JP5082563B2 - 遮熱被覆を有する耐熱部材 - Google Patents

遮熱被覆を有する耐熱部材 Download PDF

Info

Publication number
JP5082563B2
JP5082563B2 JP2007108801A JP2007108801A JP5082563B2 JP 5082563 B2 JP5082563 B2 JP 5082563B2 JP 2007108801 A JP2007108801 A JP 2007108801A JP 2007108801 A JP2007108801 A JP 2007108801A JP 5082563 B2 JP5082563 B2 JP 5082563B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
layer
alloy
resistant
thermal barrier
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.)
Active
Application number
JP2007108801A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008266698A (ja
Inventor
秀行 有川
輝 目幡
慶享 児島
国弘 市川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=39650643&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP5082563(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2007108801A priority Critical patent/JP5082563B2/ja
Priority to DE602008001919T priority patent/DE602008001919D1/de
Priority to EP08007148A priority patent/EP1995350B1/en
Priority to CN2008100933249A priority patent/CN101289018B/zh
Priority to US12/105,310 priority patent/US20080261069A1/en
Publication of JP2008266698A publication Critical patent/JP2008266698A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5082563B2 publication Critical patent/JP5082563B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288—Protective coatings for blades
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
    • C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
    • C23C28/3215—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer at least one MCrAlX layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/325—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with layers graded in composition or in physical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • C23C28/3455—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer with a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxide, ZrO2, rare earth oxides or a thermal barrier system comprising at least one refractory oxide layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/073—Metallic material containing MCrAl or MCrAlY alloys, where M is nickel, cobalt or iron, with or without non-metal elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C23C4/11—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • F05C2201/0466—Nickel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/12—Light metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/13—Refractory metals, i.e. Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W
    • F05D2300/132—Chromium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
    • F05D2300/21—Oxide ceramics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12611—Oxide-containing component

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

本発明は、遮熱被覆を有するガスタービン用の耐熱部材に係り、特に、耐熱合金基材がＮｉを主成分とするＮｉ基耐熱超合金よりなる遮熱被覆を有するガスタービン用の耐熱部材に関する。
ガスタービンは、効率向上を目的として運転温度が年々高くなってきている。このような高温化に対処するために、ガスタービン部品の一部には、高温強度に優れる種々のＮｉ基超合金の鋳物が用いられ、さらに鋳物としての高温強度を高める目的で、普通鋳造材に加え、方向性凝固材である、柱状晶材，単結晶材が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
また、ガスタービン部品の温度を低減する目的で、部品表面にセラミックスよりなる遮熱被覆（Thermal Barrier Coating ：以下ＴＢＣと称す）を施すことが行われている。
ＴＢＣは、耐熱合金基材に対して、耐酸化性に優れたＭＣｒＡｌＹ合金層と低熱伝導性に優れたジルコニア（Ｚｒ2Ｏ3）系セラミックス層とを形成するのが一般的である（例えば、特許文献２参照）。
ＭＣｒＡｌＹ合金層において、ＭはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏからなるグループから選ばれた少なくとも１種を表し、Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウム、Ｙはイットリウムを表す。
また、Ｎｉを主成分とする耐熱合金（Ｎｉ基耐熱合金）の鋳造材に、ＴＢＣを施したガスタービン部品は非常に高温強度に優れることから、ガスタービン部品の中でも、特に、高温強度が要求される部品（例えば、動静翼等）に多く用いられる。
使用条件にも左右されるが、一般的にＴＢＣの適用により、耐熱合金基材の温度は５０〜１００℃低減できるといわれており、Ｎｉ基耐熱合金の鋳造材にＴＢＣを施すことは非常に有効である。
しかし、過酷な熱負荷条件で用いられるＮｉ基耐熱合金の鋳造材にＴＢＣを施したガスタービン部品では、以下の二つの課題が生じる。
一つの課題は、高温下での運転中に、合金よりなる結合層（合金結合層）が酸化されることにより、セラミックよりなる遮熱層（セラミック遮熱層）と合金結合層との界面に形成される界面酸化物層が成長し、セラミック遮熱層の剥離損傷が生じ易いことである。
特に、運転温度の高いガスタービンにおいて、界面酸化物層の成長は加速され、合金結合層との熱膨張差や、ガスタービンの起動停止時の急激な温度変化に起因して作用する熱応力により、成長した界面酸化物層を起点としたセラミック遮熱層の剥離が生じやすくなる。
もう一つの課題は、高温下での運転中に、合金結合層とＮｉ基耐熱合金の鋳造材との間で、合金組成が異なるために相互拡散が生じ、Ｎｉ基耐熱合金の鋳造材の表面（合金結合層と接する面）に変質層が発生することである。
この相互拡散による変質層は、一般に脆く強度も低いため、耐熱合金基材の機械的特性を低下させる恐れがある。このような変質層による耐熱合金基材の機械的特性の低下は、普通鋳造材よりも、柱状晶材，単結晶材において、より顕著となる。これは、柱状晶材や単結晶材では、合金組成と方向性凝固による組織制御を組合せることにより、極限まで高温強度を向上させているため、拡散による組成の変化に敏感となるためである。
これら二つの課題については、個別には様々な改善方法が提案されている。
前者の課題に対しては、例えば、特許文献３において、界面酸化物層の成長を抑制することが可能な合金結合層が開示されている。
また、後者の課題に対しては、例えば、特許文献４において、単結晶のＮｉ基耐熱合金の鋳造材の表面に、炭素含有層を介してアルミニウム層を被覆することで、耐熱合金基材と被覆層と間の拡散による有害な変質層を低減する方法が開示されている。
特開平０９−２７２９３３号公報 特開昭６２−２１１３８７号公報 特開２００６−０９７０４２号公報 特開２００５−１３３２０６号公報
しかし、これら従来の方法では、二つの課題を同時に改善するという観点からは十分なものとはいえなかった。
また、これら従来の方法を組合わせて実施することで、二つの課題を同時に改善する方法も考えられるが、実際の施工に際しては、材料の組合せの問題，プロセス上の制約，コスト上の制約等から、これら従来の方法を組合わせて実施することは、容易ではなかった。
このため、Ｎｉ基耐熱合金の普通鋳造材にＴＢＣを施したガスタービン部品は、非常に高温強度に優れるものの、長期間の運転における、耐久性，信頼性の点では、十分に満足できるものではなかった。
本発明の目的は、これらの二つの課題を同時に克服し、長期間の運転においても十分な耐久性，信頼性を有する、Ｎｉ基耐熱合金にＴＢＣを施したガスタービン部品を提供することにある。
本発明の一実施形態である遮熱被覆を有する耐熱部材は、耐熱合金基材の表面に、合金よりなる結合層を介して、セラミックスよりなる遮熱層を設けたものであって、耐熱合金基材がＮｉを主成分とする耐熱合金からなり、結合層がＮｉを主成分として、Ｃｒ及び
Ａｌを含み、Ｓｉを０〜１０重量％の範囲で含むことができ、残りが不可避の不純物である合金により形成されていることを特徴とする。
これにより、合金結合層とセラミック遮熱層との界面に生じる、界面酸化物の成長を抑制すると同時に、合金結合層の組成をＮｉ基耐熱合金基材と相互拡散を生じ難いものとすることで、合金結合層とＮｉ基耐熱合金基材の界面に生じる、拡散変質層の成長を抑制することが可能となる。
そして、耐熱合金基材が、Ｎｉを主成分とする耐熱合金の単結晶材、Ｎｉを主成分とする耐熱合金の柱状晶材、Ｎｉを主成分とする耐熱合金の普通鋳造材であることが好ましく、特に、Ｎｉを主成分とする耐熱合金の単結晶材であることが望ましい。
また、Ｎｉを主成分とする耐熱合金は、重量比で、Ｃ：０.０３〜０.２０％，Ｂ：
０.００４〜０.０５０％，Ｈｆ：０.０１〜１.５０％，Ｚｒ：０〜０.０２％，Ｃｒ：
１.５〜１６.０％，Ｍｏ：０.４〜６.０％，Ｗ：２〜１２％，Ｒｅ：０.１〜９.０％，
Ｔａ：２〜１２％，Ｎｂ：０.３〜４.０％，Ａｌ：４.０〜６.５％ ，Ｔｉ：０〜０.４％，Ｃｏ：０.５〜９.０％、及び残部が実質的にＮｉからなることが好ましい。
また、結合層は、Ｎｉを主成分として、Ｃｒを１０〜４０重量％、Ａｌを５〜２０重量％、Ｓｉを０.５〜２.０重量％の範囲で含むことができ、残りが不可避の不純物である合金からなることが好ましい。
また、遮熱層は、酸化物系セラミックスよりなることが好ましく、酸化物系セラミックスが部分安定化ジルコニアよりなることが好ましく、部分安定化ジルコニアがイットリア部分安定化ジルコニアよりなることが好ましい。
また、本発明の一実施形態である遮熱被覆を有する耐熱部材は、耐熱合金基材と結合層とセラミックスよりなる遮熱層とが、以下の組合わせの場合に特に好ましい。
すなわち、耐熱合金基材が、重量で、Ｃ：０.０３％以上０.２０％以下,Ｂ：０.００４％以上０.０５０％以下，Ｈｆ：０.０１％以上１.５０％以下，Ｚｒ：０％以上０.０２％以下，Ｃｒ：１.５％以上１６.０％以下，Ｍｏ：０.４％以上６.０％以下，Ｗ：２％以上１２％以下，Ｒｅ：０.１％以上９.０％以下，Ｔａ：２％以上１２％以下 ，Ｎｂ：０.３％以上４.０％以下，Ａｌ：４.０％以上６.５％以下，Ｔｉ：０％以上０.４％以下，Ｃｏ：０.５％以上９.０％以下及び残部が実質的にＮｉからなる合金であり、結合層がＮｉを主成分として、Ｃｒ及びＡｌを含み、Ｓｉを０〜１０重量％の範囲で含むことができ、残りが不可避の不純物である合金からなり、セラミックスよりなる遮熱層が酸化ジルコニウムを主成分とする酸化物セラミックスからなるものである。
なお、特に、結合層は、Ｎｉを主成分としてＣｒを１０〜４０重量％、Ａｌを５〜２０重量％、Ｓｉを０.５〜２.０重量％の範囲で含むことができ、残りが不可避の不純物である合金からなることが好ましい。
これにより、本発明は、長期間の運転においても十分な耐久性，信頼性を有する、Ｎｉ基耐熱合金にＴＢＣを施したガスタービン部品を提供することができる。
そして、本発明の遮熱被覆を有する耐熱部材は、従来のＭＣｒＡｌＹ合金よりなる合金結合層にセラミック遮熱層を形成した遮熱被覆を有する耐熱部材に較べて、ガスタービンの使用環境下での耐久性，信頼性に優れており、ガスタービン運転温度の高温化，高効率化が可能である。
本発明者らは、Ｎｉ基耐熱合金基材とＭＣｒＡｌＹ合金層との間の相互拡散について検討を行った。
ＭＣｒＡｌＹ合金とＮｉ基耐熱合金とを用いて拡散対を作製し、高温での相互拡散を調べた結果、ＭＣｒＡｌＹ合金層にＣｏが含有されている場合に、Ｎｉ基耐熱合金基材に生じる変質層が厚く成長することを見出した。
この知見と、Ａｌよりも酸化しやすい元素を含まない合金結合層を用いることで、界面酸化物層の成長が抑制されるという知見から、本発明に至った。
本発明の耐熱部材では、図１に示すように、Ｎｉ基耐熱合金基材１の表面上に、Ｎｉを主成分として、Ｃｒ及びＡｌを含み、Ｓｉを０〜１０重量％の範囲で含むことができ、残りが不可避の不純物である合金により形成されている合金結合層２を介して、セラミックス遮熱層３を形成した。
従来技術によるＴＢＣを有する耐熱部材では、図２に示すように、高温での長時間の使用により、ＭＣｒＡｌＹ合金結合層４とセラミック遮熱層３との界面に界面酸化物層１１，ＭＣｒＡｌＹ合金結合層４とＮｉ基耐熱合金基材１との界面に相互拡散による界面変質層１２が成長する。
界面酸化物層１１が成長し、厚さが増加すると、金属成分が酸化する際の体積膨張によるひずみの蓄積，金属から酸化物への熱的・機械的物性値の変化等により、セラミック遮熱層３に新たな熱応力が発生し、セラミック遮熱層３の損傷が生じやすくなる。
また、厚さが増加することにより、界面酸化物層１１も層内破壊を起こしやすくなる。更に、界面酸化物層１１の成長につれて、ＭＣｒＡｌＹ合金結合層４のＡｌが酸化により失われ、ついには、Ｃｒ，Ｎｉ、更にはＣｏの酸化が生じるようになる。Ｃｒ，Ｎｉ，
Ｃｏは、Ａｌに比べ酸化時の体積膨張が大きく、更に、比較的多孔質な酸化物を形成する。このような状態になると、界面酸化物層１１は、容易に層内破壊を生じ、結果的にセラミック遮熱層３の剥離損傷１３を招く。
また、Ｎｉ基耐熱合金基材１の表面に、ＭＣｒＡｌＹ合金結合層４との相互拡散によって生じる界面変質層１２は、一般に脆く、強度も低いため、Ｎｉ基耐熱合金基材１の機械的特性、特に疲労強度を低下させる恐れがあり、界面変質層１２の厚さが増加した場合には、Ｎｉ基耐熱合金基材１に疲労クラック１４が発生し易くなる。
これに対して、本発明によるＴＢＣを有する耐熱部材では、図３に示すように、図２に比較して、合金結合層２とＮｉ基耐熱合金基材１との相互拡散によって生じる界面変質層１２の成長が抑制されるため、ＴＢＣを有する耐熱部材としての高耐久性，高信頼性を実現できる。
本発明において、Ｎｉ基耐熱合金基材１としては、単結晶材が最も好ましい。
これは、単結晶材が最も高温強度に優れる反面、ＴＢＣを適用した際に、合金結合層２との相互拡散で生じる界面変質層１２の影響によってもたらされるＮｉ基耐熱合金基材１の機械的特性の低下が、他の普通鋳造材に比べて大きいためである。
単結晶材と比較すると、効果は小さくなるものの、柱状晶材，普通鋳造材をＮｉ基耐熱合金基材１として用いることもできる。
結合層に用いられる合金は、実質的にＮｉを主成分として、Ｃｒ及びＡｌからなることが望ましいが、さらにＳｉを０〜１０重量（ｗｔ）％の範囲、好ましくは０.５〜２.０重量％で含むことができる。Ｎｉを５０〜７５重量％含み、Ｃｒを５〜４０重量％、好ましくは１０〜４０重量％含み、Ａｌを１〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％含むことが望ましい。
結合層を形成する合金において、Ｎｉは、結合層を形成する基本成分であり、基材の
Ｎｉ基耐熱合金と同一合金系を用い、熱膨張率等の整合や基材との成分濃度の勾配を低減し、相互拡散の抑制を図る目的から、５０〜７５重量％含むのがよい。
５０重量％よりも少ないと、延性に富む結合層が形成されにくくなり、また、基材との濃度勾配が大きくなり、相互拡散による界面変質層が生じやすくなる。
７５重量％よりも多いと、Ｃｒ及びＡｌの含有量が少なくなるため、耐食性，耐酸化性が低下する。Ｃｒ及びＡｌは耐食性，耐酸化性を担う保護性酸化物皮膜形成元素であり、耐食性には主にＣｒが寄与し、耐酸化性には主にＡｌが寄与する。
Ｃｒ量が５重量％未満、Ａｌ量が１重量％未満では耐食性，耐酸化性の向上に対する効果が少なく、Ｃｒ量が４０重量％を超え、Ａｌ量が２０重量％を超えると皮膜が脆化しやすくなる。
また、Ｓｉは、結合層中の不純物を固定する効果、基材と結合層との密着性および保護性酸化物皮膜の密着性を高める効果があり、０〜１０重量％の範囲で含むことができる。１０％よりも多いと、皮膜の脆化や有害相が生じるため好ましくない。
結合層は、減圧プラズマ溶射法によって形成することが最も望ましいが、ＨＶＯＦ溶射法やＨＶＡＦ溶射法等の高速ガス溶射法を用いることも可能である。
溶射の場合、合金粉末の製造過程において、金属またはセラミックス製の容器・るつぼ・噴射用ノズル等の材料が混入する可能性がある。また、溶射施行時において、金属製の電極・ノズル等の材料が混入する可能性がある。
セラミック遮熱層３に用いられるセラミックスは、酸化ジルコニウムを主成分とするセラッミクス、すなわち、ＺｒＯ2系のセラッミクスが望ましく、特に、Ｙ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＣｅＯ2，Ｓｃ2Ｏ3，Ｅｒ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3，Ｙｂ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，
Ｌａ2Ｏ3から選ばれた少なくとも１種を含む部分安定化ジルコニアが望ましい。イットリア部分安定化ジルコニアは極めて好適である。
ＴＢＣの耐久性を向上させるための方法として、大気中プラズマ溶射法を用いてセラミック遮熱層３を多孔質化してセラミック遮熱層３の亀裂伝播を抑制する方法，セラミック遮熱層３に縦方向のクラックを生じさせて熱応力を緩和する方法，電子ビーム物理蒸着法を用いてセラミック遮熱層３を柱状組織化して柱状組織間の分離によって熱応力を緩和する方法等が知られている。
本形態においても、セラミック遮熱層３に対してこれらの処理を施すことができる。
試験片基材として、直径２５mm，厚さ５mmの円板形状のＮｉ基耐熱合金（重量で、Ｃ：０.０３％以上０.２０％以下，Ｂ：０.００４％以上０.０５０％以下 ，Ｈｆ：０.０１％以上１.５０％以下，Ｚｒ：０％以上０.０２％以下，Ｃｒ：１.５％以上１６.０％以下，Ｍｏ：０.４％以上６.０％以下，Ｗ：２％以上１２％以下，Ｒｅ：０.１％以上９.０％以下，Ｔａ：２％以上１２％以下，Ｎｂ：０.３％以上４.０％以下 ，Ａｌ：４.０％以上
６.５％以下，Ｔｉ：０％以上０.４％未満，Ｃｏ：０.５％以上９.０％以下及び残部が実質的にＮｉ、具体的には、重量で、Ｃ：０.１１％，Ｂ：０.０２５％ ，Ｈｆ：０.７５％，Ｚｒ：０.０１％，Ｃｒ：７.５％，Ｍｏ：２.８％，Ｗ：６％，Ｒｅ：４.５％，Ｔａ：６.５％ ，Ｎｂ：２.１％，Ａｌ：５.２％，Ｔｉ：０.２％，Ｃｏ：４.５％及び残部が実質的にＮｉ）の単結晶材を用い、その表面に、ＮｉＣｒＡｌ合金（Ｎｉ−２２ｗｔ％Ｃｒ−１０ｗｔ％Ａｌ）粉末を用いて、減圧雰囲気中プラズマ溶射にて結合層を形成し、拡散熱処理として、真空中で１１２１℃，４ｈの熱処理を実施した。
結合層の厚さは、約１００μｍである。その後、結合層を設けた基材上に、イットリア部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2 −８ｗｔ％Ｙ2Ｏ3）粉末を用い、大気中プラズマ溶射にて約２００μｍの厚さのセラミック遮熱層を設けた。
ＭＣｒＡｌＹ合金層とセラミック遮熱層との界面に生じる界面酸化物、および、MCrAlY合金層とＮｉ基耐熱合金基材との界面に相互拡散により生じる界面変質層の成長抑制効果を評価するために、作製した試験片に対し、９５０℃で１０００ｈの大気中酸化試験を実施した。
その結果を表１のＮo.１に示す。
なお、比較のために結合層の材料をＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金（Ｃｏ−３２ｗｔ％Ｎｉ−２１ｗｔ％Ｃｒ−８ｗｔ％Ａｌ−０.５ｗｔ％Ｙ ）とした試験片も作製し、表１にＮo.２として示した。
Figure 0005082563
表１から明らかなように、本形態のＮo.１試験片では、比較例のＮo.２試験片に比べ、酸化試験後の界面酸化物層、および、界面変質層が、半分以下の厚さにしか成長しておらず、優れた界面酸化物層、および、界面変質層の成長抑制効果を有することが分った。
実施例１と同一の試験片基材を用い、その表面に、本形態のＮｉＣｒＡｌ合金（Ｎｉ−２２ｗｔ％Ｃｒ−１０ｗｔ％Ａｌ）粉末、および、ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金（Ｎｉ−２２
ｗｔ％Ｃｒ−１０ｗｔ％Ａｌ−１％Ｓｉ）粉末を用いて、減圧雰囲気中プラズマ溶射にて結合層を形成し、拡散熱処理として、真空中で１１２１℃，４ｈの熱処理を実施した。
結合層の厚さは、約１００μｍである。その後、結合層を設けた基材上に、イットリア部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2 −８ｗｔ％Ｙ2Ｏ3）の遮熱層を以下の４種類の方法で、いずれも約２００μｍの厚さに形成した。
第１の方法：大気中プラズマ溶射法で気孔率約１０％の遮熱層を形成。
第２の方法：大気中プラズマ溶射法で気孔率約２０％の多孔質遮熱層を形成。
第３の方法：大気中プラズマ溶射法で縦クラックを有する遮熱層を形成。
第４の方法：電子ビーム物理蒸着法で柱状組織を有する遮熱層を形成。
これらの試験片に対し、大気中で１１００℃の温度に１０時間保持した後、２００℃まで冷却する工程を繰り返す熱サイクル試験を施し、ＴＢＣの耐久性を評価した。
試験片のセラミック層が剥離するまでの繰り返し回数を表２に示す。
剥離発生の認定条件は、セラミック層の剥離面積が全体の２０％以上になった時点とし、そのときまでの繰り返し回数を求めた。
なお、表２には比較例として、結合層の材料をＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金（Ｃｏ−３２
ｗｔ％Ｎｉ−２１ｗｔ％Ｃｒ−８ｗｔ％Ａｌ−０.５ｗｔ％Ｙ ）とした試験片についても示した。
Figure 0005082563
表２から明らかなように、セラミック遮熱層の形成方法が同じ場合、本形態によるTBCは比較例に較べて耐熱サイクル性が優れており、界面酸化物層の成長抑制効果による耐久性の改善効果を有することが分った。
また、セラミック遮熱層の形成方法の違いで比較すると、第３の方法と第４の方法とがほぼ同等で耐熱サイクル性が優れており、次いで第２の方法，第１の方法の順序であることが分かった。
表２に示すように、各試験片の剥離箇所は、第１の方法および第２の方法はセラミック遮熱層内、第３の方法および第４の方法では界面酸化物層の近傍であった。これは、第３の方法および第４の方法によるセラミック遮熱層では、縦クラック（第３の方法）や柱状組織（第４の方法）による応力緩和によってセラミック遮熱層内での破壊が生じにくくなっているため、セラミック遮熱層の剥離は界面酸化物層近傍で生じるためである。
従って、第３の方法および第４の方法によるセラミック遮熱層では、界面酸化物層の成長抑制の効果がより顕著に現れると考えられる。
また、剥離した時点での基材の界面変質層の厚さを比較すると、本形態の方が比較例よりも界面変質層の成長が抑制されていた（例えば、同回数で剥離したＮo.６とＮo.１２を比較）。
本形態のＴＢＣを設けたガスタービン動翼を作製した。ガスタービン動翼の全体構成を表す斜視図を図４に示す。
図４において、このガスタービン動翼は、Ｎｉ基耐熱合金（実施例１で示したＮｉ基耐熱合金の組成と同様のもの）の単結晶材で、例えば、３段の動翼を備えたガスタービン回転部分の初段の動翼として用いられ、翼部６１，プラットフォーム部６２，シャンク６３，シールフィン６４，チップポケット６５を有し、ダブテイル６６を介してディスクに取り付けられる。
また、このガスタービン動翼は、翼部６１の長さ１００mm、プラットフォーム部４２以降の長さ１２０mmであり、ガスタービン動翼は内部から冷却できるように冷却媒体、特に空気又は水蒸気が通るように冷却孔（図示せず）がダブテイル６６から翼部６１を通して設けられている。
なお、このガスタービン動翼は初段に最も優れているが、２段以降の後段のガスタービン動翼にも設けることができる。そしてこのガスタービン動翼のうち、燃焼ガスに曝される翼部６１及びプラットフォーム部６２に、本形態のＴＢＣを形成した。
その成膜方法は実施例２とほぼ同様で、ガスタービン動翼の表面に、ＮｉＣｒＡｌＳｉ合金（Ｎｉ−２２ｗｔ％Ｃｒ−１０ｗｔ％Ａｌ−１％Ｓｉ）粉末を用いて減圧雰囲気中プラズマ溶射にて結合層を厚さ約２００μｍ形成し、その上に大気中プラズマ溶射にて、縦クラック組織を有するイットリア部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2−８ｗｔ％Ｙ2Ｏ3）のセラミック遮熱層を約３００μｍの厚さに設けた。
このようにして作製したタービン動翼に対し、長時間使用後の酸化状態を模擬するため、大気中で１０００℃，１０００ｈの酸化処理を施した後に、図５に示す実機模擬加熱試験装置により熱負荷試験を実施した。
本試験装置は、燃焼ノズル８１で発生させた高温高圧の燃焼炎８６を燃焼筒８２に導き、翼保持台８４に設置された試験翼８３を加熱して排熱ダクト８５から排出させるもので、試験翼８３内部は冷却空気流で冷却されており、実機の熱負荷を模擬した試験が可能である。
試験条件は燃焼ガス温度が最大で１５００℃、冷却空気温度が１７０℃、圧力は８気圧である。あらかじめ試験翼８３の前縁部に熱電対を埋め込んだタービン動翼で加熱保持状態でのタービン動翼の基材温度を測定し、熱流束を求めた結果では、最大３.０ＭＷ／ｍ2であった。
比較のため、結合層をＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金（Ｃｏ−３２ｗｔ％Ｎｉ−２１ｗｔ％
Ｃｒ−８ｗｔ％Ａｌ−０.５ｗｔ％Ｙ）としたタービン動翼も作製した。
燃焼ガス温度が１０００℃の場合（熱流束０.９ＭＷ／ｍ2）、１０回の起動，定常保持，停止の繰り返しサイクルでは、本形態のタービン動翼及び比較例のタービン動翼とも、いずれもＴＢＣに損傷は認められなかった。
しかし、燃焼ガス温度が１３００℃の場合（熱流束１.５ＭＷ／ｍ2）には、１０回の繰り返しサイクルで、比較例のタービン動翼には翼前縁及び翼背側の一部にセラミック遮熱層の剥離損傷が認められた。
本形態のタービン動翼は健全であった。
さらに、燃焼ガス温度が１５００℃の場合（熱流束３.０ＭＷ／ｍ2）には、１０回の繰り返しサイクルでも、本形態のガスタービン動翼は全く健全であった。
比較例によるものは、１３００℃加熱に比べ翼前縁及び翼背側の損傷範囲が拡大し、更に翼腹側の一部にも剥離損傷が認められた。
以上の結果から、本形態のＴＢＣを設けたタービン動翼は、比較例のタービン動翼に比べ、耐久性に優れることが分った。
本発明のセラミックス遮熱被覆を有する耐熱部材は、高温における耐久性に優れている。このため、ガスタービン動翼，静翼及び燃焼器等の遮熱被覆として適する。
また、ガスタービンにのみならず、航空機エンジンにも耐食被覆としても適用することができる。
本形態の実施例による耐熱部材の断面模式図である。 従来のＴＢＣを施した部材の酸化後の損傷断面模式図である。 本形態のＴＢＣを施した耐熱部材の酸化後の断面模式図である。 本形態によるＴＢＣを設けたタービン動翼の斜視図である。 実機模擬加熱試験装置の模式図である。
符号の説明
１ 基材
２ 結合層
３ 遮熱層
４ ＭＣｒＡｌＹ合金結合層
１１ 界面酸化物層
１２ 界面変質層
２１ 第一層
２２ 第二層
６１ 翼部
６２ プラットフォーム部
６３ シャンク
６４ シールフィン
６５ チップポケット
６６ ダブテイル
７１ 翼部
７２ エンドウォール部
８１ 燃焼ノズル
８２ 燃焼筒
８３ 試験翼
８４ 翼保持台
８５ 排熱ダクト
８６ 燃焼炎

Claims (4)

  1. 耐熱合金基材の表面に、合金よりなる結合層を介して、酸化ジルコニウムを含む酸化物セラミックスよりなる遮熱層を設けた、遮熱被覆を有する耐熱部材において、
    前記耐熱合金基材がＮｉ基合金の単結晶材であり、その合金組成が、重量比で、Ｃ：０.０３〜０.２０％，Ｂ：０.００４〜０.０５０％，Ｈｆ：０.０１〜１.５０％，Ｃｒ：１.５〜１６.０％，Ｍｏ：０.４〜６.０％，Ｗ：２〜１２％，Ｒｅ：０.１〜９.０％，Ｔａ：２〜１２％，Ｎｂ：０.３〜４.０％，Ａｌ：４.０〜６.５％，Ｃｏ：０.５〜９.０％及び残部がＮｉであり、
    前記結合層が重量比で、Ｎｉを５０−７５％、Ｃｒを５−４０％、Ａｌを１−３０％含み、残部が不可避不純物である合金であることを特徴とする遮熱被覆を有する耐熱部材。
  2. 請求項１において、前記結合層は、さらに、Ｓｉを０.５−２.０重量％含むことを特徴とする耐熱部材。
  3. 請求項１において、前記酸化ジルコニウムを含む酸化物セラミックスが、部分安定化ジルコニアであることを特徴とする遮熱被覆を有する耐熱部材。
  4. 請求項３において、前記部分安定化ジルコニアがイットリア部分安定化ジルコニアであることを特徴とする遮熱被覆を有する耐熱部材。
JP2007108801A 2007-04-18 2007-04-18 遮熱被覆を有する耐熱部材 Active JP5082563B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007108801A JP5082563B2 (ja) 2007-04-18 2007-04-18 遮熱被覆を有する耐熱部材
DE602008001919T DE602008001919D1 (de) 2007-04-18 2008-04-10 Hochtemperatur-Komponente mit Wärmedämmschicht
EP08007148A EP1995350B1 (en) 2007-04-18 2008-04-10 High temperature component with thermal barrier coating
CN2008100933249A CN101289018B (zh) 2007-04-18 2008-04-18 具有隔热覆盖层的耐热构件
US12/105,310 US20080261069A1 (en) 2007-04-18 2008-04-18 High temperature component with thermal barrier coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007108801A JP5082563B2 (ja) 2007-04-18 2007-04-18 遮熱被覆を有する耐熱部材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008266698A JP2008266698A (ja) 2008-11-06
JP5082563B2 true JP5082563B2 (ja) 2012-11-28

Family

ID=39650643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007108801A Active JP5082563B2 (ja) 2007-04-18 2007-04-18 遮熱被覆を有する耐熱部材

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20080261069A1 (ja)
EP (1) EP1995350B1 (ja)
JP (1) JP5082563B2 (ja)
CN (1) CN101289018B (ja)
DE (1) DE602008001919D1 (ja)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8529249B2 (en) * 2007-09-25 2013-09-10 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Flame holder system
WO2010119709A1 (ja) * 2009-04-17 2010-10-21 株式会社Ihi Ｎｉ基単結晶超合金及びこれを用いたタービン翼
DE102010040430A1 (de) 2010-09-08 2012-03-08 Ewald Dörken Ag Extrem hochtemperaturfestes Bauteil mit einer extrem hochtemperaturfesten Beschichtung
US20120128525A1 (en) * 2010-11-24 2012-05-24 Kulkarni Anand A Metallic Bondcoat or Alloy with a High y/y' Transition Temperature and a Component
US9578739B2 (en) * 2011-03-31 2017-02-21 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Metal foil provided with electrically resistive layer, and board for printed circuit using said metal foil
WO2013061945A1 (ja) * 2011-10-26 2013-05-02 株式会社ディ・ビー・シー・システム研究所 耐熱合金部材およびその製造方法
US20130164558A1 (en) * 2011-12-27 2013-06-27 United Technologies Corporation Oxidation Resistant Coating with Substrate Compatibility
US20130177441A1 (en) * 2012-01-11 2013-07-11 General Electric Company Compositional Bond Coat for Hindering/Reversing Creep Degradation in Environmental Barrier Coatings
JP5905336B2 (ja) * 2012-05-30 2016-04-20 三菱日立パワーシステムズ株式会社 発電用ガスタービン翼、発電用ガスタービン
CN102744930B (zh) * 2012-06-26 2015-08-19 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 空调压缩机零部件表面的强韧润滑复合薄膜及其制备方法
JP6054137B2 (ja) * 2012-10-24 2016-12-27 三菱日立パワーシステムズ株式会社 遮熱コーティングを有するガスタービン用高温部材
EP2971239B1 (en) 2013-03-15 2018-05-16 United Technologies Corporation Spallation-resistant thermal barrier coating
DE102014008083B9 (de) 2014-05-30 2018-03-22 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Teilchenstrahlsystem
JP2017001235A (ja) * 2015-06-08 2017-01-05 トヨタ自動車株式会社 断熱構造体
CN106282667B (zh) * 2015-06-12 2018-05-08 中南大学 一种镍基高温合金及其制备方法
US20170122560A1 (en) * 2015-10-28 2017-05-04 General Electric Company Gas turbine component with improved thermal barrier coating system
CN105463257B (zh) * 2015-12-08 2018-04-24 南通金源智能技术有限公司 一种镍基高温合金粉
CN105365302A (zh) * 2015-12-08 2016-03-02 太仓斯普宁精密机械有限公司 一种新型耐热金属材料
TWI604064B (zh) * 2016-09-21 2017-11-01 China Steel Corp Metal rod for holding a sample of hot metal melt test
DE102018204498A1 (de) * 2018-03-23 2019-09-26 Siemens Aktiengesellschaft Keramisches Material auf der Basis von Zirkonoxid mit weiteren Oxiden
RU2678353C1 (ru) * 2018-05-21 2019-01-28 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения", АО "НПО "ЦНИИТМАШ" Жаропрочный коррозионно-стойкий сплав на основе никеля для литья крупногабаритных рабочих и сопловых лопаток газотурбинных установок
EP3663706B1 (en) 2018-12-06 2022-08-24 General Electric Company Quantitative multilayer assessment method
RU2704343C1 (ru) * 2018-12-15 2019-10-28 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Способ получения объемного композиционного материала никель - диоксид циркония с повышенной устойчивостью к окислению
CN111826570B (zh) * 2020-07-23 2021-11-16 矿冶科技集团有限公司 一种耐高温高耐磨镍基碳化钛粉末及其制备方法
CN114686731B (zh) * 2022-04-12 2022-11-22 北航（四川）西部国际创新港科技有限公司 一种单晶高温合金及其制备方法和应用

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3620693A (en) * 1969-04-22 1971-11-16 Gte Electric Inc Ductile, high-temperature oxidation-resistant composites and processes for producing same
US3869779A (en) 1972-10-16 1975-03-11 Nasa Duplex aluminized coatings
GB1426438A (en) 1972-11-08 1976-02-25 Rolls Royce Nickel or cobalt based alloy composition
FR2737504A1 (fr) 1978-10-03 1997-02-07 Otan Procede de preparation de pigments mineraux, pigments mineraux ansi obtenues, et installation pour la mise en ouvre d'un tel procede
GB2182350B (en) 1985-07-01 1989-04-26 Atomic Energy Authority Uk Coating improvements
GB2182347B (en) 1985-11-01 1989-10-25 Secr Defence Overlay coating of superalloys
JPS62211387A (ja) 1986-03-12 1987-09-17 Hitachi Ltd セラミツク被覆耐熱部材の製造方法
EP0789087B1 (en) * 1996-02-09 2000-05-10 Hitachi, Ltd. High strength Ni-base superalloy for directionally solidified castings
JP3559670B2 (ja) * 1996-02-09 2004-09-02 株式会社日立製作所 方向性凝固用高強度Ｎｉ基超合金
US20020132132A1 (en) * 2000-12-12 2002-09-19 Sudhangshu Bose Method of forming an active-element containing aluminide as stand alone coating and as bond coat and coated article
US6391475B1 (en) * 2000-03-10 2002-05-21 General Electric Company Modified aluminum-containing protective coating and its preparation
CN100484897C (zh) * 2003-04-18 2009-05-06 张东辉 防水型耐酸耐热轻质隔热浇注料及其制造方法
JP2005133206A (ja) 2003-10-07 2005-05-26 General Electric Co <Ge> Ｓｒｚの形成に対して安定化された被覆超合金の製造方法
JP4607530B2 (ja) 2004-09-28 2011-01-05 株式会社日立製作所 遮熱被覆を有する耐熱部材およびガスタービン

Also Published As

Publication number Publication date
US20080261069A1 (en) 2008-10-23
EP1995350A1 (en) 2008-11-26
JP2008266698A (ja) 2008-11-06
CN101289018B (zh) 2012-09-05
CN101289018A (zh) 2008-10-22
EP1995350B1 (en) 2010-07-28
DE602008001919D1 (de) 2010-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5082563B2 (ja) 遮熱被覆を有する耐熱部材
JP4607530B2 (ja) 遮熱被覆を有する耐熱部材およびガスタービン
JP4645030B2 (ja) 遮熱被膜を有する耐熱部材
JP4166977B2 (ja) 耐高温腐食合金材、遮熱コーティング材、タービン部材、及びガスタービン
RU2334022C2 (ru) Защитный слой для защиты детали от коррозии и окисления при высоких температурах и деталь
JP3302589B2 (ja) セラミック被覆ガスタービン動翼
JP4072213B2 (ja) α−Ａｌ２Ｏ３スケールを生成させることにより断熱皮膜とボンディングコートとの間の密着性を高める、ガスタービンエンジンでの使用に適した製品の製造方法
US9567664B2 (en) Ceramic thermal barrier coating system with two ceramic layers
EP1840238A2 (en) Oxidation-resistant coating and formation method thereof, thermal barrier coating, heat-resistant member, and gas turbine
JPH1088368A (ja) 遮熱コーティング部材およびその作製方法
US11220727B2 (en) Superalloy based on nickel, monocrystalline blade and turbomachine
JP3872632B2 (ja) 遮熱コーティング材、それを適用したガスタービン部材およびガスタービン
JP2011512454A (ja) コーティングを有する超合金物品
JP2013530309A (ja) 合金、保護層、及び部品
JP2008255485A (ja) 単結晶超合金上に直接堆積した熱障壁
JP5164250B2 (ja) 遮熱コーティング部材とその製造方法
US20210140327A1 (en) Part coated with a composition for protection against cmas with controlled cracking, and corresponding treatment method
JP5281995B2 (ja) 遮熱被覆を有する耐熱部材およびガスタービン
KR101597924B1 (ko) 2겹 금속층을 포함하는 층 시스템
JP2011509346A (ja) 遮熱コーティング系の施工方法
JP2021123771A (ja) 耐熱合金部材およびその製造方法ならびに高温装置およびその製造方法
JP5905355B2 (ja) 発電用ガスタービン翼の製造方法
JP2005042144A (ja) 耐熱部材とその製造方法
WO2014184906A1 (ja) 遮熱コーティング部材
KR20230065725A (ko) 가스터빈 고온부품에 적용되는 열차폐 코팅의 접합강도 향상을 위한 코팅 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090525

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110623

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110823

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111024

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120710

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120723

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120807

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120820

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5082563

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250