JPH07292453A - 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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- JPH07292453A JPH07292453A JP6089300A JP8930094A JPH07292453A JP H07292453 A JPH07292453 A JP H07292453A JP 6089300 A JP6089300 A JP 6089300A JP 8930094 A JP8930094 A JP 8930094A JP H07292453 A JPH07292453 A JP H07292453A
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 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する。 【構成】 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（必要に応じてＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 を混合したもの）をハケ塗り後焼成又は直
接溶射して高温酸化防止用遮熱コーティングを施こす方
法。
コーティング方法に関する。 【構成】 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（必要に応じてＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 を混合したもの）をハケ塗り後焼成又は直
接溶射して高温酸化防止用遮熱コーティングを施こす方
法。
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 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
する上記（１）記載の高温酸化防止用遮熱コーティング
方法。 （３）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（２）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 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
する上記（１）記載の高温酸化防止用遮熱コーティング
方法。 （３）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（２）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 の混合して使
用することもできる。混合使用の場合、ゆう薬：ＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 ＝１０〜２０：９０〜８０（ｗｔ％）の割
合で使用するのが一般的である。ゆう薬又はゆう薬とＺ
ｒＯ2 −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 混合物と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、ＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 皮膜に接する側のものゝ混合物中のＺｒＯ
2 −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 の混合して使
用することもできる。混合使用の場合、ゆう薬：ＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 ＝１０〜２０：９０〜８０（ｗｔ％）の割
合で使用するのが一般的である。ゆう薬又はゆう薬とＺ
ｒＯ2 −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 混合物と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、ＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 皮膜に接する側のものゝ混合物中のＺｒＯ
2 −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又はゆう薬とＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 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Ｚｒ
Ｏ2 −Ｙ2 Ｏ3 コーティング層中へ侵入し、ゆう薬とＺ
ｒＯ2 −Ｙ2 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、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 コーティング層上に形成される
ゆう薬とＺｒＯ2 −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又はゆう薬とＺｒＯ
2 −Ｙ2 Ｏ3 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Ｚｒ
Ｏ2 −Ｙ2 Ｏ3 コーティング層中へ侵入し、ゆう薬とＺ
ｒＯ2 −Ｙ2 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、ＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 コーティング層上に形成される
ゆう薬とＺｒＯ2 −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
明の効果を明らかにする。 （実施例１）図１によって、本発明の一実施例を説明す
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ＥＣＹ７６８（重量％で、Ｃｒ：２３．５％、Ｎ
ｉ：９．８６％、Ｔｉ：０．２２％、Ｗ：７．１８％、
Ｔａ：３．７５％、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：１００μ
ｍ程度を目標に低圧プラズマ溶射を行い、引き続きＺｒ
Ｏ2 −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％Ｓ
ｉＯ2 （％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。
明の効果を明らかにする。 （実施例１）図１によって、本発明の一実施例を説明す
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ＥＣＹ７６８（重量％で、Ｃｒ：２３．５％、Ｎ
ｉ：９．８６％、Ｔｉ：０．２２％、Ｗ：７．１８％、
Ｔａ：３．７５％、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：１００μ
ｍ程度を目標に低圧プラズマ溶射を行い、引き続きＺｒ
Ｏ2 −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％Ｓ
ｉＯ2 （％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】この実施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、この実施例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、この実施例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、この実施例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、この実施例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】（実施例２）図２により、本発明の他の実
施例を説明する。図２において、１は金属部材、２はＣ
ｏＮｉＣｒＡｌＹ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ＩＮ７３８ＬＣ（重量％で、Ｃ
ｏ：８．３０％、Ｃｒ：１５．９％、Ｔｉ：１．７５
％、Ｗ：２．５４％、Ｔａ：１．７３％、Ｃ：０．０９
％、Ａｌ：３．４２％、Ｚｒ：０．０３％、Ｂ：０．０
０８％、Ｆｅ：０．１０％、Ｓｉ：＜０．０５％、Ｍ
ｎ：＜０．０５％、Ｓ：＜０．００５％、Ｎｉ：残部）
を金属部材１として、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ（Ｃｏ−２０
Ｎｉ−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、ＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ 3 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１０％ＣａＯ−５％ＢａＯ−１５
％Ａｌ2 Ｏ3 −６５％ＳｉＯ2 系ゆう薬を膜厚：約５０
μｍ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。
施例を説明する。図２において、１は金属部材、２はＣ
ｏＮｉＣｒＡｌＹ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ＩＮ７３８ＬＣ（重量％で、Ｃ
ｏ：８．３０％、Ｃｒ：１５．９％、Ｔｉ：１．７５
％、Ｗ：２．５４％、Ｔａ：１．７３％、Ｃ：０．０９
％、Ａｌ：３．４２％、Ｚｒ：０．０３％、Ｂ：０．０
０８％、Ｆｅ：０．１０％、Ｓｉ：＜０．０５％、Ｍ
ｎ：＜０．０５％、Ｓ：＜０．００５％、Ｎｉ：残部）
を金属部材１として、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ（Ｃｏ−２０
Ｎｉ−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、ＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ 3 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１０％ＣａＯ−５％ＢａＯ−１５
％Ａｌ2 Ｏ3 −６５％ＳｉＯ2 系ゆう薬を膜厚：約５０
μｍ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、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３）図３により、本発明の他の実
施例を説明する。図３において、１は金属部材、２はＮ
ｉＣｒＡｌＹ中間層、３はＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミッ
ク層、５はゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミック混合
層を示す。実施例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
じく実施例１に示したＮｉＣｒＡｌＹ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、引き続き実施例１と同じＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 を
セラミック層３として大気プラズマにて膜厚：２５０μ
ｍを目標に溶射した。次に、実施例１に示したＮａ2 Ｏ
・ＢａＯ・ＳｉＯ2 系のゆう薬粉末２０ｗｔ％とＺｒＯ
2 −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。
施例を説明する。図３において、１は金属部材、２はＮ
ｉＣｒＡｌＹ中間層、３はＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミッ
ク層、５はゆう薬とＺｒＯ2 −Ｙ2 Ｏ3 セラミック混合
層を示す。実施例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
じく実施例１に示したＮｉＣｒＡｌＹ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、引き続き実施例１と同じＺｒＯ2 −８％Ｙ2 Ｏ3 を
セラミック層３として大気プラズマにて膜厚：２５０μ
ｍを目標に溶射した。次に、実施例１に示したＮａ2 Ｏ
・ＢａＯ・ＳｉＯ2 系のゆう薬粉末２０ｗｔ％とＺｒＯ
2 −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４）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３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３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上に実施例２に示したＣａＯ−Ｂａ
Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ 2 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。
施例を説明する。図４中、１，２及び３は実施例３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３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上に実施例２に示したＣａＯ−Ｂａ
Ｏ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ 2 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３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以下であり、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３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以下であり、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２】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３】本発明の実施例３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４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。
Claims (3)
- 【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 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
を特徴とする請求項１記載の高温酸化防止用遮熱コーテ
ィング方法。 - 【請求項３】 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２記載の高温
酸化防止用遮熱コーティング方法。
Priority Applications (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 |
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 |
|---|---|
| JPH07292453A true JPH07292453A (ja) | 1995-11-07 |
| JP3219594B2 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) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001226759A (ja) * | 1999-10-01 | 2001-08-21 | General Electric Co <Ge> | 保護皮膜の表面を平滑化する方法 |
| WO2001063006A1 (de) * | 2000-02-25 | 2001-08-30 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Kombinierte wärmedämmschichtsysteme |
| JP2002530525A (ja) * | 1998-11-13 | 2002-09-17 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | ガラス−金属／セラミック−断熱層 |
| DE102004034687A1 (de) * | 2004-07-17 | 2006-02-02 | Öko-Insel Energietechnik GmbH | Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Keramik-Verbund-Werkstoff für thermisch und mechanisch hoch beanspruchbare Turbinen, und Turbine aus Keramik-Verbund-Werkstoff, insbesondere Mikrogasturbine in Axialbauweise |
| JP2008088548A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-04-17 | United Technol Corp <Utc> | タービンエンジンコンポーネント |
| JP2011012287A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Hitachi Ltd | 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 |
| JP2012137073A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-19 | Hitachi Ltd | 遮熱コーティングを有するガスタービン用部品と、それを用いたガスタービン |
| DE102011103731A1 (de) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | Man Diesel & Turbo Se | Verfahren zum Aufbringen einer Schutzschicht, mit einer Schutzschicht beschichtetes Bauteil und Gasturbine mit einem solchen Bauteil |
| WO2014069180A1 (ja) | 2012-10-31 | 2014-05-08 | 福田金属箔粉工業株式会社 | 耐高温腐食特性を備えたNi-Cr-Co系合金とそれを用いて表面改質したポペットバルブ |
-
1994
- 1994-04-27 JP JP08930094A patent/JP3219594B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002530525A (ja) * | 1998-11-13 | 2002-09-17 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | ガラス−金属／セラミック−断熱層 |
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| EP1514953A3 (de) * | 2000-02-25 | 2005-05-18 | Forschungszentrum Jülich Gmbh | Kombinierte Wärmedämmschichtsysteme |
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| JP2008088548A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-04-17 | United Technol Corp <Utc> | タービンエンジンコンポーネント |
| JP2011012287A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Hitachi Ltd | 耐熱部材およびガスタービン用高温部品 |
| US8460799B2 (en) | 2009-06-30 | 2013-06-11 | Hitachi, Ltd. | High-temperature resistant component and gas turbine hot part |
| 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 |
| JP2012137073A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-19 | Hitachi Ltd | 遮熱コーティングを有するガスタービン用部品と、それを用いたガスタービン |
| DE102011103731A1 (de) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | Man Diesel & Turbo Se | Verfahren zum Aufbringen einer Schutzschicht, mit einer Schutzschicht beschichtetes Bauteil und Gasturbine mit einem solchen Bauteil |
| WO2014069180A1 (ja) | 2012-10-31 | 2014-05-08 | 福田金属箔粉工業株式会社 | 耐高温腐食特性を備えたNi-Cr-Co系合金とそれを用いて表面改質したポペットバルブ |
| US9441287B2 (en) | 2012-10-31 | 2016-09-13 | Fukuda Metal Foil & Powder Co., Ltd. | Ni-Cr-Co-based alloy having high-temperature corrosion resistance, and poppet valve surface-modified with the same |
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|---|---|
| JP3219594B2 (ja) | 2001-10-15 |
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