JPH08121104A - Turbine blade and gas turbine with highly corrosion-resistant coating layer - Google Patents

Turbine blade and gas turbine with highly corrosion-resistant coating layer

Info

Publication number
JPH08121104A
JPH08121104A JP25496394A JP25496394A JPH08121104A JP H08121104 A JPH08121104 A JP H08121104A JP 25496394 A JP25496394 A JP 25496394A JP 25496394 A JP25496394 A JP 25496394A JP H08121104 A JPH08121104 A JP H08121104A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine blade
turbine
layer
blade
alloy
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.)
Pending
Application number
JP25496394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Fujiwara
徹男 藤原
Takeshi Obana
健 尾花
Yoshiyuki Kojima
慶享 児島
Hiroshi Fukui
寛 福井
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
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP25496394A priority Critical patent/JPH08121104A/en
Publication of JPH08121104A publication Critical patent/JPH08121104A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】MCrAlY合金にかわる900℃以上のメタ
ル温度でも優れた耐食性を示す被覆層を備えたタービン
ブレード、及び該ブレードを用いたガスタービンを提供
する。 【構成】Niを主成分とする耐熱合金基材の表面の一部
に被覆層を備えたタービンブレードにおいて、前記被覆
層のうち少なくとも1層が、厚さ0.5μm 以上100
μm以下で純度30%以上のIrよりなるメタル層10
2であり、前記メタル層102の上部にZrO2 系柱状
セラミックスTBC層104が20〜600μm幅で被
覆されていることを特徴とするタービンブレード。 【効果】優れた耐食性を示す被覆層を備えたタービンブ
レードを供給することが可能となり、さらに該ブレード
を用いることにより燃焼温度の高いガスタービンが可能
となり、タービンの効率を高めることができる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a turbine blade provided with a coating layer which is superior to a MCrAlY alloy and has excellent corrosion resistance even at a metal temperature of 900 ° C or higher, and a gas turbine using the blade. In a turbine blade having a coating layer on a part of the surface of a heat-resistant alloy base material containing Ni as a main component, at least one of the coating layers has a thickness of 0.5 μm or more.
A metal layer 10 made of Ir having a purity of 30% or more and a thickness of 10 μm or less
2 and a ZrO 2 -based columnar ceramic TBC layer 104 having a width of 20 to 600 μm is coated on the metal layer 102. [Effect] It is possible to supply a turbine blade provided with a coating layer having excellent corrosion resistance, and by using the blade, a gas turbine having a high combustion temperature can be provided, and the efficiency of the turbine can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高耐食性被覆層を備え
た、ガスタービン用タービンブレードに係り、特に、該
タービンブレードを設けた高効率ガスタービンに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine turbine blade provided with a highly corrosion resistant coating layer, and more particularly to a high efficiency gas turbine provided with the turbine blade.

【0002】[0002]

【従来の技術】発電用のガスタービンは効率向上を目的
とした運転温度の高温化が進められており、その結果、
耐熱部品であるタービン動翼(タービンブレード)の高
温耐久性の向上が強く要望されている。このような背景
のもとで、高温強度が高く信頼性に優れた耐熱合金の開
発が進んでいるが、その耐熱温度には限界がある。高温
条件下で使用される部品の温度を低減する方法として、
熱伝導率の小さいセラミック(たとえばZrO2 系セラ
ミックス)で部品の表面を被覆する熱遮蔽コーティング
(Thermal Barrier Coating:TBCと略す)が知られて
いる。TBCでは部品の基材メタル温度を50〜100
℃低減することができる。
2. Description of the Related Art Gas turbines for power generation are being increased in operating temperature for the purpose of improving efficiency. As a result,
There is a strong demand for improvement in high-temperature durability of turbine blades, which are heat-resistant parts. Against this background, heat resistant alloys having high temperature strength and excellent reliability are being developed, but the heat resistant temperature is limited. As a method of reducing the temperature of parts used under high temperature conditions,
Thermal barrier coating that covers the surface of parts with ceramics with low thermal conductivity (eg, ZrO 2 -based ceramics)
(Thermal Barrier Coating: abbreviated as TBC) is known. In TBC, the base metal temperature of parts is 50-100.
C can be reduced.

【0003】一方で前記TBCと併用して、耐高温腐
食,耐高温酸化を目的に部品表面にMCrAlY合金コ
ーティングを行う技術が広く用いられている。通常は、
部品表面にまずMCrAlY層を被覆して、その上部に
セラミックスのTBC層を被覆した構造をもつ。MCr
AlY合金は、MをFe,Co,Niから選ばれた1種
以上のバルクとして、Cr15〜30%,Al5〜15
%,Y0.1〜1% で構成される高耐食性合金である。
例えば、特開平4−266889 号には、Ni基超合金基材表
面にMCrAlY合金(Co−32%Ni−21%Cr
−8%Al−0.5%Y)層を設け耐食性を確保し、さ
らに二層構造のZrO2−6%Y2O3層のTBCを施し
たセラミック被覆タービンブレードが開示されている。
On the other hand, a technique of coating MCrAlY alloy on the surface of a component has been widely used in combination with the above TBC for the purpose of high temperature corrosion resistance and high temperature oxidation resistance. Normally,
The structure has a structure in which the surface of the component is first coated with an MCrAlY layer, and a TBC layer of ceramics is coated on top of it. MCr
The AlY alloy has Cr of 15 to 30% and Al of 5 to 15 as M in which one or more kinds of bulk selected from Fe, Co and Ni are used.
%, Y 0.1 to 1% is a high corrosion resistant alloy.
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-266889, an MCrAlY alloy (Co-32% Ni-21% Cr) is formed on the surface of a Ni-base superalloy substrate.
-8% Al-0.5% Y) layer is provided to ensure corrosion resistance, and a ceramic-coated turbine blade having a double-layered ZrO 2 -6% Y 2 O 3 layer TBC is disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ガス
タービンブレードの基材メタル温度が約850℃程度ま
でを対象としており、それ以上の基材メタル温度を必要
とする高温ガスタービンについて考慮されていない。特
に高温腐食,酸化に対して考慮されていない。
The above-mentioned prior art is intended for the base metal temperature of the gas turbine blade up to about 850 ° C., and is considered for a high temperature gas turbine that requires a base metal temperature higher than that. Not not. No particular consideration is given to high temperature corrosion and oxidation.

【0005】前述したように、効率向上のため発電用ガ
スタービンの運転温度の高温化が進められているが、燃
焼ガス温度が上昇すると、タービンブレード等に代表さ
れる高温部材には以下のような対応が求められる。
As described above, the operating temperature of the gas turbine for power generation is being increased to improve the efficiency, but when the temperature of the combustion gas rises, the high temperature members typified by turbine blades are as follows. It is required to take appropriate measures.

【0006】(1)翼冷却及びTBCによる遮熱効果を
強化してメタル温度の上昇を最小限に押さえる。
(1) The cooling effect of the blade and the heat shield effect by TBC are strengthened to suppress the rise of the metal temperature to the minimum.

【0007】(2)運転温度向上に対応して、基材合金
の耐用温度を向上させ、従来より高いメタル温度で運転
する。
(2) Corresponding to the improvement of the operating temperature, the service temperature of the base alloy is increased and the metal temperature is higher than before.

【0008】ここで、翼冷却を強化することは、増加し
た冷却空気により圧損が増大し、ガスタービンの発電効
率を減少させるため、望ましくない。また、TBCによ
る熱遮蔽効果にも限界があるため、上記(1)(2)のう
ち、(2)による対応が必須となる。ところが、従来技術
で高温耐食,耐酸化性を向上させていたMCrAlY合
金層は、900℃を大きく超える温度では優れた耐食
性,耐酸化性を示さなくなる。従って、仮に耐用温度す
なわち高温強度の点で優れた耐熱合金が開発されても、
従来の耐熱,耐食コーティング技術の単純な適用ではさ
らに高温となる苛酷なガスタービン燃焼ガス雰囲気には
対応できない。
Here, strengthening the blade cooling is not desirable because the pressure loss increases due to the increased cooling air and the power generation efficiency of the gas turbine decreases. In addition, since there is a limit to the heat shielding effect of TBC, it is essential to deal with (2) of (1) and (2) above. However, the MCrAlY alloy layer, which has been improved in high temperature corrosion resistance and oxidation resistance by the conventional technique, does not exhibit excellent corrosion resistance and oxidation resistance at a temperature significantly higher than 900 ° C. Therefore, even if a heat resistant alloy excellent in terms of service temperature, that is, high temperature strength is developed,
The simple application of conventional heat-resistant and corrosion-resistant coating technology cannot cope with the harsh gas turbine combustion gas atmosphere at even higher temperatures.

【0009】本発明の目的は、MCrAlY合金にかわ
る900℃以上のメタル温度でも優れた耐食性を示す被
覆層を備えたタービンブレード、及び該ブレードを用い
たガスタービンを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a turbine blade provided with a coating layer which is superior to the MCrAlY alloy and has excellent corrosion resistance even at a metal temperature of 900 ° C. or higher, and a gas turbine using the blade.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明ではNiを主成分とする耐熱合金基材の表面
の一部に被覆層を備えたタービンブレードにおいて、前
記被覆層のうち少なくとも1層を、重量比で、純度30
%以上のIrよりなるメタル層とするものである。Ir
は貴金属の1種であり、融点が2400℃以上と高い。
高温耐食性及び高温耐酸化性に優れており、1500℃
を超える超高温においても安定している。このIrを被
覆層のメタル層として用いればタービンブレードのメタ
ル温度が900℃以上であっても、必要十分な高温耐
食,耐酸化特性が得られる。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a turbine blade having a coating layer on a part of the surface of a heat-resistant alloy base material containing Ni as a main component, At least one layer, by weight, has a purity of 30
% Or more Ir is used as the metal layer. Ir
Is a noble metal and has a high melting point of 2400 ° C. or higher.
Excellent high temperature corrosion resistance and high temperature oxidation resistance, 1500 ° C
It is stable even at ultra-high temperatures exceeding 0. If this Ir is used as the metal layer of the coating layer, necessary and sufficient high temperature corrosion resistance and oxidation resistance can be obtained even when the metal temperature of the turbine blade is 900 ° C. or higher.

【0011】また、上記目的を達成するために、本発明
ではNiを主成分とする耐熱合金基材の表面の一部に被
覆層を備えたタービンブレードにおいて、前記被覆層の
うち少なくとも1層が、重量で30%以上90%以下の
Irを含む合金よりなるメタル層とするものである。こ
れらのメタル層は厚さが0.5μm 以上300μm以下
の範囲で特に有効である。
To achieve the above object, in the present invention, in a turbine blade having a coating layer on a part of the surface of a heat-resistant alloy base material containing Ni as a main component, at least one of the coating layers is The metal layer is made of an alloy containing 30% to 90% by weight of Ir. These metal layers are particularly effective in the thickness range of 0.5 μm or more and 300 μm or less.

【0012】また、本発明では前記メタル層の上部に、
ZrO2を主成分としY2O3,MgO,CaOから選ばれ
た1種以上の安定化剤を含む安定化ZrO2 系セラミッ
ク層を20〜600μm幅で被覆するものである。この
セラミックス層はTBCとして熱遮蔽効果を発揮し、メ
タル温度を低減させる。
Further, in the present invention, on the upper part of the metal layer,
A stabilized ZrO 2 -based ceramic layer containing ZrO 2 as a main component and one or more stabilizers selected from Y 2 O 3 , MgO, and CaO is coated in a width of 20 to 600 μm. This ceramic layer exerts a heat shielding effect as TBC and reduces the metal temperature.

【0013】さらに、上記目的を達成するために、本発
明ではNiを主成分とする耐熱合金基材の表面の一部に
被覆層を備えたタービンブレードにおいて、前記被覆層
のうち少なくとも1層が、Fe,Co,Niから選ばれ
た1種以上をバルクとして、重量比でCr15〜30
%,Al5〜15%,Y0.1〜1%,Ir0.1〜10
%からなる合金で構成されるメタル層とするものであ
る。これは、従来耐食性向上のためのメタル層として用
いられてきたMCrAlY合金をベースに、Irを添加
し高温耐食性,高温酸化特性を向上させたものである。
Further, in order to achieve the above object, in the present invention, in a turbine blade having a coating layer on a part of the surface of a heat-resistant alloy base material containing Ni as a main component, at least one of the coating layers is One or more selected from Fe, Co, and Ni are used as a bulk, and Cr15 to 30 in a weight ratio.
%, Al 5 to 15%, Y 0.1 to 1%, Ir 0.1 to 10
% Is a metal layer composed of an alloy of. This is based on a MCrAlY alloy that has been conventionally used as a metal layer for improving corrosion resistance, and has Ir added thereto to improve high temperature corrosion resistance and high temperature oxidation characteristics.

【0014】また、このようなメタル層を用いる場合、
前記メタル層と耐熱合金基材の間に金属間化合物あるい
はセラミックスを主成分とする拡散防止層を設けること
が望ましい。
When such a metal layer is used,
It is desirable to provide a diffusion prevention layer containing an intermetallic compound or ceramics as a main component between the metal layer and the heat resistant alloy substrate.

【0015】本発明ではこれらのタービンブレードを構
成する基材メタルは、Niを主成分とする一方向凝固
材,単結晶材、または酸化物分散強化材であり、前記合
金の14kgf/mm2,105時間耐用温度が900℃以上
であることが望ましい。
In the present invention, the base metal constituting these turbine blades is a unidirectionally solidified material containing Ni as a main component, a single crystal material, or an oxide dispersion strengthening material, and the alloy is 14 kgf / mm 2 , it is desirable 10 5 hours service temperature of 900 ° C. or higher.

【0016】また、上記目的を達成するために、発電用
ガスタービンにおいて、少なくとも1つは前記タービン
ブレードを使用するものである。
Further, in order to achieve the above object, at least one of the gas turbines for power generation uses the turbine blade.

【0017】[0017]

【作用】現用の高温ガスタービンでは初段タービンブレ
ードのメタル温度は800℃〜900℃であり、この温
度範囲における材料損傷は、高温酸化よりも燃料に含ま
れる硫黄成分からの高温腐食が支配的となる。一方、将
来の運転温度上昇にともないメタル温度が900℃〜1
000℃以上に上昇した場合、材料損傷は高温腐食より
もむしろ高温酸化が支配的となる。MCrAlYは現用
温度範囲で十分な耐食性を示すが、900℃〜1000
℃以上では不十分である。特に1000℃以上の高温酸
化雰囲気では、MCrAlY層は酸素を遮断する機能を
急激に失う。
In the currently used high temperature gas turbine, the metal temperature of the first-stage turbine blade is 800 ° C to 900 ° C, and the material damage in this temperature range is dominated by the high temperature corrosion from the sulfur component contained in the fuel rather than the high temperature oxidation. Become. On the other hand, the metal temperature will rise from 900 ° C to 1 with future operating temperature rise.
Above 000 ° C, material damage is dominated by high temperature oxidation rather than high temperature corrosion. MCrAlY shows sufficient corrosion resistance in the working temperature range, but 900 ° C to 1000 ° C.
Above ℃ is not enough. Particularly in a high temperature oxidizing atmosphere of 1000 ° C. or higher, the MCrAlY layer rapidly loses the function of blocking oxygen.

【0018】本発明ではガスタービンブレードの高耐食
性被覆層として、IrあるいはIr合金を用いた。Ir
は貴金属の1種であり、融点が2400℃以上と高い。
高温耐食性及び高温耐酸化性は優れており、1500℃
を超える超高温においても安定している。このIrを被
覆層のメタル層として用いればタービンブレードのメタ
ル温度が900〜1000℃以上であっても、必要十分
な高温耐食,耐酸化特性が得られる。
In the present invention, Ir or an Ir alloy is used as the highly corrosion resistant coating layer of the gas turbine blade. Ir
Is a noble metal and has a high melting point of 2400 ° C. or higher.
Excellent high temperature corrosion resistance and high temperature oxidation resistance, 1500 ℃
It is stable even at ultra-high temperatures exceeding 0. If this Ir is used as the metal layer of the coating layer, necessary and sufficient high temperature corrosion resistance and oxidation resistance can be obtained even if the metal temperature of the turbine blade is 900 to 1000 ° C. or higher.

【0019】前記Irを主成分とするメタル層の成分
は、Irが30〜100%含まれることで効果が得られ
るものである。Irは資源的に希少であり、また比重が
22.4と大きく重い元素である。従って、安価で軽い他の
元素と合金化して使用することは、経済的にも機器の軽
量化の点からも有効である。その場合、合金化してもそ
の高温耐食,耐酸化特性が低下しないことが条件であ
る。Irの比率を重量比30%以下で合金化した場合
は、合金元素の選択範囲が極めて少なくなり、高温耐
食,耐酸化の効果が得られにくくなることから不適であ
る。
The component of the metal layer containing Ir as a main component is effective when Ir is contained in an amount of 30 to 100%. Ir is a scarce resource, and its specific gravity is
It is a large and heavy element of 22.4. Therefore, alloying with another element which is cheap and light is effective in terms of economical weight and weight reduction of the device. In that case, it is a condition that the high temperature corrosion resistance and the oxidation resistance thereof are not deteriorated even if they are alloyed. When alloying Ir at a weight ratio of 30% or less, the selection range of alloying elements becomes extremely small, and it becomes difficult to obtain the effects of high temperature corrosion resistance and oxidation resistance.

【0020】前記Irを主成分とするメタル層の膜厚は
0.5μm 以上300μm以下が望ましい。膜厚が0.
5μm 以下では基材への拡散、あるいは基材から合金
成分の拡散等によりメタル層の成分が消滅,変質してし
まい十分な高温耐食,耐酸化の効果が得られない。一方
膜厚が300μm以上の場合は、剥離,クラック等の問
題が生じ易くなり不適である。
The thickness of the metal layer containing Ir as a main component is preferably 0.5 μm or more and 300 μm or less. The film thickness is 0.
If the thickness is less than 5 μm, the components of the metal layer disappear and deteriorate due to diffusion into the base material or diffusion of alloy components from the base material, and sufficient effects of high temperature corrosion resistance and oxidation resistance cannot be obtained. On the other hand, when the film thickness is 300 μm or more, problems such as peeling and cracking are likely to occur, which is not suitable.

【0021】また本発明では、Fe,Co,Niから選
ばれた1種以上をバルクとして、重量比でCr15〜3
0%,Al5〜15%,Y0.1〜1%,Ir0.1〜1
0%からなる合金を用いてもよい。これは、従来のMC
rAlY合金をベースに、Irを添加し高温耐食性,高
温酸化特性を向上させたものであり、特に1000℃以
上で顕著になる高温酸化に対して改良したものである。
この場合、Irの量は10%以下で十分な効果を示す。
1000℃以上での使用をさらに確実にするために、こ
の改良したMCrAlY層の上部により耐酸化性に優れ
た層を被覆してもよい。さらに、この改良MCrAlY
を使用する場合には、メタル温度が900〜1000℃
以上になるとMCrAlYが基材へ拡散して長時間使用
で消滅することがある。そこで基材とメタル層の間に拡
散防止層を設けることが好ましい。この拡散防止層はN
iAl等の金属間化合物が好ましい。
Further, in the present invention, one or more kinds selected from Fe, Co and Ni is used as a bulk, and Cr 15 to 3 in a weight ratio.
0%, Al 5 to 15%, Y 0.1 to 1%, Ir 0.1 to 1
You may use the alloy which consists of 0%. This is the conventional MC
It is based on the rAlY alloy and has Ir added thereto to improve the high temperature corrosion resistance and the high temperature oxidation characteristics, and particularly to the high temperature oxidation which becomes remarkable at 1000 ° C. or higher.
In this case, the amount of Ir is 10% or less, and a sufficient effect is exhibited.
To further assure use at 1000 ° C. and above, a layer of superior oxidation resistance may be coated on top of this modified MCrAlY layer. Furthermore, this improved MCrAlY
When using, the metal temperature is 900-1000 ℃
In the above case, MCrAlY may diffuse into the base material and disappear after long-term use. Therefore, it is preferable to provide a diffusion prevention layer between the base material and the metal layer. This diffusion prevention layer is N
Intermetallic compounds such as iAl are preferred.

【0022】本発明ではメタル層の上部に、ZrO2 を
主成分としY2O3,MgO,CaOから選ばれた1種以
上の安定化剤により立方晶(cubic)ジルコニアに安定化
されたZrO2 系セラミック層を20〜600μm幅で
被覆することも有効である。安定化剤の種類に応じて、
添加量を加減し、完全安定化ジルコニアとすることが重
要である。このセラミックス層はTBCとして熱遮蔽効
果を発揮し、メタル温度を低減させる。すなわち、より
高い運転温度での使用が可能となる。
In the present invention, ZrO stabilized on cubic zirconia is provided on the metal layer by ZrO 2 as a main component and at least one stabilizer selected from Y 2 O 3 , MgO and CaO. It is also effective to coat the 2 type ceramic layer with a width of 20 to 600 μm. Depending on the type of stabilizer,
It is important to adjust the addition amount to obtain a completely stabilized zirconia. This ceramic layer exerts a heat shielding effect as TBC and reduces the metal temperature. That is, it becomes possible to use it at a higher operating temperature.

【0023】これらのタービンブレードを構成する基材
メタルは、Niを主成分とする一方向凝固材,単結晶
材、または酸化物分散強化材である。これらは、従来の
多結晶Ni基超合金に比べ高い高温強度を有し、ガスタ
ービンの運転温度上昇にともなうメタル温度の上昇に耐
えうるものである。特に14kgf/mm2,105時間耐用
温度が900℃以上であることが望ましい。基材にこの
ような合金を用いるとともに、被覆層として前述したよ
うなIrあるいはIr合金メタル層を備えたタービンブ
レードを特に初段ブレードとして使用することにより、
運転温度の高い高効率ガスタービンがはじめて可能にな
る。
The base metal constituting these turbine blades is a unidirectionally solidified material containing Ni as a main component, a single crystal material, or an oxide dispersion strengthening material. These have higher high-temperature strength than conventional polycrystalline Ni-base superalloys, and can withstand a rise in metal temperature accompanying a rise in operating temperature of a gas turbine. Especially 14 kgf / mm 2, desirably 10 5 hours service temperature of 900 ° C. or higher. By using such an alloy as a base material and using a turbine blade having an Ir or Ir alloy metal layer as described above as a coating layer, particularly as a first stage blade,
For the first time, a high-efficiency gas turbine with a high operating temperature becomes possible.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0025】<実施例1>本発明におけるタービンブレ
ードの被覆層の断面模式図を図1に、作製したタービン
ブレードの斜視図を図2に示す。基材となる合金はNi
基超合金単結晶合金であるCMSX−4を用い、一方向
凝固法を用いて単結晶に鋳造した。燃焼ガスに曝される
部分である翼部200及びプラットフォーム部202に
本発明の被覆層90を設けた。本発明によるタービンブ
レードの作製方法は以下のとおりである。まず一方向凝
固鋳造法により単結晶ブレードを得る。このブレードの
被覆部分に先ずIr単体粉末を用いて減圧雰囲気中プラ
ズマ溶射法で50μmの厚さのメタル層102を設け
る。その条件としては、Ar−7%H2 混合ガスを用い
て形成したプラズマジェット(50kW)中に上記の合金
粉末を投入し、溶射するもので、溶射中の雰囲気圧力は
約50Torrである。なお、この前処理として試験片基材
の脱脂洗浄さらにAl2O3製グリットによるブラスチン
グを行っている。その後、メタル層102を設けたブレ
ードの表面に、蒸着源とイオンビーム源を備えた成膜装
置を用いてZrO2 系柱状セラミックスTBC層104
を作製した。蒸着材料としてZrO2−6%Y2O3 を用
い、イオンビームとして酸素イオンを用いた。イオンビ
ーム照射はセラミックス被膜の密着性向上のために用い
る。電子ビームによる蒸着源と酸素イオン照射により密
着性の高い柱状組織のZrO2系柱状セラミックスTBC
層104を300μm設けた。
Example 1 FIG. 1 shows a schematic sectional view of a coating layer of a turbine blade according to the present invention, and FIG. 2 shows a perspective view of the produced turbine blade. The base alloy is Ni
The base superalloy single crystal alloy CMSX-4 was used to cast a single crystal by the unidirectional solidification method. The coating layer 90 of the present invention was provided on the wing portion 200 and the platform portion 202, which are the portions exposed to the combustion gas. The method for producing a turbine blade according to the present invention is as follows. First, a single crystal blade is obtained by the unidirectional solidification casting method. First, a metal layer 102 having a thickness of 50 μm is provided on the coating portion of the blade by using a powder of Ir alone by plasma spraying in a reduced pressure atmosphere. The conditions are such that the above alloy powder is charged into a plasma jet (50 kW) formed by using a mixed gas of Ar-7% H 2 and thermal spraying is performed, and the atmospheric pressure during the thermal spraying is about 50 Torr. As the pretreatment, degreasing and washing of the test piece base material and blasting with Al 2 O 3 grit are performed. After that, a ZrO 2 system columnar ceramic TBC layer 104 is formed on the surface of the blade provided with the metal layer 102 by using a film forming apparatus equipped with an evaporation source and an ion beam source.
Was produced. ZrO 2 -6% Y 2 O 3 was used as the vapor deposition material, and oxygen ions were used as the ion beam. Ion beam irradiation is used to improve the adhesion of the ceramic coating. ZrO 2 system columnar ceramics TBC having a columnar structure with high adhesion by electron beam evaporation source and oxygen ion irradiation
The layer 104 was provided to 300 μm.

【0026】<実施例2>図3は本発明による、別の被
覆層を備えた本発明によるタービンブレードのコーティ
ング部の断面模式図を示す。基材はNi基の一方向凝固
材とした。燃焼ガスに曝される部分である翼面及びプラ
ットフォーム部に被覆層90を設けた。本実施例による
作製方法は以下のとおりである。まず一方向凝固鋳造法
により一方向凝固組織ブレードを得る。このブレードの
被覆部分にIr−30%Fe合金粉末を用いて減圧雰囲
気中プラズマ溶射法で100μmの厚さのIr合金層1
03を設ける。その条件は実施例1と同様である。その
後、Ir合金層103を設けたブレードの表面に、蒸着
源を備えた成膜装置を用いてZrO2 系セラミックTB
C層105を300μm作製した。蒸着材料としてZr
O2−6%Y2O3を用いた。
Example 2 FIG. 3 shows a schematic sectional view of a coating portion of a turbine blade according to the present invention having another coating layer according to the present invention. The base material was a Ni-based unidirectionally solidified material. The coating layer 90 was provided on the wing surface and the platform that are exposed to the combustion gas. The manufacturing method according to this example is as follows. First, a unidirectionally solidified structure is obtained by a unidirectionally solidified casting method. Ir-30% Fe alloy powder was used for the coating portion of this blade, and the Ir alloy layer 1 having a thickness of 100 μm was formed by plasma spraying in a reduced pressure atmosphere.
03 is provided. The conditions are the same as in Example 1. Then, a ZrO 2 -based ceramic TB was formed on the surface of the blade provided with the Ir alloy layer 103 by using a film forming apparatus equipped with an evaporation source.
The C layer 105 was formed to a thickness of 300 μm. Zr as vapor deposition material
The O 2 -6% Y 2 O 3 was used.

【0027】本実施例では、Ir合金層103の合金組
成をIr−30%Feとしたが、Irが30%〜90%
であれば、合金成分はいずれでもかまわない。
In this embodiment, the alloy composition of the Ir alloy layer 103 is Ir-30% Fe, but Ir is 30% to 90%.
If so, any alloy component may be used.

【0028】<実施例3>図4は本発明による、別の被
覆層を備えた本発明によるタービンブレードのコーティ
ング部の断面模式図を示す。基材はNi基単結晶材とし
た。燃焼ガスに曝される部分である翼面及びプラットフ
ォーム部に被覆層90を設けた。本実施例による作製方
法は以下のとおりである。まず一方向凝固鋳造法により
単結晶ブレードを得る。このブレードの被覆部分にIr
−30%Fe合金粉末を用いて減圧雰囲気中プラズマ溶
射法で200μmの厚さのIr合金層103を設ける。
その条件は実施例1と同様である。本実施例の場合は、
セラミックス層のTBCは設けない。
<Embodiment 3> FIG. 4 shows a schematic sectional view of a coating portion of a turbine blade according to the present invention having another coating layer according to the present invention. The base material was a Ni-based single crystal material. The coating layer 90 was provided on the wing surface and the platform that are exposed to the combustion gas. The manufacturing method according to this example is as follows. First, a single crystal blade is obtained by the unidirectional solidification casting method. Ir is applied to the coated part of this blade.
An Ir alloy layer 103 having a thickness of 200 μm is provided by plasma spraying in a reduced pressure atmosphere using -30% Fe alloy powder.
The conditions are the same as in Example 1. In the case of this embodiment,
No TBC of the ceramic layer is provided.

【0029】<実施例4>図5は本発明による、別の被
覆層を備えた本発明によるタービンブレードのコーティ
ング部の断面模式図を示す。基材はNi基の単結晶材と
した。燃焼ガスに曝される部分である翼面及びプラット
フォーム部に被覆層90を設けた。本実施例による作製
方法は以下のとおりである。まず一方向凝固鋳造法によ
り単結晶ブレードを得る。このブレードの被覆部分にM
CrAlY合金(Co−32%Ni−21%Cr−8%
Al−0.5%Y)粉末を用いて減圧雰囲気中プラズマ溶
射法で60μmの厚さのMCrAlY層108を設け
る。さらに同様にIr単体粉末を用いて減圧雰囲気中プ
ラズマ溶射法で10μmの厚さのメタル層102を設け
る。溶射条件は実施例1と同様である。その後、MCr
AlY層(メタル層)108,102を設けたブレード
の表面に、蒸着源とイオンビーム源を備えた成膜装置を
用いて実施例1と同様のZrO2 系柱状セラミックスT
BC層104を作製する。
<Embodiment 4> FIG. 5 shows a schematic sectional view of a coating portion of a turbine blade according to the present invention having another coating layer according to the present invention. The base material was a Ni-based single crystal material. The coating layer 90 was provided on the wing surface and the platform that are exposed to the combustion gas. The manufacturing method according to this example is as follows. First, a single crystal blade is obtained by the unidirectional solidification casting method. M on the coating of this blade
CrAlY alloy (Co-32% Ni-21% Cr-8%
An MCrAlY layer 108 having a thickness of 60 μm is provided by plasma spraying in a reduced pressure atmosphere using Al-0.5% Y) powder. Similarly, a powder of Ir alone is used to form a metal layer 102 having a thickness of 10 μm by plasma spraying in a reduced pressure atmosphere. The thermal spraying conditions are the same as in Example 1. Then MCr
A ZrO 2 system columnar ceramic T similar to that of Example 1 was formed by using a film forming apparatus equipped with an evaporation source and an ion beam source on the surface of the blade provided with the AlY layers (metal layers) 108 and 102.
The BC layer 104 is produced.

【0030】<実施例5>図6は本発明による、別の被
覆層を備えた本発明によるタービンブレードのコーティ
ング部の断面模式図を示す。基材はNi基の一方向凝固
材とした。燃焼ガスに曝される部分である翼面及びプラ
ットフォーム部に被覆層90を設けた。本実施例による
作製方法は以下のとおりである。まず一方向凝固鋳造法
により一方向凝固ブレードを得る。このブレードの被覆
部分にIr単体粉末を用いて減圧雰囲気中プラズマ溶射
法で20μmの厚さのIrのメタル層102を設ける。
さらに同様にIr−30%Fe粉末を用いて減圧雰囲気
中プラズマ溶射法で60μmの厚さのIr合金層103
を設ける。溶射条件は実施例1と同様である。その後、
メタル層102,103を設けたブレードの表面に、蒸
着源とイオンビーム源を備えた成膜装置を用いて実施例
1と同様のZrO2 系柱状セラミックスTBC層104
を作製する。
Example 5 FIG. 6 shows a schematic sectional view of a coating portion of a turbine blade according to the present invention having another coating layer according to the present invention. The base material was a Ni-based unidirectionally solidified material. The coating layer 90 was provided on the wing surface and the platform that are exposed to the combustion gas. The manufacturing method according to this example is as follows. First, a unidirectionally solidifying casting method is used to obtain a unidirectionally solidifying blade. A metal layer 102 of Ir having a thickness of 20 μm is provided on the coating portion of the blade by using a powder of Ir alone by plasma spraying in a reduced pressure atmosphere.
Similarly, an Ir alloy layer 103 having a thickness of 60 μm is formed by plasma spraying in a reduced pressure atmosphere using Ir-30% Fe powder.
To provide. The thermal spraying conditions are the same as in Example 1. afterwards,
The same ZrO 2 system columnar ceramic TBC layer 104 as in Example 1 was formed on the surface of the blade provided with the metal layers 102 and 103 by using a film forming apparatus equipped with a vapor deposition source and an ion beam source.
Is prepared.

【0031】<実施例6>図7は本発明による、その他
の被覆層を備えた本発明によるタービンブレードのコー
ティング部の断面模式図を示す。基材はNi基の酸化物
分散強化型合金とした。このブレードの被覆部分に金属
間化合物NiAl合金粉末(Ni−50at.%Al)を
用いて減圧雰囲気プラズマ溶射法で20μmの拡散防止
層を被覆する。次にCo−32%Ni−21%Cr−8
%Al−0.5 %Y−5%Ir合金粉末を用いて同様の
方法で100μmの被覆層を設ける。溶射条件は実施例
1と同様である。本実施例ではセラミックスTBC層は
設けないが、メタル温度を低減するために実施例1に示
したTBC層を設けてもよい。
Example 6 FIG. 7 shows a schematic sectional view of a coating portion of a turbine blade according to the present invention having another coating layer according to the present invention. The base material was a Ni-based oxide dispersion strengthened alloy. An intermetallic compound NiAl alloy powder (Ni-50 at.% Al) is used to coat the blade with a diffusion prevention layer of 20 μm in a reduced pressure atmosphere plasma spraying method. Next, Co-32% Ni-21% Cr-8
A coating layer of 100 μm is formed in the same manner using% Al-0.5% Y-5% Ir alloy powder. The thermal spraying conditions are the same as in Example 1. Although the ceramic TBC layer is not provided in this embodiment, the TBC layer shown in Embodiment 1 may be provided in order to reduce the metal temperature.

【0032】<実施例7>本実施例では、発明の効果を
説明するためにMCrAlYとIrの高温耐酸化特性を
比較した。図8は代表的なMCrAlYであるCoNiCrAl
Y8426(Co−32%Ni−21%Cr−8%Al−0.
5%Y)の粉末を酸化試験した結果である。試験は熱天
秤(TG−DTA)で行い、雰囲気は流量100ccの大
気、温度条件は毎分20℃で1300℃まで昇温後、1
時間保持し酸化による重量変化を調べた。試料粉末0.
17g はアルミナ製の坩堝に入れ、標準試料はアルミ
ナの粉末とした。CoNiCrAlY8426 は、1300℃までの
昇温過程である910℃付近から酸化による重量増加が
開始し、その後大きな重量増加を示した。最終的には全
体の約16%にあたる約27mgもの重量増加を示し、9
00℃〜1000℃以上の温度域では十分な耐酸化性を
示さないことがわかった。
Example 7 In this example, the high temperature oxidation resistance characteristics of MCrAlY and Ir were compared in order to explain the effect of the present invention. Figure 8 shows a typical MCrAlY, CoNiCrAl.
Y8426 (Co-32% Ni-21% Cr-8% Al-0.
It is the result of the oxidation test of the powder of 5% Y). The test is carried out with a thermobalance (TG-DTA), the atmosphere is an atmosphere with a flow rate of 100 cc, and the temperature condition is 20 ° C./min.
The weight change due to oxidation was examined by holding for a time. Sample powder 0.
17 g was placed in an alumina crucible, and the standard sample was alumina powder. CoNiCrAlY8426 started to increase in weight due to oxidation at around 910 ° C, which is a temperature rising process up to 1300 ° C, and showed a large increase in weight thereafter. In the end, it showed a weight gain of about 27 mg, which was about 16% of the total, and 9
It was found that sufficient oxidation resistance was not exhibited in the temperature range of 00 ° C to 1000 ° C or higher.

【0033】一方、図9にはIr単体の酸化試験結果を
示すが、1500℃大気中においてもほとんど酸化して
いないことがわかり、十分な高温耐酸化性を示すことが
明らかとなった。
On the other hand, FIG. 9 shows the result of the oxidation test of Ir alone, but it was found that it was hardly oxidized even in the atmosphere at 1500 ° C., and it became clear that it exhibited sufficient high temperature oxidation resistance.

【0034】<実施例8>図10に、実施例1〜6記載
のガスタービンブレードをガスタービン初段ブレードに
用いた本発明による発電用ガスタービンの回転部分の断
面図を示す。
<Embodiment 8> FIG. 10 is a sectional view of a rotating portion of a gas turbine for power generation according to the present invention in which the gas turbine blades described in Embodiments 1 to 6 are used as a first stage blade of a gas turbine.

【0035】3は初段ブレード、5は第2段ブレード、
7は第3段ブレード、20は初段ノズル、25は第2段
ノズル、27は第3段ノズル、4はタービンディスク、
10はタービンスタブシャフト、13はタービンスタッ
キングボルト、18はタービンスペーサ、19はディス
タントピース、6はコンプレッサディスク、8はコンプ
レッサスタッキングボルド、9はコンプレッサスタブシ
ャフト、11は穴である。本発明のガスタービンはター
ビンブレード及びタービンノズルがそれぞれ3段ずつあ
る。
3 is a first stage blade, 5 is a second stage blade,
7 is a third stage blade, 20 is a first stage nozzle, 25 is a second stage nozzle, 27 is a third stage nozzle, 4 is a turbine disk,
10 is a turbine stub shaft, 13 is a turbine stacking bolt, 18 is a turbine spacer, 19 is a distant piece, 6 is a compressor disk, 8 is a compressor stacking bolt, 9 is a compressor stub shaft, and 11 is a hole. The gas turbine of the present invention has three turbine blades and three turbine nozzles.

【0036】本実施例におけるガスタービンは、主な形
式がヘビーテューティ形,一軸形,水平分割ケーシン
グ,スタッキング式ロータからなり、圧縮機が17段軸
流形,タービンが3段インパルス形,燃焼器はバースフ
ロー形,16缶,スロットクール方式を有するものであ
る。
The gas turbine in this embodiment is mainly composed of a heavy tuty type, a single shaft type, a horizontal split casing, a stacking type rotor, a compressor is a 17-stage axial flow type, a turbine is a 3-stage impulse type, and a combustion type. The vessel has a verse flow type, 16 cans, and a slot cool type.

【0037】本実施例におけるガスタービンの初段ブレ
ード3は、実施例1または実施例2に示した被覆層を有
したものである。その基材部分はNi基超合金の単結晶
鋳造物であり、重量でCr6〜8%,Mo0.5〜1
%,W6〜8%,Re1〜4%,Al4〜6%,Ta6
〜9%,Co0.5〜10%,Hf0.03〜0.13
%、および残部不可避の不純物とNiからなる合金で構
成する。初段ブレードの翼部の全長は約220mmであ
る。この単結晶鋳造物の105時間14kgf/mm2 の耐
用温度は930℃〜940℃であり、内部に複雑な空気
冷却孔を設けており運転中は圧縮空気により冷却する。
冷却方式はクローズド方式,冷却構造はスタッガードリ
ブ方式である。
The first-stage blade 3 of the gas turbine in this embodiment has the coating layer shown in the first or second embodiment. The base material part is a single crystal cast of Ni-base superalloy, Cr 6-8% by weight, Mo 0.5-1.
%, W6-8%, Re1-4%, Al4-6%, Ta6
-9%, Co 0.5-10%, Hf 0.03-0.13
%, And the balance being an unavoidable impurity and an alloy composed of Ni. The total length of the blade of the first stage blade is about 220 mm. This single crystal casting has a useful temperature of 105 kg / mm 2 for 105 hours of 930 ° C. to 940 ° C., and complicated air cooling holes are provided inside, and it is cooled by compressed air during operation.
The cooling method is a closed method, and the cooling structure is a staggered rib method.

【0038】第2段ブレード5および第3段ブレード7
は重量で、Cr12〜16%,Mo0.5〜2%,W2
〜5%,Al2.5〜5%,Ti3〜5%,Ta1.5〜
3%,Co8〜10%,C0.05〜0.15%,B0.0
05〜0.02%、および残部不可避の不純物とNiか
らなるNi基超合金で構成する。これらのブレードは通
常の鋳造により得られる等軸晶組織を有する。それぞれ
内部冷却孔を有しており、圧縮空気により冷却する。こ
れらの材料の105時間14kgf/mm2 の耐用温度は8
40℃〜860℃である。ブレード表面には、Crある
いはAlの拡散コーティングを施し、耐食性を高めた。
Second stage blade 5 and third stage blade 7
Is by weight, Cr 12 to 16%, Mo 0.5 to 2%, W2
~ 5%, Al 2.5-5%, Ti 3-5%, Ta 1.5-
3%, Co8-10%, C0.05-0.15%, B0.0
It is composed of a Ni-base superalloy consisting of Ni and 0.05 to 0.02% and the balance unavoidable impurities. These blades have an equiaxed crystal structure obtained by ordinary casting. Each has an internal cooling hole and is cooled by compressed air. The service temperature of these materials for 105 hours at 14 kgf / mm 2 is 8
It is 40 ° C to 860 ° C. The blade surface was coated with a diffusion coating of Cr or Al to improve corrosion resistance.

【0039】初段ノズル20には重量で、Cr24〜3
0%,Ni8〜12%,W6〜9%,Ti0.1〜0.4
%,Co8〜10%,C0.2〜0.4%,B0.005
%以下,Fe1.0%以下,Z1.0%以下,Nb0.3
%以下,Hf1.0%以下,Ta2.0 %以下、および
残部不可避の不純物とCoからなるCo基超合金の普通
鋳造材(等軸晶組織)を用いる。この合金の105時間
6kgf/mm2 の耐用温度は900℃〜910℃である。
冷却は、クローズド方式のインピンジ冷却である。初段
ノズルの外表面の火炎に接する部分には、遮熱コーティ
ング層を設ける。これは、柱状晶組織を有するY2O3安
定化ジルコニア層と,ベース金属とジルコニア層との間
の結合層とからなる。該結合層は重量でAl2〜5%,
Cr20〜30%,Y0.1〜1 %を含み残部Ni又は
Ni+Coからなる合金からなり、耐食性を向上させる
効果も併せもつ。
The weight of the first stage nozzle 20 is Cr24-3.
0%, Ni8-12%, W6-9%, Ti0.1-0.4
%, Co8-10%, C0.2-0.4%, B0.005
% Or less, Fe 1.0% or less, Z 1.0% or less, Nb 0.3
% Or less, Hf of 1.0% or less, Ta of 2.0% or less, and a Co-based superalloy ordinary cast material (equiaxed crystal structure) consisting of Co and the balance unavoidable impurities are used. The service temperature of this alloy for 105 hours at 6 kgf / mm 2 is 900 ° C to 910 ° C.
The cooling is a closed system impingement cooling. A thermal barrier coating layer is provided on the outer surface of the first stage nozzle in contact with the flame. It consists of a Y 2 O 3 -stabilized zirconia layer having a columnar crystal structure and a bonding layer between the base metal and the zirconia layer. The tie layer comprises Al2-5% by weight,
It is made of an alloy containing Cr of 20 to 30% and Y of 0.1 to 1% and the balance of Ni or Ni + Co, and also has an effect of improving corrosion resistance.

【0040】第2段ノズル25および第3段ノズル27
には重量で、Cr21〜24%,Co18〜23%,C
0.05〜0.20%,W1〜8%,Al1〜2%,Ti
2〜3%,Ta0.5〜1.5%,B0.05〜0.15
%、および残部不可避の不純物とNiからなる合金Ni
基超合金で構成する。これらのノズルは通常の鋳造によ
り得られる等軸晶組織である。特に遮熱コーティング層
を設ける必要はないが、第2段ノズルには耐食性を高め
るためにCrあるいはAlの拡散コーティングを施す。
それぞれ内部冷却孔を有しており、圧縮空気により冷却
される。これらの材料の105時間6kgf/mm2 の耐用
温度は840℃〜860℃である。
Second stage nozzle 25 and third stage nozzle 27
By weight, Cr 21 to 24%, Co 18 to 23%, C
0.05 to 0.20%, W1 to 8%, Al1 to 2%, Ti
2-3%, Ta 0.5-1.5%, B 0.05-0.15
%, And an alloy Ni consisting of Ni and Ni
It is composed of a base superalloy. These nozzles have an equiaxed crystal structure obtained by ordinary casting. Although it is not particularly necessary to provide a thermal barrier coating layer, the second stage nozzle is provided with a diffusion coating of Cr or Al in order to enhance corrosion resistance.
Each has an internal cooling hole and is cooled by compressed air. The service temperature of these materials for 105 hours at 6 kgf / mm 2 is 840 ° C to 860 ° C.

【0041】本実施例ではタービンディスク4に重量
で、C0.05〜0.2%,Si0.5%以下,Mn1%以
下,Cr8〜13%,Ni3%以下,Mo1.5 〜3
%,V0.05%〜0.3%,Nb0.02〜0.2%,N
0.02〜0.1%及び残部が実質的にNiからなるNi
基鍛造合金を用いる。該Ni基鍛造合金は、450℃,
10hクリープ破断強度が50kg/mm2 以上,20℃V
ノッチシャルピー衝撃値が7kg−m/cm以上であり、高
温ガスタービン用材として必要な強度を十分満足する。
In this embodiment, the turbine disk 4 has a weight of C0.05 to 0.2%, Si0.5% or less, Mn1% or less, Cr8 to 13%, Ni3% or less, Mo1.5 to 3%.
%, V 0.05% to 0.3%, Nb 0.02 to 0.2%, N
Ni with 0.02 to 0.1% and the balance substantially Ni
A base forged alloy is used. The Ni-based forged alloy has a temperature of 450 ° C,
10h creep rupture strength of 50kg / mm 2 or more, 20 ℃ V
The Notch Charpy impact value is 7 kg-m / cm or more, which sufficiently satisfies the strength required as a material for a high temperature gas turbine.

【0042】コンプレッサーブレードは17段で、得ら
れる空気圧縮比は18である。
The compressor blade has 17 stages and the obtained air compression ratio is 18.

【0043】使用燃料として、天然ガス,軽油が使用さ
れる。
As the fuel used, natural gas and light oil are used.

【0044】以上の構成によって、総合的により信頼性
が高くバランスされたガスタービンが得られ、初段ター
ビンノズルへのガス入り口温度が1500℃,初段ター
ビンブレードのメタル温度が920℃、ガスタービンの
排ガス温度は650℃であり、発電効率がLHV表示で
37%以上の発電用ガスタービンが達成できる。
With the above structure, a more reliable and highly balanced gas turbine can be obtained. The gas inlet temperature to the first-stage turbine nozzle is 1500 ° C, the metal temperature of the first-stage turbine blade is 920 ° C, and the exhaust gas of the gas turbine is exhausted. The temperature is 650 ° C., and it is possible to achieve a power generation gas turbine with a power generation efficiency of 37% or more in LHV display.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、900℃以上のメタル
温度でも優れた耐食性を示す被覆層を備えたタービンブ
レードを供給することが可能となり、さらに該ブレード
を用いることにより燃焼温度の高いガスタービンが可能
となり、タービンの効率を高めることができる。
According to the present invention, it is possible to supply a turbine blade having a coating layer that exhibits excellent corrosion resistance even at a metal temperature of 900 ° C. or higher, and by using the blade, a gas having a high combustion temperature can be supplied. A turbine is possible and the efficiency of the turbine can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】高耐食被覆層の断面模式図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a high corrosion resistant coating layer.

【図2】ガスタービンブレードの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of a gas turbine blade.

【図3】高耐食被覆層の断面模式図。FIG. 3 is a schematic sectional view of a high corrosion resistant coating layer.

【図4】高耐食被覆層の断面模式図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a high corrosion resistant coating layer.

【図5】高耐食被覆層の断面模式図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a high corrosion resistant coating layer.

【図6】高耐食被覆層の断面模式図。FIG. 6 is a schematic sectional view of a high corrosion resistant coating layer.

【図7】高耐食被覆層の断面模式図。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a high corrosion resistant coating layer.

【図8】MCrAlY(CoNICrAlY8426)の酸化試験結
果。
FIG. 8 is an oxidation test result of MCrAlY (CoNICrAlY8426).

【図9】Irの酸化試験結果。FIG. 9: Ir oxidation test result.

【図10】ガスタービンの回転部分の断面図。FIG. 10 is a sectional view of a rotating portion of the gas turbine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3…初段ブレード、4…タービンディスク、5…第2段
ブレード、6…コンプレッサディスク、7…第3段ブレ
ード、8…コンプレッサスタッキングボルド、9…コン
プレッサスタブシャフト、10…タービンスタブシャフ
ト、11…穴、13…タービンスタッキングボルト、1
7…コンプレッサブレード、18…タービンスペーサ、
19…デイスタントピース、20…初段ノズル、25…
第2段ノズル、27…第3段ノズル、90…被覆層、9
9…Ni基酸化物分散強化型ブレード、100…Ni基
超合金一方向凝固ブレード、101…Ni基超合金単結
晶ブレード、102…Irメタル層、103…Ir合金
層、104…柱状セラミックスTBC層、105…セラ
ミックTBC層、107…MCrAlY+Ir層、10
8…MCrAlY層、109…拡散防止層、200…翼
部、202…プラットホーム部。
3 ... First stage blade, 4 ... Turbine disc, 5 ... Second stage blade, 6 ... Compressor disc, 7 ... Third stage blade, 8 ... Compressor stacking bolt, 9 ... Compressor stub shaft, 10 ... Turbine stub shaft, 11 ... Hole , 13 ... Turbine stacking bolts, 1
7 ... Compressor blade, 18 ... Turbine spacer,
19 ... Distant piece, 20 ... First stage nozzle, 25 ...
2nd stage nozzle, 27 ... 3rd stage nozzle, 90 ... Coating layer, 9
9 ... Ni-based oxide dispersion strengthened blade, 100 ... Ni-based superalloy unidirectionally solidifying blade, 101 ... Ni-based superalloy single crystal blade, 102 ... Ir metal layer, 103 ... Ir alloy layer, 104 ... Columnar ceramic TBC layer , 105 ... Ceramic TBC layer, 107 ... MCrAlY + Ir layer, 10
8 ... MCrAlY layer, 109 ... Diffusion prevention layer, 200 ... Wing portion, 202 ... Platform portion.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 寛 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Fukui 7-1-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】重量比で、純度30%以上のIrを含むメ
タル層を、Niを主成分とする耐熱合金からなる基材の
表面の少なくとも一部に有することを特徴とするタービ
ンブレード。
1. A turbine blade comprising a metal layer containing Ir having a purity of 30% or more in a weight ratio on at least a part of a surface of a base material made of a heat-resistant alloy containing Ni as a main component.
【請求項2】重量比で、純度90%以上のIrを含むメ
タル層を、Niを主成分とする耐熱合金からなる基材の
表面の少なくとも一部に有することを特徴とするタービ
ンブレード。
2. A turbine blade comprising a metal layer containing Ir having a purity of 90% or more in a weight ratio on at least a part of a surface of a base material made of a heat-resistant alloy containing Ni as a main component.
【請求項3】請求項1または2記載のタービンブレード
において、前記メタル層の厚さが0.5μm 以上300
μm以下であることを特徴とするタービンブレード。
3. The turbine blade according to claim 1, wherein the metal layer has a thickness of 0.5 μm or more and 300 μm or more.
A turbine blade characterized by having a diameter of not more than μm.
【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載のタービン
ブレードにおいて、前記メタル層の上部に、安定化Zr
O2 からなるセラミック層を20〜600μmの厚さで
有することを特徴とするタービンブレード。
4. The turbine blade according to claim 1, wherein a stabilizing Zr is provided on the metal layer.
A turbine blade having a ceramic layer of O 2 with a thickness of 20 to 600 μm.
【請求項5】重量比で、Cr15〜30%,Al5〜1
5%,Y0.1〜1%,Ir0.1〜10%と残部がF
e,Co,Niから選ばれた1種以上からなる合金で構
成されるメタル層を、Niを主成分とする耐熱合金から
なる基材の表面の少なくとも一部に有することを特徴と
するタービンブレード。
5. A weight ratio of Cr 15 to 30% and Al 5 to 1
5%, Y 0.1 to 1%, Ir 0.1 to 10% and the balance F
A turbine blade having a metal layer composed of an alloy composed of one or more selected from e, Co and Ni on at least a part of the surface of a base material composed of a heat resistant alloy containing Ni as a main component. .
【請求項6】請求項5記載のタービンブレードにおい
て、前記メタル層と前記耐熱合金からなる基材の間に金
属間化合物あるいはセラミックスを主成分とする拡散防
止層を設けることを特徴とするタービンブレード。
6. The turbine blade according to claim 5, wherein a diffusion prevention layer containing an intermetallic compound or ceramics as a main component is provided between the metal layer and the base material made of the heat resistant alloy. .
【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載のタービン
ブレードにおいて、前記耐熱合金からなる基材が、一方
向凝固材,単結晶材、または酸化物分散強化材であり、
前記合金の14kgf/mm2,105時間耐用温度が900
℃以上であることを特徴とするタービンブレード。
7. The turbine blade according to claim 1, wherein the base material made of the heat-resistant alloy is a unidirectionally solidified material, a single crystal material, or an oxide dispersion strengthening material.
The alloy has a 14 kgf / mm 2 , 10 5 hour service temperature of 900
A turbine blade having a temperature of ℃ or above.
【請求項8】コンプレッサによって圧縮された空気によ
り燃焼された燃焼ガスをノズルを通して複数のディスク
に各々植設されたブレードに衝突させて該ブレードを回
転させるガスタービンにおいて、前記ブレードのうち少
なくとも1つは請求項1〜7のいずれかに記載のタービ
ンブレードであることを特徴とするガスタービン。
8. A gas turbine for rotating a combustion gas combusted by air compressed by a compressor through a nozzle to collide with blades respectively implanted in a plurality of disks to rotate the blades. Is a turbine blade according to any one of claims 1 to 7.
JP25496394A 1994-10-20 1994-10-20 Turbine blade and gas turbine with highly corrosion-resistant coating layer Pending JPH08121104A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25496394A JPH08121104A (en) 1994-10-20 1994-10-20 Turbine blade and gas turbine with highly corrosion-resistant coating layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25496394A JPH08121104A (en) 1994-10-20 1994-10-20 Turbine blade and gas turbine with highly corrosion-resistant coating layer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08121104A true JPH08121104A (en) 1996-05-14

Family

ID=17272305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25496394A Pending JPH08121104A (en) 1994-10-20 1994-10-20 Turbine blade and gas turbine with highly corrosion-resistant coating layer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08121104A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100419219C (en) * 2006-12-22 2008-09-17 西安陕鼓动力股份有限公司 Surface composite coating of turbomachine rotor blade and preparation method thereof
JP2009522443A (en) * 2005-12-28 2009-06-11 アンサルド エネルジア エス.ピー.エー. Alloy composition for producing a protective coating, use thereof, method of application, and superalloy article coated with the composition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009522443A (en) * 2005-12-28 2009-06-11 アンサルド エネルジア エス.ピー.エー. Alloy composition for producing a protective coating, use thereof, method of application, and superalloy article coated with the composition
CN100419219C (en) * 2006-12-22 2008-09-17 西安陕鼓动力股份有限公司 Surface composite coating of turbomachine rotor blade and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3370676B2 (en) Protective layer for protecting members against corrosion, oxidation and thermal overload, and method of manufacturing the same
JP4874112B2 (en) Protective layer for structural members
US6042951A (en) Ceramic-coated blade of gas turbine and method of producing same
EP1995350B1 (en) High temperature component with thermal barrier coating
US5780110A (en) Method for manufacturing thermal barrier coated articles
US20100196615A1 (en) Method for forming an oxidation-resistant film
KR101540500B1 (en) Two-layer porous layer system having a pyrochlore phase
RU2562656C2 (en) Alloy, protective layer and structural part
CN103354842B (en) Metal bonding layers or alloys and components with high gamma/gamma&#39; transition temperature
US20030148141A1 (en) Materials for protection of substrates at high temperature, articles made therefrom, and method for protecting substrates
CN102301019A (en) Alloy, protective layer and component
JP2003138368A (en) Thermal barrier coating
JP2010241611A (en) Ceramic powder having a pyrochlore phase and an oxide, ceramic layer and layer structure
JP2010241611A6 (en) Ceramic powder having a pyrochlore phase and an oxide, ceramic layer and layer structure
CN102971440A (en) Metallic bondcoat with a high gamma/gamma&#39; transition temperature and a component
JP2009517241A (en) Layered structure with gadolinium mixed crystal pyrochlore phase
US6461746B1 (en) Nickel-base superalloy article with rhenium-containing protective layer, and its preparation
CN102822365A (en) Metallic bondcoat or alloy with a high gamma/gamma&#39; transition temperature and a component
CN103797141A (en) Alloy, protective layer and component
CN103748266A (en) Alloy, protective layer and component
CN101133173A (en) Alloys, protective layers and components to prevent high temperature corrosion and/or oxidation of components
CN103298607A (en) Alloy, protective layer and component
JP3879048B2 (en) Oxidation- and corrosion-resistant coating alloy and oxidation-resistant and corrosion-resistant coating layer
EP0532252A1 (en) Superalloy component with dispersion-containing protective coating, and method of preparation
JP3307242B2 (en) Ceramic coated heat resistant member, its use and gas turbine