JP2000087209A - 断熱被覆の製造のための高温噴霧方法の使用 - Google Patents
断熱被覆の製造のための高温噴霧方法の使用Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械部品に適用でき、経済的なジルコンによ
る断熱被覆ができる高温噴霧方法の使用の提供。 【解決手段】 粉末形態の材料からの断熱被覆用の層の
製造方法。この材料は、最低８０モル％のケイ酸ジルコ
ニウムＺｒＳｉＯ4、特に鉱物ジルコンからなり、その
粉末粒子の大部分は、１０〜１００μｍの範囲の直径を
有する。噴霧の間、還元条件下、２０００℃超の温度
で、気体流中で粒子は少なくとも部分的に融解してい
る。方法のパラメーター、とりわけ熱付与媒質、特にプ
ラズマ又は火炎中の粒子の滞留時間、熱付与媒質の温
度、及び粒子に転移される運動量は、粒子から形成され
る層がラメラ要素をもつ構造を有するように選択され
る。
る断熱被覆ができる高温噴霧方法の使用の提供。 【解決手段】 粉末形態の材料からの断熱被覆用の層の
製造方法。この材料は、最低８０モル％のケイ酸ジルコ
ニウムＺｒＳｉＯ4、特に鉱物ジルコンからなり、その
粉末粒子の大部分は、１０〜１００μｍの範囲の直径を
有する。噴霧の間、還元条件下、２０００℃超の温度
で、気体流中で粒子は少なくとも部分的に融解してい
る。方法のパラメーター、とりわけ熱付与媒質、特にプ
ラズマ又は火炎中の粒子の滞留時間、熱付与媒質の温
度、及び粒子に転移される運動量は、粒子から形成され
る層がラメラ要素をもつ構造を有するように選択され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、断熱被覆の製造の
ための高温噴霧方法及びこの種の断熱被覆を有する機械
部品に関する。更に、この種の機械部品の使用に関す
る。
ための高温噴霧方法及びこの種の断熱被覆を有する機械
部品に関する。更に、この種の機械部品の使用に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ噴霧被覆の製造方法はＤＥ−Ｃ
２３ ２８ ３９５から知られ、その特許では、ケイ酸
ジルコニウムＺｒＳｉＯ4（又はＺｒＯ2・ＳｉＯ2）を
噴霧する。この材料は非常に耐熱性（“耐火性”）であ
り、原材料として、即ち鉱物ジルコンからの砂として天
然に存在する。開示された方法では、正方晶系の安定な
酸化ジルコニウムＺｒＯ2と無定形二酸化ケイ素ＳｉＯ2
の混合物から実質的になる噴霧被覆が生じる。酸化ジル
コニウムの正方晶系型は、通常、外界温度で存在する単
斜晶系型と比較して保護被覆の開発のために十分適して
いる。これらの被覆は、高温での浸食と摩損に対し保護
を与える。
２３ ２８ ３９５から知られ、その特許では、ケイ酸
ジルコニウムＺｒＳｉＯ4（又はＺｒＯ2・ＳｉＯ2）を
噴霧する。この材料は非常に耐熱性（“耐火性”）であ
り、原材料として、即ち鉱物ジルコンからの砂として天
然に存在する。開示された方法では、正方晶系の安定な
酸化ジルコニウムＺｒＯ2と無定形二酸化ケイ素ＳｉＯ2
の混合物から実質的になる噴霧被覆が生じる。酸化ジル
コニウムの正方晶系型は、通常、外界温度で存在する単
斜晶系型と比較して保護被覆の開発のために十分適して
いる。これらの被覆は、高温での浸食と摩損に対し保護
を与える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】更に、例えばガスター
ビンでのガイド翼の被覆として、断熱被覆の製造のため
に、ＺｒＯ2を使用することは公知である。本発明の目
的は、ＺｒＯ2よりも経済的であるジルコンの断熱被覆
が製造できるように、高温噴霧方法を使用することであ
る。このことに関し、この種の断熱被覆の伝熱性は、Ｚ
ｒＯ2の公知の被覆の伝熱性より９００℃までは良い
（大気圧及び室温で伝熱性指数約０．６−１．０Ｗ／
ｍ．Ｋ）ことが、適切な方法で達成できる。この目的
は、高温噴霧方法の使用によって満たされ、高温噴霧方
法によって、Ｚｒの大部分は酸化型ＺｒＯ2に変換され
る。
ビンでのガイド翼の被覆として、断熱被覆の製造のため
に、ＺｒＯ2を使用することは公知である。本発明の目
的は、ＺｒＯ2よりも経済的であるジルコンの断熱被覆
が製造できるように、高温噴霧方法を使用することであ
る。このことに関し、この種の断熱被覆の伝熱性は、Ｚ
ｒＯ2の公知の被覆の伝熱性より９００℃までは良い
（大気圧及び室温で伝熱性指数約０．６−１．０Ｗ／
ｍ．Ｋ）ことが、適切な方法で達成できる。この目的
は、高温噴霧方法の使用によって満たされ、高温噴霧方
法によって、Ｚｒの大部分は酸化型ＺｒＯ2に変換され
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】高温噴霧方法の本発明に
よる使用は、粉末形態の材料からの断熱被覆用の層の製
造に関する。この材料は、最低８０モル％のケイ酸ジル
コニウムＺｒＳｉＯ4、特に鉱物ジルコンからなり、そ
の粉末粒子の大部分は、１０〜１００μｍの範囲の直径
を有する。噴霧の間、還元条件下、２０００℃超の温度
で、気体流中で粒子は少なくとも部分的に融解してい
る。方法のパラメーター、とりわけ熱付与媒質、特にプ
ラズマ又は火炎中の粒子の滞留時間、熱付与媒質の温
度、及び粒子に転移される運動量は、粒子から形成され
る層はラメラ要素をもつ構造を有するように選択され
る。適切な気体又は気体混合物、好ましくは水素は、ケ
イ素、特に一酸化ケイ素ＳｉＯを含有する気体の遊離の
ための還元手段として使用され、及び／又はケイ素含有
気体の高温遊離は、熱付与媒質の高温の結果として起
る。
よる使用は、粉末形態の材料からの断熱被覆用の層の製
造に関する。この材料は、最低８０モル％のケイ酸ジル
コニウムＺｒＳｉＯ4、特に鉱物ジルコンからなり、そ
の粉末粒子の大部分は、１０〜１００μｍの範囲の直径
を有する。噴霧の間、還元条件下、２０００℃超の温度
で、気体流中で粒子は少なくとも部分的に融解してい
る。方法のパラメーター、とりわけ熱付与媒質、特にプ
ラズマ又は火炎中の粒子の滞留時間、熱付与媒質の温
度、及び粒子に転移される運動量は、粒子から形成され
る層はラメラ要素をもつ構造を有するように選択され
る。適切な気体又は気体混合物、好ましくは水素は、ケ
イ素、特に一酸化ケイ素ＳｉＯを含有する気体の遊離の
ための還元手段として使用され、及び／又はケイ素含有
気体の高温遊離は、熱付与媒質の高温の結果として起
る。
【０００５】本発明の方法を用いて製造された断熱被覆
での測定では、圧力０．０２ｍｂａｒで以下の伝熱性指
数が得られた。出発材料として二酸化ランタンを含有す
るＺｒＳｉＯ4−４．５モル％Ｎｄ2Ｏ3の場合、室温で
約０．２２Ｗ／ｍ．Ｋ及び８００℃で約０．３１Ｗ／
ｍ．Ｋ（大気圧、室温で、伝熱性指数０．６Ｗ／ｍ．
Ｋ）；出発材料としてＺｒＳｉＯ4−４．５モル％Ｄｙ2
Ｏ3の場合、室温で約０．１８Ｗ／ｍ．Ｋ及び８００℃
で約０．２４Ｗ／ｍ．Ｋ。
での測定では、圧力０．０２ｍｂａｒで以下の伝熱性指
数が得られた。出発材料として二酸化ランタンを含有す
るＺｒＳｉＯ4−４．５モル％Ｎｄ2Ｏ3の場合、室温で
約０．２２Ｗ／ｍ．Ｋ及び８００℃で約０．３１Ｗ／
ｍ．Ｋ（大気圧、室温で、伝熱性指数０．６Ｗ／ｍ．
Ｋ）；出発材料としてＺｒＳｉＯ4−４．５モル％Ｄｙ2
Ｏ3の場合、室温で約０．１８Ｗ／ｍ．Ｋ及び８００℃
で約０．２４Ｗ／ｍ．Ｋ。
【０００６】
【発明の実施の形態】噴霧法を行うための図１に示され
たデバイス３は、電極３０ａ、３０ｂから形成されるノ
ズル３４、直流電流Ｉのための接続部３０１、３０２、
プラズマ気体４０のアルゴンＡｒと水素Ｈ2のための供
給ライン３２、及び噴霧される材料１０（ＺｒＳｉ
Ｏ4）（粉末粒子１の形態のノズル３４中にしたたり落
ちる）のための供給ライン３１を有する。電気非伝導体
である材料のキャプ３０ｃによって、空洞部４の背部閉
鎖が形成される。空洞部内でプラズマ４１が産生され、
高温気体流４２としてノズル３４から出現する。気体流
４２は、ノズル３４の出口開口部からある距離に位置す
る基体２に向けられている。それは、それに沿って供給
粉末粒子１を引き、Ａｒの割合に依存して速度１２０〜
２５０ｍ／秒まで粉末粒子を加速し、粉末粒子を２００
０℃超の温度まで加熱し、少なくともＳｉＯ2が液体相
を通過するようにする。温度はＨ2割合によって影響さ
れる。Ｈ2割合が高いほど温度も高い。
たデバイス３は、電極３０ａ、３０ｂから形成されるノ
ズル３４、直流電流Ｉのための接続部３０１、３０２、
プラズマ気体４０のアルゴンＡｒと水素Ｈ2のための供
給ライン３２、及び噴霧される材料１０（ＺｒＳｉ
Ｏ4）（粉末粒子１の形態のノズル３４中にしたたり落
ちる）のための供給ライン３１を有する。電気非伝導体
である材料のキャプ３０ｃによって、空洞部４の背部閉
鎖が形成される。空洞部内でプラズマ４１が産生され、
高温気体流４２としてノズル３４から出現する。気体流
４２は、ノズル３４の出口開口部からある距離に位置す
る基体２に向けられている。それは、それに沿って供給
粉末粒子１を引き、Ａｒの割合に依存して速度１２０〜
２５０ｍ／秒まで粉末粒子を加速し、粉末粒子を２００
０℃超の温度まで加熱し、少なくともＳｉＯ2が液体相
を通過するようにする。温度はＨ2割合によって影響さ
れる。Ｈ2割合が高いほど温度も高い。
【０００７】プラズマ気体の場合、Ｈ2とＡｒの割合は
比較的広い限界内で変わりうる。体積関係（Ｈ2／Ａ
ｒ）は、標準条件下、０．０１〜０．５の値を有すべき
である。他の気体、例えばＨｅもプラズマ気体の成分と
して使用できる。
比較的広い限界内で変わりうる。体積関係（Ｈ2／Ａ
ｒ）は、標準条件下、０．０１〜０．５の値を有すべき
である。他の気体、例えばＨｅもプラズマ気体の成分と
して使用できる。
【０００８】Ｈ2とＡｒの場合、流れの体積がそれぞれ
約５−２０と２０−６０標準Ｌ／分が選択される。電流
Ｉは４００−１０００Ａ、好ましくは５００−７００Ａ
の範囲である。ノズル３４と被覆される基体２の距離は
５０−１５０ｍｍである。
約５−２０と２０−６０標準Ｌ／分が選択される。電流
Ｉは４００−１０００Ａ、好ましくは５００−７００Ａ
の範囲である。ノズル３４と被覆される基体２の距離は
５０−１５０ｍｍである。
【０００９】図２で、ＡｒとＨ2を有する高温気体流４
２（図１）中の粒子１の飛行を示す。最初の固体状態
後、粒子１は状態１′を通過する。状態１′では、粒子
は表面で液化している。完全に融解した粒子１″は基体
２に入射する。粒子は、変形条件下、ラメラ要素２１に
固化する。この種の多数の要素２１は層２０を形成し、
層は基体２又は既に産生された層を覆う。水素Ｈ2は、
加熱された粒子１′に対し還元媒質として作用し（矢４
３）、結果としてケイ素、特に一酸化ケイ素ＳｉＯを含
有する気体を遊離させる（矢４４）。更に、ケイ素含有
気体の高温遊離も、気体流４２の高温の結果として起
る。最後に、基体２への入射後、ケイ素を含有する更な
る分解産物が遊離できる（矢４５）。このように産生さ
れた被覆の調査によると、ＺｒとＳｉの原子比は１．１
超である（最初のジルコンでは１）。無定形ＳｉＯ2相
を有する成分は見出されなかったか、又はこれらの成分
は僅かで、約６重量％未満であった。ＺｒＳｉＯ4の割
合は１０％未満であった。ケイ素Ｓｉは部分的にＺｒＯ
2に溶解している。単斜晶系ＺｒＯ2の割合の場合に、１
０％未満の値が測定できた。ＺｒＯ2は、主に立方晶系
型及び／又は正方晶系型に安定化されて存在した。立方
晶系型及び／又は正方晶系型は、単斜晶系よりも噴霧被
覆の機械的性質のためにかなり好ましい。ＺｒＯ2の安
定化は、例えば酸化ランタニド（酸化希土類）、Ｙ2Ｏ3
又はＳｃ2Ｏ3の添加から生じる。
２（図１）中の粒子１の飛行を示す。最初の固体状態
後、粒子１は状態１′を通過する。状態１′では、粒子
は表面で液化している。完全に融解した粒子１″は基体
２に入射する。粒子は、変形条件下、ラメラ要素２１に
固化する。この種の多数の要素２１は層２０を形成し、
層は基体２又は既に産生された層を覆う。水素Ｈ2は、
加熱された粒子１′に対し還元媒質として作用し（矢４
３）、結果としてケイ素、特に一酸化ケイ素ＳｉＯを含
有する気体を遊離させる（矢４４）。更に、ケイ素含有
気体の高温遊離も、気体流４２の高温の結果として起
る。最後に、基体２への入射後、ケイ素を含有する更な
る分解産物が遊離できる（矢４５）。このように産生さ
れた被覆の調査によると、ＺｒとＳｉの原子比は１．１
超である（最初のジルコンでは１）。無定形ＳｉＯ2相
を有する成分は見出されなかったか、又はこれらの成分
は僅かで、約６重量％未満であった。ＺｒＳｉＯ4の割
合は１０％未満であった。ケイ素Ｓｉは部分的にＺｒＯ
2に溶解している。単斜晶系ＺｒＯ2の割合の場合に、１
０％未満の値が測定できた。ＺｒＯ2は、主に立方晶系
型及び／又は正方晶系型に安定化されて存在した。立方
晶系型及び／又は正方晶系型は、単斜晶系よりも噴霧被
覆の機械的性質のためにかなり好ましい。ＺｒＯ2の安
定化は、例えば酸化ランタニド（酸化希土類）、Ｙ2Ｏ3
又はＳｃ2Ｏ3の添加から生じる。
【００１０】ＺｒＯ2の安定化のために、Ｙ2Ｏ3又はＳ
ｃ2Ｏ3及び／又は酸化ランタニド、特にＮｄ2Ｏ3、Ｙｂ
2Ｏ3及び／又はＤｙ2Ｏ3の更なる粒子も、適用される材
料に加えることができる。これらの酸化ランタニド又は
Ｙ2Ｏ3又はＳｃ2Ｏ3それぞれの割合の場合、３−１０モ
ル％を選択することが好ましい。これらの添加物によ
り、単斜晶系結晶構造を有するＺｒＯ2の割合が減少す
る。噴霧被覆の熱的機械的耐久性はそれによって改良さ
れる。
ｃ2Ｏ3及び／又は酸化ランタニド、特にＮｄ2Ｏ3、Ｙｂ
2Ｏ3及び／又はＤｙ2Ｏ3の更なる粒子も、適用される材
料に加えることができる。これらの酸化ランタニド又は
Ｙ2Ｏ3又はＳｃ2Ｏ3それぞれの割合の場合、３−１０モ
ル％を選択することが好ましい。これらの添加物によ
り、単斜晶系結晶構造を有するＺｒＯ2の割合が減少す
る。噴霧被覆の熱的機械的耐久性はそれによって改良さ
れる。
【００１１】噴霧される材料は非常にコンパクトな粉末
粒子１からなることができる。図３参照。それらの直径
の大部分は１０〜１００μｍの範囲の値であるべきであ
る。図４に示すように、粉末粒子１はまた多孔性である
ように形成されることができる。これらの多孔性粒子１
から、Ｓｉに特に乏しい噴霧被覆が得られる。この種の
粒子１は、非常に細かくすり砕かれた粉末から得ること
ができ、それは、ノズルから噴射されたスラリーの形態
で噴霧乾燥される。ボール様団塊は、多数の粒子１１に
よってこのようにして生じ、最終的に炉で焼結する。高
温プラズマでの噴霧粉末の前処理は、酸化ランタニド又
はＹ2Ｏ3又はＳｃ2Ｏ3がそれぞれ加えられたとき、流れ
挙動の改良や均一性の改良などの利点をもたらす。
粒子１からなることができる。図３参照。それらの直径
の大部分は１０〜１００μｍの範囲の値であるべきであ
る。図４に示すように、粉末粒子１はまた多孔性である
ように形成されることができる。これらの多孔性粒子１
から、Ｓｉに特に乏しい噴霧被覆が得られる。この種の
粒子１は、非常に細かくすり砕かれた粉末から得ること
ができ、それは、ノズルから噴射されたスラリーの形態
で噴霧乾燥される。ボール様団塊は、多数の粒子１１に
よってこのようにして生じ、最終的に炉で焼結する。高
温プラズマでの噴霧粉末の前処理は、酸化ランタニド又
はＹ2Ｏ3又はＳｃ2Ｏ3がそれぞれ加えられたとき、流れ
挙動の改良や均一性の改良などの利点をもたらす。
【００１２】図５は、ラメラ要素２１をもつ、ジルコン
から産生された被覆の構造を示し、図面は検査（電子顕
微鏡画像）に基づいて作製された。この製図家の図面で
は、境界線だけを示す。これらは部分的に弱くしか、又
は全く認識できなかった。境界線に沿って、可視でき
る、部分的にクラスター中の孔は画かれていない。ラメ
ラ要素２１に加えて、多数の非ラメラ要素２１′も観察
できる。矢４２′は気体流４２の方向を示す。
から産生された被覆の構造を示し、図面は検査（電子顕
微鏡画像）に基づいて作製された。この製図家の図面で
は、境界線だけを示す。これらは部分的に弱くしか、又
は全く認識できなかった。境界線に沿って、可視でき
る、部分的にクラスター中の孔は画かれていない。ラメ
ラ要素２１に加えて、多数の非ラメラ要素２１′も観察
できる。矢４２′は気体流４２の方向を示す。
【００１３】断熱被覆は層複合材料の一部を形成する。
図６参照。被覆は接着体５を介し基体２と結合する。接
着体５は、金属合金、特に式ＭＣｒＡｌＸ（式中、Ｍ＝
Ｎｉ、Ｃｏ、ＮｉＣｏ、ＣｏＮｉ又はＦｅ、及びＸ＝
Ｙ、Ｈｆ、Ｐｔ、Ｐａ、Ｒｅ、Ｓｉ又は後者の任意の組
み合わせ）からなる。断熱被覆は多層に構築され、層
は、酸化ジルコニウム（層２５として示す）とケイ酸ジ
ルコニウム（ジルコン）（層２０）を用いて交互に製造
するのが好ましい。
図６参照。被覆は接着体５を介し基体２と結合する。接
着体５は、金属合金、特に式ＭＣｒＡｌＸ（式中、Ｍ＝
Ｎｉ、Ｃｏ、ＮｉＣｏ、ＣｏＮｉ又はＦｅ、及びＸ＝
Ｙ、Ｈｆ、Ｐｔ、Ｐａ、Ｒｅ、Ｓｉ又は後者の任意の組
み合わせ）からなる。断熱被覆は多層に構築され、層
は、酸化ジルコニウム（層２５として示す）とケイ酸ジ
ルコニウム（ジルコン）（層２０）を用いて交互に製造
するのが好ましい。
【００１４】図６の例で、断熱被覆は２つの層２５と２
０だけからなる。図６で示したのとは異なり、部分的又
は完全に安定化されたＺｒＯ2は外層２０のために供給
されるのが好ましく、外層２０は熱的機械的高安定性を
有すべきである。内層２５はできるだけ低い伝熱性指数
を有すべきである。この種の組み合わせは、通常の被覆
と比較してより薄い被覆を可能し、ガスタービンの燃焼
室のために使用される。
０だけからなる。図６で示したのとは異なり、部分的又
は完全に安定化されたＺｒＯ2は外層２０のために供給
されるのが好ましく、外層２０は熱的機械的高安定性を
有すべきである。内層２５はできるだけ低い伝熱性指数
を有すべきである。この種の組み合わせは、通常の被覆
と比較してより薄い被覆を可能し、ガスタービンの燃焼
室のために使用される。
【００１５】図７の例は、多数の層２０、２５（全てほ
ぼ等しい厚さ（約１００μｍ）を示す。層２０、２５は
また、異なる厚さをもつことができる。図８参照。厚い
ベース被覆２５′、約３００μｍ；次いで２枚の薄い被
覆２０′、２５、各場合に２０−４０μｍ；最後に別の
厚い被覆２０。
ぼ等しい厚さ（約１００μｍ）を示す。層２０、２５は
また、異なる厚さをもつことができる。図８参照。厚い
ベース被覆２５′、約３００μｍ；次いで２枚の薄い被
覆２０′、２５、各場合に２０−４０μｍ；最後に別の
厚い被覆２０。
【００１６】図９の例では、移行被覆２５０を、ベース
被覆２５とカバー被覆２０の間に配置する。この被覆２
５０の場合、ベース被覆２５の組成からカバー被覆２０
の組成への移行を形成する連続的に変化する組成が提供
される。
被覆２５とカバー被覆２０の間に配置する。この被覆２
５０の場合、ベース被覆２５の組成からカバー被覆２０
の組成への移行を形成する連続的に変化する組成が提供
される。
【００１７】図１０の例では、ベース被覆２５はジルコ
ンを用いて製造される。セラミックカバー被覆２０５
は、移行被覆２５０のように、連続的に変化する組成を
有する。
ンを用いて製造される。セラミックカバー被覆２０５
は、移行被覆２５０のように、連続的に変化する組成を
有する。
【００１８】プラズマ噴霧による代わりに、ジルコン断
熱被覆はまた、熱付与媒質が火炎によって形成される他
の高温噴霧法によっても製造できる。記載された断熱被
覆は、ガスタービン又はディーゼル式機関で使用される
機械部品で使用できるので好ましい。これらの使用で
は、断熱被覆は各場合に、高温燃焼気体に対する保護と
して役立つ。
熱被覆はまた、熱付与媒質が火炎によって形成される他
の高温噴霧法によっても製造できる。記載された断熱被
覆は、ガスタービン又はディーゼル式機関で使用される
機械部品で使用できるので好ましい。これらの使用で
は、断熱被覆は各場合に、高温燃焼気体に対する保護と
して役立つ。
【００１９】
【発明の効果】本発明により、機械部品に適用でき、経
済的なジルコンによる断熱被覆ができる高温噴霧方法の
使用が提供できる。
済的なジルコンによる断熱被覆ができる高温噴霧方法の
使用が提供できる。
【図１】 プラズマ噴霧方法を行うデバイスの模式図。
【図２】 基体に噴霧されているときの粉末粒子の飛行
の模式図。
の模式図。
【図３】 粉末粒子の断面図。
【図４】 粉末粒子の断面図。
【図５】 本発明により製造した断熱被覆の層の形態的
模式図。
模式図。
【図６】 多層の断熱被覆の断面図。
【図７】 多層の断熱被覆の断面図。
【図８】 多層の断熱被覆の断面図。
【図９】 多層の断熱被覆の断面図。
【図１０】 多層の断熱被覆の断面図。
１…粉末粒子、２…基体、３…デバイス、４…空洞部、
５…接着体、１０…材料、１１…焼結粒子、２０…層
（外層、断熱被覆）、２０′…断熱被覆、２１…ラメラ
要素、２５…層、２５′…断熱被覆、３０ａ…電極、３
０ｂ…電極、３１…供給ライン、３２…供給ライン、３
４…ノズル、４０…プラズマ気体、４１…プラズマ、４
２…気体流、３０１…接続部、３０２…接続部、Ｉ…直
流電流。
５…接着体、１０…材料、１１…焼結粒子、２０…層
（外層、断熱被覆）、２０′…断熱被覆、２１…ラメラ
要素、２５…層、２５′…断熱被覆、３０ａ…電極、３
０ｂ…電極、３１…供給ライン、３２…供給ライン、３
４…ノズル、４０…プラズマ気体、４１…プラズマ、４
２…気体流、３０１…接続部、３０２…接続部、Ｉ…直
流電流。
Claims (10)
- 【請求項１】 最低８０モル％のケイ酸ジルコニウムＺ
ｒＳｉＯ4、特に鉱物ジルコンからなる粉末形態の材料
（１０）から形成される断熱被覆用の層（２０）の製造
のための高温噴霧方法の使用であって、材料の粉末粒子
（１）の大部分は１０〜１００μｍの範囲の直径を有
し、該粒子は、還元条件下、２０００℃超の温度で、気
体流（４２）中で少なくとも部分的に融解している該方
法の使用であって、粒子から形成される層（２０）はラ
メラ要素（２１）をもつ構造を有し、適切な気体又は気
体混合物、好ましくは水素、はケイ素、特に一酸化ケイ
素ＳｉＯを含有する気体の遊離の還元手段として使用さ
れ、及び／又はケイ素含有気体の高温遊離は熱付与媒質
の高温の結果として起るように、方法上のパラメータ
ー、とりわけ熱付与媒質中、特にプラズマ（４１）又は
火炎中、の粒子の滞留時間、熱付与媒質の温度、及び粒
子に転移する運動量が選択されることを特徴とする該方
法の使用。 - 【請求項２】 材料（１０）は主としてコンパクトな粉
末粒子（１）からなる；又は、粉末粒子は多孔性に形成
され、特に多数の焼結粒子（１１）からなる；及び、材
料（１０）は好ましくはホモゲナイズされた形態で使用
され、次いで高温プラズマで処理される；ことを特徴と
する請求項１に記載の高温噴霧方法の使用。 - 【請求項３】 Ｙ2Ｏ3、Ｓｃ2Ｏ3及び／又は酸化ランタ
ニド、特にＮｄ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3及び／又はＤｙ2Ｏ3を、
施用する材料（１０）と更に混合し、これらの酸化ラン
タニド又はＹ2Ｏ3又はＳｃ2Ｏ3の割合はそれぞれ約３−
１０モル％であることを特徴とする請求項１又は２に記
載の高温噴霧方法の使用。 - 【請求項４】 ノズル（３４）を有する電極（３０ａ，
３０ｂ）から形成される空洞部（４）、直流電流（Ｉ）
の接続部（３０１、３０２）、及び気体流を形成するプ
ラズマ気体（４０）と噴霧する材料（１０）のための供
給ライン（３２、３１）を有する該方法を行うデバイス
（３）でもって、断熱被覆の一層（２０）は、プラズマ
噴霧を適用されることを特徴とする請求項１〜３のいず
れか１項に記載の高温噴霧方法の使用。 - 【請求項５】 プラズマ気体（４０）はＨ2とＡｒの混
合物であり、標準条件下のその体積比は０．０１−０．
０５Ｈ2／Ａｒ、例えばＨ2とＡｒの流れの体積はそれぞ
れ約５−２０と２０−６０標準Ｌ／分である；電流
（Ｉ）は４００−１０００Ａ、好ましくは５００−７０
０Ａの範囲である；及び、被覆されるべき基体（２）か
らのノズル（３４）の距離（ａ）は５０−１５０ｍｍで
ある；ことを特徴とする請求項４に記載の該方法の使
用。 - 【請求項６】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の高
温噴霧方法を用いて、少なくとも部分的に製造される層
（２０、２５）を有する１層以上の断熱被覆を有する機
械部品において、このように製造された層（２０）のＺ
ｒとＳｉの原子比は１．１を超え、特に無定形ＳｉＯ2
相を有する構成物は存在しないか、又は約６重量％未満
であり、ＺｉＳｉＯ4の割合は１０重量％未満であり、
単斜晶系ＺｒＯ2の割合は１０重量％未満であり、Ｚｒ
Ｏ2は、立方晶系型及び／又は正方晶系型で主に安定化
されて存在し、ＳｉはそのＺｒＯ2に部分的に溶解し、
更に外層（２０）は好ましくは部分的又は完全に安定化
されたＺｒＯ2からなることを特徴とする該機械部品。 - 【請求項７】 標準圧力で、最大９００℃で、断熱被覆
の伝熱性指数は０．８Ｗ／ｍ．Ｋ未満であり、好ましく
は０．６Ｗ／ｍ．Ｋ未満であることを特徴とする請求項
６に記載の機械部品。 - 【請求項８】 断熱被覆（２０、２５）は層複合材料の
部分を形成し、断熱被覆は接着体（５）を介し基体
（２）に結合し、接着体は金属合金、特にＭＣｒＡｌＸ
（式中、Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｏ、ＮｉＣｏ、ＣｏＮｉ又はＦ
ｅ、及びＸ＝Ｙ、Ｈｆ、Ｐｔ、Ｐａ、Ｒｅ、Ｓｉ、又は
後者の任意の組み合わせ）からなることを特徴とする請
求項６又は７に記載の機械部品。 - 【請求項９】 断熱被覆（２０、２５、２０′、２
５′）は２つ以上の層から形成され、その層は、ケイ酸
ジルコニウム及び酸化ジルコニウムを用いて、特に交互
に配置されるように製造されることを特徴とする請求項
８に記載の機械部品。 - 【請求項１０】 ガスタービン又はディーゼル式機関に
おける請求項７〜９のいずれか１項に記載の機械部品の
使用であって、各場合の断熱被覆は高温燃焼気体に対す
る保護として提供されることを特徴とする該機械部品の
使用。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| EP98810886 | 1998-09-07 | ||
| EP98810886-6 | 1998-09-07 |
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|---|---|
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| DE50309456D1 (de) * | 2002-11-22 | 2008-05-08 | Sulzer Metco Us Inc | Spritzpulver für die Herstellung einer bei hohen Temperaturen beständigen Wärmedämmschicht mittels einem thermischen Spritzverfahren |
| US7032808B2 (en) * | 2003-10-06 | 2006-04-25 | Outokumu Oyj | Thermal spray application of brazing material for manufacture of heat transfer devices |
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| US8272122B2 (en) * | 2004-06-09 | 2012-09-25 | Mill Masters, Inc. | Tube mill with in-line braze coating process |
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| KR101172147B1 (ko) | 2009-02-23 | 2012-08-07 | 시너스 테크놀리지, 인코포레이티드 | 플라즈마에 의한 라디칼을 이용한 박막 형성 방법 |
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| US8771791B2 (en) | 2010-10-18 | 2014-07-08 | Veeco Ald Inc. | Deposition of layer using depositing apparatus with reciprocating susceptor |
| US8877300B2 (en) | 2011-02-16 | 2014-11-04 | Veeco Ald Inc. | Atomic layer deposition using radicals of gas mixture |
| US9163310B2 (en) | 2011-02-18 | 2015-10-20 | Veeco Ald Inc. | Enhanced deposition of layer on substrate using radicals |
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-
1999
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- 1999-08-11 CA CA002280063A patent/CA2280063C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1999-09-06 NO NO994324A patent/NO994324L/no not_active Application Discontinuation
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