JP2002069607A

JP2002069607A - 遮熱コーティング材およびその製造方法、遮熱コーティング材を適用したガスタービン部材、並びにガスタービン

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Publication number: JP2002069607A
Application number: JP2001181831A
Authority: JP
Inventors: Taiji Torigoe; 泰治鳥越; Kazutaka Mori; 一剛森; Ikuo Okada; 郁生岡田; Sunao Aoki; 素直青木; Koji Takahashi; 孝二高橋; Minoru Ohara; 稔大原; Takehiko Hirata; 武彦平田; Hideaki Kaneko; 秀明金子
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2002-03-08
Anticipated expiration: 2021-06-15
Also published as: JP3631982B2

Abstract

(57)【要約】【課題】より高い遮熱性とより高い耐剥離性を得るガ
スタービン部材を被覆する遮熱コーティング材に関す
る。【解決手段】本発明の第一の態様として、基材２１の
上に金属結合層２２および多孔質のＺｒＯ₂系セラミッ
クス層２３が順次積層されており、セラミックス層２３
には厚さ方向に伸びる微細なき裂２４が生じている。こ
のき裂２４は、溶射法等により金属結合層２２の上にセ
ラミックス層２３を積層した後、基材２１の裏面を冷却
しながらセラミックス層２３の表面にレーザービームを
照射して表面温度を１０００℃〜１７００℃に加熱、冷
却の熱サイクルを付与することにより、形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遮熱コーティング
材およびその製造方法、遮熱コーティング材を適用した
ガスタービン部材、並びにガスタービンに関し、例えば
産業用ガスタービンの動翼、静翼または燃焼器などの高
温環境下で使用される部品の遮熱コーティングに適用し
て有用な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ガスタービンの動翼や静翼、ある
いは燃焼器の内筒や尾筒あるいは分割環などの高温部品
は、高温環境下にて使用されるため、一般に、その表面
に遮熱コーティングが施されている。図１１は、従来の
遮熱コーティング膜の構成を示す断面図である。従来、
遮熱コーティング膜は、動翼等の基材１１上にＭＣｒＡ
ｌＹ合金よりなる金属結合層１２が積層され、さらにそ
の上にトップコートとしてＺｒＯ₂（ジルコニア）系セ
ラミックス層１３、例えばＹ₂Ｏ₃を６〜８ｗｔ％の割合
で添加した部分安定化ＺｒＯ₂（以下、ＹＳＺとす
る。）層、が積層された構成となっている。ここでＭＣ
ｒＡｌＹのＭは、ＮｉやＣｏやＦｅ等の単独元素または
それらの２種類以上の元素の組み合わせである。

【０００３】ところで、近時、ガスタービンのタービン
入口温度はより高温化してきており、トップコートに対
してより高い遮熱性が要求されている。また、タービン
入口温度の高温化にともなって、金属製の基材１１とＺ
ｒＯ₂系セラミックス層１３との熱膨張差に起因する熱
応力がより大きくなっている。この熱応力によって、ト
ップコートの剥離がひき起こされ、遮熱コーティング膜
の耐久性が劣化する。したがって、トップコートの剥離
を防ぐための改善が必要となる。

【０００４】そこで、従来、トップコートのセラミック
ス層１３を積層する際に電子ビーム物理蒸着法を用い
て、柱状晶のＺｒＯ₂系セラミックスを生成する試みが
なされている。また、溶射法によりＺｒＯ₂系セラミッ
クスを生成しながらその厚さ方向に微細なき裂を生じさ
せる試みがなされている。これらの試みによれば、基材
１１とセラミックス層１３との間に生じる熱応力が緩和
されるため、トップコートの剥離を防ぐことが可能とな
る。

【０００５】また、ＹＳＺよりも熱伝導率が、約２０％
低いセラミックスとして、Ｙ₂Ｏ₃の代わりにＤｙ₂Ｏ₃を
添加した部分安定化ＺｒＯ₂（以下、ＤｙＳＺとする）
が注目されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子ビ
ーム物理蒸着法では、その施工に長時間を要するため、
大型のガスタービンなどへの適用はコスト的に困難であ
り、また、熱伝達率が多孔質セラミックスに比べて、約
３０％大きいために、膜厚を大きくせざるを得ず、やは
り適用が困難である。さらにまた、溶射法によりき裂を
生じさせながらセラミックス層を積層する方法では、き
裂を生じさせるためにセラミックスを緻密に生成させる
必要があり、そのためトップコートの熱伝導率が大きく
なって遮熱性が低下するという問題点がある。また、き
裂が厚さ方向のみならず、層方向にも生じることが多
く、セラミックス層が層状に剥離してしまうという問題
点もある。

【０００７】また、ＤｙＳＺはＹＳＺよりも約１０％線
膨張係数が小さい。そのため、遮熱コーティング膜のト
ップコートをＤｙＳＺで構成した場合、ＹＳＺの場合と
比べてより高い遮熱性が得られるが、耐剥離性が低いお
それがある。

【０００８】さらに、遮熱コーティング(TBC: thermal
barrier coating)用溶射原料として安定化ジルコニアを
用いる場合、ジルコニアとイットリアの粉末を２５００
℃以上で電融した後、得られたインゴットを平均粒径４
０〜８０μｍに粉砕して安定化ジルコニアの溶射用粉体
を得る方法や、ジルコニアとイットリアの粉末をスラリ
ー混合し、スプレードライヤーを用いて球状に造粒した
後、熱処理して安定化ジルコニアの溶射用粉体を得る方
法が知られている。しかし、これらの方法では、ジルコ
ニアの拡散速度が遅い等の理由により、ジルコニアとイ
ットリアの混合が均一でないため、完全な安定化ジルコ
ニアの製造は困難である。即ち、完全な安定化ジルコニ
アは正方晶となるはずであるが、単斜晶ジルコニアが残
る問題がある。単斜晶ジルコニアは、１０００℃で相変
態を起こし正方晶に変化するが、この場合に単斜晶と正
方晶の熱膨張率の違いにより、内部に熱応力を生ずる問
題がある。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、本発明の第一の態様は、遮熱コーティング膜のトッ
プコートを多孔質でかつ厚さ方向に伸びる微細なき裂を
有するセラミックス層で構成し、それによってより高い
遮熱性とより高い耐剥離性とを兼ね備えた遮熱コーティ
ング材およびその製造方法を提供することを目的とす
る。また、本発明の第一の態様の他の目的は、より高い
遮熱性とより高い耐剥離性とを兼ね備えた遮熱コーティ
ング材を適用することによって、温度環境が従来よりも
高温であっても十分な耐久性を有するガスタービン部材
を提供することである。

【００１０】本発明の第二の態様は、トップコートにＹ
ＳＺを用いた場合と比べてより高い遮熱性とより高い耐
剥離性とを兼ね備えた遮熱コーティング材を提供するこ
とを目的とする。また、本発明の第二の態様の他の目的
は、トップコートにＹＳＺを用いた場合と比べてより高
い遮熱性とより高い耐剥離性とを兼ね備えた遮熱コーテ
ィング材を適用することによって、温度環境が従来より
も高温であっても十分な耐久性を有するガスタービン部
材を提供することである。

【００１１】本発明の第三の態様は、ＴＢＣ用溶射原料
として、イットリア等の希土類酸化物粒子とジルコニア
粒子とが均一に混合された安定化度の高い安定化ジルコ
ニア粉末を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、より高い遮熱性を確保するためには、
トップコートを多孔質のセラミックスで構成することが
有効であると考えた。また、より高い耐剥離性を確保す
るためには、そのセラミックス層に厚さ方向に伸びる微
細なき裂を生じさせることが有効であると考え、鋭意研
究を重ねた結果、本発明の第一の態様の完成に至った。

【００１３】また、本発明者は、Ｙｂ₂Ｏ₃で部分安定化
させたＺｒＯ₂（以下、ＹｂＳＺとする）に着目した。
ＹｂＳＺは、ＹＳＺやＤｙＳＺよりも線膨張係数が、１
０〜２０％大きいため、高い耐剥離性が得られる可能性
がある。つまり、本発明者は、ＹＳＺよりも遮熱効果が
高いＤｙＳＺと、ＹＳＺよりも耐剥離性が高いＹｂＳＺ
との複合材料をトップコートに用いることが有効である
と考え、鋭意研究を重ねた結果、本発明の第二の態様の
完成に至った。

【００１４】さらに、ＴＢＣ用溶射原料として、組み合
わせるジルコニウム粉末と希土類酸化物粉末の比表面積
に着目し、本発明の第三の態様の完成に至った。

【００１５】すなわち、本発明の第一の態様にかかる遮
熱コーティング材は、基材の上に金属結合層を積層し、
前記金属結合層の上に、多孔質でかつ厚さ方向に伸びる
微細なき裂を有する部分安定化ＺｒＯ₂よりなるセラミ
ックス層を積層したことを特徴とする。この発明におい
て、前記セラミックス層の多孔質部分における気孔率
は、１％以上３０％以下であってもよい。また、その多
孔質部分における密度は、４ｇ／ｍｍ³以上６．５ｇ／
ｍｍ³以下であってもよい。また、前記セラミックス層
の熱伝導率は、０．５ｗ／ｍ・Ｋ以上５ｗ／ｍ・Ｋ以下
であってもよいし、前記セラミックス層の断面における
単位長さ（１ｍｍ）あたりの前記き裂の数は、１本以上
１０本以下であってもよい。

【００１６】この遮熱コーティング材によれば、トップ
コートが、多孔質でかつ厚さ方向に伸びる微細なき裂を
有する部分安定化ＺｒＯ₂よりなるセラミックス層でで
きているため、従来の多孔質のものと同等の高い遮熱効
果を有しつつ、かつ、電子ビーム物理蒸着法と同等の高
い耐剥離性が得られる。したがって、温度環境が従来よ
りも高温であっても十分な遮熱効果と耐久性を有する遮
熱コーティング材が得られる。

【００１７】また、本発明第一の態様にかかる遮熱コー
ティング材の製造方法は、基材の表面に金属結合層を積
層する工程と、前記金属結合層の表面にセラミックス層
を積層する工程と、前記基材の裏面を冷却しながら、前
記セラミックス層の表面にレーザービームを照射して加
熱することにより、前記セラミックス層に、その厚さ方
向に伸びる微細なき裂を生じさせる工程と、を含むこと
を特徴とする。この発明において、前記セラミックス層
の表面に前記レーザービームを１０ｍｍ以上４０ｍｍ以
下の径で照射する構成としてもよい。また、前記レーザ
ービームの照射により、前記セラミックス層の表面を１
０００℃以上１７００℃以下の温度に加熱するようにし
てもよい。前記レーザービームを、部分安定化ＺｒＯ₂
の相変態や焼結が起こらない範囲で、５回以上１０００
回以下の回数で照射する構成としてもよい。

【００１８】また、本製造方法において、セラミックス
層を積層する際に、気孔率が、１％以上３０％以下、ま
たは密度が、４ｇ／ｍｍ³以上６．５ｇ／ｍｍ³以下とな
るようにしてもよい。あるいは、熱伝導率が、０．５ｗ
／ｍ・Ｋ以上５ｗ／ｍ・Ｋ以下であったり、前記セラミ
ックス層の断面における単位長さ（１ｍｍ）あたりの前
記き裂の数が、１本以上１０本以下となるように前記き
裂を生じさせるようにしてもよい。

【００１９】この遮熱コーティング材の製造方法によれ
ば、セラミックス層を積層した後、レーザービームの照
射によりセラミックス層に微細なき裂を生じさせるた
め、極めて簡便かつ短時間／低コストで遮熱コーティン
グ材を形成することができる。また、ガスタービン部材
などの熱的に厳しい箇所にのみ選択的に本方法を適用す
ることができる。

【００２０】また、本発明の第一の態様にかかるガスタ
ービン部材は、基材の上に金属結合層が積層され、前記
金属結合層の上に、多孔質でかつ厚さ方向に伸びる微細
なき裂を有する部分安定化ＺｒＯ₂よりなるセラミック
ス層が積層されてなる遮熱コーティング膜で被覆されて
いることを特徴とする。この発明において、前記セラミ
ックス層の多孔質部分における気孔率は、１％以上３０
％以下であってもよい。また、密度は、４ｇ／ｍｍ³以
上６．５ｇ／ｍｍ³以下であってもよい。また、前記セ
ラミックス層の熱伝導率は、０．５ｗ／ｍ・Ｋ以上５ｗ
／ｍ・Ｋ以下であってもよいし、前記セラミックス層の
断面における単位長さ（１ｍｍ）あたりの前記き裂の数
は、１本以上１０本以下であってもよい。

【００２１】このガスタービン部材によれば、遮熱コー
ティング膜のトップコートが、多孔質でかつ厚さ方向に
伸びる微細なき裂を有する部分安定化ＺｒＯ²よりなる
セラミックス層でできており、その遮熱コーティング膜
により被覆されているため、温度環境が従来よりも高温
であっても十分な遮熱効果と耐久性を有するガスタービ
ン部材が得られる。

【００２２】また、本発明の第一の態様にかかるガスタ
ービンは、圧縮機で圧縮された後、燃焼器で燃焼させた
流体をタービンの静翼と動翼とで膨張させることによっ
て動力を発生するガスタービンにおいて、前記静翼およ
び前記動翼の一方または両方が、翼の基材の上に金属結
合層が積層され、前記金属結合層の上に、多孔質でかつ
厚さ方向に伸びる微細なき裂を有する部分安定化ＺｒＯ
₂よりなるセラミックス層が積層されてなる遮熱コーテ
ィング膜で被覆されており、好ましくは、前記セラミッ
クス層はつぎの（１）〜（４）の条件を１または２以上
満たすことを特徴とする。（１）前記セラミックス層の多孔質部分における気孔率
は、１％以上３０％以下であること。（２）前記セラミックス層の多孔質部分における密度
は、４ｇ／ｍｍ³以上６．５ｇ／ｍｍ³以下であること。（３）前記セラミックス層の熱伝導率は、０．５ｗ／ｍ
・Ｋ以上５ｗ／ｍ・Ｋ以下であること。（４）前記セラミックス層の断面における単位長さ（１
ｍｍ）あたりの前記き裂の数は、１本以上１０本以下で
あること。

【００２３】本発明の第二の態様にかかる遮熱コーティ
ング材は、基材の上に金属結合層を積層し、前記金属結
合層の上に、添加剤としてＤｙ₂Ｏ₃およびＹｂ₂Ｏ₃を添
加して部分安定化させた部分安定化ジルコニアよりなる
セラミックス層を積層したことを特徴とする。この発明
において、前記Ｄｙ₂Ｏ₃の添加割合は、０．０１ｗｔ％
以上１６．００ｗｔ％以下であり、前記Ｙｂ₂Ｏ₃の添加
割合は、０．０１ｗｔ％以上１７．００ｗｔ％以下であ
り、かつＤｙ₂Ｏ₃の添加割合とＹｂ₂Ｏ₃の添加割合との
合計は１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であり、ＺｒＯ₂
の添加割合は、８０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下となって
いてもよい。また、前記セラミックス層は、ＺｒＯ₂粉
末、Ｄｙ₂Ｏ₃粉末およびＹｂ₂Ｏ₃粉末を混合し、それを
固溶化させてなるＺｒＯ₂−Ｄｙ₂Ｏ₃−Ｙｂ₂Ｏ₃粉末の
溶射により形成された皮膜により構成されていてもよ
い。

【００２４】この遮熱コーティング材によれば、トップ
コートが、ＹＳＺよりも遮熱効果が高いＤｙＳＺと、Ｙ
ＳＺよりも耐剥離性が高いＹｂＳＺとの複合材料により
構成されているため、従来よりも高い遮熱効果と高い耐
剥離性が得られる。したがって、温度環境が従来よりも
高温であっても十分な耐久性を有する遮熱コーティング
材が得られる。

【００２５】また、本発明の第二の態様にかかるガスタ
ービン部材は、基材の上に金属結合層が積層され、前記
金属結合層の上に、添加剤としてＤｙ2Ｏ3およびＹｂ2
Ｏ3を添加して部分安定化させた部分安定化ジルコニア
よりなるセラミックス層が積層されてなる遮熱コーティ
ング膜で被覆されていることを特徴とする。この発明に
おいて、前記Ｄｙ₂Ｏ₃の添加割合は、０．０１ｗｔ％以
上１６．００ｗｔ％以下であり、前記Ｙｂ₂Ｏ₃の添加割
合は、０．０１ｗｔ％以上１７．００ｗｔ％以下であ
り、かつＤｙ₂Ｏ₃の添加割合とＹｂ₂Ｏ₃の添加割合との
合計は１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であり、ＺｒＯ₂
の添加割合は、８０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下となって
いてもよい。また、前記セラミックス層は、ＺｒＯ₂粉
末、Ｄｙ₂Ｏ₃粉末およびＹｂ₂Ｏ₃粉末を混合し、それを
固溶化させてなるＺｒＯ₂−Ｄｙ₂Ｏ₃−Ｙｂ₂Ｏ₃粉末の
溶射により形成された皮膜、または電子ビーム物理蒸着
法により形成された皮膜により構成されていてもよい。
また、最後にアンダーコートと母材とを良好に密着させ
るための真空熱処理を行っても良い。

【００２６】このガスタービン部材によれば、遮熱コー
ティング膜のトップコートが、ＹＳＺよりも遮熱効果が
高いＤｙＳＺと、ＹＳＺよりも耐剥離性が高いＹｂＳＺ
との複合材料で構成されており、その遮熱コーティング
膜により被覆されているため、温度環境が従来よりも高
温であっても十分な耐久性を有するガスタービン部材が
得られる。

【００２７】また、本発明の第二の態様にかかるガスタ
ービンは、圧縮機で圧縮された後、燃焼器で燃焼させた
流体をタービンの静翼と動翼とで膨張させることによっ
て動力を発生するガスタービンにおいて、前記静翼およ
び前記動翼の一方または両方が、翼の基材の上に金属結
合層が積層され、前記金属結合層の上に、添加剤として
Ｄｙ₂Ｏ₃およびＹｂ₂Ｏ₃を添加して部分安定化させた部
分安定化ジルコニアよりなるセラミックス層が積層され
てなる遮熱コーティング膜で被覆されており、好ましく
は、つぎの（１）〜（３）の条件を１または２以上満た
すことを特徴とする。（１）前記Ｄｙ₂Ｏ₃の添加割合は、０．０１ｗｔ％以上
１６．００ｗｔ％以下であり、前記Ｙｂ₂Ｏ₃の添加割合
は、０．０１ｗｔ％以上１７．００ｗｔ％以下であり、
かつＤｙ₂Ｏ₃の添加割合とＹｂ₂Ｏ₃の添加割合との合計
は１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であり、安定化剤以外
のＺｒＯ₂の添加割合は、８０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以
下であること。（２）前記セラミックス層は、ＺｒＯ₂粉末、Ｄｙ₂Ｏ₃
粉末およびＹｂ₂Ｏ₃粉末を混合し、それを固溶化させて
なるＺｒＯ₂−Ｄｙ₂Ｏ₃−Ｙｂ₂Ｏ₃粉末の溶射により形
成された皮膜であること。（３）前記セラミックス層は、所定の組成を有するイン
ゴットを電子ビーム物理蒸着により形成された皮膜であ
ること。

【００２８】本発明の第三の態様は、比表面積が１０ｍ
²／ｇ以上であるジルコニア粉体と、比表面積が１０ｍ²
／ｇ以上である希土類酸化物の粉体を添加してなるＴＢ
Ｃ用溶射原料を提供する。また、比表面積１０ｍ²／ｇ
以上のジルコニア粉体と比表面積１０ｍ²／ｇ以上の希
土類酸化物の粉体とを適当なバインダー又は分散剤とと
もに混合し、スラリー状にした後、平均粒径１０〜１０
０μｍに造粒し、１３００〜１６００℃で１〜１０時間
の条件で熱処理することを特徴とするＴＢＣ用溶射原料
の製造方法を提供する。さらに、このＴＢＣ用溶射原料
を溶射して得られる被膜を有するガスタービン部材、該
ガスタービン部材を有するガスタービンを提供する。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の第一の態様にかかる遮熱
コーティングの実施の形態について説明する。図１は、
本発明の第一の態様にかかる遮熱コーティング材を適用
した遮熱コーティング膜の構成を示す断面図である。遮
熱コーティング膜は、動翼等の基材２１の上に、耐食性
および耐酸化性に優れた金属結合層２２としてＭＣｒＡ
ｌＹ合金層が積層され、さらにその上にトップコートと
して、たとえば、Ｙ₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃もしくはＹｂ₂Ｏ₃の
いずれか一つまたは２つ以上で部分安定化させたＺｒＯ
₂系セラミックス層２３が積層された構成となってい
る。このセラミックス層２３は多孔質であり、かつセラ
ミックス層２３には厚さ方向に伸びる微細なき裂２４が
生じている。

【００３０】金属結合層２２は、基材２１と多孔質Ｚｒ
Ｏ₂ 系セラミックス層２３との熱膨張係数の差を小さく
して熱応力を緩和する機能を有し、セラミックス層２３
が基材２１から剥離するのを防いでいる。ここで、ＭＣ
ｒＡｌＹ合金のＭは、ＮｉやＣｏやＦｅ等の単独元素ま
たは２種類以上の元素の組み合わせである。

【００３１】多孔質ＺｒＯ₂系セラミックス層２３にお
いて、多孔質部分における気孔率は、好ましくは、１％
以上３０％以下である。その理由は、１％より気孔率が
少ないと著しく熱伝達率が高くなり、遮熱効果が低くな
る場合があり、また、３０％より気孔率が多くなるとセ
ラミックス層の機械的強度が大幅に低下する場合がある
ため耐熱サイクル性に劣るようになるからである。気孔
率は、断面ミクロ組織から画像解析を行うことにより測
定できる。

【００３２】また、セラミックス層２３の多孔質部分に
おける密度は、好ましくは、４ｇ／ｍｍ³以上６．５ｇ
／ｍｍ³以下である。その理由は、密度が４ｇ／ｍｍ³よ
りも小さいと皮膜の機械的強度が低くなる場合があり、
一方、密度が６．５ｇ／ｍｍ ³以上では皮膜が、ち密で
熱伝達率が大きく、遮熱性に劣る場合があるからであ
る。

【００３３】また、セラミックス層２３の熱伝導率は、
好ましくは、０．５ｗ／ｍ・Ｋ以上５ｗ／ｍ・Ｋ以下で
ある。その理由は、熱伝達率が５ｗ／ｍ・Ｋ以上では、
遮熱コーティングとしての効果が充分ではない場合があ
り、一方、０．５ｗ／ｍ・Ｋ以下の皮膜の場合、気孔が
多く導入されることとなり、皮膜の機械的強度が低く、
耐熱サイクル性に劣る場合があるからである。熱伝導率
は、レーザフラッシュ法に基づき測定できる。これは、
この種の熱伝導率測定法としては一般的なものである。

【００３４】また、セラミックス層２３の断面における
単位長さ（１ｍｍ）あたりのき裂２４の数は、好ましく
は、１本以上１０本以下である。その理由は、１ｍｍ当
たり１本未満では、線膨張係数差に起因する熱応力と緩
和することができず、従来のものと大差ない場合があ
り、また、１０本を超えると割れが互いに連結し易くな
り、耐熱サイクル性が悪くなる場合があるからである。
き裂の数は、断面ミクロ組織から基材に並行な単位長さ
当たりのき裂の本数を測定することによって得ることが
できる。

【００３５】また、セラミックス層２３の厚さは、好ま
しくは、０．０５ｍｍ〜１．５ｍｍである。その理由
は、膜厚が０．０５ｍｍ以下では遮熱効果が低くなる場
合があり、１．５ｍｍ以上では耐久性が低くなる場合が
あるからである。金属結合層の厚さは、基材２１とＺｒ
Ｏ₂系セラミックス層２３との熱膨張係数の差を小さく
して熱応力を緩和する機能を有する厚さであればよい。

【００３６】つぎに、本発明にかかる遮熱コーティング
材を適用した遮熱コーティング膜の製造方法について説
明する。図２は、遮熱コーティング膜の製造手順の一例
を示すフローチャートである。図３〜図５は、それぞ
れ、その遮熱コーティング膜の製造段階の一状態を示す
断面図である。

【００３７】まず、基材２１の表面に金属結合層２２を
積層する（ステップＳ１、図３参照）。金属結合層２２
の積層方法としては、好ましくは低圧プラズマ溶射法ま
たは電子ビーム物理蒸着法が用いられる。つづいて、金
属結合層２２の表面に、たとえば溶射法により多孔質の
部分安定化ＺｒＯ₂よりなるセラミックス層２３を積層
する（ステップＳ２、図４参照）。この後、ボンドコー
トと基材とを良好に密着させるために、真空熱処理を行
ってもよい。

【００３８】つづいて、図５に示すように、基材２１の
裏面２１ａを冷却しながら、セラミックス層２３の表面
２３ａにレーザービーム２５を照射してセラミックス層
２３の表面温度を、好ましくは１０００℃〜１７００℃
とする（ステップＳ３）。この温度範囲の限定理由は、
１０００℃未満では微細な縦割れを作るのに、レーザー
の照射回数が非常に多くなり、経済的でなくなる場合が
あり、また、１７００℃を超えるとセラミックス層に相
変態や焼結が短時間で生じたり、縦割れ以外に横割れも
生じるようになってくるからである。

【００３９】また、レーザー照射時に、好ましくは、レ
ーザービーム径がセラミックス層２３の表面において１
０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の径となるように調整する。そ
の理由は、１０ｍｍ未満ではレーザーを走査させるのに
多くの時間を有するようになり、不経済である場合があ
り、一方、４０ｍｍを超えるとレーザーのスポット内に
大きな温度分布が生じ、割れの形態、本数のコントロー
ルが難しくなる場合があるからである。レーザー源とし
て、たとえば炭酸ガスレーザーを用いることができる。

【００４０】レーザービーム２５の照射回数は、セラミ
ックス層２３を構成する部分安定化ＺｒＯ₂が相変態や
焼結を起こさない範囲で５回以上１０００回以下である
のが好ましい。その理由は、５回未満ではレーザー出力
を大きくする必要が生じる場合があり、セラミックス層
の表面温度を著しく上げることとなるし、また、１００
０回を超えると不経済となるからである。

【００４１】このようにレーザービーム２５を照射する
ことによって、図１に示すように、セラミックス層２３
に、その厚さ方向に伸びる微細なき裂２４が生じ（図２
のステップＳ４）、遮熱コーティング膜が完成する。

【００４２】上述した構成の遮熱コーティング材は、産
業用ガスタービンの動翼や静翼、あるいは燃焼器の内筒
や尾筒などの高温部品に適用して有用である。また、産
業用ガスタービンに限らず、車やジェット機などのエン
ジンの高温部品の遮熱コーティング膜にも適用できる。

【００４３】本発明の第二の態様にかかる遮熱コーティ
ングの実施の形態について説明する。図６は、本発明に
かかる遮熱コーティング材を適用した遮熱コーティング
膜の構成を示す断面図である。遮熱コーティング膜は、
動翼等の基材１２１の上に、耐食性および耐酸化性に優
れた金属結合層としてＭＣｒＡｌＹ合金層１２２が積層
され、さらにその上にトップコートとして、Ｄｙ₂Ｏ₃お
よびＹｂ₂Ｏ₃で部分安定化させたＺｒＯ₂（以下、Ｚｒ
Ｏ₂−（Ｄｙ₂Ｏ₃＋Ｙｂ₂Ｏ₃）とする）層１２３が積層
された構成となっている。ここでＭＣｒＡｌＹのＭは、
ＮｉやＣｏやＦｅ等の単独元素またはそれらの２種類以
上の元素の組み合わせである。

【００４４】ＭＣｒＡｌＹ合金層１２２は、基材１２１
とＺｒＯ₂−（Ｄｙ₂Ｏ₃＋Ｙｂ₂Ｏ₃）層１２３との熱膨
張係数の差を小さくして熱応力を緩和する機能を有し、
ＺｒＯ₂−（Ｄｙ₂Ｏ₃＋Ｙｂ₂Ｏ₃）層１２３が基材１２
１から剥離するのを防いでいる。ＭＣｒＡｌＹ合金層１
２２のＭは、ＮｉやＣｏやＦｅ等の単独元素または２種
類以上の元素の組み合わせである。ＭＣｒＡｌＹ合金層
１２２は低圧プラズマ溶射法または電子ビーム物理蒸着
法により積層される。

【００４５】ＺｒＯ₂−（Ｄｙ₂Ｏ₃＋Ｙｂ₂Ｏ₃）層１２
３において、各成分の好ましい添加割合は以下である。
Ｄｙ₂Ｏ₃の添加割合は、０．０１ｗｔ％以上１６．００
ｗｔ％以下である。また、Ｙｂ₂Ｏ₃の添加割合は、０．
０１ｗｔ％以上１７．００ｗｔ％以下である。それらＤ
ｙ₂Ｏ₃とＹｂ₂Ｏ₃は、合計で１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％
以下の割合で添加される。ＺｒＯ₂は、８０ｗｔ％以上
９０ｗｔ％以下の割合で添加される。Ｄｙ₂Ｏ₃とＹｂ₂
Ｏ₃の添加割合が上述したように限定される理由は、合
計で１０ｗｔ％未満では、ＺｒＯ₂セラミックスの部分
安定化が充分でなく高温長時間安定性に劣る場合があ
り、また、合計で２０ｗｔ％を超えると結晶構造が準安
定正方晶から立方晶主体となり、セラミックス層の強度
や靭性が大幅に低下して、耐熱サイクル性が低下する場
合があるからである。また、ＺｒＯ₂−（Ｄｙ₂Ｏ₃＋Ｙ
ｂ₂Ｏ₃）層１２３の厚さは、０．１〜１．５ｍｍである
のが好ましい。その理由は、０．１ｍｍより薄いと遮熱
性が充分でない場合があり、１．５ｍｍより厚いと耐久
性が著しく低下する場合があるからである。金属結合層
の厚さは、基材１２１とＺｒＯ₂−（Ｄｙ₂Ｏ₃＋Ｙｂ₂Ｏ
₃）層１２３との熱膨張係数の差を小さくして熱応力を
緩和する機能を有する厚さであればよく、好ましくは
０．０３〜１．０ｍｍである。

【００４６】ＺｒＯ₂−（Ｄｙ₂Ｏ₃＋Ｙｂ₂Ｏ₃）層１２
３は、ＺｒＯ₂−Ｄｙ₂Ｏ₃−Ｙｂ₂Ｏ₃粉末を用いて、大
気圧プラズマ溶射法もしくは電子ビーム物理蒸着法によ
り積層される。大気圧プラズマ溶射で使用されるＺｒＯ
₂−Ｄｙ₂Ｏ₃−Ｙｂ₂Ｏ₃粉末は、例えば、以下の手順に
より製造される。図７は、ＺｒＯ₂−Ｄｙ₂Ｏ₃−Ｙｂ₂Ｏ
₃粉末の製造手順を示すフローチャートである。

【００４７】まず、ＺｒＯ₂粉末と所定の添加割合のＤ
ｙ₂Ｏ₃粉末と所定の添加割合のＹｂ₂Ｏ₃粉末を用意し
（ステップＳ１）、適当なバインダーや分散剤とともに
ボールミルに入れて混合し（ステップＳ２）、スラリー
状にする（ステップＳ３）。それをスプレードライヤー
により粒状にして乾燥させた後（ステップＳ４）、拡散
熱処理により固溶化させ（ステップＳ５）、ＺｒＯ₂−
Ｄｙ₂Ｏ₃−Ｙｂ₂Ｏ₃の複合粉末を得る（ステップＳ
６）。この複合粉末をＭＣｒＡｌＹ合金層１２２上に溶
射することによって、本発明にかかる遮熱コーティング
材を適用した遮熱コーティング膜が得られる。用いるバ
インダーとしては、特に限定されないが、水系や樹脂系
バインダーが挙げられる。用いる分散剤としては、粉体
を分散できるものであればよい。混合手段としては、ボ
ールミルに限られず、アトライター等の通常の方法を用
いることができる。造粒手段としては、スプレードライ
ヤーに限られず、溶融、粉砕等の通常の方法を用いるこ
とができる。また、電子ビーム物理蒸着で用いるインゴ
ットは、所定の組成を有する原料を焼結または電融固化
して使用する。

【００４８】上述した構成の遮熱コーティング材は、産
業用ガスタービンの動翼や静翼、あるいは燃焼器の内筒
や尾筒などの高温部品に適用して有用である。また、産
業用ガスタービンに限らず、車やジェット機などのエン
ジンの高温部品の遮熱コーティング膜にも適用できる。

【００４９】本発明の第三の態様にかかるＴＢＣ用溶射
原料の実施の形態について説明する。図８は、本発明に
かかるＴＢＣ用溶射原料を溶射した遮熱コーティング膜
の構成の一例を示す断面図である。遮熱コーティング膜
は、動翼等の基材２２１の上に、耐食性および耐酸化性
に優れた金属結合層として、例えばＭＣｒＡｌＹ合金層
２２２が積層され、さらにその上にトップコートとし
て、希土類酸化物で安定化させたＺｒＯ₂（以下、Ｚｒ
Ｏ₂−希土類酸化物とする）層２２３が積層された構成
となっている。ここでＭＣｒＡｌＹのＭは、ＮｉやＣｏ
やＦｅ等の単独元素またはそれらの２種類以上の元素の
組み合わせである。ＺｒＯ₂−希土類酸化物層２２３の
厚さは、好ましくは０．１〜１．５ｍｍである。０．１
ｍｍより薄いと遮熱性が充分でない場合があり、１．５
ｍｍより厚いと耐久性が著しく低下する場合があるから
である。金属結合層の厚さは、基材２２１とＺｒＯ₂−
希土類酸化物層２２３との熱膨張係数の差を小さくして
熱応力を緩和する機能を有する厚さであればよく、好ま
しくは０．０３〜１．０ｍｍである。

【００５０】ＭＣｒＡｌＹ合金層２２２は、基材２２１
とＺｒＯ₂−希土類酸化物層２２３との熱膨張係数の差
を小さくして熱応力を緩和する機能を有し、ＺｒＯ₂−
希土類酸化物層２２３が基材２２１から剥離するのを防
いでいる。ＭＣｒＡｌＹ合金層２２２のＭは、ＮｉやＣ
ｏやＦｅ等の単独元素または２種類以上の元素の組み合
わせである。ＭＣｒＡｌＹ合金層２２２は低圧プラズマ
溶射法または電子ビーム物理蒸着法により積層される。

【００５１】ＺｒＯ₂−希土類酸化物層２２３は、ＢＥ
Ｔ法の測定に基づく比表面積において、比表面積１０ｍ
²／ｇ以上のジルコニア粉体と比表面積１０ｍ²／ｇ以上
の希土類酸化物の粉体を添加してなる。比表面積１０ｍ
²／ｇ以上の粉体とは、平均粒径がサブミクロンの粉体
である。サブミクロンの粉体は、従来の粉体と大きく異
なる特徴を有しており更なる検討が必要であるが、比表
面積の大きいジルコニア粉体と希土類酸化物の粉体を使
用するため、粒子同士が効果的に付着し、均一な混合が
可能となると考えられる。比表面積１０ｍ²／ｇ以上の
ジルコニア粉体は、市販されている。現在、比表面積の
最大のものとして５０ｍ²／ｇまでのジルコニア粉体が
製造されており、好適に使用できる。比表面積１０ｍ²
／ｇ以上の希土類酸化物の粉体は、希土類の炭酸塩を熱
分解して得られることが知られている。現在、比表面積
の最大のものとして３０ｍ²／ｇまでの希土類酸化物の
粉体が製造されており、好適に使用できる。例えば、炭
酸イットリウムや炭酸ジスプロシウム等の希土類の炭酸
塩を７００〜１０００℃で熱分解して得る。１０００℃
を超えると粒子成長して粒径が大きくなり比表面積が小
さくなる場合があり、７００℃未満では炭酸塩の分解が
不十分である場合がある。また、希土類酸化物の製造方
法としては、希土類のシュウ酸塩の熱分解が一般的であ
るが、シュウ酸塩の熱分解では比表面積が数ｍ²／ｇ程
度の希土類酸化物しか得られない。希土類酸化物として
は、好ましくは、イットリア（Ｙ₂Ｏ₃）、ジスプロシア
（Ｄｙ₂Ｏ₃）、イッテルビア（Ｙｂ₂Ｏ₃）、ネオジア
（Ｎｄ₂Ｏ₃）、サマリア（Ｓｍ₂Ｏ₃）、ユーロピア（Ｅ
ｕ₂Ｏ₃）、ガドリア（Ｇｄ₂Ｏ₃）、エルビア（Ｅｒ
₂Ｏ₃）、ルテシア（Ｌｕ₂Ｏ₃）等が挙げられ、単独また
はこれらの混合物として用いることができる。さらに好
ましくは、イットリア、ジスプロシア、イッテルビアで
ある。

【００５２】ＺｒＯ₂−希土類酸化物層２２３におい
て、希土類酸化物の含有量は、好ましくは３〜８モル％
であり、ＺｒＯ₂の含有量は、好ましく９２〜９７モル
％である。これは、この組成領域では準安定正方晶Ｔ’
相と呼ばれる結晶構造が主体となり、これが高い耐久性
を示すからである。希土類酸化物の含有量が３モル未満
であると結晶構造的に単結晶が生じ、これが加熱冷却過
程で体積変化を起こし、耐久性が低下する場合があり、
８モル％を超えると結晶構造が立方晶となり耐久性が不
足する場合がある。

【００５３】ＺｒＯ₂−希土類酸化物層２２３は、Ｚｒ
Ｏ₂−希土類酸化物粉末を溶射することにより積層され
る。溶射法としては、通常の方法が用いられ特に限定さ
れないが、例えば、大気圧プラズマ溶射法、超高速フレ
ーム溶射法、低圧プラズマ溶射法等が挙げられる。溶射
に使用されるＺｒＯ₂−希土類酸化物粉末は、以下の手
順により製造される。図９は、ＺｒＯ₂−希土類酸化物
粉末の製造手順の一例を示すフローチャートである。

【００５４】まず、それぞれ所定の比表面積を有するＺ
ｒＯ₂粉末と希土類酸化物粉末とを所定の添加割合で用
意し（ステップＳ１）、適当なバインダーや分散剤とと
もにボールミル等に入れて混合し（ステップＳ２）、ス
ラリー状にする（ステップＳ３）。それをスプレードラ
イヤー等により平均粒径１０〜１００μｍに造粒した後
（ステップＳ４）、１３００〜１６００℃で１〜１０時
間の条件で熱処理し（ステップＳ５）、ＺｒＯ₂−希土
類酸化物の複合粉末を得る（ステップＳ６）。この複合
粉末をＭＣｒＡｌＹ合金層２２２上に溶射することによ
って、本発明にかかるＴＢＣ用溶射原料を溶射した遮熱
コーティング膜が得られる。用いるバインダーとして
は、特に限定されないが、水系や樹脂系バインダーが挙
げられる。用いる分散剤としては、粉体を分散できるも
のであればよい。混合手段としては、ボールミルに限ら
れず、アトライター等の通常の方法を用いることができ
る。造粒手段としては、スプレードライヤーに限られ
ず、溶融、粉砕等の通常の方法を用いることができる。

【００５５】上述した構成の遮熱コーティング材は、産
業用ガスタービンの動翼や静翼、あるいは燃焼器の内筒
や尾筒などの高温部品に適用して有用である。また、産
業用ガスタービンに限らず、車やジェット機などのエン
ジンの高温部品の遮熱コーティング膜にも適用できる。

【００５６】図１２および図１３は、それぞれ上述した
本発明の第一、第二及び第三の態様の実施の形態にかか
る遮熱部材を適用可能なタービン翼を示す斜視図であ
る。図１２に示すガスタービン動翼４は、デイスク側に
固定されるダブテイル４１、プラットフォーム４２、翼
部４３等を備えている。また、図１３に示すガスタービ
ン静翼５は、内シュラウド５１、外シュラウド５２、翼
部５３等を備えており、翼部５３には、シールフィン冷
却孔５４、スリット５５等が形成されている。これらガ
スタービン動翼４およびガスタービン静翼５は、いずれ
も図１０に示すガスタービンに適用可能なものである。

【００５７】図１４に示すガスタービンについて簡単に
説明する。このガスタービン６は、互いに直結された圧
縮機６１とタービン６２とを備える。圧縮機６１は例え
ば軸流圧縮機として構成されており、大気または所定の
ガスを吸込口から作動流体として吸い込んで昇圧させ
る。この圧縮機６１の吐出口には、燃焼器６３が接続さ
れており、圧縮機６１から吐出された作動流体は、燃焼
器６３によって所定のタービン入口温度まで加熱され
る。そして所定温度まで昇温された作動流体は、タービ
ン６２に供給される。図１０に示すように、タービン６
２のケーシング内部には、上述したガスタービン静翼５
が数段（図では４段）固定されている。また、上述した
ガスタービン動翼４が各静翼５と一組の段を形成するよ
うに主軸６４に取り付けられている。主軸６４の一端
は、圧縮機６１の回転軸６５に接続されており、その他
端には、図示しない発電機の回転軸に接続されている。

【００５８】このような構成により、燃焼器６３からタ
ービン６２のケーシング内に高温高圧の作動流体を供給
すれば、ケーシング内で作動流体が膨張することによ
り、主軸６４が回転し、図示しない発電機が駆動され
る。すなわち、ケーシングに固定されている各静翼５に
よって圧力降下させられ、これにより発生した運動エネ
ルギは、主軸６４に取付けられた各動翼４を介して回転
トルクに変換される。そして、発生した回転トルクは、
主軸６４に伝達され、発電機が駆動される。

【００５９】一般に、ガスタービン動翼に用いられる材
料は、耐熱合金（たとえば、ＣＭ２４７ＬＣ＝キャノン
マスケゴン社の市販の合金材料）であり、ガスタービ
ン静翼に用いられる材料は、同様に耐熱合金（たとえば
ＩＮ９３９＝インコ社の市販の合金材料）である。すな
わち、タービン翼を構成する材料は、本発明による遮熱
部材において基材として採用可能な耐熱合金が使用され
ている。したがって、本発明による遮熱部材をタービン
翼へ被覆すれば、遮熱効果と耐剥離性の高いタービン翼
を得ることができ、温度環境をより高くしかも耐久性の
良いものとなり、ロングライフ化が可能となる。また、
作動流体の温度を高めることにより、ガスタービン効率
を向上させることも可能となる。

【００６０】上述した本発明の第一の態様にかかる実施
の形態によれば、トップコートが、多孔質でかつ厚さ方
向に伸びる微細なき裂２４を有する部分安定化ＺｒＯ²
よりなるセラミックス層２３でできているため、従来よ
りも高い遮熱効果と高い耐剥離性が得られる。したがっ
て、温度環境が従来よりも高温であっても十分な耐久性
を有する遮熱コーティング材が得られる。

【００６１】また、上述した本発明の第一の態様にかか
る実施の形態によれば、セラミックス層２３を積層した
後、レーザービーム２５の照射によりセラミックス層２
３に微細なき裂２４を生じさせるため、極めて簡便かつ
低コストで遮熱コーティング材を形成することができ
る。また、ガスタービン部材などの熱的に厳しい箇所に
のみ選択的に本方法を適用することができる。

【００６２】また、ガスタービンの高温部品などをこの
遮熱コーティング材で被覆することによって、温度環境
が従来よりも高温であっても十分な耐久性を有するガス
タービン部材等を得ることができる。

【００６３】上述した本発明の第二の態様にかかる実施
の形態によれば、トップコートが、ＹＳＺよりも遮熱効
果が高いＤｙＳＺと、ＹＳＺよりも耐剥離性が高いＹｂ
ＳＺとの複合材料であるＺｒＯ₂−（Ｄｙ₂Ｏ₃＋Ｙｂ₂Ｏ
₃）層１２３により構成されているため、従来よりも高
い遮熱効果と高い耐剥離性が得られる。したがって、温
度環境が従来よりも高温であっても十分な耐久性を有す
る遮熱コーティング材が得られる。また、ガスタービン
の高温部品などをこの遮熱コーティング材で被覆するこ
とによって、温度環境が従来よりも高温であっても十分
な耐久性を有するガスタービン部材等を得ることができ
る。

【００６４】上述した本発明の第三の態様にかかる実施
の形態によれば、トップコートが、比表面積が１０ｍ²
／ｇ以上、好ましくは１０〜５０ｍ²／ｇのジルコニア
と、比表面積が１０ｍ²／ｇ以上、好ましくは１０〜３
０ｍ²／ｇの希土類酸化物とを均一に混合してなるＴＢ
Ｃ用溶射原料を溶射して得られるＺｒＯ₂−希土類酸化
物層２２３により構成されているため、従来よりも安定
化度の高い安定化ジルコニア層となっている。したがっ
て、温度環境が従来よりも高温であっても十分な耐久性
を有する遮熱コーティング材が得られる。また、ガスタ
ービンの高温部品などをこの遮熱コーティング材で被覆
することによって、温度環境が従来よりも高温であって
も十分な耐久性を有するガスタービン部材等を得ること
ができる。

【００６５】

【実施例】以下に、実施例および比較例を挙げて本発明
の特徴とするところを明らかとする。以下の各実施例お
よび各比較例では、基材である耐熱合金としてＮｉ基合
金（Ｎｉ−１６Ｃｒ−８．５Ｃｏ−１．７Ｍｏ−２．６
Ｗ−１．７Ｔａ−０．９Ｎｂ−３．４Ａｌ−３．４Ｔ
ｉ）を用いた。基材のサイズは３０ｍｍ角で厚さ５ｍｍ
とした。また、金属結合層はＣｏＮｉＣｒＡｌＹ（Ｃｏ
−３２Ｎｉ−２１Ｃｒ−８Ａｌ−０．５Ｙ）とした。

【００６６】実施例１〜１５以下に示すＮｏ．１〜１５の試料を作製した。（試料Ｎｏ．１）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃粒でグリッドブ
ラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にし
た。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を低圧プラズマ
溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜した。ついで、添
加剤として８ｗｔ％のＹ₂Ｏ₃を用いて部分安定化させた
多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂よりなるセラミックス層を
大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍの厚さで成膜し
た。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス
層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを
１回あたり３０秒間ずつ１００回照射し、繰り返しの熱
サイクルを与えた。その際、セラミックス層の表面は最
高で１４００℃に加熱した。レーザービームの１箇所あ
たりの照射面積は、１７７ｍｍ²（ビーム径１５ｍｍ）
であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。

【００６７】（試料Ｎｏ．２）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃粒
でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適し
た状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を低
圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜した。
ついで、安定化剤として８ｗｔ％のＹ₂Ｏ₃を用いて部分
安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂よりなるセラ
ミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍの
厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、
セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレー
ザービームを１回あたり３０秒間ずつ８００回照射し、
セラミックス層の表面を１０００℃に加熱した。レーザ
ービームの１箇所あたりの照射面積は、１７７ｍｍ
²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試料全体
を室温まで冷却した。

【００６８】（試料Ｎｏ．３）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃粒
でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適し
た状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を低
圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜した。
ついで、安定化剤として８ｗｔ％のＹ₂Ｏ₃を用いて部分
安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂よりなるセラ
ミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍの
厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、
セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレー
ザービームを１回あたり３０秒間ずつ５回照射し、セラ
ミックス層の表面を１７００℃に加熱した。レーザービ
ームの１箇所あたりの照射面積は、１７７ｍｍ²（ビー
ム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試料全体を室温ま
で冷却した。

【００６９】（試料Ｎｏ．４）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃粒
でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適し
た状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を低
圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜した。
ついで、安定化剤として１０ｗｔ％のＤｙ₂Ｏ₃を用いて
部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂よりなる
セラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍ
ｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しなが
ら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによる
レーザービームを１回あたり３０秒間ずつ１００回照射
し、セラミックス層の表面を１４００℃に加熱した。レ
ーザービームの１箇所あたりの照射面積は、１７７ｍｍ
²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試料全体
を室温まで冷却した。

【００７０】（試料Ｎｏ．５）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃粒
でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適し
た状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を低
圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜した。
ついで、安定化剤として１０ｗｔ％のＤｙ₂Ｏ₃を用いて
部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂よりなる
セラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍ
ｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しなが
ら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによる
レーザービームを１回あたり３０秒間ずつ８００回照射
し、セラミックス層の表面を１０００℃に加熱した。レ
ーザービームの１箇所あたりの照射面積は、１７７ｍｍ
²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試料全体
を室温まで冷却した。

【００７１】（試料Ｎｏ．６）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃粒
でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適し
た状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を低
圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜した。
ついで、安定化剤として１０ｗｔ％のＤｙ₂Ｏ₃を用いて
部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂よりなる
セラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍ
ｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しなが
ら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによる
レーザービームを１回あたり３０秒間ずつ５回照射し、
セラミックス層の表面を１７００℃に加熱した。レーザ
ービームの１箇所あたりの照射面積は、１７７ｍｍ
²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試料全体
を室温まで冷却した。

【００７２】（試料Ｎｏ．７）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃粒
でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適し
た状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を低
圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜した。
ついで、安定化剤として１２ｗｔ％のＤｙ₂Ｏ₃を用いて
部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂よりなる
セラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍ
ｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しなが
ら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによる
レーザービームを１回あたり３０秒間ずつ１００回照射
し、セラミックス層の表面を１４００℃に加熱した。レ
ーザービームの１箇所あたりの照射面積は、１７７ｍｍ
²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試料全体
を室温まで冷却した。

【００７３】（試料Ｎｏ．８）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃粒
でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適し
た状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を低
圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜した。
ついで、安定化剤として１２ｗｔ％のＤｙ₂Ｏ₃を用いて
部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂よりなる
セラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍ
ｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しなが
ら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによる
レーザービームを１回あたり３０秒間ずつ８００回照射
し、セラミックス層の表面を１０００℃に加熱した。レ
ーザービームの１箇所あたりの照射面積は、１７７ｍｍ
²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試料全体
を室温まで冷却した。

【００７４】（試料Ｎｏ．９）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃粒
でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適し
た状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を低
圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜した。
ついで、安定化剤として１２ｗｔ％のＤｙ₂Ｏ₃を用いて
部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂よりなる
セラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍ
ｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しなが
ら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによる
レーザービームを１回あたり３０秒間ずつ５回照射し、
セラミックス層の表面を１７００℃に加熱した。レーザ
ービームの１箇所あたりの照射面積は、１７７ｍｍ
²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試料全体
を室温まで冷却した。

【００７５】（試料Ｎｏ．１０）基材の表面をＡｌ₂ Ｏ
₃ 粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に
適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層
を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜し
た。ついで、安定化剤として１４ｗｔ％のＹｂ₂Ｏ₃を用
いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂より
なるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．
５ｍｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却し
ながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーに
よるレーザービームを１回あたり３０秒間ずつ１００回
照射し、セラミックス層の表面を１４００℃に加熱し
た。レーザービームの１箇所あたりの照射面積は、１７
７ｍｍ2 （ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試
料全体を室温まで冷却した。

【００７６】（試料Ｎｏ．１１）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃
粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適
した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を
低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜し
た。ついで、安定化剤として１４ｗｔ％のＹｂ₂Ｏ₃を用
いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂より
なるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．
５ｍｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却し
ながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーに
よるレーザービームを１回あたり３０秒間ずつ８００回
照射し、セラミックス層の表面を１０００℃に加熱し
た。レーザービームの１箇所あたりの照射面積は、１７
７ｍｍ²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試
料全体を室温まで冷却した。

【００７７】（試料Ｎｏ．１２）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃
粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適
した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を
低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜し
た。ついで、安定化剤として１４ｗｔ％のＹｂ₂Ｏ₃を用
いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂より
なるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．
５ｍｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却し
ながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーに
よるレーザービームを１回あたり３０秒間ずつ５回照射
し、セラミックス層の表面を１７００℃に加熱した。レ
ーザービームの１箇所あたりの照射面積は、１７７ｍｍ
²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試料全体
を室温まで冷却した。

【００７８】（試料Ｎｏ．１３）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃
粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適
した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を
低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜し
た。ついで、安定化剤として１６ｗｔ％のＹｂ₂Ｏ₃を用
いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂より
なるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．
５ｍｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却し
ながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーに
よるレーザービームを１回あたり３０秒間ずつ１００回
照射し、セラミックス層の表面を１４００℃に加熱し
た。レーザービームの１箇所あたりの照射面積は、１７
７ｍｍ²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試
料全体を室温まで冷却した。

【００７９】（試料Ｎｏ．１４）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃
粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適
した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を
低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜し
た。ついで、安定化剤として１６ｗｔ％のＹｂ₂Ｏ₃を用
いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ2より
なるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．
５ｍｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却し
ながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーに
よるレーザービームを１回あたり３０秒間ずつ８００回
照射し、セラミックス層の表面を１０００℃に加熱し
た。レーザービームの１箇所あたりの照射面積は、１７
７ｍｍ²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試
料全体を室温まで冷却した。

【００８０】（試料Ｎｏ．１５）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃
粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適
した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を
低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜し
た。ついで、安定化剤として１６ｗｔ％のＹｂ₂Ｏ₃を用
いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂より
なるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により０．
５ｍｍの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却し
ながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーに
よるレーザービームを１回あたり３０秒間ずつ５回照射
し、セラミックス層の表面を１７００℃に加熱した。レ
ーザービームの１箇所あたりの照射面積は、１７７ｍｍ
²（ビーム径φ１５ｍｍ）であった。その後、試料全体
を室温まで冷却した。

【００８１】比較例１比較として、つぎのＮｏ．１６の試料を作製した。（試料Ｎｏ．１６）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃粒でグリッド
ブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にし
た。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を低圧プラズマ
溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜した。ついで、安
定化剤として８ｗｔ％のＹ₂Ｏ₃を用いて部分安定化褪せ
た多孔質の部分安定化ＺｒＯ₂よりなるセラミックス層
を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍの厚さで成膜
した。

【００８２】上述したＮｏ．１〜１５の試料のトップコ
ートの組成、厚さおよびレーザー照射条件を表１に示
す。

【表１】

【００８３】つぎに、上述したＮｏ．１〜１６の試料に
ついて、図１０に示す燃焼ガス式熱サイクル試験による
耐久性評価試験を実施した。この装置では、燃焼ガスバ
ーナ３１により試験片３２の遮熱コーティング膜３３の
表面を約１２００℃以上に加熱するとともに、金属結合
層とトップコートとの界面の温度を８００〜９００℃
と、実機ガスタービンと同様の温度条件に設定すること
ができる。

【００８４】耐久性評価試験では、各試料について、遮
熱コーティング膜３３の表面温度を１４００℃とした。
加熱パターンは、室温から１４００℃まで５分間で昇温
させ、１４００℃で５分間保持し、その後、燃焼ガスを
止めて１０分間冷却するパターンを１サイクルとした。
冷却時の試験片の温度は１００℃以下である。この熱サ
イクル試験でトップコートに剥離が生じるまでの回数に
より耐久性を評価した。

【００８５】試験結果を表２に示す。

【表２】

【００８６】表２より明らかなように、実施例の各試料
Ｎｏ．１〜１５は、いずれも１５００回の熱サイクルで
は剥離しなかった。それに対して、比較例の試料Ｎｏ．
１６は４７５回の熱サイクルで剥離した。したがって、
トップコートを微細なき裂を有する多孔質ＺｒＯ2 系セ
ラミックス層で構成することにより、より高温での耐久
性に優れることが確認された。

【００８７】また、実施例の各試料Ｎｏ．１〜１５につ
いて、セラミックス層の気孔率、密度、熱伝導率、およ
びセラミックス層の断面における単位長さ（１ｍｍ）あ
たりのき裂の数を調べた。その結果を表３に示す。

【表３】

【００８８】実施例１０１〜１３６以下に示すＮｏ．１０１〜１３６の試料を作製した。（試料Ｎｏ．１０１）基材の表面をＡｌ₂Ｏ₃粒でグリッ
ドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態に
した。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金層を低圧プラズ
マ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜した。ついで、
ＺｒＯ₂−１０ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−０．１ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃
層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍの厚さで成
膜した。

【００８９】（試料Ｎｏ．１０２）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−１０ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−６ｗｔ
％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍ
の厚さで成膜した。

【００９０】（試料Ｎｏ．１０３）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−１０ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−１０ｗ
ｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍ
ｍの厚さで成膜した。

【００９１】（試料Ｎｏ．１０４）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−１２ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−０．１
ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５
ｍｍの厚さで成膜した。

【００９２】（試料Ｎｏ．１０５）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−１２ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−６ｗｔ
％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍ
の厚さで成膜した。

【００９３】（試料Ｎｏ．１０６）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−１２ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−８ｗｔ
％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍ
の厚さで成膜した。

【００９４】（試料Ｎｏ．１０７）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−１４ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−０．１
ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５
ｍｍの厚さで成膜した。

【００９５】（試料Ｎｏ．１０８）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−１４ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−４ｗｔ
％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍ
の厚さで成膜した。

【００９６】（試料Ｎｏ．１０９）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−１４ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−６ｗｔ
％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍ
の厚さで成膜した。

【００９７】（試料Ｎｏ．１１０）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−０．１ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−１２
ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５
ｍｍの厚さで成膜した。

【００９８】（試料Ｎｏ．１１１）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−６ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−１２ｗｔ
％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍ
の厚さで成膜した。

【００９９】（試料Ｎｏ．１１２）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−８ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−１２ｗｔ
％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍ
の厚さで成膜した。

【０１００】（試料Ｎｏ．１１３）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−０．１ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−１４
ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５
ｍｍの厚さで成膜した。

【０１０１】（試料Ｎｏ．１１４）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−４ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−１４ｗｔ
％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍ
の厚さで成膜した。

【０１０２】（試料Ｎｏ．１１５）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−６ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−１４ｗｔ
％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍ
の厚さで成膜した。

【０１０３】（試料Ｎｏ．１１６）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−０．１ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−１６
ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５
ｍｍの厚さで成膜した。

【０１０４】（試料Ｎｏ．１１７）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−２ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−１６ｗｔ
％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍ
の厚さで成膜した。

【０１０５】（試料Ｎｏ．１１８）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−４ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ₃−１６ｗｔ
％Ｙｂ₂Ｏ₃層を大気圧プラズマ溶射法により０．５ｍｍ
の厚さで成膜した。

【０１０６】（試料Ｎｏ．１１９）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−１０ｗｔ％Ｄｙ₂
Ｏ₃−０．１ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を電子ビーム物理蒸着法
により０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１０７】（試料Ｎｏ．１２０）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−１０ｗｔ％Ｄｙ₂
Ｏ₃−６ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ ₃層を電子ビーム物理蒸着法によ
り０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１０８】（試料Ｎｏ．１２１）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−１０ｗｔ％Ｄｙ₂
Ｏ₃−１０ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を電子ビーム物理蒸着法に
より０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１０９】（試料Ｎｏ．１２２）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−１２ｗｔ％Ｄｙ₂
Ｏ₃−０．１ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を電子ビーム物理蒸着法
により０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１１０】（試料Ｎｏ．１２３）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−１２ｗｔ％Ｄｙ₂
Ｏ₃−６ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ ₃層を電子ビーム物理蒸着法によ
り０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１１１】（試料Ｎｏ．１２４）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−１２ｗｔ％Ｄｙ₂
Ｏ₃−８ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ ₃層を電子ビーム物理蒸着法によ
り０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１１２】（試料Ｎｏ．１２５）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−１４ｗｔ％Ｄｙ₂
Ｏ₃−０．１ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を電子ビーム物理蒸着法
により０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１１３】（試料Ｎｏ．１２６）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−１４ｗｔ％Ｄｙ₂
Ｏ₃−４ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ ₃層を電子ビーム物理蒸着法によ
り０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１１４】（試料Ｎｏ．１２７）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−１４ｗｔ％Ｄｙ₂
Ｏ₃−６ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ ₃層を電子ビーム物理蒸着法によ
り０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１１５】（試料Ｎｏ．１２８）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−０．１ｗｔ％Ｄ
ｙ₂Ｏ₃−１２ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を電子ビーム物理蒸着法
により０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１１６】（試料Ｎｏ．１２９）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−６ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ
₃−１２ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ ₃層を電子ビーム物理蒸着法によ
り０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１１７】（試料Ｎｏ．１３０）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−８ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ
₃−１２ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ ₃層を電子ビーム物理蒸着法によ
り０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１１８】（試料Ｎｏ．１３１）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−０．１ｗｔ％Ｄ
ｙ₂Ｏ₃−１４ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を電子ビーム物理蒸着法
により０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１１９】（試料Ｎｏ．１３２）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−４ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ
₃−１４ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ ₃層を電子ビーム物理蒸着法によ
り０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１２０】（試料Ｎｏ．１３３）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−６ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ
₃−１４ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ ₃層を電子ビーム物理蒸着法によ
り０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１２１】（試料Ｎｏ．１３４）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−０．１ｗｔ％Ｄ
ｙ₂Ｏ₃−１６ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ₃層を電子ビーム物理蒸着法
により０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１２２】（試料Ｎｏ．１３５）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−２ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ
₃−１６ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ ₃層を電子ビーム物理蒸着法によ
り０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１２３】（試料Ｎｏ．１３６）基材の表面をＡｌ₂
Ｏ₃粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射
に適した状態にした。ついで、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着
法に適した状態とした後に、ＺｒＯ₂−４ｗｔ％Ｄｙ₂Ｏ
₃−１６ｗｔ％Ｙｂ₂Ｏ ₃層を電子ビーム物理蒸着法によ
り０．５ｍｍの厚さで成膜した。

【０１２４】比較例１０１比較として、つぎのＮｏ．１３７の試料を作製した。（試料Ｎｏ．１３７）基材上にＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金
層を低圧プラズマ溶射法により０．１ｍｍの厚さで成膜
した。ついで、ＺｒＯ₂−８ｗｔ％Ｙ₂Ｏ₃層を大気圧プ
ラズマ溶射法により０．５ｍｍの厚さで成膜した。以上
の試料Ｎｏ．１０１〜１３７はいずれも成膜後、８５０
℃で２４時間、真空熱処理を行っている。

【０１２５】上述したＮｏ．１０１〜１３７の試料のト
ップコートの組成、積層方法および厚さを表４に示す。

【表４】

【０１２６】つぎに、上述したＮｏ．１０１〜１３７の
試料について、図１０に示す燃焼ガス式熱サイクル試験
による耐久性評価試験を実施した。この装置では、燃焼
ガスバーナ３１により試験片３２の遮熱コーティング膜
３３の表面を約１２００℃以上に加熱するとともに、金
属結合層とトップコートとの界面の温度を８００〜９０
０℃と、実機ガスタービンと同様の温度条件に設定する
ことができる。

【０１２７】耐久性評価試験では、各試料について、遮
熱コーティング膜３３の表面温度を１４００℃とし、遮
熱コーティング膜３３の金属結合層とトップコートとの
界面温度を９００℃に設定した。加熱パターンは、室温
から１４００℃まで５分間で昇温させ、１４００℃で５
分間保持し、その後、燃焼ガスを止めて１０分間冷却す
るパターンを１サイクルとした。冷却時の試験片の温度
は１００℃以下である。この熱サイクル試験でトップコ
ートに剥離が生じるまでの回数により耐久性を評価し
た。

【０１２８】試験結果を表５に示す。

【表５】

【０１２９】表５より明らかなように、実施例の各試料
Ｎｏ．１０１〜１３６は、いずれも１５００回の熱サイ
クルでは剥離しなかった。それに対して、比較例の試料
Ｎｏ．１３７は４７５回の熱サイクルで剥離した。した
がって、トップコートをＺｒＯ₂−（Ｄｙ₂Ｏ₃＋Ｙｂ₂Ｏ
₃）層で構成することにより、より高温での耐久性に優
れることが確認された。

【０１３０】

【発明の効果】本発明の第一の態様にかかる遮熱コーテ
ィング材によれば、トップコートが、多孔質でかつ厚さ
方向に伸びる微細なき裂を有する部分安定化ＺｒＯ₂よ
りなるセラミックス層でできているため、従来の多孔質
の遮熱コーティングと同等の高い遮熱効果と電子ビーム
物理蒸着による遮熱コーティングと同等の高い耐剥離性
が得られる。したがって、温度環境が従来よりも高温で
あっても十分な耐久性を有する遮熱コーティング材が得
られる。

【０１３１】また、本発明の第一の態様にかかる遮熱コ
ーティング材の製造方法によれば、セラミックス層を積
層した後、レーザービームのパルス照射によりセラミッ
クス層に微細な縦割れき裂を生じさせるため、極めて簡
便かつ低コストで遮熱コーティング材を形成することが
できる。また、ガスタービン部材などの熱的に厳しい箇
所にのみ選択的に本方法を適用することができる。

【０１３２】また、本発明の第一の態様にかかるガスタ
ービン部材によれば、遮熱コーティング膜のトップコー
トが、多孔質でかつ厚さ方向に伸びる微細なき裂を有す
る部分安定化ＺｒＯ₂よりなるセラミックス層でできて
おり、その遮熱コーティング膜により被覆されているた
め、温度環境が従来よりも高温であっても十分な耐久性
を有するガスタービン部材が得られる。なお、微細な縦
割れを導入する方法は、ＣＯ₂ガスレーザを用いたが、
これ以外にプラズマ炎、ＹＡＧレーザ、電子ビームなど
の加熱源を用いることができるのは、自明の理である。

【０１３３】本発明の第一の態様にかかるガスタービン
は、上記高耐久・高遮熱コーティングを適用することに
より、ガスタービンのタービン入口温度を上昇させるこ
と、および冷却空気量を低減することが可能となり、ガ
スタービンの熱効率向上に寄与することができる。ま
た、既設のガスタービンに適用した場合、遮熱コーティ
ングの遮熱効果や耐久性が高いことから、高温部品のよ
り一層の長寿命化を図ることができる。

【０１３４】本発明の第二の態様にかかる遮熱コーティ
ング材によれば、トップコートが、ＹＳＺよりも遮熱効
果が高いＤｙＳＺと、ＹＳＺよりも耐剥離性が高いＹｂ
ＳＺとの複合材料により構成されているため、従来より
も高い遮熱効果と高い耐剥離性が得られる。したがっ
て、温度環境が従来よりも高温であっても十分な耐久性
を有する遮熱コーティング材が得られる。

【０１３５】また、本発明の第二の態様にかかるガスタ
ービン部材によれば、遮熱コーティング膜のトップコー
トが、ＹＳＺよりも遮熱効果が高いＤｙＳＺと、ＹＳＺ
よりも耐剥離性が高いＹｂＳＺとの複合材料で構成され
ており、その遮熱コーティング膜により被覆されている
ため、温度環境が従来よりも高温であっても十分な耐久
性を有するガスタービン部材が得られる。

【０１３６】本発明の第二の態様にかかるガスタービン
は、上記高耐久・高遮熱コーティングを適用することに
より、ガスタービンのタービン入口温度を上昇させるこ
と、および冷却空気量を低減することが可能となり、ガ
スタービンの熱効率向上に寄与することができる。ま
た、既設のガスタービンに適用した場合、遮熱コーティ
ングの遮熱効果や耐久性が高いことから、高温部品のよ
り一層の長寿命化を図ることができる。

【０１３７】また、本発明の第三の態様にかかるガスタ
ービン部材によれば、遮熱コーティング膜のトップコー
トが、比表面積が１０ｍ²／ｇ以上のジルコニアと、比
表面積が１０ｍ²／ｇ以上の希土類酸化物とを混合して
なるＴＢＣ用溶射原料を溶射して得られるＺｒＯ₂−希
土類酸化物層により構成されているため、従来よりも安
定化度の高い安定化ジルコニア層となっている。したが
って、温度環境が従来よりも高温であっても十分な耐久
性を有するガスタービン部材が得られる。

【０１３８】本発明の第三の態様にかかるガスタービン
は、上記高耐久・高遮熱コーティングを適用することに
より、ガスタービンのタービン入口温度を上昇させるこ
と、および冷却空気量を低減することが可能となり、ガ
スタービンの熱効率向上に寄与することができる。ま
た、既設のガスタービンに適用した場合、遮熱コーティ
ングの遮熱効果や耐久性が高いことから、高温部品のよ
り一層の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の態様にかかる遮熱コーティング
膜の構成を示す断面図である。

【図２】本発明にかかる遮熱コーティング膜の製造手順
の一例を示すフローチャートである。

【図３】本発明の第一の態様にかかる遮熱コーティング
膜の製造段階の一状態を示す断面図である。

【図４】本発明の第一の態様にかかる遮熱コーティング
膜の製造段階の一状態を示す断面図である。

【図５】本発明の第一の態様にかかる遮熱コーティング
膜の製造段階の一状態を示す断面図である。

【図６】本発明の第二の態様にかかる遮熱コーティング
膜の構成の一例を示す断面図である。

【図７】ＺｒＯ₂−Ｄｙ₂Ｏ₃−Ｙｂ₂Ｏ₃粉末の製造手順
の一例を示すフローチャートである。

【図８】本発明の第三の態様にかかる遮熱コーティング
膜の構成の一例を示す断面図である。

【図９】ＺｒＯ₂−希土類酸化物粉末の製造手順の一例
を示すフローチャートである。

【図１０】実施例および比較例について実施した燃焼ガ
ス式熱サイクル試験の概略を示す図である。

【図１１】従来の遮熱コーティング膜の構成を示す断面
図である。

【図１２】本発明にかかる遮熱コーティング膜を適用し
たガスタービン動翼の斜視図である。

【図１３】本発明にかかる遮熱コーティング膜を適用し
たガスタービン静翼の斜視図である。

【図１４】本発明にかかる遮熱コーティング膜を適用し
たガスタービンを示す概略構成図である。

【符号の説明】

１１基材１２金属結合層１３セラミックス層２１基材２２金属結合層２３多孔質ＺｒＯ₂系セラミックス層２４微細縦割れき裂２５レーザービーム１２１基材１２２金属結合層（ＭＣｒＡｌＹ合金層）１２３ＺｒＯ₂−（Ｄｙ₂Ｏ₃＋Ｙｂ₂Ｏ₃）層２２１基材２２２金属結合層（ＭＣｒＡｌＹ合金層）２２３ＺｒＯ₂−希土類酸化物層４動翼４１ダブテイル４２プラットフォーム４３翼部５静翼５１内シュラウド５２外シュラウド５３翼部５４シールフィン冷却孔５５スリット６ガスタービン６１圧縮機６２タービン６３燃焼器６４主軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｃ 7/00 Ｆ０２Ｃ 7/00 ＣＦ２３Ｒ 3/42 Ｆ２３Ｒ 3/42 Ｃ (72)発明者岡田郁生兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者青木素直兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者高橋孝二兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者大原稔兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者平田武彦神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者金子秀明兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内Ｆターム(参考） 3G002 EA05 GA10 GB03 4K031 AA02 AA08 AB02 AB03 AB08 AB11 CA01 CA03 CB09 CB15 CB42 DA04 FA01 FA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材の上に金属結合層を積層し、前記金
属結合層の上に、多孔質でかつ厚さ方向に伸びる微細な
き裂を有する部分安定化ＺｒＯ₂よりなるセラミックス
層を積層したことを特徴とする遮熱コーティング材。
【請求項２】前記セラミックス層の多孔質部分におけ
る気孔率は、１％以上３０％以下であることを特徴とす
る請求項１に記載の遮熱コーティング材。
【請求項３】前記セラミックス層の多孔質部分におけ
る密度は、４ｇ／ｍｍ³以上６．５ｇ／ｍｍ³以下である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の遮熱コ
ーティング材。
【請求項４】前記セラミックス層の熱伝導率は、０．
５ｗ／ｍ・Ｋ以上５ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の遮熱コーティング
材。
【請求項５】前記セラミックス層の断面における単位
長さ（１ｍｍ）あたりの前記き裂の数は、１本以上１０
本以下であることを特徴とする請求項１に記載の遮熱コ
ーティング材。
【請求項６】基材の表面に金属結合層を積層する工程
と、前記金属結合層の表面にセラミックス層を積層する
工程と、前記基材の裏面を冷却しながら、前記セラミッ
クス層の表面にレーザービームを照射して加熱すること
により、前記セラミックス層に、その厚さ方向に伸びる
微細なき裂を生じさせる工程と、を含むことを特徴とす
る遮熱コーティング材の製造方法。
【請求項７】前記セラミックス層の表面に前記レーザ
ービームを１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の径で照射するこ
とを特徴とする請求項６に記載の遮熱コーティング材の
製造方法。
【請求項８】前記レーザービームの照射により、前記
セラミックス層の表面を１０００℃以上１７００℃以下
の温度に加熱することを特徴とする請求項６又は請求項
７に記載の遮熱コーティング材の製造方法。
【請求項９】前記レーザービームを、部分安定化Ｚｒ
Ｏ²の相変態や焼結が起こらない範囲で、５回以上１０
００回以下の回数で照射することを特徴とする請求項６
〜８のいずれかに記載の遮熱コーティング材の製造方
法。
【請求項１０】気孔率が、１％以上３０％以下のセラ
ミックス層を積層することを特徴とする請求項６〜９の
いずれかに記載の遮熱コーティング材の製造方法。
【請求項１１】密度が、４ｇ／ｍｍ³以上６．５ｇ／
ｍｍ³以下のセラミックス層を積層することを特徴とす
る請求項６〜１０のいずれかに記載の遮熱コーティング
材の製造方法。
【請求項１２】熱伝導率が、０．５ｗ／ｍ・Ｋ以上５
ｗ／ｍ・Ｋ以下となるように前記き裂を生じさせること
を特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の遮熱コ
ーティング材の製造方法。
【請求項１３】前記セラミックス層の断面における単
位長さ（１ｍｍ）あたりの前記き裂の数が、１本以上１
０本以下となるように前記き裂を生じさせることを特徴
とする請求項６〜１２のいずれかに記載の遮熱コーティ
ング材の製造方法。
【請求項１４】基材の上に金属結合層を積層し、前記
金属結合層の上に、添加剤としてＤｙ₂Ｏ₃およびＹｂ₂
Ｏ₃を添加して部分安定化させた部分安定化ジルコニア
よりなるセラミックス層を積層したことを特徴とする遮
熱コーティング材。
【請求項１５】前記Ｄｙ₂Ｏ₃の添加割合は、０．０１
ｗｔ％以上１６．００ｗｔ％以下であり、前記Ｙｂ₂Ｏ₃
の添加割合は、０．０１ｗｔ％以上１７．００ｗｔ％以
下であり、かつＤｙ₂Ｏ₃の添加割合とＹｂ₂Ｏ₃の添加割
合との合計は１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であり、安
定化剤以外のＺｒＯ₂の添加割合は、８０ｗｔ％以上９
０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１４に記載
の遮熱コーティング材。
【請求項１６】前記セラミックス層は、ＺｒＯ₂粉
末、Ｄｙ₂Ｏ₃粉末およびＹｂ₂Ｏ₃粉末を混合し、それを
固溶化させてなるＺｒＯ₂−Ｄｙ₂Ｏ₃−Ｙｂ₂Ｏ ₃粉末の
溶射により形成された皮膜であることを特徴とする請求
項１４または請求項１５に記載の遮熱コーティング材。
【請求項１７】前記セラミックス層は、所定の組成を
有するインゴットを電子ビーム物理蒸着により形成され
た皮膜であることを特徴とする請求項１４〜１６のいず
れかに記載の遮熱コーティング材。
【請求項１８】請求項１〜５と請求項１４〜１７とい
ずれかに記載の遮熱コーティング材を用いるガスタービ
ン部材。
【請求項１９】請求項１８に記載のガスタービン部材
を含むガスタービン。
【請求項２０】比表面積１０ｍ²／ｇ以上のジルコニ
ア粉体と比表面積１０ｍ²／ｇ以上の希土類酸化物の粉
体を添加してなるＴＢＣ用溶射原料。
【請求項２１】比表面積１０ｍ²／ｇ以上のジルコニ
ア粉体と比表面積１０ｍ²／ｇ以上の希土類酸化物の粉
体とをバインダー又は分散剤とともに混合し、スラリー
状にした後、平均粒径１０〜１００μｍに造粒し、１３
００〜１６００℃で１〜１０時間の条件で熱処理するこ
とを特徴とするＴＢＣ用溶射原料の製造方法。
【請求項２２】請求項２０に記載のＴＢＣ用溶射原料
を溶射して得られる被膜を有するガスタービン部材。
【請求項２３】請求項２１に記載のガスタービン部材
を有するガスタービン。