニアを使用することが好ましい。セラミックス遮熱層８は、大気プラズマ溶射等の溶射または電子ビーム物理蒸着法（ＥＢ−ＰＶＤ）等によって厚さ１００〜５００μｍに形成することができる。
【００１０】
金属窒化物層１０は、金属窒化物を有し、好ましくは、金属窒化物を主体とし、さらに好ましくは、金属窒化物のみから形成される。金属窒化物としては、ＡｌＮ、ＴｉＮ及びＧａＮ等を好ましく使用することができる。より好ましくは、ＡｌＮを使用する。なお、金属窒化物は１種あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。
なお、金属窒化物層１０の層厚は、約０．５μｍ以上であることが好ましい。０．５μｍ未満であると、酸素遮断効果が小さくなりすぎるためである。金属窒化物層１０は厚ければその効果は大きいが、好ましくは２００μｍ以下である。２００μｍを超える膜厚は、例えばスパッタ装置を用いて成膜する場合において現実的な作業時間を超える場合があるからである。この金属窒化物層１０によれば、１μｍ以上１０μｍ以下の厚みで従来と同等あるいはそれ以上の酸化防止効果を実現できる。
【００１１】
金属窒化物層１０は、金属窒化物が遮熱コーティング層６において、表層側からの酸素の侵入を阻止するとともに酸素発生源とならないことにより、優れた耐酸化性を発揮する。また、金属窒化物自体、大気中の加熱によって徐々に当該金属の酸化物に変化していくが、窒化物層１０以下の層の酸化は、当該窒化物が完全に酸化物に変化した後に初めて生じる。したがって、金属窒化物層１０を備えることは、酸素を層内で発生しにくいばかりか、自らが酸化されることによって酸化進行を遅延化するという機能も有しているといえる。
また、本金属窒化物層１０は、本質的に遮熱効果を有している。
以上のことから、金属窒化物層１０は、酸素遮断性（耐酸化性）を始めとして遮熱コーティング層６において複数の課題を一挙に解決する有用な中間層であるといえる。
【００１２】
金属窒化物層１０は、従来公知の各種成膜方法によって形成することができる。例えば、溶射、スパッタリング、化学蒸着法（ＣＶＤ）、ＰＶＤ（物理蒸着法）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等の各種方法を用いることができる。酸素あるいは水分など酸素原子が混入しない方法を用いることが好ましい。したがって、例えば、スパッタリング等不活性雰囲気下での成膜方法を採用することが好ましい。
【００１３】
本遮熱コーティング層６には、セラミックス遮熱層８と金属窒化物層１０とで構成されていてもよいが、図１に示すように金属結合層１２を備えることもできる。金属結合層１２は、金属基材４の表面を被覆するように備えられている。金属結合層１２を備える場合には、金属窒化物層１０は、金属結合層１２上に備えられ、そうでない場合には、金属基材４の表面に直接備えられることになる。金属結合層１２を備えることが、密着性が高く剥離しにくい遮熱コーティング層６が得られる点において好ましい。
【００１４】
金属結合層１２としては、従来当該遮熱コーティング技術分野で使用されている各種合金層を採用することができる。例えば、ＭＣｒＡｌＹ合金（Ｍ：Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅからなる群から選択される１種あるいは２種以上からなる合金）、白金アルミナイドコーティングなどを使用することができる。金属結合層１２の厚さは特に限定しないが、一般的には、５０〜１００μｍである。
金属結合層１２は、通常は、これらの合金粒子を減圧プラズマ溶射等の溶射により、金属基材４表面に付与することにより、あるいは物理蒸着（ＰＶＤ）等により金属基材４表面に形成することができる。
【００１５】
このような遮熱コーティング層６は、通常、金属基材４上に金属結合層１２を形成し、あるいは形成することなく、金属窒化物層１０を形成し、窒化物層１０上にセラミックス遮熱層８を形成することにより製造することができる。
【００１６】
以上説明した構造を有する本遮熱コーティング層６は、実使用環境下においては、それ自体酸素の発生源にならないことの他、大気中の酸素や遮熱層６に由来する酸素によって酸化されることにより、金属結合層１２以下への酸素の侵入と酸化とを防止することができる。
本発明のセラミックス遮熱コーティングをガスタービンやジェットエンジンなどの高温用部材に適用する場合は、これらの部材の長寿命化による性能向上が図れる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。
（実施例）
Ｎｉ基超合金を基材とし、金属結合層としてＣｏＮｉＣｒＡｌＹを用い、セラミックス遮熱層をＹＳＺ（イットリウム添加ジルコニア）とし、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を金属窒化物層として備える遮熱コーティング部材を作製した。
Ｎｉ基耐熱合金はＡｌｌｏｙ７３８（通称インコネル７３８：Ｃｒ（１６％）−Ｃｏ（８％）−Ｍｏ（１．６％）−Ｗ（２．６％）−Ｔａ（１．７％）−Ｎｂ（０．８％）−Ａｌ（３．４％）−Ｔｉ（３．４％）−Ｎｉ（残り）））を用いた。この基材に、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ（（Ｎｉ（３２％）−Ｃｒ（２１％）−Ａｌ（８％）−Ｙ（０．５％）−Ｃｏ（残り）））の粉末を原料として溶射法によって厚み１００μｍをコーティングし、金属結合層を形成した。
【００１８】
次いで、金属結合層のコーティング面を平滑にするために研磨処理し、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜を２μｍの厚さに成膜した。成膜装置にはＤＣスパッター装置を用いた。すなわち、金属Ａｌターゲットを原料に用い、成膜条件はＡｒ（アルゴン）＋Ｎ２（窒素）の混合ガス２０〜３０ｍｔｏｒｒの減圧雰囲気中、ＤＣパワーは２００Ｗとした。成膜中、基材の加熱は行わなかった。この方法では、原料であるＡｌがプラズマ状に励起されたＮ（窒素）と反応して基材（金属結合層を含んだ基材）上にＡｌＮとして成膜される。なお、当該層がＡｌＮであることはＸ線回折等の測定手段によって確認できた。
【００１９】
引き続きセラミックス遮熱層として、ＹＳＺ（８ｗｔ％のＹ２Ｏ３で安定化したＺｒＯ２）をＥＢＰＶＤ（電子ビームによる物理的な蒸着）を使用して２００μｍの厚さに成膜した。ＥＢＰＶＤの成膜原料にはＹＳＺ焼結体を用いた。蒸着中のチャンバー内は１０Ｅ−５ｔｏｒｒ台の真空中であって、基材を一旦１０００℃に予熱した後、引き続き成膜を行った。
以上により、本発明に係る遮熱コーティング部材を作製した。比較例として、金属窒化物層を形成する以外は本実施例と同様に操作して得られたコーティング部材を作製した。
これらの部材につき、同一の加熱炉で耐熱性の比較試験を行った。条件は大気雰囲気中、１０００℃、１００Ｈｒで行ったところ、比較例の部材では、コーティングの表面が荒れてスケールが発生した。しかし、本実施例の部材では、スケールの発生が抑えられて、平滑な光沢面が維持され、耐熱性を向上する効果が確認できた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた耐酸化性を有することにより耐熱性が向上された遮熱コーティング部材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遮熱コーティング部材の一例を示す断面図である。
【図２】従来の遮熱コーティング部材の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
２ 遮熱コーティング部材
４ 金属基材
６ 遮熱コーティング層
８ セラミックス遮熱層
１０ 金属窒化物層
１２ 金属結合層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermal barrier coating member applied to high-temperature equipment parts such as gas turbines and jet engines, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
From the viewpoint of global warming and resource saving, prime movers such as gas turbines and jet engines are required to further improve thermal efficiency, and vigorous R & D is being promoted. In order to achieve higher efficiency, it is necessary to reduce energy loss and increase the service temperature of components used for high-temperature equipment such as moving blades, stationary blades, or combustors exposed to high-temperature combustion gas. Become.
[0003]
Therefore, as a measure for improvement, a technique using a thermal barrier coating (TBC) has been developed. The thermal barrier coating forms an oxide-based ceramic layer having a low thermal conductivity on the surface of the metal substrate to block heat and prevent a temperature rise of the metal substrate.
FIG. 2 shows a typical thermal barrier coating layer. The thermal barrier coating layer 26 includes a metal bonding layer 28 formed on a metal substrate 24 and formed of an MCrAlY (M: at least one of Ni, Co, and Fe) alloys having excellent corrosion resistance and oxidation resistance. In general, the ceramic thermal barrier layer 30 composed of stabilized zirconia as a main component and formed on the metal bonding layer 28 has a two-layer structure.
Further, a technique for forming a treatment layer between the metal bonding layer 28 and the heat shielding layer 30 to prevent oxidation of the metal bonding layer 28 is known (Patent Document 1). This treatment layer is formed of a metal oxide or an intermetallic compound.
Further, in order to prevent oxidation of the metal bonding layer 28, there is a technique of further forming a seal coat layer made of a metal oxide on the surface of the heat shield layer 30 (Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-246901 [Patent Document 2]
JP-A-8-20878
[Problems to be solved by the invention]
However, even with these techniques, it is difficult to sufficiently suppress the oxidation of the metal bonding layer, and there is no limit to the need for improvement in heat resistance, and further performance is always required.
Therefore, an object of the present invention is to provide a thermal barrier coating member having improved heat resistance by having excellent oxidation resistance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have paid attention to the fact that a coating layer that has been used for preventing oxidation of a metal bonding layer is mainly composed of an oxide layer, and the coating material itself contains oxygen. That is, the deterioration of the metal used for the metal substrate or the metal bonding layer is generally caused by being oxidized in combination with oxygen by heat treatment in the atmosphere. However, attention has been paid to the point that, as long as the heat-shielding layer and other layers themselves have oxygen, this oxygen may be a trigger for deteriorating the metal-containing portion.
Therefore, the present inventors have found that by providing a nitride on the surface layer side of a base material or a metal bonding layer and blocking contact with oxygen, it is possible to essentially overcome degradation starting from bonding with oxygen, The present invention has been completed.
That is, according to the present invention, the following means are provided.
[0007]
(1) A thermal barrier coating member comprising a thermal barrier coating layer on a metal substrate,
The thermal barrier coating layer includes the following layers in order from the surface side;
(A) a ceramic heat shield layer, and
(B) A member including a metal nitride layer.
(2) Further, under the metal nitride layer,
(C) a metal binding layer,
The member according to claim 1, comprising:
(3) The coating member according to claim 1 or 2, wherein the metal nitride layer is mainly composed of one or more metal nitrides selected from the group consisting of AlN, TiN, and GaN.
(4) The coating member according to claim 3, wherein the metal nitride layer contains AlN as a main component.
(5) the metal substrate is a nickel alloy, the coating member according to claim 1, wherein said thermal barrier layer is mainly composed of ZrO 2.
(6) A method for producing a thermal barrier coating member comprising a thermal barrier coating layer on a metal substrate,
Forming a metal binding layer on the metal substrate,
Forming a metal nitride layer on the metal bonding layer;
Forming a ceramic heat shield layer on the metal nitride layer,
A method comprising:
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The present invention is a thermal barrier coating member comprising a ceramic thermal barrier layer and a metal nitride layer as thermal barrier coating layers formed on a metal substrate. Alternatively, a metal bonding layer can be further provided below the metal nitride layer.
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the thermal barrier coating member of the present invention. Hereinafter, description will be made with reference to FIG. 1, but the embodiment shown in FIG. 1 is an example and does not limit the present invention.
[0009]
FIG. 1 shows a thermal barrier coating member 2. The thermal barrier coating member 2 includes a thermal barrier coating layer 6 having a ceramic thermal barrier layer 8, a metal nitride layer 10, and a metal bonding layer 12 on a metal substrate 4 from above.
As the ceramic thermal barrier layer 8, various low thermal conductive ceramic layers conventionally used in the thermal barrier coating technology field can be employed. Generally, stabilized or partially stabilized zirconia is used. In particular, as a stabilizer, Y 2 O 3 , Sc 2 O 3 , Er 2 O 3 , La 2 O 3 , MgO, CaO, and CeO are used. It is preferable to use stabilized or partially stabilized zirconia using one or a combination of two or more selected from the group consisting of two . The ceramic heat shield layer 8 can be formed to have a thickness of 100 to 500 μm by spraying such as atmospheric plasma spraying or electron beam physical vapor deposition (EB-PVD).
[0010]
The metal nitride layer 10 has a metal nitride, preferably is mainly composed of a metal nitride, and is more preferably formed of only a metal nitride. As the metal nitride, AlN, TiN, GaN, and the like can be preferably used. More preferably, AlN is used. The metal nitride can be used alone or in combination of two or more.
Note that the thickness of the metal nitride layer 10 is preferably about 0.5 μm or more. If the thickness is less than 0.5 μm, the effect of blocking oxygen becomes too small. The effect is great if the metal nitride layer 10 is thick, but it is preferably 200 μm or less. This is because a film thickness exceeding 200 μm may exceed a practical operation time when a film is formed using, for example, a sputtering apparatus. According to the metal nitride layer 10, a thickness equal to or more than 1 μm and equal to or less than 10 μm can realize an oxidation prevention effect equivalent to or higher than that of the conventional one.
[0011]
The metal nitride layer 10 exhibits excellent oxidation resistance because the metal nitride prevents the penetration of oxygen from the surface layer side and does not become an oxygen generation source in the thermal barrier coating layer 6. Further, the metal nitride itself gradually changes to an oxide of the metal due to heating in the atmosphere, but oxidation of the layers below the nitride layer 10 is performed only after the nitride has completely changed to an oxide. Occurs. Therefore, it can be said that the provision of the metal nitride layer 10 not only hardly generates oxygen in the layer, but also has a function of delaying the progress of oxidation by being oxidized.
Further, the present metal nitride layer 10 essentially has a heat shielding effect.
From the above, it can be said that the metal nitride layer 10 is a useful intermediate layer that can simultaneously solve a plurality of problems in the thermal barrier coating layer 6 including the oxygen barrier property (oxidation resistance).
[0012]
The metal nitride layer 10 can be formed by various conventionally known film forming methods. For example, various methods such as thermal spraying, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), PVD (physical vapor deposition), and molecular beam epitaxy (MBE) can be used. It is preferable to use a method in which oxygen atoms such as oxygen and moisture are not mixed. Therefore, for example, it is preferable to adopt a film formation method under an inert atmosphere such as sputtering.
[0013]
The thermal barrier coating layer 6 may be composed of a ceramic thermal barrier layer 8 and a metal nitride layer 10, but may also include a metal bonding layer 12 as shown in FIG. The metal bonding layer 12 is provided so as to cover the surface of the metal base 4. If the metal bonding layer 12 is provided, the metal nitride layer 10 is provided on the metal bonding layer 12, otherwise, it is provided directly on the surface of the metal substrate 4. The provision of the metal bonding layer 12 is preferable in that the thermal barrier coating layer 6 having high adhesion and hardly peeling off can be obtained.
[0014]
As the metal bonding layer 12, various alloy layers conventionally used in the thermal barrier coating technology field can be adopted. For example, an MCrAlY alloy (M: an alloy of one or more selected from the group consisting of Ni, Co, and Fe), a platinum aluminide coating, and the like can be used. The thickness of the metal bonding layer 12 is not particularly limited, but is generally 50 to 100 μm.
The metal bonding layer 12 is usually formed on the surface of the metal substrate 4 by applying these alloy particles to the surface of the metal substrate 4 by spraying such as low-pressure plasma spraying, or by physical vapor deposition (PVD). Can be.
[0015]
Such a thermal barrier coating layer 6 usually forms a metal nitride layer 10 with or without forming a metal bonding layer 12 on the metal substrate 4, and forms a ceramic thermal barrier on the nitride layer 10. It can be manufactured by forming the layer 8.
[0016]
The thermal barrier coating layer 6 having the structure described above does not itself become a source of oxygen in an actual use environment, and is oxidized by oxygen in the air and oxygen derived from the thermal barrier layer 6. This can prevent oxygen from penetrating and oxidizing below the metal bonding layer 12.
When the ceramic thermal barrier coating of the present invention is applied to high temperature members such as gas turbines and jet engines, the performance can be improved by extending the life of these members.
[0017]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with appropriate modifications.
(Example)
A thermal barrier coating member comprising a Ni-base superalloy as a base material, CoNiCrAlY as a metal bonding layer, YSZ (yttrium-doped zirconia) as a ceramic thermal barrier, and aluminum nitride (AlN) as a metal nitride layer was produced.
The Ni-base heat-resistant alloy is Alloy 738 (commonly known as Inconel 738: Cr (16%)-Co (8%)-Mo (1.6%)-W (2.6%)-Ta (1.7%)-Nb (0 (0.8%)-Al (3.4%)-Ti (3.4%)-Ni (remainder))). This base material was coated with a powder of CoNiCrAlY ((Ni (32%)-Cr (21%)-Al (8%)-Y (0.5%)-Co (remaining))) as a raw material and sprayed to a thickness of 100 μm. Was coated to form a metal bonding layer.
[0018]
Next, polishing was performed to smooth the coating surface of the metal bonding layer, and an aluminum nitride (AlN) film was formed to a thickness of 2 μm. A DC sputtering device was used as a film forming device. That is, a metal Al target was used as a raw material, and a film forming condition was a DC power of 200 W in a reduced pressure atmosphere of a mixed gas of Ar (argon) + N2 (nitrogen) 20 to 30 mtorr. During the film formation, the substrate was not heated. In this method, Al as a raw material reacts with N (nitrogen) excited in a plasma state to form an AlN film on a substrate (a substrate including a metal bonding layer). It was confirmed that the layer was made of AlN by measuring means such as X-ray diffraction.
[0019]
Subsequently, YSZ (ZrO 2 stabilized with 8 wt% of Y 2 O 3 ) was formed to a thickness of 200 μm using EBPVD (physical vapor deposition using an electron beam) as a ceramic heat shielding layer. A YSZ sintered body was used as a film forming material for EBPVD. The inside of the chamber during the vapor deposition was in a vacuum of the order of 10E-5 torr. After the substrate was once preheated to 1000 ° C., the film formation was continued.
As described above, the thermal barrier coating member according to the present invention was produced. As a comparative example, a coating member obtained by performing the same operation as in the present example except that a metal nitride layer was formed was produced.
These members were subjected to a comparative heat resistance test in the same heating furnace. When the conditions were 1000 ° C. and 100 hours in an air atmosphere, the surface of the coating of the member of the comparative example was roughened and scale was generated. However, in the member of this example, the generation of scale was suppressed, a smooth glossy surface was maintained, and the effect of improving heat resistance was confirmed.
[0020]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thermal barrier coating member which improved heat resistance by having excellent oxidation resistance can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a thermal barrier coating member of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing an example of a conventional thermal barrier coating member.
[Explanation of symbols]
2 Thermal barrier coating member 4 Metal substrate 6 Thermal barrier coating layer 8 Ceramic thermal barrier layer 10 Metal nitride layer 12 Metal bonding layer

Claims (6)

金属基材上に遮熱コーティング層を備える、遮熱コーティング部材であって、
遮熱コーティング層は、表層側から順に以下の層；
（ａ）セラミックス遮熱層及び、
（ｂ）金属窒化物層
を備える、部材。A thermal barrier coating member comprising a thermal barrier coating layer on a metal substrate,
The thermal barrier coating layer includes the following layers in order from the surface side;
(A) a ceramic heat shield layer, and
(B) A member including a metal nitride layer. さらに、金属窒化物層下に、
（ｃ）金属結合層、
を備える、請求項１記載の部材。Furthermore, under the metal nitride layer,
(C) a metal binding layer,
The member according to claim 1, comprising: 前記金属窒化物層は、ＡｌＮ、ＴｉＮ及びＧａＮからなる群から選択される１種あるいは２種以上の金属窒化物を主成分とする、請求項１又は２記載のコーティング部材。The coating member according to claim 1, wherein the metal nitride layer mainly includes one or more metal nitrides selected from the group consisting of AlN, TiN, and GaN. 前記金属窒化物層は、ＡｌＮを主成分とする、請求項３記載のコーティング部材。The coating member according to claim 3, wherein the metal nitride layer contains AlN as a main component. 前記金属基材はニッケル合金であり、前記遮熱層はＺｒＯ２を主成分とする請求項１〜４のいずれかに記載のコーティング部材。The metal substrate is a nickel alloy, the coating member according to claim 1, wherein said thermal barrier layer is mainly composed of ZrO 2. 金属基材上に遮熱コーティング層を備える遮熱コーティング部材の製造方法であって、
金属基材上に金属結合層を形成する工程と、
金属結合層上に金属窒化物層を形成する工程と、
金属窒化物層上にセラミックス遮熱層を形成する工程、
とを備える、方法。A method for producing a thermal barrier coating member comprising a thermal barrier coating layer on a metal substrate,
Forming a metal binding layer on the metal substrate,
Forming a metal nitride layer on the metal bonding layer;
Forming a ceramic heat shield layer on the metal nitride layer,
A method comprising:
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