JP2003003247A - 燃焼器部品およびその製造方法 - Google Patents
燃焼器部品およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品基材の表面温度を低く維持し、酸化性ま
たは還元性雰囲気中で使用するに際して、優れた高温耐
疲労性、耐食性を発揮する燃焼器部品およびその製造方
法を提供すること。 【解決手段】 圧縮機、燃焼機、タービンディスクに固
定されたタービンノズル、ブレード等のガスタービン用
部品等、一般的な燃焼器部品の基材表面に、気孔率８０
％以上の多孔質金属からなる断熱層、結合用金属層、お
よびセラミックスまたはサーメットからなる最表層が順
次積層されている燃焼器部品およびその製造方法。
たは還元性雰囲気中で使用するに際して、優れた高温耐
疲労性、耐食性を発揮する燃焼器部品およびその製造方
法を提供すること。 【解決手段】 圧縮機、燃焼機、タービンディスクに固
定されたタービンノズル、ブレード等のガスタービン用
部品等、一般的な燃焼器部品の基材表面に、気孔率８０
％以上の多孔質金属からなる断熱層、結合用金属層、お
よびセラミックスまたはサーメットからなる最表層が順
次積層されている燃焼器部品およびその製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工業用ガスタービ
ン部品（たとえば、燃焼器ライナまたは内筒や移行部
材）等、断熱被覆層を有する燃焼器部品およびその製造
方法に関する。
ン部品（たとえば、燃焼器ライナまたは内筒や移行部
材）等、断熱被覆層を有する燃焼器部品およびその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、７００℃以上の高温下で使用さ
れ、かつ強度を必要とされるガスタービン用部品では、
一般に基材には高耐熱材料のＮｉ基合金或いはＣｏ基合
金が使用され、更に、耐熱性を向上するため表面に安定
化ジルコニア等の断熱性セラミック溶射被膜が施工され
ている。
れ、かつ強度を必要とされるガスタービン用部品では、
一般に基材には高耐熱材料のＮｉ基合金或いはＣｏ基合
金が使用され、更に、耐熱性を向上するため表面に安定
化ジルコニア等の断熱性セラミック溶射被膜が施工され
ている。
【０００３】しかし、ガスタービンでは高効率化をめざ
してその燃焼温度をますます上昇させており、運転中の
材料温度は最高で９００℃を超えるようになりつつあ
る。従って、このような過酷な環境下で信頼して使用で
きる部材の開発が要望されている。
してその燃焼温度をますます上昇させており、運転中の
材料温度は最高で９００℃を超えるようになりつつあ
る。従って、このような過酷な環境下で信頼して使用で
きる部材の開発が要望されている。
【０００４】また、本件出願人は、特開平１１−２９３
３３４号公報に、高温耐剥離性、高温耐磨耗性及び耐ビ
ルドアップ性を目的として準結晶合金からなる断熱層を
有する熱処理炉用ハースロールを開示した。
３３４号公報に、高温耐剥離性、高温耐磨耗性及び耐ビ
ルドアップ性を目的として準結晶合金からなる断熱層を
有する熱処理炉用ハースロールを開示した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これら耐熱性の要望に
対して、基材であるＮｉ基合金は、一方向凝固材や単結
晶材を開発することによりさらに高い高温強度を得てい
る。しかし、起動停止や運転中の冷却に伴う部材の熱疲
労は、使用材料温度の上昇によりますます重要な破壊因
子となっており、部品表面での断熱性確保が重要な課題
となっている。また、特開平１１−２９３３３４号公報
に開示したハースロールは、準結晶が脆性であるため、
剥離しやすい問題があった。
対して、基材であるＮｉ基合金は、一方向凝固材や単結
晶材を開発することによりさらに高い高温強度を得てい
る。しかし、起動停止や運転中の冷却に伴う部材の熱疲
労は、使用材料温度の上昇によりますます重要な破壊因
子となっており、部品表面での断熱性確保が重要な課題
となっている。また、特開平１１−２９３３３４号公報
に開示したハースロールは、準結晶が脆性であるため、
剥離しやすい問題があった。
【０００６】本発明の目的は、圧縮機、燃焼機、タービ
ンノズル、タービンディスクに固定されたタービンブレ
ード等のガスタービン用部品等、一般に高温で使用され
る燃焼器部品の断熱性、耐食性、強度を改善することに
ある。
ンノズル、タービンディスクに固定されたタービンブレ
ード等のガスタービン用部品等、一般に高温で使用され
る燃焼器部品の断熱性、耐食性、強度を改善することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明に係る断熱被覆は、燃焼器部品の基材の表面に、
気孔率８０％以上の多孔質金属からなる断熱層、結合用
金属層、およびセラミックスまたはサーメットからなる
最表層が順次積層されているものである。上記断熱被覆
において、断熱層の多孔質金属が、ＮｉＣｒ系合金、Ｃ
ｏＣｒ系合金、又はＳＵＳ系合金であることが好まし
い。上記断熱被覆において、結合用金属層が、ＮｉＣｒ
系合金またはＣｏＣｒ系合金であることが好ましい。ま
た、最表層が、主成分がＺｒＯ2 からなるセラミックス
またはサーメットであることが好ましい。
本発明に係る断熱被覆は、燃焼器部品の基材の表面に、
気孔率８０％以上の多孔質金属からなる断熱層、結合用
金属層、およびセラミックスまたはサーメットからなる
最表層が順次積層されているものである。上記断熱被覆
において、断熱層の多孔質金属が、ＮｉＣｒ系合金、Ｃ
ｏＣｒ系合金、又はＳＵＳ系合金であることが好まし
い。上記断熱被覆において、結合用金属層が、ＮｉＣｒ
系合金またはＣｏＣｒ系合金であることが好ましい。ま
た、最表層が、主成分がＺｒＯ2 からなるセラミックス
またはサーメットであることが好ましい。
【０００８】一方、本発明に係る断熱被覆の製造方法
は、基材表面に被覆層を積層してなる燃焼器部品の製造
方法において、基材表面に、気孔率８０％以上の多孔質
金属からなる断熱層を、めっきまたは焼結により形成
し、結合用金属層、およびセラミックスまたはサーメッ
トからなる最表層を溶射法により順次形成するものであ
る。上記断熱被覆の製造方法において、溶射法として、
爆発溶射法、プラズマ溶射法または高速ガス溶射法（以
下、「ＨＶＯＦ法」と略記する。）を採用することが好
ましい。
は、基材表面に被覆層を積層してなる燃焼器部品の製造
方法において、基材表面に、気孔率８０％以上の多孔質
金属からなる断熱層を、めっきまたは焼結により形成
し、結合用金属層、およびセラミックスまたはサーメッ
トからなる最表層を溶射法により順次形成するものであ
る。上記断熱被覆の製造方法において、溶射法として、
爆発溶射法、プラズマ溶射法または高速ガス溶射法（以
下、「ＨＶＯＦ法」と略記する。）を採用することが好
ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
従来、多孔質金属は、主に触媒として利用されていた。
本発明ではこの多孔質金属の気孔率が８０％以上とした
場合、熱伝導率、熱拡散率がセラミックス並みに低く、
断熱層としての効果を有することを新たに見いだした。
気孔率は物質の比重から計算した値と定義する。尚、気
孔率の上限は、強度確保のため、９８％以下とすること
が好ましい。
従来、多孔質金属は、主に触媒として利用されていた。
本発明ではこの多孔質金属の気孔率が８０％以上とした
場合、熱伝導率、熱拡散率がセラミックス並みに低く、
断熱層としての効果を有することを新たに見いだした。
気孔率は物質の比重から計算した値と定義する。尚、気
孔率の上限は、強度確保のため、９８％以下とすること
が好ましい。
【００１０】本発明によれば、基材の表面に多孔質金属
からなる断熱層が形成されているので、この断熱層によ
り部品基材の温度が低く維持され、部品基材の熱疲労が
軽減されて耐久性の向上が図られる。断熱層として多孔
質金属を採用したのは、熱膨張係数が大きいため基材と
の熱膨張差が小さく、靭性も有するため１mm以上の厚膜
を形成しても熱衝撃により剥離し難いためである。
からなる断熱層が形成されているので、この断熱層によ
り部品基材の温度が低く維持され、部品基材の熱疲労が
軽減されて耐久性の向上が図られる。断熱層として多孔
質金属を採用したのは、熱膨張係数が大きいため基材と
の熱膨張差が小さく、靭性も有するため１mm以上の厚膜
を形成しても熱衝撃により剥離し難いためである。
【００１１】この断熱層は、例えば、表面を導電化処理
した発泡ウレタンをめっき浴に浸漬し、めっきを行うこ
とでＮｉまたはＣｏめっきの多孔質層を形成し、その
後、クロマイジング処理することで、ＮｉＣｒ合金また
はＣｏＣｒ合金を、更にカロライジング処理すること
で、ＮｉＣｒＡｌ合金またはＣｏＣｒＡｌ合金を形成す
ることができる。また、金属粉末を配合したスラリーを
発泡ウレタン表面に塗布し、その後、焼結することでＳ
ＵＳ系合金を形成することもできる。
した発泡ウレタンをめっき浴に浸漬し、めっきを行うこ
とでＮｉまたはＣｏめっきの多孔質層を形成し、その
後、クロマイジング処理することで、ＮｉＣｒ合金また
はＣｏＣｒ合金を、更にカロライジング処理すること
で、ＮｉＣｒＡｌ合金またはＣｏＣｒＡｌ合金を形成す
ることができる。また、金属粉末を配合したスラリーを
発泡ウレタン表面に塗布し、その後、焼結することでＳ
ＵＳ系合金を形成することもできる。
【００１２】この多孔質金属層を部品基材上に直接形成
しても良いし、一定厚みに成形後の多孔質金属層をロウ
付け、拡散接合、溶接等により部品基材上に施工しても
良い。この断熱層上には、結合用金属層を介してセラミ
ックスまたはサーメットからなる最表層が形成されるの
で、耐食性が阻害されることはない。
しても良いし、一定厚みに成形後の多孔質金属層をロウ
付け、拡散接合、溶接等により部品基材上に施工しても
良い。この断熱層上には、結合用金属層を介してセラミ
ックスまたはサーメットからなる最表層が形成されるの
で、耐食性が阻害されることはない。
【００１３】断熱層と最表層との結合には結合用金属層
が寄与している。結合用金属層の材料としてはＮｉＣｒ
系合金またはＣｏＣｒ系合金が、最表層の材料として
は、主成分がＺｒＯ2 からなるセラミックスまたはサー
メットが好ましい。ＺｒＯ2 の含有量は耐食性確保のた
め、６０質量％以上であることが好ましく、一方、気孔
率をあげないためには、９０質量％以下であることが好
ましい。セラミックス又はサーメットの成分は耐食性確
保のため、ＺｒＯ2 、ＺｒＯ2 −ＺｒＳｉＯ4 、ＺｒＳ
ｉＯ4 が好ましい。また、ＺｒＯ2 以外に耐摩耗性確保
のため、Ａｌ2 Ｏ 3 、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃｒ2 Ｏ3 、３Ａｌ
2 Ｏ3 −２Ｃｒ2 Ｏ3 を使用することも好ましい。
が寄与している。結合用金属層の材料としてはＮｉＣｒ
系合金またはＣｏＣｒ系合金が、最表層の材料として
は、主成分がＺｒＯ2 からなるセラミックスまたはサー
メットが好ましい。ＺｒＯ2 の含有量は耐食性確保のた
め、６０質量％以上であることが好ましく、一方、気孔
率をあげないためには、９０質量％以下であることが好
ましい。セラミックス又はサーメットの成分は耐食性確
保のため、ＺｒＯ2 、ＺｒＯ2 −ＺｒＳｉＯ4 、ＺｒＳ
ｉＯ4 が好ましい。また、ＺｒＯ2 以外に耐摩耗性確保
のため、Ａｌ2 Ｏ 3 、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃｒ2 Ｏ3 、３Ａｌ
2 Ｏ3 −２Ｃｒ2 Ｏ3 を使用することも好ましい。
【００１４】このように最表層はセラミックス等の耐熱
・耐食性金属によって構成されているので、酸化性また
は還元性雰囲気中で使用するに際して、優れた高温耐剥
離性、高温耐摩耗性および耐食性を発揮する。
・耐食性金属によって構成されているので、酸化性また
は還元性雰囲気中で使用するに際して、優れた高温耐剥
離性、高温耐摩耗性および耐食性を発揮する。
【００１５】次に、本発明の好適な実施の形態を添付図
面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る断
熱被覆を有する燃焼器部品の一実施形態における積層構
造を示す概略図である。図２に示す本実施形態のガスタ
ービンノズル翼部の断面は、内部に空気冷却孔５を設け
ており、運転中は圧縮空気により冷却する構造となって
いる。基材６の表面には、断熱被覆７を設け断熱性、耐
食性を高めている。
面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る断
熱被覆を有する燃焼器部品の一実施形態における積層構
造を示す概略図である。図２に示す本実施形態のガスタ
ービンノズル翼部の断面は、内部に空気冷却孔５を設け
ており、運転中は圧縮空気により冷却する構造となって
いる。基材６の表面には、断熱被覆７を設け断熱性、耐
食性を高めている。
【００１６】図３は、図２に示すガスタービンノズルの
外観図、およびノズルを組み合わせた全体図を示す。１
は翼部、２はサイドウォール、３はトレーディングエッ
ジ、４はリーディングエッジを示している。図３の斜線
部に、本発明の断熱被覆を施したものである。
外観図、およびノズルを組み合わせた全体図を示す。１
は翼部、２はサイドウォール、３はトレーディングエッ
ジ、４はリーディングエッジを示している。図３の斜線
部に、本発明の断熱被覆を施したものである。
【００１７】この断熱被覆７は、図１に示す如く、基材
６側から、多孔質金属からなる断熱層８がめっきまたは
焼結により形成され、その上部に結合用金属層９が、お
よびセラミックスまたはサーメットからなる最表層１０
が溶射法により順次形成されてなる層である。溶射法と
しては、例えば爆発溶射法、プラズマ溶射法またはＨＶ
ＯＦ法等が採用される。
６側から、多孔質金属からなる断熱層８がめっきまたは
焼結により形成され、その上部に結合用金属層９が、お
よびセラミックスまたはサーメットからなる最表層１０
が溶射法により順次形成されてなる層である。溶射法と
しては、例えば爆発溶射法、プラズマ溶射法またはＨＶ
ＯＦ法等が採用される。
【００１８】断熱層８の材料である多孔質金属として
は、ＮｉＣｒ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＳＵＳ等が挙げ
られる。断熱層８として多孔質金属を採用したのは、熱
膨張係数が大きくいため基材との熱膨張差が小さく、靭
性も有するため１mm以上の厚膜を形成しても熱衝撃によ
り剥離し難いためである。断熱層８は、例えば１〜２０
mmの厚さで積層されることが好ましい。断熱層８の厚さ
を１〜２０mmの範囲に設定したのは、１mm未満では良好
な断熱性が得られず、２０mmを超えることは、工業的に
意味をなさないためである。
は、ＮｉＣｒ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＳＵＳ等が挙げ
られる。断熱層８として多孔質金属を採用したのは、熱
膨張係数が大きくいため基材との熱膨張差が小さく、靭
性も有するため１mm以上の厚膜を形成しても熱衝撃によ
り剥離し難いためである。断熱層８は、例えば１〜２０
mmの厚さで積層されることが好ましい。断熱層８の厚さ
を１〜２０mmの範囲に設定したのは、１mm未満では良好
な断熱性が得られず、２０mmを超えることは、工業的に
意味をなさないためである。
【００１９】結合用金属層９は、例えば５０〜５００μ
ｍの厚さで積層される。結合用金属層９の厚さを５０〜
５００μｍの範囲に設定したのは、５０μｍ未満では良
好な密着性が得られず、５００μｍを超えると密着性が
悪くなるためである。
ｍの厚さで積層される。結合用金属層９の厚さを５０〜
５００μｍの範囲に設定したのは、５０μｍ未満では良
好な密着性が得られず、５００μｍを超えると密着性が
悪くなるためである。
【００２０】最表層１０は、セラミックスまたはサーメ
ットにより形成されている。具体的には、最表層１０の
材料として、ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 −ＺｒＳ
ｉＯ 4 、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃｒ2 Ｏ3 等のセラミックスまた
はサーメットが挙げられる。最表層１０は、例えば５０
〜５００μｍの厚さで積層される。最表層１０の厚さを
５０〜５００μｍの範囲に設定したのは、５０μｍ未満
では良好な耐摩耗性が得られず、５００μｍを超えると
密着性が悪くなるためである。
ットにより形成されている。具体的には、最表層１０の
材料として、ＺｒＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 −ＺｒＳ
ｉＯ 4 、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃｒ2 Ｏ3 等のセラミックスまた
はサーメットが挙げられる。最表層１０は、例えば５０
〜５００μｍの厚さで積層される。最表層１０の厚さを
５０〜５００μｍの範囲に設定したのは、５０μｍ未満
では良好な耐摩耗性が得られず、５００μｍを超えると
密着性が悪くなるためである。
【００２１】このようにして本実施形態に係る燃焼部品
の基材６の表面に、多孔質金属の断熱層８、結合用金属
層９およびセラミックスまたはサーメットの最表層１０
からなる断熱被覆７が積層される。
の基材６の表面に、多孔質金属の断熱層８、結合用金属
層９およびセラミックスまたはサーメットの最表層１０
からなる断熱被覆７が積層される。
【００２２】かくして本実施形態によれば、部品基材６
の表面に多孔質金属からなる断熱層８が形成されている
ので、この断熱層８により部品基材表面の温度が低く維
持されることになり、寿命向上を図ることができるもの
である。この断熱層８上には結合用金属層９を介してセ
ラミックスまたはサーメットからなる最表層１０が形成
されているので、耐食性が阻害されることはない。
の表面に多孔質金属からなる断熱層８が形成されている
ので、この断熱層８により部品基材表面の温度が低く維
持されることになり、寿命向上を図ることができるもの
である。この断熱層８上には結合用金属層９を介してセ
ラミックスまたはサーメットからなる最表層１０が形成
されているので、耐食性が阻害されることはない。
【００２３】
【実施例】本実施例におけるガスタービンノズルは、内
部に空気冷却孔を設けており運転中は圧縮空気により冷
却する。ノズル表面に、断熱被覆を設け断熱性、耐食性
を高めた。本発明の作用効果を確認すべく、Ｎｉ基合金
からなる基材の表面に、下記表１に示す断熱層、結合用
金属層および最表層を順次積層した試験部品基材を作製
し、耐久性試験を行った。耐久性試験は、実際のガスタ
ービンを用いて、長時間運転することにより行った。出
力が１０％低下した時点で耐久性の判断をした。
部に空気冷却孔を設けており運転中は圧縮空気により冷
却する。ノズル表面に、断熱被覆を設け断熱性、耐食性
を高めた。本発明の作用効果を確認すべく、Ｎｉ基合金
からなる基材の表面に、下記表１に示す断熱層、結合用
金属層および最表層を順次積層した試験部品基材を作製
し、耐久性試験を行った。耐久性試験は、実際のガスタ
ービンを用いて、長時間運転することにより行った。出
力が１０％低下した時点で耐久性の判断をした。
【００２４】
【表１】
【００２５】（実施例１）表１において、実施例１は、
基材の表面に、表面を導電化処理した発泡ウレタンを接
着、部品基材をめっき浴に浸漬、めっきを行いＮｉめっ
きの多孔質層を形成し、その後、クロマイジング処理し
厚み１mmのＮｉＣｒ合金層を形成した。この断熱層上に
厚さ５０μｍの結合用金属層（ＣｏＣｒＡｌＹ）を介し
て、最表層（５０ vol％：１４mass％Ｙ2 Ｏ3 部分安定
化ＺｒＯ2 −５０ vol％：１０mass％Ｙ2 Ｏ3 添加Ｚｒ
ＳｉＯ4 ）を５０μｍの厚さで積層したものである。実
施例１によれば、耐久性試験で５００００hr以上と良好
（○）な評価が得られた。
基材の表面に、表面を導電化処理した発泡ウレタンを接
着、部品基材をめっき浴に浸漬、めっきを行いＮｉめっ
きの多孔質層を形成し、その後、クロマイジング処理し
厚み１mmのＮｉＣｒ合金層を形成した。この断熱層上に
厚さ５０μｍの結合用金属層（ＣｏＣｒＡｌＹ）を介し
て、最表層（５０ vol％：１４mass％Ｙ2 Ｏ3 部分安定
化ＺｒＯ2 −５０ vol％：１０mass％Ｙ2 Ｏ3 添加Ｚｒ
ＳｉＯ4 ）を５０μｍの厚さで積層したものである。実
施例１によれば、耐久性試験で５００００hr以上と良好
（○）な評価が得られた。
【００２６】（実施例２）実施例２は、表面を導電化処
理した発泡ウレタンをめっき浴に浸漬し、めっきを行い
Ｎｉめっきの多孔質層を形成し、その後、クロマイジン
グ処理することで厚み１mmのＮｉＣｒ合金板を形成し
た。この多孔質金属層を拡散接合により部品基材上に接
合した。この断熱層上に５０μｍの結合用金属層（Ｃｏ
ＣｒＡｌＹ）を介して、最表層（５０ vol％：１４mass
％Ｙ2 Ｏ3 部分安定化ＺｒＯ2 −５０vol％：１０mass
％Ｙ2 Ｏ3 添加ＺｒＳｉＯ4 ）を５０μｍの厚さで積層
したものであり、施工方法には爆発溶射法を採用してい
る。実施例２によれば、耐久性試験で５００００hr以上
と良好（○）な評価が得られた。
理した発泡ウレタンをめっき浴に浸漬し、めっきを行い
Ｎｉめっきの多孔質層を形成し、その後、クロマイジン
グ処理することで厚み１mmのＮｉＣｒ合金板を形成し
た。この多孔質金属層を拡散接合により部品基材上に接
合した。この断熱層上に５０μｍの結合用金属層（Ｃｏ
ＣｒＡｌＹ）を介して、最表層（５０ vol％：１４mass
％Ｙ2 Ｏ3 部分安定化ＺｒＯ2 −５０vol％：１０mass
％Ｙ2 Ｏ3 添加ＺｒＳｉＯ4 ）を５０μｍの厚さで積層
したものであり、施工方法には爆発溶射法を採用してい
る。実施例２によれば、耐久性試験で５００００hr以上
と良好（○）な評価が得られた。
【００２７】（実施例３）実施例３は、金属粉末を配合
したスラリーを発泡ウレタン表面に塗布し、その後、焼
結することで厚み５mmのＳＵＳ合金板を形成した。この
多孔質金属層を溶接接合により部品基材上に接合した。
この断熱層上に５０μｍの結合用金属層（ＮｉＣｒ）を
介して、最表層（ＺｒＳｉＯ4 ）を１００μｍの厚さで
積層したものであり、施工方法にはプラズマ溶射法を採
用している。実施例３によれば、耐久性試験で５０００
０hr以上と良好（○）な評価が得られた。
したスラリーを発泡ウレタン表面に塗布し、その後、焼
結することで厚み５mmのＳＵＳ合金板を形成した。この
多孔質金属層を溶接接合により部品基材上に接合した。
この断熱層上に５０μｍの結合用金属層（ＮｉＣｒ）を
介して、最表層（ＺｒＳｉＯ4 ）を１００μｍの厚さで
積層したものであり、施工方法にはプラズマ溶射法を採
用している。実施例３によれば、耐久性試験で５０００
０hr以上と良好（○）な評価が得られた。
【００２８】（実施例４）実施例４は、表面を導電化処
理した発泡ウレタンをめっき浴に浸漬し、めっきを行い
Ｎｉめっきの多孔質層を形成し、その後、クロマイジン
グ処理、およびカロライジング処理することで厚み２０
mmのＮｉＣｒＡｌ合金板を形成した。この多孔質金属層
をロウ付け接合により部品基材上に接合した。この断熱
層上に１００μｍの結合用金属層（ＣｏＮｉＣｒＡｌ
Ｙ）を介して、最表層（ＺｒＯ2 −３Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｓ
ｉＯ2 ）を２００μｍの厚さで積層したものであり、施
工方法にはプラズマ溶射法を採用している。実施例４に
よれば、耐久性試験で５００００hr以上と良好（○）な
評価が得られた。
理した発泡ウレタンをめっき浴に浸漬し、めっきを行い
Ｎｉめっきの多孔質層を形成し、その後、クロマイジン
グ処理、およびカロライジング処理することで厚み２０
mmのＮｉＣｒＡｌ合金板を形成した。この多孔質金属層
をロウ付け接合により部品基材上に接合した。この断熱
層上に１００μｍの結合用金属層（ＣｏＮｉＣｒＡｌ
Ｙ）を介して、最表層（ＺｒＯ2 −３Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｓ
ｉＯ2 ）を２００μｍの厚さで積層したものであり、施
工方法にはプラズマ溶射法を採用している。実施例４に
よれば、耐久性試験で５００００hr以上と良好（○）な
評価が得られた。
【００２９】一方、表１において、比較例は、基材の表
面に、１００μｍの結合用金属層（ＮｉＣｒ）を介し
て、最表層（１４mass％Ｙ2 Ｏ3 部分安定化ＺｒＯ2 ）
を５００μｍの厚さで積層したものであり、施工方法に
はプラズマ溶射法を採用している。すなわち、比較例で
は、断熱被覆が形成されていない。比較例によれば、耐
久性試験では５０００hrと不良（×）であった。
面に、１００μｍの結合用金属層（ＮｉＣｒ）を介し
て、最表層（１４mass％Ｙ2 Ｏ3 部分安定化ＺｒＯ2 ）
を５００μｍの厚さで積層したものであり、施工方法に
はプラズマ溶射法を採用している。すなわち、比較例で
は、断熱被覆が形成されていない。比較例によれば、耐
久性試験では５０００hrと不良（×）であった。
【００３０】すなわち、実施例１乃至４のように、基材
の表面に気孔率８０％以上の多孔質金属からなる断熱層
を１〜２０mmの厚さで積層し、この断熱層上に５０〜５
００μｍの結合用金属層を介して、セラミックスまたは
サーメットからなる最表層を５０〜５００μｍの厚さで
積層した場合には、耐久性試験において良好な結果が得
られ、安定運転することができた。
の表面に気孔率８０％以上の多孔質金属からなる断熱層
を１〜２０mmの厚さで積層し、この断熱層上に５０〜５
００μｍの結合用金属層を介して、セラミックスまたは
サーメットからなる最表層を５０〜５００μｍの厚さで
積層した場合には、耐久性試験において良好な結果が得
られ、安定運転することができた。
【００３１】この構成によって、信頼性が高くバランス
されたガスタービンが得られ、初段タービンノズルへの
ガス入り口温度が１５００℃、初段タービンブレードの
メタル温度が９２０℃、ガスタービンの排ガス温度は６
５０℃であり、発電効率がＬＨＶ表示で３７％以上の発
電用ガスタービンが達成できる。
されたガスタービンが得られ、初段タービンノズルへの
ガス入り口温度が１５００℃、初段タービンブレードの
メタル温度が９２０℃、ガスタービンの排ガス温度は６
５０℃であり、発電効率がＬＨＶ表示で３７％以上の発
電用ガスタービンが達成できる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基材の表面に気孔率８０％以上の多孔質金属からなる断
熱層が形成されているので、部品基材の表面温度を低く
維持し、寿命向上を図ることができ、また断熱層上に結
合用金属層を介して、セラミックスまたはサーメットか
らなる最表層が形成されているので、酸化性または還元
性雰囲気中で使用するに際して、優れた高温耐剥離性、
高温耐摩耗性および耐食性を発揮する。
基材の表面に気孔率８０％以上の多孔質金属からなる断
熱層が形成されているので、部品基材の表面温度を低く
維持し、寿命向上を図ることができ、また断熱層上に結
合用金属層を介して、セラミックスまたはサーメットか
らなる最表層が形成されているので、酸化性または還元
性雰囲気中で使用するに際して、優れた高温耐剥離性、
高温耐摩耗性および耐食性を発揮する。
【図１】本発明に係る断熱被覆の一実施形態における積
層構造を示す概略図。
層構造を示す概略図。
【図２】ガスタービンノズル翼部の断面図。
【図３】ガスタービンノズルの外観図。
１ 翼部
２ サイドウォール
３ トレーリングエッジ
４ リーディングエッジ
５ 空気冷却孔
６ 基材
７ 断熱被覆
８ 断熱層
９ 結合用金属層
１０ 最表層
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｃ２３Ｃ 4/08 Ｃ２３Ｃ 4/08
4/10 4/10
28/00 28/00 Ｂ
Ｆ０２Ｃ 7/00 Ｆ０２Ｃ 7/00 Ｃ
Ｆターム(参考） 4K031 AA02 AA04 AA08 AB03 AB08
AB09 AB11 BA05 CB14 CB26
CB27 CB32 CB42 CB43 CB47
DA01 DA04 DA06
4K044 AA03 AA06 AB10 BA02 BA06
BA10 BA12 BA13 BA14 BB04
BB05 BB13 BC01 BC02 BC05
BC11 BC12 CA11 CA12 CA17
CA53
Claims (6)
- 【請求項１】 燃焼機部品の基材の表面に、気孔率８０
％以上の多孔質金属からなる断熱層、結合用金属層、お
よびセラミックスまたはサーメットからなる最表層が順
次積層されていることを特徴とする燃焼器部品。 - 【請求項２】 断熱層の多孔質金属が、ＮｉＣｒ系合
金、ＣｏＣｒ系合金、又はＳＵＳ系合金であることを特
徴とする請求項１に記載の燃焼器部品。 - 【請求項３】 結合用金属層が、ＮｉＣｒ系合金または
ＣｏＣｒ系合金であることを特徴とする請求項１または
２に記載の燃焼器部品。 - 【請求項４】 最表層が、主成分がＺｒＯ2 からなるセ
ラミックスまたはサーメットであることを特徴とする請
求項１乃至３の何れか１項に記載の燃焼器部品。 - 【請求項５】 基材の表面に被覆層を積層してなる燃焼
器部品の製造方法において、基材表面に、気孔率８０％
以上の多孔質金属からなる断熱層を、めっきまたは焼結
により形成し、結合用金属層、およびセラミックスまた
はサーメットからなる最表層を溶射法により順次形成す
ることを特徴とする燃焼器部品の製造方法。 - 【請求項６】 溶射法が、爆発溶射法、プラズマ溶射
法、または高速ガス溶射法であることを特徴とする請求
項５に記載の燃焼器部品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001186286A JP2003003247A (ja) | 2001-06-20 | 2001-06-20 | 燃焼器部品およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001186286A JP2003003247A (ja) | 2001-06-20 | 2001-06-20 | 燃焼器部品およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003003247A true JP2003003247A (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=19025746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001186286A Withdrawn JP2003003247A (ja) | 2001-06-20 | 2001-06-20 | 燃焼器部品およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003003247A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7402277B2 (en) | 2006-02-07 | 2008-07-22 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Method of forming metal foams by cold spray technique |
| JP2008527236A (ja) * | 2005-01-14 | 2008-07-24 | シーブイアールディ、インコ、リミテッド | ターボエンジン用タービンブレードおよびその製造方法 |
| US8813734B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-08-26 | Mazda Motor Corporation | Heat-insulating structure |
| JP2014173595A (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | General Electric Co <Ge> | タービンブレード冷却チャネル形成 |
| JP2016222979A (ja) * | 2015-06-01 | 2016-12-28 | 悦三 吉野 | 遮熱断熱材及びその製造方法、並びに遮熱断熱皮膜及びその形成方法 |
| CN109848612A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-06-07 | 武汉理工大学 | 一种新型复合焊料片的制备方法 |
-
2001
- 2001-06-20 JP JP2001186286A patent/JP2003003247A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008527236A (ja) * | 2005-01-14 | 2008-07-24 | シーブイアールディ、インコ、リミテッド | ターボエンジン用タービンブレードおよびその製造方法 |
| US7402277B2 (en) | 2006-02-07 | 2008-07-22 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Method of forming metal foams by cold spray technique |
| US8813734B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-08-26 | Mazda Motor Corporation | Heat-insulating structure |
| JP2014173595A (ja) * | 2013-03-08 | 2014-09-22 | General Electric Co <Ge> | タービンブレード冷却チャネル形成 |
| JP2016222979A (ja) * | 2015-06-01 | 2016-12-28 | 悦三 吉野 | 遮熱断熱材及びその製造方法、並びに遮熱断熱皮膜及びその形成方法 |
| CN109848612A (zh) * | 2019-02-01 | 2019-06-07 | 武汉理工大学 | 一种新型复合焊料片的制备方法 |
| CN109848612B (zh) * | 2019-02-01 | 2020-09-08 | 武汉理工大学 | 一种新型复合焊料片的制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080902 |