JP2003247943A - Nondestructive inspection method for ceramic coating material - Google Patents
Nondestructive inspection method for ceramic coating materialInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基材上に形成され
たセラミックス被覆材の検査方法及びその検査装置に係
り、特に、セラミックス被覆材の表面や内部に生じる亀
裂を、前記被覆材を破壊することなく検出する技術に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for inspecting a ceramic coating material formed on a base material and an inspection apparatus for the same, and in particular, destroys a crack generated on the surface or inside of the ceramic coating material. The present invention relates to a technique for detecting without doing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】セラミックス被覆材は、例えばガスター
ビンなどの高温部品の耐熱性を高めるために用いられて
おり、その代表的なものとしては、耐熱合金基材の表面
にＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）を溶射法等に
より成膜したものが知られている。このようなセラミッ
クス被覆材は、基材の耐熱性を飛躍的に高めることがで
きるため、タービンの高温化のためには必須の技術とさ
れている。そして、近年ではタービンのガス入口温度が
より高温化される傾向にあるため、セラミックス被覆材
の断熱性能や信頼性に対する要求がより厳しいものとな
っている。このセラミックス被覆材の断熱性能や信頼性
を低下させるものとして、セラミックス被覆材の剥離が
ある。この剥離は、セラミックス被覆材の内部に生じた
亀裂が伸展、結合して引き起こされるものであり、剥離
が生じた部分においては、基材の表面温度が急激に上昇
することで、場合によっては基材が溶融するおそれがあ
る。従って、このような高温部品を使用するにあたって
は、剥離に至る前にその兆候を検知し得る技術が重要な
ものとなる。剥離を検知する方法としては、一般的に
は、定期点検等の運転停止時に目視や浸透探傷法により
セラミックス被覆材の表面の亀裂を確認する作業を実施
する程度であり、このような検査方法では、セラミック
ス被覆材表面の亀裂を検知することはできるものの、セ
ラミックス被覆材の内部の亀裂を検知することは極めて
困難である。また、セラミックス被覆材の表面の亀裂
は、被覆材の厚さ方向に導入されている場合が多く、こ
の厚さ方向に導入された亀裂は、基材表面でその進展が
止まり、剥離には至らない可能性が比較的高い。これに
対して、上記方法では検出されないセラミックス被覆材
の内部の亀裂は、被覆材の面方向に生じるものが多く、
このような亀裂が伸展、結合すると、容易に剥離が生じ
るため、セラミックス被覆材の剥離を検知するためには
より重要である。2. Description of the Related Art Ceramic coating materials are used to improve the heat resistance of high temperature parts such as gas turbines, and a typical example thereof is YSZ (yttria-stabilized zirconia) on the surface of a heat-resistant alloy base material. ) Is formed by a thermal spraying method or the like. Such a ceramic coating material can dramatically improve the heat resistance of the base material, and is therefore an essential technique for increasing the temperature of the turbine. Further, in recent years, the gas inlet temperature of the turbine tends to be higher, so that the requirements for the heat insulating performance and reliability of the ceramic coating material are becoming more severe. Peeling of the ceramic coating material is one of the factors that reduce the heat insulation performance and reliability of the ceramic coating material. This peeling is caused by the cracks generated inside the ceramic coating material extending and joining, and the surface temperature of the base material abruptly rises at the portion where the peeling occurs, and in some cases, the base material Material may melt. Therefore, in using such a high temperature component, a technique capable of detecting the sign of the peeling is important before the peeling. As a method of detecting peeling, generally, at the time of operation stoppage such as periodic inspection, it is about to perform a work to check for cracks on the surface of the ceramic coating material by visual inspection or a penetrant flaw detection method. Although it is possible to detect cracks on the surface of the ceramic coating material, it is extremely difficult to detect cracks inside the ceramic coating material. Further, cracks on the surface of the ceramic coating material are often introduced in the thickness direction of the coating material, and the cracks introduced in the thickness direction stop their progress on the surface of the base material and do not lead to peeling. Probably not. On the other hand, many cracks inside the ceramic coating that are not detected by the above method occur in the surface direction of the coating,
When such cracks extend and bond, peeling easily occurs, which is more important for detecting peeling of the ceramic coating material.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、セラミッ
クス被覆材の剥離を検知するには、被覆材内部の亀裂を
検出することが重要であり、またガスタービンなどの実
機で利用するためにはセラミックス被覆材を破壊するこ
となく上記亀裂を検出できることが重要であると考え、
そのための検査法について研究を重ね、本発明を完成す
るに到った。従って、本発明の目的は、セラミックス被
覆材の剥離の原因となる亀裂の発生を、被検査体を破壊
することなく検知することができるセラミックス被覆材
の非破壊検査法を提供することにある。また、本発明
は、セラミックス被覆材の非破壊検査法に好適な検査装
置を提供することを目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION In order to detect peeling of a ceramic coating material, the present inventor needs to detect cracks inside the coating material, and in order to utilize it in an actual machine such as a gas turbine. Thinks it is important to be able to detect the cracks without destroying the ceramic coating,
The inventors have conducted extensive research on inspection methods therefor to complete the present invention. Therefore, an object of the present invention is to provide a non-destructive inspection method for a ceramic coating material capable of detecting the occurrence of cracks that cause the peeling of the ceramic coating material without destroying the object to be inspected. Another object of the present invention is to provide an inspection apparatus suitable for a nondestructive inspection method for a ceramic coating material.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。
（非破壊検査法）本発明に係るセラミックス被覆材の非
破壊検査法の第１の態様は、基材表面にセラミックス材
料を成膜してなるセラミックス被覆材の検査方法であっ
て、前記被覆材の表面からレーザ光を照射し、該レーザ
光の焦点位置における前記被覆材のラマン散乱光強度を
測定するラマン散乱光強度測定を、前記レーザ光の焦点
位置を前記被覆材の厚さ方向に移動させて行い、前記測
定により得られる前記被覆材の厚さ方向におけるラマン
散乱光強度分布から、前記セラミックス被覆材における
亀裂発生の有無及び亀裂発生位置を検知することを特徴
とする非破壊検査法である。In order to achieve the above object, the present invention has the following constitutions. (Non-destructive inspection method) A first aspect of the non-destructive inspection method for a ceramic coating material according to the present invention is a method for inspecting a ceramic coating material, which comprises depositing a ceramic material on a surface of a base material, the coating material comprising: Laser light is irradiated from the surface of the Raman scattered light intensity measurement for measuring the Raman scattered light intensity of the coating material at the focal position of the laser light, and the focal position of the laser light is moved in the thickness direction of the coating material. Performed by the method, from the Raman scattered light intensity distribution in the thickness direction of the coating material obtained by the measurement, by the nondestructive inspection method characterized by detecting the presence or absence of crack occurrence and the crack occurrence position in the ceramic coating material is there.
【０００５】上記検査法は、セラミックス被覆材にレー
ザ光を照射し、その焦点位置におけるラマン散乱スペク
トルを収集し、このラマン散乱スペクトルを積算するこ
とでラマン散乱光の強度を算出し、この強度測定をセラ
ミックス被覆材の厚さ方向にレーザ光の焦点位置を移動
させて順次行うことで、レーザ照射位置における亀裂の
有無と、亀裂の発生位置（表面からの深さ）を検出する
検査法である。In the above inspection method, the ceramic coating material is irradiated with laser light, the Raman scattering spectrum at the focal position thereof is collected, the Raman scattering spectrum is integrated, and the intensity of the Raman scattering light is calculated. Is an inspection method for detecting the presence or absence of a crack at the laser irradiation position and the crack generation position (depth from the surface) by sequentially moving the focus position of the laser light in the thickness direction of the ceramic coating material. .
【０００６】物質にある波長の光を照射すると、大部分
は同じ波長の光として散乱されるが、ごくわずかに入射
波長とは異なる波長の光が散乱される。この現象をラマ
ン散乱という。ラマン散乱光は物質を構成する分子の回
転や振動を反映する。上記検査法は表面から内部方向に
焦点位置を移動していく検査方法であり、セラミックス
被覆材を構成する材料が、例えばジルコニアの場合に
は、ラマン励起光として通常良く用いられる４００〜５
００ｎｍの波長に対してある程度は透過するので、内部
情報を得ることができる。例えば、ある条件でジルコニ
ア膜にレーザ光を照射すると、約７５％が反射され、約
１５％が内部で吸収され、約１０％がジルコニア膜を透
過する。さらに、このようなレーザ光の照射に顕微機能
を用いることにより、微小な領域の情報が得られる。When a substance is irradiated with light having a certain wavelength, most of the light is scattered as light having the same wavelength, but light having a wavelength slightly different from the incident wavelength is scattered. This phenomenon is called Raman scattering. Raman scattered light reflects the rotation and vibration of the molecules that make up a substance. The above-mentioned inspection method is an inspection method in which the focal position is moved inward from the surface, and when the material forming the ceramic coating material is, for example, zirconia, 400 to 5 which is usually used as Raman excitation light is used.
Since the light having a wavelength of 00 nm is transmitted to some extent, internal information can be obtained. For example, when the zirconia film is irradiated with laser light under a certain condition, about 75% is reflected, about 15% is internally absorbed, and about 10% is transmitted through the zirconia film. Further, by using a microscopic function for such laser light irradiation, information on a minute area can be obtained.
【０００７】ここで、上記検査法による亀裂検知の原理
を図１及び図２を参照して説明する。図１は、上記検査
法による亀裂検知動作を模式的に示す説明図であり、図
１Ａはレーザ光の焦点位置に亀裂が生じていない場合を
示し、図１Ｂは焦点位置に亀裂が生じている場合を示し
ている。図２は、図１に示す測定点ａ、ｂ、ｃにおける
ラマン散乱光の強度を示すグラフであり、横軸は表面か
らの深さ、縦軸はラマン散乱光の強度である。図１にお
いて、符号１０はセラミックス被覆材、符号１２はレー
ザ光、符号１３はレーザ光の焦点、符号１４はセラミッ
クス被覆材内部に生じた亀裂を示している。本態様によ
るセラミックス被覆材の検査法では、図１に示すよう
に、セラミックス被覆材１０の表面側（図示上方）から
レーザ光を照射し、セラミックス被覆材１０の表面又は
内部にレーザ光の焦点を合わせることで、焦点位置から
のラマン散乱光のスペクトルを計測するようになってい
る。図１に示すセラミックス被覆材１０内部の測定点
ａ、ｂ、ｃにおいて上記測定を行い、得られたラマン散
乱スペクトルの積算値をプロットしたものが図２に示す
グラフである。図２に示すように、上記検査法において
得られるラマン散乱光の強度は、焦点位置がセラミック
ス被覆材の表面から深くなるほど内部吸収による減衰量
が多くなるため、深さに応じて小さくなる。すなわち、
図２に示すように、測定点ａにおける強度に対し、測定
点ｂにおける強度は、焦点位置の深さが増した分だけ小
さくなり、その減少量は表面からの深さとほぼ比例関係
になる。しかし、図１Ｂに示すように、セラミックス被
覆材１０内部に亀裂１４にが生じている部位にある測定
点ｃに焦点を合わせて測定した場合、レーザ光の焦点に
亀裂１４が含まれるために、図２に示すように、ラマン
散乱光の強度が低下し、表面からの深さに応じたラマン
散乱光の強度よりも小さい強度のラマン散乱光が観測さ
れる。このようなラマン散乱強度の低下を観測すること
で、セラミックス被覆材の内部に生じ、表面からは目視
することができない亀裂を確実に検出することができ
る。また、本検査法によれば、焦点位置の深さと、セラ
ミックス被覆材１０内部において亀裂１４が生じている
位置とが一致するため、亀裂発生位置のセラミックス被
覆材の表面からの深さも知ることができる。Here, the principle of crack detection by the above inspection method will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a crack detection operation by the above inspection method, FIG. 1A shows a case where a crack does not occur at the focal position of laser light, and FIG. 1B shows a crack occurring at the focal position. The case is shown. FIG. 2 is a graph showing the intensity of Raman scattered light at the measurement points a, b, and c shown in FIG. 1, where the horizontal axis is the depth from the surface and the vertical axis is the intensity of Raman scattered light. In FIG. 1, reference numeral 10 indicates a ceramic coating material, reference numeral 12 indicates a laser beam, reference numeral 13 indicates a focal point of the laser light, and reference numeral 14 indicates a crack generated inside the ceramic coating material. In the method for inspecting a ceramic coating material according to this aspect, as shown in FIG. 1, laser light is irradiated from the surface side (upper part in the drawing) of the ceramic coating material 10 to focus the laser light on the surface or inside of the ceramic coating material 10. By matching, the spectrum of Raman scattered light from the focal position is measured. The graph shown in FIG. 2 is a plot of the integrated values of the Raman scattering spectra obtained by performing the above measurement at the measurement points a, b, and c inside the ceramic coating material 10 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the intensity of the Raman scattered light obtained by the above-described inspection method decreases as the focus position becomes deeper from the surface of the ceramic coating material, because the amount of attenuation due to internal absorption increases, and thus becomes smaller according to the depth. That is,
As shown in FIG. 2, the intensity at the measurement point b becomes smaller than the intensity at the measurement point a as the depth of the focus position increases, and the amount of decrease has a proportional relationship with the depth from the surface. However, as shown in FIG. 1B, when the measurement is performed by focusing on the measurement point c in the portion where the crack 14 is generated inside the ceramic coating material 10, the crack 14 is included in the focus of the laser beam, As shown in FIG. 2, the intensity of the Raman scattered light is reduced, and Raman scattered light having an intensity smaller than the intensity of the Raman scattered light according to the depth from the surface is observed. By observing such a decrease in Raman scattering intensity, it is possible to reliably detect a crack that occurs inside the ceramic coating material and cannot be visually observed from the surface. Further, according to the present inspection method, since the depth of the focus position matches the position where the crack 14 is generated inside the ceramic coating material 10, it is possible to know the depth from the surface of the ceramic coating material at the crack generation position. it can.
【０００８】また、上記非破壊検査法においては、前記
被覆材表面に増感剤を塗布して表面からの亀裂に浸透さ
せた後に余分な増感剤を除去することにより、レーザ光
を照射してラマン散乱光強度測定を行う感度を上げるこ
とができる。この構成によれば、特にセラミックス被覆
材が遮熱被覆膜用途である場合により高い検査精度を得
ることができる。すなわち、前記用途では亀裂が表面ま
で届く外部に開いた構造であることが多く、このような
構造の場合には増感剤の適用により、感度を極めて高く
することができる。通常、ラマン散乱はセラミックスの
ような無機物と比較して、樹脂のような有機物には極め
て高い反応を示すので、被覆材剥離検知目的の増感剤と
してはごく一般的な樹脂でかまわない。できれば、浸透
性を上げるために、粘性の低いものを用いることが好ま
しく、また適当な条件で塗布、浸透後、表面に残った余
分な樹脂を除去するのが好ましい。In the nondestructive inspection method, a laser beam is irradiated by applying a sensitizer to the surface of the coating material to penetrate the cracks from the surface and then removing the excess sensitizer. The sensitivity of Raman scattered light intensity measurement can be increased. According to this structure, higher inspection accuracy can be obtained especially when the ceramic coating material is used for a thermal barrier coating film. That is, in the above-mentioned applications, it is often a structure in which cracks reach the surface and open to the outside, and in such a structure, the sensitivity can be extremely increased by applying a sensitizer. In general, Raman scattering shows an extremely high reaction with an organic substance such as a resin as compared with an inorganic substance such as ceramics, and therefore a resin which is very general as a sensitizer for detecting the peeling of the coating material may be used. If possible, it is preferable to use one having a low viscosity in order to increase the permeability, and it is preferable to remove the excess resin remaining on the surface after coating and permeating under appropriate conditions.
【０００９】また、本発明に係るセラミックス被覆材の
非破壊検査法においては、前記レーザ光の照射位置をセ
ラミックス被覆材の面方向に移動させて前記ラマン散乱
光強度測定を行うことができる。このような検査法によ
れば、セラミックス被覆材の厚さ方向に加えて、セラミ
ックス被覆材の面方向においても亀裂の有無及び亀裂の
位置の検出が可能となるので、セラミックス被覆材全体
に渡る内部亀裂の検査を行うことができ、より信頼性の
高い検査を行うことができる。また、被覆材の面方向に
おける亀裂の長さ、あるいは面積を知ることができるた
め、亀裂が伸展して被覆材の剥離に到るまでの時間をよ
り正確に推定することができる。Further, in the non-destructive inspection method for the ceramic coating material according to the present invention, the Raman scattered light intensity measurement can be performed by moving the irradiation position of the laser beam in the surface direction of the ceramic coating material. According to such an inspection method, it is possible to detect the presence or absence of a crack and the position of the crack not only in the thickness direction of the ceramic coating material but also in the surface direction of the ceramic coating material. A crack can be inspected, and a more reliable inspection can be performed. Further, since it is possible to know the length or area of the crack in the surface direction of the covering material, it is possible to more accurately estimate the time until the crack extends and the covering material peels.
【００１０】本発明に係るセラミックス被覆材の非破壊
検査法の第２の態様は、基材表面にセラミックス材料を
成膜してなるセラミックス被覆材の検査方法であって、
前記被覆材を加熱するとともに、前記セラミックス被覆
材と当接して配設された光ファイバの一端側からレーザ
光を入射させ、光ファイバの他端側へ出射されたレーザ
光に含まれるラマン散乱光のうち、アンチストークスラ
マン散乱光の強度を測定することで前記被覆材における
亀裂発生の有無及び亀裂発生位置を検出することを特徴
とする非破壊検査法である。A second aspect of the non-destructive inspection method for a ceramic coating material according to the present invention is a method for inspecting a ceramic coating material, which comprises depositing a ceramic material on a surface of a base material.
Raman scattered light included in the laser light emitted to the other end of the optical fiber while heating the coating and making laser light incident from one end of the optical fiber disposed in contact with the ceramic coating Among them, the nondestructive inspection method is characterized by detecting the presence or absence of a crack in the coating material and the position of the crack by measuring the intensity of anti-Stokes Raman scattered light.
【００１１】第２の態様の検査法は、セラミックス被覆
材に当接した光ファイバ中の一端にレーザ光を照射し、
光ファイバの他端から出射されるレーザ光に含まれる後
方ラマン散乱光を利用してセラミックス被覆材に生じた
亀裂を検出しようとするものであり、上記後方ラマン散
乱光のうちでも、熱に敏感なアンチストークスラマン散
乱光の変化を検知することで亀裂の検知を行う。In the inspection method of the second aspect, one end of the optical fiber which is in contact with the ceramic coating is irradiated with laser light,
It is intended to detect a crack generated in the ceramic coating material by using the backward Raman scattered light included in the laser light emitted from the other end of the optical fiber. Among the above backward Raman scattered light, it is sensitive to heat. The crack is detected by detecting the change in the anti-Stokes Raman scattered light.
【００１２】この第２の態様の検査法について図３ない
し図５を参照して以下に説明する。図３は、本検査法に
よる亀裂検知の原理を説明するための説明図であり、図
３において符号２０はセラミックス被覆材、符号２１は
光ファイバ、符号２３はセラミックス被覆材に生じた亀
裂、符号２５はレーザ照射手段、符号２６はラマン散乱
光検知手段を示している。光ファイバ２１は、図に示す
ように、１本のファイバを曲げることでセラミックス被
覆材２０の所定広さの面をカバーするように配設されて
おり、光ファイバ２１の一端にはレーザ照射手段２５が
接続されて光ファイバ２１内にレーザ光を入射できるよ
うになっており、光ファイバ２１の他端にはラマン散乱
光検知手段が接続されて、光ファイバ２１内を伝搬して
出射されたレーザ光を受光し、このレーザ光に含まれる
後方ラマン散乱光を検知できるようになっている。The inspection method of the second aspect will be described below with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the principle of crack detection by the present inspection method. In FIG. 3, reference numeral 20 is a ceramic coating material, reference numeral 21 is an optical fiber, reference numeral 23 is a crack generated in the ceramic coating material, reference numeral Reference numeral 25 is a laser irradiation means, and reference numeral 26 is a Raman scattered light detection means. As shown in the figure, the optical fiber 21 is arranged so as to cover a surface of the ceramic covering 20 having a predetermined area by bending one fiber, and one end of the optical fiber 21 is provided with a laser irradiation means. 25 is connected to allow laser light to enter the optical fiber 21, and Raman scattered light detecting means is connected to the other end of the optical fiber 21 and propagates in the optical fiber 21 and is emitted. The laser light is received, and the backward Raman scattered light contained in this laser light can be detected.
【００１３】図３において光ファイバ２１は、セラミッ
クス被覆材２０の上面に当接した状態で示されている
が、セラミックス被覆材２０により被覆される基材（図
示せず）とセラミックス被覆材２０との界面付近に埋設
されていていても良い。石英系の光ファイバは素材の耐
熱性が極めて高く、高温でも利用が可能であり、またセ
ラミックス被覆材２０中に埋設した状態としても、セラ
ミックス被覆材２０の特性には影響せず、例えばガスタ
ービンなどに光ファイバが埋設されたセラミックス被覆
材を用いても、そのままの状態でタービンを稼働させる
ことができる。従って、タービン部材が昇温過程にある
状態でこの光ファイバ２１にレーザ光を導入すれば、亀
裂の有無の検出が可能である。また、光ファイバ２１は
曲げる際に折れやすいが、セラミックス被覆材２０の施
工時に基材を加熱する熱を利用して曲げた状態で埋設す
ることができる。さらに、この光ファイバ２１は、図３
に示すように１本を曲げることで面上に配設しても良
く、複数本を平織りにして布状としたものであっても良
い。布状に織り込まれた光ファイバを用いれば、より広
い面積を高密度に検査することができる。Although the optical fiber 21 is shown in contact with the upper surface of the ceramic coating material 20 in FIG. 3, a base material (not shown) coated with the ceramic coating material 20 and the ceramic coating material 20 are shown. It may be embedded near the interface. The silica-based optical fiber has extremely high heat resistance of the material, can be used even at high temperature, and does not affect the characteristics of the ceramic coating material 20 even if it is embedded in the ceramic coating material 20, for example, a gas turbine. Even if a ceramic coating material in which an optical fiber is embedded is used in such a case, the turbine can be operated as it is. Therefore, if laser light is introduced into the optical fiber 21 while the turbine member is in the process of raising the temperature, the presence or absence of cracks can be detected. Further, although the optical fiber 21 is easily broken when bent, it can be embedded in a bent state by utilizing heat that heats the base material when the ceramic coating material 20 is applied. Furthermore, this optical fiber 21 is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, one may be bent to be disposed on the surface, or a plurality of plain woven fabrics may be used. If an optical fiber woven into a cloth is used, a larger area can be inspected with high density.
【００１４】上記構成の検査法では、セラミックス被覆
材２０を光ファイバ２１が配設された側と反対側から加
熱し、この状態で光ファイバ２１の一端側のレーザ照射
手段２５から光ファイバ２１内へレーザ光を導入する。
そして、光ファイバ２１内部で生じた後方ラマン散乱光
が、光ファイバ２１内を伝搬し、光ファイバ２１の他端
に設けられたラマン散乱光検知手段２６により検知され
るようになっている。本検査法では、光ファイバ自体が
熱に敏感に反応するアンチストークスラマン散乱光を利
用している。つまり、セラミックス被覆材２０を均等に
加熱した場合に、セラミックス被覆材２０中の亀裂が生
じていると、その部分の温度上昇が顕著になる。する
と、その亀裂近傍の光ファイバも間接的に温度上昇が生
じ、光ファイバの温度上昇箇所から生じるラマン散乱光
に含まれるアンチストークスラマン散乱光の強度が高く
なるので、検知手段２６により収集されたラマンスペク
トルから亀裂発生の有無を判断することができる。この
ラマン散乱光検知手段２６により収集されるラマンスペ
クトルを図４及び図５に示す。図４は、図３に示す部位
ｄのように、光ファイバ２１の経路中に亀裂などの異常
が無い場合のラマンスペクトルの一例であり、図５は、
図３に示す部位ｅのように、光ファイバ２１の経路中に
亀裂が生じていた場合のラマンスペクトルの一例であ
る。図４、５を比較すると、図示右側のストークスラマ
ン散乱光の強度は図４、５でほぼ同じであるが、図示左
側のアンチストークスラマン散乱光の強度は顕著に大き
くなっており、十分に亀裂の発生を検知することが可能
である。In the inspection method having the above-mentioned structure, the ceramic coating material 20 is heated from the side opposite to the side where the optical fiber 21 is arranged, and in this state, the laser irradiation means 25 on one end side of the optical fiber 21 causes the inside of the optical fiber 21. The laser light is introduced into.
The backward Raman scattered light generated inside the optical fiber 21 propagates in the optical fiber 21 and is detected by the Raman scattered light detecting means 26 provided at the other end of the optical fiber 21. This inspection method uses anti-Stokes Raman scattered light in which the optical fiber itself is sensitive to heat. That is, when the ceramic coating material 20 is heated uniformly, if a crack is generated in the ceramic coating material 20, the temperature rise of that portion becomes remarkable. Then, the temperature of the optical fiber near the crack also indirectly rises, and the intensity of the anti-Stokes Raman scattered light contained in the Raman scattered light generated from the temperature rising portion of the optical fiber becomes high. The presence or absence of cracks can be determined from the Raman spectrum. Raman spectra collected by the Raman scattered light detecting means 26 are shown in FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is an example of a Raman spectrum when there is no abnormality such as a crack in the path of the optical fiber 21 like the part d shown in FIG. 3, and FIG.
It is an example of a Raman spectrum when a crack is generated in the path of the optical fiber 21, as in the part e shown in FIG. 3. Comparing FIGS. 4 and 5, the intensity of the Stokes Raman scattered light on the right side in the figure is almost the same as that in FIGS. 4 and 5, but the intensity of the anti-Stokes Raman scattered light on the left side in the figure is remarkably high, and the cracks are sufficiently cracked. It is possible to detect the occurrence of.
【００１５】また、光ファイバ２１が埋設されている場
合には、セラミックス被覆材２０内の亀裂２３により光
ファイバ２１自体が破断される場合がある。特に、光フ
ァイバ２１は引張応力に弱く、応力が引張応力である場
合には容易に破断してしまう。このような場合でも、検
出される光の強度自体が低下すること、及び亀裂を通過
した後方ラマン散乱光に含まれるアンチストークスラマ
ン散乱光強度が正常部よりも高くなるのを検知すること
で、亀裂の存在を検出することができる。When the optical fiber 21 is embedded, the optical fiber 21 itself may be broken by the crack 23 in the ceramic coating material 20. In particular, the optical fiber 21 is vulnerable to tensile stress and easily breaks when the stress is tensile stress. Even in such a case, by detecting that the intensity of the detected light itself decreases, and that the anti-Stokes Raman scattered light intensity included in the backward Raman scattered light that has passed through the crack becomes higher than that in the normal portion, The presence of cracks can be detected.
【００１６】また、本発明に係るセラミックス被覆材の
非破壊検査法によれば、前記レーザ光としてパルスレー
ザを用い、前記アンチストークスラマン散乱光の強度変
化が生じたパルスの入射時間と検出時間とから、前記被
覆材の亀裂発生位置を特定することができる。Further, according to the non-destructive inspection method of the ceramic coating material according to the present invention, a pulse laser is used as the laser light, and the incident time and the detection time of the pulse in which the intensity change of the anti-Stokes Raman scattered light occurs. From this, it is possible to identify the crack generation position of the coating material.
【００１７】図３に示すレーザ照射手段２５から出射さ
れるレーザ光をパルスレーザとすることで、光ファイバ
２１内を伝搬するレーザ光の位置を、パルスが検出され
た時点の入射時間からの遅れにより導出することが可能
となる。すなわち、光ファイバ２１の経路中に、図３に
示すように亀裂２３を含む部位ｅが含まれる場合、その
部位ｅをパルスが通過した時のみ強度の高いアンチスト
ークスラマン散乱光を含むパルスが検出される。従っ
て、このパルスが検出された時間と、パルスが入射され
た時間との差から、光ファイバ２１の端部と亀裂２３と
の距離を導出することができるので、セラミックス被覆
材２０上での亀裂２３の位置を特定することができる。
また、この場合にセラミックス被覆材に設ける光ファイ
バは一本で良い。By using the pulsed laser light emitted from the laser irradiation means 25 shown in FIG. 3, the position of the laser light propagating in the optical fiber 21 is delayed from the incident time when the pulse is detected. Can be derived by. That is, when the path of the optical fiber 21 includes a portion e including the crack 23 as shown in FIG. 3, a pulse including anti-Stokes Raman scattered light having high intensity is detected only when the pulse passes through the portion e. To be done. Therefore, since the distance between the end of the optical fiber 21 and the crack 23 can be derived from the difference between the time when the pulse is detected and the time when the pulse is incident, the crack on the ceramic coating material 20 can be derived. 23 positions can be identified.
Further, in this case, one optical fiber may be provided in the ceramic coating material.
【００１８】また、上記第２の態様においては、検査に
供されるセラミックス被覆材を加熱する方法としては、
マイクロ波、ミリ波などによる誘導加熱を用いることが
でき、この場合には、検査に供されるセラミックス被覆
材を水に浸し、亀裂中に水が染み込んだ状態としておく
ことで、亀裂の検知感度を更に高めることができる。こ
れは、セラミックス被覆材が例えばジルコニアで構成さ
れている場合の比誘電率が約１３（周波数２×１０6Ｈ
ｚ）であるのに対し、同一の条件で水の比誘電率は８０
であるために、誘導加熱による加熱では水の方が暖まり
やすいことを利用できるからである。In the second aspect, the method for heating the ceramic coating material to be inspected is as follows.
Induction heating using microwaves, millimeter waves, etc. can be used.In this case, the ceramic coating material used for inspection is immersed in water and the water is soaked in the cracks, so the crack detection sensitivity Can be further increased. This is because the relative dielectric constant when the ceramic coating material is made of zirconia is about 13 (frequency 2 × 10 6 H
z), the relative permittivity of water is 80 under the same conditions.
Therefore, it is possible to utilize that it is easier for water to warm up by heating by induction heating.
【００１９】次に、本発明に係るセラミックス被覆材の
非破壊検査法の第３の態様は、基材表面にセラミックス
材料を成膜してなるセラミックス被覆材の検査方法であ
って、前記被覆材を挟んで配置された一対の電極間に電
圧を印加し、該電極間の静電容量を測定することにより
前記セラミックス被覆材における亀裂発生の有無を検知
することを特徴とする非破壊検査法である。Next, a third aspect of the nondestructive inspection method for a ceramic coating material according to the present invention is a method for inspecting a ceramic coating material, which comprises depositing a ceramic material on the surface of a base material. By applying a voltage between a pair of electrodes arranged with sandwiching between, to detect the presence or absence of cracks in the ceramic coating by measuring the capacitance between the electrodes by a nondestructive inspection method is there.
【００２０】図６は、本態様の検査法による亀裂の検知
原理を説明するための説明図であり、図６Ａ，Ｂにおい
て、符号３０は上側電極、符号３１は下側電極、符号３
２はセラミックス被覆材、符号３３は金属基材、符号３
５はセラミックス被覆材中に生じた亀裂を示している。
図６Ａに示すように、本態様の検査法は、通常セラミッ
クス被覆材が誘電体材料で構成されることを利用する検
査法である。つまり、セラミックス被覆材３２を一対の
電極３１，３２で挟み込み、電極３１，３２に電圧を印
加すると、セラミックス被覆材３２の上側電極３１側の
表面に静電容量が形成される。一方、図６Ｂに示すよう
にセラミックス被覆材３２中に亀裂３５が生じている場
合には、セラミックス被覆材３２が例えばジルコニアで
構成される場合にはその比誘電率は約１３であり、セラ
ミックス被覆材３２の内部の亀裂３５中の空気の比誘電
率は１であるため、亀裂３５が発生している場合にセラ
ミックス被覆材３２の表面に形成される静電容量は、図
６Ａに示す亀裂が発生していない部位に比して小さくな
る。これら図６Ａに示す状態の静電容量と図６Ｂに示す
状態での静電容量との差により、亀裂発生の有無を検知
することができる。さらに、亀裂の大きさに応じて静電
容量の低下量は変化するため、亀裂の寸法を知ることが
できる。従って、例えばガスタービンなどで運転前にセ
ラミックス被覆材の静電容量を測定しておき、次いで、
運転後に測定した静電容量と比較することで、運転中に
該当箇所のセラミックス被覆材に亀裂が生じたか否かを
判断することができる。FIG. 6 is an explanatory view for explaining the principle of crack detection by the inspection method of this embodiment. In FIGS. 6A and 6B, reference numeral 30 is an upper electrode, reference numeral 31 is a lower electrode, and reference numeral 3 is shown.
Reference numeral 2 is a ceramic coating material, reference numeral 33 is a metal base material, reference numeral 3
Reference numeral 5 indicates a crack generated in the ceramic coating material.
As shown in FIG. 6A, the inspection method according to this embodiment is an inspection method that normally utilizes that the ceramic coating material is composed of a dielectric material. That is, when the ceramic coating 32 is sandwiched between the pair of electrodes 31 and 32 and a voltage is applied to the electrodes 31 and 32, an electrostatic capacitance is formed on the surface of the ceramic coating 32 on the upper electrode 31 side. On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the ceramic coating 32 has cracks 35, the relative dielectric constant is about 13 when the ceramic coating 32 is made of, for example, zirconia. Since the relative permittivity of air in the cracks 35 inside the material 32 is 1, the capacitance formed on the surface of the ceramic coating material 32 when the cracks 35 occur is as shown in FIG. 6A. It is smaller than the part that has not occurred. Whether or not a crack has occurred can be detected from the difference between the capacitance in the state shown in FIG. 6A and the capacitance in the state shown in FIG. 6B. Furthermore, since the amount of decrease in capacitance changes according to the size of the crack, the size of the crack can be known. Therefore, for example, the capacitance of the ceramic coating material is measured before operation with a gas turbine or the like, and then,
By comparing with the capacitance measured after the operation, it is possible to determine whether or not the ceramic coating material at the relevant portion is cracked during the operation.
【００２１】また、本発明に係るセラミックス被覆材の
非破壊検査法においては、前記セラミックス被覆材が被
覆された基材を所定の電圧に保持することで、前記一対
の電極のうちの一方の電極として用いることができる。
すなわち、通常セラミックス被覆材により被覆される基
材は金属材料により構成されているので、この基材自体
を電極として利用するものである。この場合には、図６
を用いて説明するならば、下側電極３１を設けずに、直
接金属基材３３に電源線を接続すればよい。また、この
電極として利用される基材に電圧を印加する必要はな
く、単に接地電位とするのみでよい。この方法によれ
ば、電極は上側電極３０のみ用意すれば良く、また、そ
の上側電極３０を移動させて静電容量を計測すること
で、セラミックス被覆材３２の広い範囲を走査すること
ができるので、効率よく亀裂の検知を行うことができ、
極めて実用的な方法であるといえる。特に、基材を一側
の電極として利用し、基材が接地電位とされている場合
には、上側電極３０を同時に複数使用して亀裂の検知を
行うことができ、さらに効率よく検査を行うことができ
るようになる。Further, in the nondestructive inspection method for a ceramic coating material according to the present invention, one of the pair of electrodes is held by holding the base material coated with the ceramic coating material at a predetermined voltage. Can be used as
That is, since the base material that is usually coated with the ceramic coating material is made of a metal material, the base material itself is used as an electrode. In this case, FIG.
In the following description, the power supply line may be directly connected to the metal base material 33 without providing the lower electrode 31. Further, it is not necessary to apply a voltage to the base material used as this electrode, and it is sufficient to simply make it the ground potential. According to this method, it suffices to prepare only the upper electrode 30 as an electrode, and by moving the upper electrode 30 to measure the capacitance, a wide range of the ceramic coating material 32 can be scanned. , Can detect cracks efficiently,
It can be said that this is a very practical method. In particular, when the base material is used as the electrode on one side and the base material is at the ground potential, it is possible to detect cracks by using a plurality of upper electrodes 30 at the same time, and perform the inspection more efficiently. Will be able to.
【００２２】[0022]
【実施例】以下、実施例により本発明の効果をより明ら
かなものとするが、本発明は以下の実施例に限定される
ものではない。The effects of the present invention will be more apparent from the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.
【００２３】（第１実施例）本例では、上記本発明の第
１の態様である、レーザ光の焦点位置の移動によりセラ
ミックス被覆材の走査を行う検査法により、金属基材上
にＹＳＺを成膜した試料を検査した。まず、試料とし
て、直径３０ｍｍφの円盤状の金属基材上に、８Ｙ2Ｏ3
−ＺｒＯ2（ｍｏｌ％）の組成比のＹＳＺ膜（セラミッ
クス被覆材）を形成したものを用意した。ＹＳＺ膜の膜
厚は１５０μｍとした。その後、上記試料に熱処理を施
してＹＳＺ膜内に意図的に亀裂を導入した。熱処理条件
は、内部に亀裂を生じさせることができる程度の加熱に
留めた。図７に、本例において作製された試料の熱処理
後の断面写真を示す。この図において、符号４０はＹＳ
Ｚ膜、符号４１は金属基材を示している。この図ではＹ
ＳＺ膜４０中に亀裂が生じているのを確認できるが、後
述のラマン分光装置による検査は、試料を切断せずに行
った。(First Embodiment) In this embodiment, YSZ is formed on a metal base material by the inspection method of scanning the ceramic coating material by moving the focal position of the laser beam, which is the first aspect of the present invention. The deposited sample was inspected. First, as a sample, 8Y 2 O 3 was placed on a disk-shaped metal substrate with a diameter of 30 mmφ.
A YSZ film (ceramic coating material) having a composition ratio of —ZrO 2 (mol%) was prepared. The thickness of the YSZ film was 150 μm. Then, the sample was heat-treated to intentionally introduce cracks into the YSZ film. The heat treatment conditions were limited to such heating that cracks could be generated inside. FIG. 7 shows a cross-sectional photograph of the sample manufactured in this example after heat treatment. In this figure, reference numeral 40 is YS
The Z film, reference numeral 41, indicates a metal base material. Y in this figure
Although it can be confirmed that cracks are generated in the SZ film 40, the inspection by the Raman spectroscopic device described later was performed without cutting the sample.
【００２４】次に、上記熱処理後の試料表面側（ＹＳＺ
膜側）からレーザ光を照射してラマンスペクトルの収集
を行った。具体的には、顕微ラマン分光装置を用い、ま
ず焦点位置をＹＳＺ膜の表面に合わせてラマンスペクト
ルの収集を行い、その後順次１０μｍずつＹＳＺ膜内側
へずらしてラマンスペクトルの収集を行った。この収集
操作をＹＳＺ膜表面から１２０μｍの位置まで計１３回
の測定を行った。そして、得られたラマンスペクトルの
強度を積算することで、各焦点位置毎のラマン散乱光の
強度を算出した。このラマン散乱光強度と、焦点位置の
深さの関係を図８に示す。この図に示すように、ラマン
散乱光の強度測定では、ＹＳＺ膜の表面での測定強度を
除き、ＹＳＺ膜内においては、焦点位置の深さにほぼ比
例するようにラマン散乱光の強度が低下する傾向となっ
ているが、深さ１００μｍの位置におけるラマン散乱光
強度が他の測定点よりも低くなっている。そこで、分析
位置を含む断面で試料を切断し、断面観察を行ったとこ
ろ、図７に示すように、ＹＳＺ膜４０の表面から約１０
０μｍの位置に亀裂が生じていることが確認された。Next, after the heat treatment, the sample surface side (YSZ
Laser light was irradiated from the film side) to collect Raman spectra. Specifically, a Raman spectroscopic device was used to collect Raman spectra by first adjusting the focus position to the surface of the YSZ film, and then sequentially shifting by 10 μm to the inside of the YSZ film to collect Raman spectra. This collection operation was performed 13 times in total from the surface of the YSZ film to a position of 120 μm. Then, the intensity of the Raman spectrum obtained was integrated to calculate the intensity of the Raman scattered light at each focal position. FIG. 8 shows the relationship between the Raman scattered light intensity and the depth of the focus position. As shown in this figure, in the intensity measurement of Raman scattered light, the intensity of Raman scattered light decreases in the YSZ film so as to be almost proportional to the depth of the focal position, except for the intensity measured at the surface of the YSZ film. However, the Raman scattered light intensity at the depth of 100 μm is lower than at other measurement points. Therefore, when the sample was cut at a cross section including the analysis position and the cross section was observed, as shown in FIG. 7, about 10 from the surface of the YSZ film 40 was observed.
It was confirmed that a crack was generated at a position of 0 μm.
【００２５】このように、本発明による非破壊検査法に
よれば、セラミックス被覆材を破壊することなく、内部
に生じた亀裂を検出することが可能であり、また、その
亀裂の表面からの深さも精度良く検知することが可能で
あることが確認された。従って、本発明に係る非破壊検
査法は、セラミックス被覆材の剥離の原因となる被覆材
内部の剥離を、精度良く検知することができる、極めて
有効な検査法であるといえる。As described above, according to the nondestructive inspection method according to the present invention, it is possible to detect the crack generated inside without destroying the ceramic coating material, and to detect the depth of the crack from the surface. It was also confirmed that it can be detected with high accuracy. Therefore, it can be said that the nondestructive inspection method according to the present invention is an extremely effective inspection method capable of accurately detecting the peeling inside the coating material that causes the peeling of the ceramic coating material.
【００２６】（第２実施例）次に、第２実施例として、
本発明に係る検査法の第３の態様において亀裂の検出を
行うための静電容量の変化量を検証した。すなわち、先
に記載の第３の態様の検査法では、図６Ａに示す状態で
の静電容量と、図６Ｂに示す状態での静電容量の差を検
出することで、亀裂の有無を判定するようになってお
り、この亀裂により生じる静電容量差が僅少であると亀
裂の検知が困難になる。以下ではこの静電容量差を算出
し、有為な検出が可能であることを検証した。(Second Embodiment) Next, as a second embodiment,
In the third aspect of the inspection method according to the present invention, the amount of change in capacitance for detecting cracks was verified. That is, in the inspection method of the third aspect described above, the presence or absence of a crack is determined by detecting the difference between the capacitance in the state shown in FIG. 6A and the capacitance in the state shown in FIG. 6B. If the electrostatic capacity difference caused by this crack is very small, it becomes difficult to detect the crack. Below, this capacitance difference was calculated, and it was verified that significant detection was possible.
【００２７】まず、図６Ａに示す亀裂のない状態におけ
るセラミックス被覆材３２の膜厚をｄz、真空中の誘電
率をε0、セラミックス被覆材の比誘電率をεz、上側電
極３０の面積をＳとすると、セラミックス被覆材３２表
面に形成される静電容量Ｃ1は、以下の数１に示す式に
より得られる。First, the film thickness of the ceramic coating 32 in the crack-free state shown in FIG. 6A is d z , the dielectric constant in vacuum is ε 0 , the relative dielectric constant of the ceramic coating is ε z , and the area of the upper electrode 30. Where S is S, the electrostatic capacitance C 1 formed on the surface of the ceramic coating material 32 is obtained by the formula shown below.
【００２８】[0028]
【数１】 [Equation 1]
【００２９】次に、図６Ｂに示すようにセラミックス被
覆材３２の内部に亀裂３５が生じている状態において、
亀裂３５の厚さをｄp、空気の比誘電率をεpとすると、
静電容量Ｃ2は以下の数２に示す式により得られる。Next, as shown in FIG. 6B, in a state in which cracks 35 are generated inside the ceramic coating material 32,
If the thickness of the crack 35 is d p and the relative permittivity of air is ε p ,
The electrostatic capacitance C 2 is obtained by the following formula (2).
【００３０】[0030]
【数２】 [Equation 2]
【００３１】従って、上記数１で得られる静電容量Ｃ1
と数２で得られる静電容量Ｃ2との差が、亀裂の有無に
よる静電容量の変化量となり、その静電容量差ΔＣは、
以下の数３により得られる。Therefore, the capacitance C 1 obtained by the above equation 1
And the capacitance C 2 obtained by Equation 2 is the amount of capacitance change due to the presence or absence of a crack, and the capacitance difference ΔC is
It is obtained by the following Equation 3.
【００３２】[0032]
【数３】 [Equation 3]
【００３３】ここで、実際に用いるものに近い値とし
て、セラミックス被覆材をジルコニア（εz＝１３）で
形成し、その厚さｄzを０．５ｍｍとした試料中に、面
積１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ５０μｍの亀裂が生じてい
るとすると、上側電極３０として１０ｍｍ×１０ｍｍの
平板状の金属板を用いた場合、数３において、Ｓ＝１０
０ｍｍ2、ε0＝８．８５４×１０-12Ｆ／ｍ、εz＝１
３、ｄp＝０．５ｍｍ、εp＝１より、
ΔＣ＝１２５０（μＦ）
となり、この値は静電容量Ｃ1及びＣ2に対して十分に大
きく、有為な検出が可能である。Here, as a value close to that actually used, a ceramic coating material is formed of zirconia (ε z = 13) and its thickness d z is 0.5 mm, and the area is 10 mm × 10 mm. Assuming that a crack having a thickness of 50 μm is generated, when a flat metal plate of 10 mm × 10 mm is used as the upper electrode 30, S = 10 in Formula 3
0 mm 2 , ε 0 = 8.854 × 10 -12 F / m, ε z = 1
3, d p = 0.5 mm, ε p = 1, ΔC = 1250 (μF), which is sufficiently large for the electrostatic capacitances C 1 and C 2 and can be effectively detected.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
第１の態様である、前記被覆材の表面からレーザ光を照
射し、該レーザ光の焦点位置における前記被覆材のラマ
ン散乱光強度を測定するラマン散乱光強度測定を、前記
レーザ光の焦点位置を前記被覆材の厚さ方向に移動させ
て行い、前記測定により得られる前記被覆材の厚さ方向
におけるラマン散乱光強度分布から、前記セラミックス
被覆材における亀裂発生の有無及び亀裂発生位置を検知
する非破壊検査法によれば、セラミックス被覆材の厚さ
方向におけるラマン散乱光の強度分布から亀裂の有無を
検知することができるとともに、ラマン散乱光測定時の
焦点位置から、セラミックス被覆材内部における亀裂発
生位置の深さを知ることができる。As described above in detail, the first embodiment of the present invention is that the surface of the coating material is irradiated with laser light, and the Raman scattered light of the coating material at the focal position of the laser light is obtained. Raman scattered light intensity measurement to measure the intensity, performed by moving the focal position of the laser light in the thickness direction of the coating material, from the Raman scattered light intensity distribution in the thickness direction of the coating material obtained by the measurement. According to the nondestructive inspection method for detecting the presence / absence of cracks in the ceramic coating and the crack generation position, the presence / absence of cracks can be detected from the intensity distribution of Raman scattered light in the thickness direction of the ceramic coating. The depth of the crack generation position inside the ceramic coating material can be known from the focus position at the time of Raman scattered light measurement.
【００３５】次に、本発明の第２の態様である、前記被
覆材を加熱するとともに、前記セラミックス被覆材と当
接して配設された光ファイバの一端側からレーザ光を入
射させ、光ファイバの他端側へ出射されたレーザ光に含
まれるラマン散乱光のうち、アンチストークスラマン散
乱光の強度を測定することで前記被覆材における亀裂発
生の有無及び亀裂発生位置を検出する非破壊検査法によ
れば、光ファイバが敷設された範囲を一度に検査するこ
とができ、効率の良い亀裂検査を行うことができる。ま
た、レーザ光としてパルスレーザを用いれば、亀裂位置
をレーザ光の入射時間と出射時間との差から特定するこ
とができる。Next, according to the second aspect of the present invention, while heating the coating material, laser light is made incident from one end side of the optical fiber arranged in contact with the ceramic coating material, and the optical fiber Of the Raman scattered light included in the laser beam emitted to the other end side of the non-destructive inspection method for detecting the presence or absence of cracks in the coating material and the crack generation position by measuring the intensity of anti-Stokes Raman scattered light According to this, the range in which the optical fiber is laid can be inspected at one time, and efficient crack inspection can be performed. If a pulsed laser is used as the laser light, the crack position can be identified from the difference between the laser light incident time and the laser light emission time.
【００３６】次に、本発明の第３の態様である、前記被
覆材を挟んで配置された一対の電極間に電圧を印加し、
該電極間の静電容量を測定することにより前記セラミッ
クス被覆材における亀裂発生の有無を検知する非破壊検
査法によれば、セラミックス被覆材と電極とにより形成
される静電容量の変化によりセラミックス被覆材内部の
亀裂発生の有無を検知することができる。特に、セラミ
ックス被覆材により被覆される基材が金属などで構成さ
れ、導電性である場合には、その基材を電極として使用
することができるので、片側の電極によりセラミックス
被覆材表面を走査して静電容量を計測することで、広い
範囲に渡る亀裂の検査を容易かつ迅速に行うことができ
る。Next, a voltage is applied between a pair of electrodes arranged with the covering material interposed therebetween, which is a third aspect of the present invention,
According to the nondestructive inspection method for detecting the presence or absence of cracks in the ceramic coating material by measuring the electrostatic capacitance between the electrodes, the ceramic coating material changes due to the change in the electrostatic capacitance. It is possible to detect the occurrence of cracks inside the material. In particular, when the base material coated with the ceramic coating material is made of metal or the like and is electrically conductive, the base material can be used as an electrode, so the surface of the ceramic coating material can be scanned with one electrode. By measuring the electrostatic capacity with a large amount, it is possible to easily and quickly inspect a wide range of cracks.
【図１】 図１Ａ，Ｂは、本発明の第１の態様によるセ
ラミックス被覆材の検査法の説明図である。1A and 1B are explanatory views of a method for inspecting a ceramic coating material according to a first aspect of the present invention.
【図２】 図２は、図１に示す測定点におけるラマン散
乱光強度と焦点位置の表面からの深さとの関係を示す説
明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the Raman scattered light intensity at the measurement point shown in FIG. 1 and the depth of the focal point from the surface.
【図３】 図３は、本発明の第２の態様によるセラミッ
クス被覆材の検査法の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for inspecting a ceramic coating material according to a second aspect of the present invention.
【図４】 図４は、図３に示す測定点におけるラマン散
乱スペクトルを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a Raman scattering spectrum at a measurement point shown in FIG.
【図５】 図５は、図３に示す測定点におけるラマン散
乱スペクトルを示す説明図である。5 is an explanatory diagram showing a Raman scattering spectrum at the measurement points shown in FIG.
【図６】 図６Ａ，Ｂは、本発明の第３の態様によるセ
ラミックス被覆材の検査法の説明図である。6A and 6B are explanatory views of a method for inspecting a ceramic coating material according to a third aspect of the present invention.
【図７】 図７は、本発明の第１実施例における遮熱被
覆膜の非破壊検査に供された試料の断面写真である。FIG. 7 is a cross-sectional photograph of a sample used for a nondestructive inspection of the thermal barrier coating film in the first example of the present invention.
【図８】 図８は、本発明の第１実施例によるラマン散
乱光の測定結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a measurement result of Raman scattered light according to the first embodiment of the present invention.
１０、２０、３２ セラミックス被覆材 １２ レーザ光 １３ 焦点（レーザ光） １４、２３、３５ 亀裂 ２１ 光ファイバ ２５ レーザ照射手段 ２６ ラマン散乱光検知手段 ３０ 上側電極（一対の電極） ３１ 下側電極（一対の電極） ３３ 金属基材 10, 20, 32 Ceramic coating 12 laser light 13 Focus (laser light) 14, 23, 35 cracks 21 optical fiber 25 Laser irradiation means 26 Raman scattered light detection means 30 Upper electrode (pair of electrodes) 31 Lower electrode (pair of electrodes) 33 Metal substrate
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Claims (7)
なるセラミックス被覆材の検査方法であって、 前記被覆材の表面からレーザ光を照射し、該レーザ光の
焦点位置における前記被覆材のラマン散乱光強度を測定
するラマン散乱光強度測定を、前記レーザ光の焦点位置
を前記被覆材の厚さ方向に移動させて行い、 前記測定により得られる前記被覆材の厚さ方向における
ラマン散乱光強度分布から、前記セラミックス被覆材に
おける亀裂発生の有無及び亀裂発生位置を検知すること
を特徴とするセラミックス被覆材の非破壊検査法。1. A method for inspecting a ceramics coating material, which comprises depositing a ceramics material on a surface of a base material, comprising irradiating a laser beam from the surface of the coating material, and coating the coating material at a focal position of the laser light. Raman scattered light intensity measurement to measure the Raman scattered light intensity is performed by moving the focal position of the laser light in the thickness direction of the coating material, Raman scattered light in the thickness direction of the coating material obtained by the measurement A nondestructive inspection method for a ceramic coating material, which comprises detecting the presence or absence of a crack in the ceramic coating material and the position of the crack generation from the strength distribution.
からの亀裂に浸透させた後に余分な増感剤を除去するこ
とにより、レーザ光を照射してラマン散乱光強度測定を
行う感度を上げることを特徴とする請求項１に記載のセ
ラミックス被覆材の非破壊検査法。2. A Raman scattered light intensity measurement is performed by irradiating a laser beam by applying a sensitizer to the surface of the coating material to penetrate the cracks from the surface and then removing the excess sensitizer. The nondestructive inspection method for a ceramic coating material according to claim 1, wherein the sensitivity is increased.
被覆材の面方向に移動させて前記ラマン散乱光強度測定
を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミ
ックス被覆材の非破壊検査法。3. The nondestructive inspection of the ceramic coating material according to claim 1, wherein the laser light irradiation position is moved in the surface direction of the ceramic coating material to measure the Raman scattered light intensity. Law.
なるセラミックス被覆材の検査方法であって、 前記被覆材を加熱するとともに、前記セラミックス被覆
材と当接して配設された光ファイバの一端側からレーザ
光を入射させ、光ファイバの他端側へ出射されたレーザ
光に含まれるラマン散乱光のうち、アンチストークスラ
マン散乱光の強度を測定することで前記被覆材における
亀裂発生の有無及び亀裂発生位置を検出することを特徴
とするセラミックス被覆材の非破壊検査法。4. A method for inspecting a ceramic coating material, which comprises depositing a ceramic material on the surface of a base material, comprising: heating the coating material; and an optical fiber disposed in contact with the ceramic coating material. Presence of cracks in the coating material by measuring the intensity of anti-Stokes Raman scattered light among the Raman scattered light contained in the laser light emitted to the other end of the optical fiber by entering the laser light from one end And a non-destructive inspection method for ceramic coatings, which is characterized by detecting the crack occurrence position.
い、前記アンチストークスラマン散乱光の強度変化が生
じたパルスの入射時間と検出時間とから、前記被覆材の
亀裂発生位置を特定することを特徴とする請求項４に記
載のセラミックス被覆材の非破壊検査法。5. A pulse laser is used as the laser light, and a crack generation position of the coating material is specified from an incident time and a detection time of a pulse in which the intensity change of the anti-Stokes Raman scattered light occurs. The nondestructive inspection method for a ceramic coating material according to claim 4.
なるセラミックス被覆材の検査方法であって、 前記被覆材を挟んで配置された一対の電極間に電圧を印
加し、該電極間の静電容量を測定することにより前記セ
ラミックス被覆材における亀裂発生の有無を検知するこ
とを特徴とするセラミックス被覆材の非破壊検査法6. A method for inspecting a ceramic coating material, which comprises depositing a ceramic material on a surface of a base material, wherein a voltage is applied between a pair of electrodes arranged with the coating material sandwiched between the electrodes. Nondestructive inspection method for ceramics coating material, characterized by detecting the occurrence of cracks in the ceramics coating material by measuring capacitance
材を所定の電圧に保持することで、前記一対の電極のう
ちの一方の電極として用いることを特徴とする請求項６
に記載のセラミックス被覆材の非破壊検査法。7. The base material coated with the ceramic coating material is used as one electrode of the pair of electrodes by holding the base material at a predetermined voltage.
Nondestructive inspection method of the ceramic coating material according to.
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