JP3219594B2 - 高温酸化防止用遮熱コーティング方法 - Google Patents
高温酸化防止用遮熱コーティング方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温ガスと接する金属部
材に適用される遮熱コーティング方法に関し、ブロワ、
回収タービンの製作、特にガスタービンの高温化、高効
率と対応可能な動、静翼の製作に有利に適用しうる同方
法に関する。
材に適用される遮熱コーティング方法に関し、ブロワ、
回収タービンの製作、特にガスタービンの高温化、高効
率と対応可能な動、静翼の製作に有利に適用しうる同方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンバインドサイクルプラントに代表さ
れる高効率化された最近の産業用ガスタービンのタービ
ン入口ガス温度の上昇は著しく１３００℃以上となって
いる。このような高温ガスに曝露される動、静翼に使用
される耐熱合金は精力的に研究開発が行われ、その許容
使用温度も年々上昇しているが、実用合金では８５０〜
９００℃程度である。このため実機ガスタービンでは薄
肉化した内部冷却翼が用いられている。一方、使用され
る燃料はＬＮＧ、副生ガスや重油および最近では石炭を
液化又はガス化して利用することも研究されており、空
気冷却翼の高温酸化や高温腐食防止を目的として低圧プ
ラズマ溶射（ＶＰＳ）法によりＭＣｒＡｌＹ（Ｍ：Ｎｉ
及び／又はＣｏ）の耐食合金のコーティングを施したの
ち、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3を大気溶射でコーティングし、
この遮熱効果を利用して基材合金の温度を低下させ、結
果としてガス温度の高温化に対処している。
れる高効率化された最近の産業用ガスタービンのタービ
ン入口ガス温度の上昇は著しく１３００℃以上となって
いる。このような高温ガスに曝露される動、静翼に使用
される耐熱合金は精力的に研究開発が行われ、その許容
使用温度も年々上昇しているが、実用合金では８５０〜
９００℃程度である。このため実機ガスタービンでは薄
肉化した内部冷却翼が用いられている。一方、使用され
る燃料はＬＮＧ、副生ガスや重油および最近では石炭を
液化又はガス化して利用することも研究されており、空
気冷却翼の高温酸化や高温腐食防止を目的として低圧プ
ラズマ溶射（ＶＰＳ）法によりＭＣｒＡｌＹ（Ｍ：Ｎｉ
及び／又はＣｏ）の耐食合金のコーティングを施したの
ち、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3を大気溶射でコーティングし、
この遮熱効果を利用して基材合金の温度を低下させ、結
果としてガス温度の高温化に対処している。
【０００３】そのように処理された遮熱コーティングの
従来例を図５に示す。図５において、１は金属部材、２
はＭＣｒＡｌＹ（Ｍ：Ｎｉ及び／又はＣｏ）中間層（低
圧プラズマ溶射層）、３はＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミッ
ク層（大気プラズマ溶射層）を示す。
従来例を図５に示す。図５において、１は金属部材、２
はＭＣｒＡｌＹ（Ｍ：Ｎｉ及び／又はＣｏ）中間層（低
圧プラズマ溶射層）、３はＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミッ
ク層（大気プラズマ溶射層）を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ガスタービン入口温度
の高温化に対応するため、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の遮熱コ
ーティングを利用されていることは前記のとおりである
が、このＺｒＯ2 −Ｙ2Ｏ3 層は大気溶射で形成される
ため、燃焼ガス等が透過し、中間層のＭＣｒＡｌＹ
（Ｍ：Ｎｉ及び／又はＣｏ）コーティング層まで到達す
る。このため、高温条件で長時間使用すると、その中間
層表面で高温酸化又は高温腐食を生じ、これによって高
温化と対応するためのＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 層を剥離させ
る欠点がある。本発明は上記技術水準に鑑み、ＺｒＯ2
−Ｙ2 Ｏ3 層の剥離が防止される高温酸化防止用遮熱コ
ーティングを施こす方法を提供しようとするものであ
る。
の高温化に対応するため、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の遮熱コ
ーティングを利用されていることは前記のとおりである
が、このＺｒＯ2 −Ｙ2Ｏ3 層は大気溶射で形成される
ため、燃焼ガス等が透過し、中間層のＭＣｒＡｌＹ
（Ｍ：Ｎｉ及び／又はＣｏ）コーティング層まで到達す
る。このため、高温条件で長時間使用すると、その中間
層表面で高温酸化又は高温腐食を生じ、これによって高
温化と対応するためのＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 層を剥離させ
る欠点がある。本発明は上記技術水準に鑑み、ＺｒＯ2
−Ｙ2 Ｏ3 層の剥離が防止される高温酸化防止用遮熱コ
ーティングを施こす方法を提供しようとするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は （１）高温ガスと接する金属部材に適用される遮熱コー
ティング方法において、金属部材上に低圧プラズマ溶射
法にてＭＣｒＡｌＹ（Ｍ：Ｎｉ及び／又はＣｏ）をコー
ティングした後、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 を大気プラズマ溶
射し、さらに無機質のゆう薬とＺｒＯ 2 −Ｙ 2 Ｏ 3 を混
合した混合物をハケ塗り後焼成又は直接溶射することを
特徴とする高温酸化防止用遮熱コーティング方法、 （２）無機質のゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の混合物の
混合比を２種以上に変えて順次ハケ塗り後焼成又は直接
溶射することを特徴とする上記（１）記載の高温酸化防
止用遮熱コーティング方法、である。
ティング方法において、金属部材上に低圧プラズマ溶射
法にてＭＣｒＡｌＹ（Ｍ：Ｎｉ及び／又はＣｏ）をコー
ティングした後、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 を大気プラズマ溶
射し、さらに無機質のゆう薬とＺｒＯ 2 −Ｙ 2 Ｏ 3 を混
合した混合物をハケ塗り後焼成又は直接溶射することを
特徴とする高温酸化防止用遮熱コーティング方法、 （２）無機質のゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の混合物の
混合比を２種以上に変えて順次ハケ塗り後焼成又は直接
溶射することを特徴とする上記（１）記載の高温酸化防
止用遮熱コーティング方法、である。
【０００６】ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ：Ｎｉ及び／又はＣｏ）
を低圧プラズマ溶射法により適用するのは、通常の遮熱
コーティングと同様に酸化物の巻き込みを少なくし、緻
密な皮膜が得られるようにするためである。一般的にそ
の皮膜厚さが５０μｍ未満では施工対象の金属部材及び
後工程で適用されるＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 層との熱膨張率
を緩和する中間層としての機能が不足し、また２００μ
ｍを越えるとその効果は飽和するので、一般的にその皮
膜の厚さは５０〜２００μｍである。
を低圧プラズマ溶射法により適用するのは、通常の遮熱
コーティングと同様に酸化物の巻き込みを少なくし、緻
密な皮膜が得られるようにするためである。一般的にそ
の皮膜厚さが５０μｍ未満では施工対象の金属部材及び
後工程で適用されるＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 層との熱膨張率
を緩和する中間層としての機能が不足し、また２００μ
ｍを越えるとその効果は飽和するので、一般的にその皮
膜の厚さは５０〜２００μｍである。
【０００７】ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 は一般的にＺｒＯ2 に
加えるＹ2 Ｏ3 量は４〜１２ｗｔ％のものが使用され、
ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 は大気プラズマ溶射法で適用され
る。大気プラズマ溶射法に特定した理由は、低圧プラズ
マ溶射法に比しポロシティー（空孔）が多くなり、遮熱
効果が大となり、かつ熱膨張も緩和されるからである。
このＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の皮膜の厚さは遮熱効果を確保
するためと、剥離の難易性を考慮して一般的には１００
〜３００μｍ程度に施される。
加えるＹ2 Ｏ3 量は４〜１２ｗｔ％のものが使用され、
ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 は大気プラズマ溶射法で適用され
る。大気プラズマ溶射法に特定した理由は、低圧プラズ
マ溶射法に比しポロシティー（空孔）が多くなり、遮熱
効果が大となり、かつ熱膨張も緩和されるからである。
このＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の皮膜の厚さは遮熱効果を確保
するためと、剥離の難易性を考慮して一般的には１００
〜３００μｍ程度に施される。
【０００８】無機質のゆう薬としてはＮａ2 Ｏ−ＢａＯ
−ＳｉＯ2 系ゆう薬、ＣａＯ−ＢａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −Ｓ
ｉＯ2 系ゆう薬など焼成又は溶射時のみ完全に溶融し、
皮膜を形成した後、ガスタービン運転中のガス温度では
溶融飛散しない融点をもつものが一般的に使用される。
また、これらゆう薬にＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 を混合して使
用する。ここで、ゆう薬：ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 ＝１０〜
２０：９０〜８０（ｗｔ％）の割合で使用するのが一般
的である。ゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の混合物はハケ
塗り後焼成するか直接溶射することによって適用され
る。その皮膜の厚さはガス侵入防止効果の下限値と先に
適用したＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 への影響（熱伝導率、熱膨
張率）を考慮して一般的には１０〜７０μｍ程度に施こ
される。また、ゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の混合物を
ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 皮膜上に適用するに当って、上記混
合割合の範囲で、混合比を２種以上に、変えて適用して
もよい。この場合、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 皮膜に接する側
のものゝ混合物中のＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の量を上記範囲
内で多いものを適用するのがよい。
−ＳｉＯ2 系ゆう薬、ＣａＯ−ＢａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −Ｓ
ｉＯ2 系ゆう薬など焼成又は溶射時のみ完全に溶融し、
皮膜を形成した後、ガスタービン運転中のガス温度では
溶融飛散しない融点をもつものが一般的に使用される。
また、これらゆう薬にＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 を混合して使
用する。ここで、ゆう薬：ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 ＝１０〜
２０：９０〜８０（ｗｔ％）の割合で使用するのが一般
的である。ゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の混合物はハケ
塗り後焼成するか直接溶射することによって適用され
る。その皮膜の厚さはガス侵入防止効果の下限値と先に
適用したＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 への影響（熱伝導率、熱膨
張率）を考慮して一般的には１０〜７０μｍ程度に施こ
される。また、ゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の混合物を
ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 皮膜上に適用するに当って、上記混
合割合の範囲で、混合比を２種以上に、変えて適用して
もよい。この場合、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 皮膜に接する側
のものゝ混合物中のＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の量を上記範囲
内で多いものを適用するのがよい。
【０００９】
【作用】ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 コーティング層上にハケ塗
り後焼成又は直接溶射されるゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ
3 の混合物は焼成又は溶射中に一部又は全てが溶融し、
先に適用されたＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 コーティング層上で
気密性の高い皮膜を形成して、燃焼ガス等腐食性成分の
侵入を防止する。また、ゆう薬の一部はＺｒＯ2−Ｙ2
Ｏ3 コーティング層中へ侵入し、ゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ
2 Ｏ3 コーティング層の密着性を確保するとともに気密
性をより一層向上させる。ゆう薬は無機混合物であり、
熱伝導率が低いため遮熱効果も向上する。また、ＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 コーティング層上に形成されるゆう薬とＺ
ｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3の混合物溶射膜は混合比を変化させる
ことができるので、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 コーティング層
との熱膨張率の差を小さくすることが可能である。
り後焼成又は直接溶射されるゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ
3 の混合物は焼成又は溶射中に一部又は全てが溶融し、
先に適用されたＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 コーティング層上で
気密性の高い皮膜を形成して、燃焼ガス等腐食性成分の
侵入を防止する。また、ゆう薬の一部はＺｒＯ2−Ｙ2
Ｏ3 コーティング層中へ侵入し、ゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ
2 Ｏ3 コーティング層の密着性を確保するとともに気密
性をより一層向上させる。ゆう薬は無機混合物であり、
熱伝導率が低いため遮熱効果も向上する。また、ＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 コーティング層上に形成されるゆう薬とＺ
ｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3の混合物溶射膜は混合比を変化させる
ことができるので、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 コーティング層
との熱膨張率の差を小さくすることが可能である。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例をあげ、本発
明の効果明らかにする。 （参考例１） 図１によって、本発明の一参考例を説明する。図１にお
いて、１は金属部材、２はＮｉＣｒＡｌＹ中間層、３は
ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミック層、４はゆう薬層を示
す。代表的なガスタービン静翼材のＣｏ基超合金ＥＣＹ
７６８（重量％で、Ｃｒ：２３．５％、Ｎｉ：９．８６
％、Ｔｉ：０．２２％、Ｗ：７．１８％、Ｔａ：３．７
５％、Ｃ：０．６１％、Ａｌ：０．２１％、Ｚｒ：０．
０１％、Ｂ：０．００１％、Ｆｅ：０．０６％、Ｓｉ：
＜０．１０％、Ｍｎ：＜０．１０％、Ｓ：０．００１
％、Ｃｏ：残部）を金属部材１として、ＮｉＣｒＡｌＹ
（Ｎｉ−２５Ｃｒ−６Ａｌ−０．５Ｙ：数値は重量％を
示す）を中間層２として膜厚：１００μｍ程度を目標に
低圧プラズマ溶射を行い、引き続きＺｒＯ2 −８％Ｙ2
Ｏ3 （％は重量％）セラミック層３として大気プラズマ
にて膜厚：２５０μｍを目標に溶射した。次に２．５％
Ｎａ2 Ｏ−７．０％ＢａＯ−７５％ＳｉＯ2 （％は重量
％）系ゆう薬を膜厚：２０μｍにハケ塗りし、空気雰囲
気中１０００℃で焼成してゆう薬層４とした。
明の効果明らかにする。 （参考例１） 図１によって、本発明の一参考例を説明する。図１にお
いて、１は金属部材、２はＮｉＣｒＡｌＹ中間層、３は
ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミック層、４はゆう薬層を示
す。代表的なガスタービン静翼材のＣｏ基超合金ＥＣＹ
７６８（重量％で、Ｃｒ：２３．５％、Ｎｉ：９．８６
％、Ｔｉ：０．２２％、Ｗ：７．１８％、Ｔａ：３．７
５％、Ｃ：０．６１％、Ａｌ：０．２１％、Ｚｒ：０．
０１％、Ｂ：０．００１％、Ｆｅ：０．０６％、Ｓｉ：
＜０．１０％、Ｍｎ：＜０．１０％、Ｓ：０．００１
％、Ｃｏ：残部）を金属部材１として、ＮｉＣｒＡｌＹ
（Ｎｉ−２５Ｃｒ−６Ａｌ−０．５Ｙ：数値は重量％を
示す）を中間層２として膜厚：１００μｍ程度を目標に
低圧プラズマ溶射を行い、引き続きＺｒＯ2 −８％Ｙ2
Ｏ3 （％は重量％）セラミック層３として大気プラズマ
にて膜厚：２５０μｍを目標に溶射した。次に２．５％
Ｎａ2 Ｏ−７．０％ＢａＯ−７５％ＳｉＯ2 （％は重量
％）系ゆう薬を膜厚：２０μｍにハケ塗りし、空気雰囲
気中１０００℃で焼成してゆう薬層４とした。
【００１１】この参考例で施工された遮熱コーティング
材と従来法によるゆう薬のない遮熱コーティング材とを
９００℃の空気中で１０００時間高温酸化試験を行った
ところ、従来材のＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 層と接するＮｉＣ
ｒＡｌＹ中間層上に８〜１０μｍ程度の酸化皮膜が形成
されていたのに対し、この参考例１では１〜３μｍの酸
化皮膜が形成されていたに過ぎず、中間層の酸化抑制効
果があることが確認された。中間層の酸化皮膜厚さが１
５〜２０μｍに達すると、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3層が剥離
するトラブルが度々出現するが、この参考例１による酸
化皮膜の成長速度を著しく低減できるため、ＺｒＯ2 −
Ｙ2 Ｏ3 皮膜を剥離させるに至る時間を大幅に延長させ
る効果が奏されることが判る。
材と従来法によるゆう薬のない遮熱コーティング材とを
９００℃の空気中で１０００時間高温酸化試験を行った
ところ、従来材のＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 層と接するＮｉＣ
ｒＡｌＹ中間層上に８〜１０μｍ程度の酸化皮膜が形成
されていたのに対し、この参考例１では１〜３μｍの酸
化皮膜が形成されていたに過ぎず、中間層の酸化抑制効
果があることが確認された。中間層の酸化皮膜厚さが１
５〜２０μｍに達すると、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3層が剥離
するトラブルが度々出現するが、この参考例１による酸
化皮膜の成長速度を著しく低減できるため、ＺｒＯ2 −
Ｙ2 Ｏ3 皮膜を剥離させるに至る時間を大幅に延長させ
る効果が奏されることが判る。
【００１２】（参考例２） 図２により、本発明の他の参考例を説明する。図２にお
いて、１は金属部材、２はＣｏＮｉＣｒＡｌＹ中間層、
３はＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミック層、４はゆう薬層を
示す。代表的なガスタービン動翼材のＮｉ基超合金ＩＮ
７３８ＬＣ（重量％で、Ｃｏ：８．３０％、Ｃｒ：１
５．９％、Ｔｉ：１．７５％、Ｗ：２．５４％、Ｔａ：
１．７３％、Ｃ：０．０９％、Ａｌ：３．４２％、Ｚ
ｒ：０．０３％、Ｂ：０．００８％、Ｆｅ：０．１０
％、Ｓｉ：＜０．０５％、Ｍｎ：＜０．０５％、Ｓ：＜
０．００５％、Ｎｉ：残部）を金属部材１として、Ｃｏ
ＮｉＣｒＡｌＹ（Ｃｏ−２０Ｎｉ−２５Ｃｒ−８Ａｌ−
０．５Ｙ：数値は重量％を示す）を中間層２として膜
厚：１００μｍ程度を目標に低圧プラズマ溶射後、Ｚｒ
Ｏ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 をセラミック層３として大気プラズ
マ溶射にて膜厚：２５０μｍを目標に溶射した。次に１
０％ＣａＯ−５％ＢａＯ−１５％Ａｌ2 Ｏ3 −６５％Ｓ
ｉＯ2 系ゆう薬を膜厚：約５０μｍを目標にアセチレン
ガス溶射機を利用して溶射してゆう薬層４とした。
いて、１は金属部材、２はＣｏＮｉＣｒＡｌＹ中間層、
３はＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミック層、４はゆう薬層を
示す。代表的なガスタービン動翼材のＮｉ基超合金ＩＮ
７３８ＬＣ（重量％で、Ｃｏ：８．３０％、Ｃｒ：１
５．９％、Ｔｉ：１．７５％、Ｗ：２．５４％、Ｔａ：
１．７３％、Ｃ：０．０９％、Ａｌ：３．４２％、Ｚ
ｒ：０．０３％、Ｂ：０．００８％、Ｆｅ：０．１０
％、Ｓｉ：＜０．０５％、Ｍｎ：＜０．０５％、Ｓ：＜
０．００５％、Ｎｉ：残部）を金属部材１として、Ｃｏ
ＮｉＣｒＡｌＹ（Ｃｏ−２０Ｎｉ−２５Ｃｒ−８Ａｌ−
０．５Ｙ：数値は重量％を示す）を中間層２として膜
厚：１００μｍ程度を目標に低圧プラズマ溶射後、Ｚｒ
Ｏ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 をセラミック層３として大気プラズ
マ溶射にて膜厚：２５０μｍを目標に溶射した。次に１
０％ＣａＯ−５％ＢａＯ−１５％Ａｌ2 Ｏ3 −６５％Ｓ
ｉＯ2 系ゆう薬を膜厚：約５０μｍを目標にアセチレン
ガス溶射機を利用して溶射してゆう薬層４とした。
【００１３】この参考例で施工された遮熱コーティング
材を９００℃の空気中で１０００時間高温酸化試験を行
ったところ、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ中間層上に僅かに２〜
５μｍ程度の酸化皮膜が形成されたに過ぎなかった。
材を９００℃の空気中で１０００時間高温酸化試験を行
ったところ、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ中間層上に僅かに２〜
５μｍ程度の酸化皮膜が形成されたに過ぎなかった。
【００１４】（実施例１） 図３により本発明の実施例を説明する。図３において、
１は金属部材、２はＮｉＣｒＡｌＹ中間層、３はＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミック層、５はゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ
2 Ｏ3 セラミック混合層を示す。参考例１に示した代表
的なガスタービン静翼材のＣｏ基超合金ＥＣＹ７６８を
金属部材１として、同じく参考例１に示したＮｉＣｒＡ
ｌＹを中間層２として膜厚：１００μｍ程度を目標に低
圧プラズマ溶射を行い、引き続き参考例１と同じＺｒＯ
2 −８％Ｙ2 Ｏ3 をセラミック層３として大気プラズマ
にて膜厚：２５０μｍを目標に溶射した。次に、参考例
１に示したＮａ2 Ｏ・ＢａＯ・ＳｉＯ2 系のゆう薬粉末
２０ｗｔ％とＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 粉末８０ｗｔ％よ
りなる混合物を大気プラズマ溶射し、約２０μｍ膜厚の
セラミック−ゆう薬混合層５を形成した。
１は金属部材、２はＮｉＣｒＡｌＹ中間層、３はＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミック層、５はゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ
2 Ｏ3 セラミック混合層を示す。参考例１に示した代表
的なガスタービン静翼材のＣｏ基超合金ＥＣＹ７６８を
金属部材１として、同じく参考例１に示したＮｉＣｒＡ
ｌＹを中間層２として膜厚：１００μｍ程度を目標に低
圧プラズマ溶射を行い、引き続き参考例１と同じＺｒＯ
2 −８％Ｙ2 Ｏ3 をセラミック層３として大気プラズマ
にて膜厚：２５０μｍを目標に溶射した。次に、参考例
１に示したＮａ2 Ｏ・ＢａＯ・ＳｉＯ2 系のゆう薬粉末
２０ｗｔ％とＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 粉末８０ｗｔ％よ
りなる混合物を大気プラズマ溶射し、約２０μｍ膜厚の
セラミック−ゆう薬混合層５を形成した。
【００１５】この実施例で施工された遮熱コーティング
材を９００℃の空気中で１０００時間高温酸化試験を行
ったところ、ＮｉＣｒＡｌＹ中間層上に形成された酸化
皮膜層は３μｍ以下であり、中間層の酸化抑制効果が確
認された。
材を９００℃の空気中で１０００時間高温酸化試験を行
ったところ、ＮｉＣｒＡｌＹ中間層上に形成された酸化
皮膜層は３μｍ以下であり、中間層の酸化抑制効果が確
認された。
【００１６】（実施例２） 図４により、本発明の他の実施例を説明する。図４中、
１，２及び３は実施例１において説明した金属部材、中
間層及びＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミック層と同じものを
示す。５Ａ，５Ｂは共にゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セ
ラミック混合層であるが、その混合割合の異なるものを
示す。実施例１のＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 粉末を大気プ
ラズマ溶射するまでは同じ処理を行い、この層３上に参
考例２に示したＣａＯ−ＢａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2
系ゆう薬粉末とＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 粉末の混合割合
の異なる混合物５Ａ，５Ｂを大気プラズマ溶射した。す
なわち、先ず前記ゆう薬粉末１０ｗｔ％とＺｒＯ2 −８
％Ｙ2 Ｏ3 粉末９０ｗｔ％よりなる混合物Ａを大気プラ
ズマ溶射して混合層５Ａを形成させた後、前記ゆう薬粉
末２０ｗｔ％とＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3粉末８０ｗｔ％
よりなる混合物Ｂを大気プラズマ溶射して混合層５Ｂを
形成させ、その合計の膜厚を３０〜５０μｍとした。
１，２及び３は実施例１において説明した金属部材、中
間層及びＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミック層と同じものを
示す。５Ａ，５Ｂは共にゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セ
ラミック混合層であるが、その混合割合の異なるものを
示す。実施例１のＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 粉末を大気プ
ラズマ溶射するまでは同じ処理を行い、この層３上に参
考例２に示したＣａＯ−ＢａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2
系ゆう薬粉末とＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 粉末の混合割合
の異なる混合物５Ａ，５Ｂを大気プラズマ溶射した。す
なわち、先ず前記ゆう薬粉末１０ｗｔ％とＺｒＯ2 −８
％Ｙ2 Ｏ3 粉末９０ｗｔ％よりなる混合物Ａを大気プラ
ズマ溶射して混合層５Ａを形成させた後、前記ゆう薬粉
末２０ｗｔ％とＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3粉末８０ｗｔ％
よりなる混合物Ｂを大気プラズマ溶射して混合層５Ｂを
形成させ、その合計の膜厚を３０〜５０μｍとした。
【００１７】この実施例で施工された遮熱コーティング
材の実施例１に示した高温酸化試験の結果、中間層上に
形成された酸化皮膜層は３μｍ程度であり、中間層の酸
化抑制効果が確認された。この実施例の場合、ＺｒＯ2
−８％Ｙ2 Ｏ3 セラミック層に接する側の混合物中のＺ
ｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 の割合が多いので、ＺｒＯ2 −８
％Ｙ2 Ｏ3 セラミック層と熱膨張率が近似し、混合物層
の剥離が防止できる効果も奏する。
材の実施例１に示した高温酸化試験の結果、中間層上に
形成された酸化皮膜層は３μｍ程度であり、中間層の酸
化抑制効果が確認された。この実施例の場合、ＺｒＯ2
−８％Ｙ2 Ｏ3 セラミック層に接する側の混合物中のＺ
ｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 の割合が多いので、ＺｒＯ2 −８
％Ｙ2 Ｏ3 セラミック層と熱膨張率が近似し、混合物層
の剥離が防止できる効果も奏する。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、ゆう薬の作用により外
部からの燃焼ガスの侵入を抑制することができるので、
中間層（ＭＣｒＡｌＹ層）の酸化皮膜の成長速度を著し
く低減でき、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 層の剥離に至るまでの
時間を大幅に延長させることができる効果を奏する。
部からの燃焼ガスの侵入を抑制することができるので、
中間層（ＭＣｒＡｌＹ層）の酸化皮膜の成長速度を著し
く低減でき、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 層の剥離に至るまでの
時間を大幅に延長させることができる効果を奏する。
【図１】本発明の参考例１によって遮熱コーティングを
施こされた金属部材の断面模式図。
施こされた金属部材の断面模式図。
【図２】本発明の参考例２によって遮熱コーティングを
施こされた金属部材の断面模式図。
施こされた金属部材の断面模式図。
【図３】本発明の実施例１によって遮熱コーティングを
施こされた金属部材の断面模式図。
施こされた金属部材の断面模式図。
【図４】本発明の実施例２によって遮熱コーティングを
施こされた金属部材の断面模式図。
施こされた金属部材の断面模式図。
【図５】従来の遮熱コーティングを施こされた金属部材
の一態様の断面模式図。
の一態様の断面模式図。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−88197（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−122316（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 4/06 C23C 28/00
Claims (2)
- 【請求項１】 高温ガスと接する金属部材に適用される
遮熱コーティング方法において、金属部材上に低圧プラ
ズマ溶射法にてＭＣｒＡｌＹ（Ｍ：Ｎｉ及び／又はＣ
ｏ）をコーティングした後、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 を大気
プラズマ溶射し、さらに無機質のゆう薬とＺｒＯ 2 −Ｙ
2 Ｏ 3 を混合した混合物をハケ塗り後焼成又は直接溶射
することを特徴とする高温酸化防止用遮熱コーティング
方法。 - 【請求項２】 無機質のゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 の
混合物の混合比を２種以上に変えて順次ハケ塗り後焼成
又は直接溶射することを特徴とする請求項１記載の高温
酸化防止用遮熱コーティング方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08930094A JP3219594B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 高温酸化防止用遮熱コーティング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08930094A JP3219594B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 高温酸化防止用遮熱コーティング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH07292453A JPH07292453A (ja) | 1995-11-07 |
| JP3219594B2 true JP3219594B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=13966826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08930094A Expired - Fee Related JP3219594B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 高温酸化防止用遮熱コーティング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3219594B2 (ja) |
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| DE10008861A1 (de) * | 2000-02-25 | 2001-09-06 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Kombinierte Wärmedämmschichtsysteme |
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| US7776459B2 (en) * | 2006-08-18 | 2010-08-17 | United Technologies Corporation | High sodium containing thermal barrier coating |
| JP5075880B2 (ja) | 2009-06-30 | 2012-11-21 | 株式会社日立製作所 | 耐熱部材およびガスタービン用高温部品 |
| JP2011167994A (ja) * | 2010-02-22 | 2011-09-01 | Hitachi Ltd | 遮熱コーティングを有する耐熱部材と、それを用いたガスタービン用部品 |
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-
1994
- 1994-04-27 JP JP08930094A patent/JP3219594B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07292453A (ja) | 1995-11-07 |
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