JP2003239086A - 遮熱コーティング - Google Patents
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Abstract
徴による減少した熱伝導率を有するセラミックコーティ
ングの改良された遮熱コーティング及びコーティング方
法を提供することである。 【解決手段】 基板上のセラミックの遮熱コーティング
であり、ここでコーティングは基板の表面を横断して延
在し、それぞれの円柱軸に関して主要な円柱状粒子から
横に延在する不可欠な二次の円柱状粒子を含む主要な円
柱状粒子を含んでいる。一般的に、二次の円柱状粒子
は、主要な円柱状粒子の円柱軸に関して90度よりも小
さい鋭角で主要な円柱状粒子から延在する。コーティン
グ構造は、従来の遮熱コーティングと比較して、減少し
た熱伝導率を有する。
Description
る構成部分における遮熱コーティングに関し、より詳細
にはコーティングの構成の特徴による熱伝導率を減少し
た遮熱コーティングに関する。
ムは、エンジンの作動中にタービンブレード及び翼など
のニッケルとコバルトを基にする超合金の構成物を酸化
及び腐食から保護するためのガスタービンエンジン工業
において周知である。
は、MCrlY合金のオーバーレイを含有するボンディ
ングコートを保護する超合金構成物(基板)上の沈着を
含み、ここでMは鉄、ニッケル、コバルト又はそれらの
組み合わせであり、ボンディングコートの酸化はそこに
アルミナ層インサイチューを形成し、次いでアルミナ層
上に円柱状の形態を有するセラミックの遮熱コーティン
グを沈着する(例えば、特許文献1,2参照。)。
は、アルミニウム化ニッケル(NiAl)又はプラチナ
修正型アルミニウム化ニッケル拡散層を含有するボンデ
ィングコートを保護する超合金構成物(基板)上の形成
を含む(例えば、特許文献3参照。)。ボンディングコ
ートは、そこに熱成長したアルミナ層インサイチューを
形成するために酸化され、次いで円柱状の形態を有する
セラミックの遮熱コーティングはアルミナ層上に沈着す
る。
的な層を有する化学的に蒸気沈着されたプラチナ修正型
拡散アルミニウム化物コーティングを含有するボンディ
ングコートを保護する超合金構成物上の形成を含むもの
もある(例えば、特許文献4,5参照。)。ボンディン
グコートは、そこに熱成長したアルミナ層インサイチュ
ーを形成するために酸化され、次いで円柱状の形態を有
するセラミックの遮熱コーティングはアルミナ層上に沈
着する。
例えばタービンブレードなどの構成部分を保護する航空
機の適用における幅広く使用されるセラミックの遮熱コ
ーティングは、7質量%のイットリアの安定化ジルコニ
ア(7YSZ)を含む。このセラミックのコーティング
を適用する二つの方法は幅広く使用される。電子ビーム
の物理的な蒸気沈着(EBPVD)は、大多数のコーテ
ィングポロシティが、基板/ボンディングコートに対し
て垂直に延在する、比較的濃度が高いセラミックのカラ
ム間に位置する場合、円柱状構造のコーティングを生成
するために使用される。
ティングでの約10%の質量ポロシティで生成する手法
において7YSZを適用するために使用される。このポ
ロシティは、セラミックの減少によるプラズマの“スプ
ラット”層とミクロの深割れとの間のギャップの形態で
ある。製造されたプラズマ溶射7YSZのセラミックコ
ーティングの熱伝導率は、一般的にEBPVDによって
適用された7YSZのセラミックコーティングの熱伝導
率の約60%である。
された遮熱コーティング及びコーティング方法を提供す
ることであり、ここでセラミックコーティングは形態的
なコーティングの特徴による減少した熱伝導率を有す
る。
ックの遮熱コーティングを提供し、ここでコーティング
の少なくとも層の部分は基板表面上を横断して延在し、
それぞれの円柱軸に関してそこから横に延在する不可欠
な二次の円柱状粒子を含有する主要な円柱状粒子を含
む。一般的に、二次の円柱状粒子は、主要な円柱状粒子
の円柱軸に関して90度よりも小さい含まれた鋭角で主
要な円柱状粒子から延在する。コーティング構造は、従
来の遮熱コーティングと比較して、減少した熱伝導率を
予期せずに表す。
き、ここで多重層の一つの層は本発明と一致するコーテ
ィング構造を含む。実施例のみにおいて、遮熱コーティ
ングは、主要な円柱状粒子とそこから横に延在する二次
の円柱状粒子を有する本発明と一致する従来の円柱状粒
子構造と外層を有する基板の表面に隣接する内部の層を
含むことができる。
るEBPVD方法を提供し、ここで基板表面のセラミッ
ク物質の沈着は、コーティングの沈着中に主要な円柱状
粒子の長さに沿って間隔が置かれ、主要な円柱状粒子か
ら横に成長する二次の円柱状粒子を有する主要な円柱状
粒子を成長するために制御される。
下記の詳細な記載から容易に明らかとなるだろう。
金の粉末の構成部分、機械加工された構成部分、及びそ
の他の形態などの他の形態の超合金と同様に、等軸のD
S(指向的に凝固)とSC(単結晶)のインベストメン
ト鋳造法を含むかもしれない、周知のニッケルとコバル
トを基にした超合金基板を保護するために使用できる。
例えば、代表的なニッケルを基にした超合金は、限定は
しないが、SC並びに円柱状粒子タービンブレード及び
翼を生成するために使用される、周知のRene´合金
N5,MarM247,CMSX−4,PWA142
2,PWA1480,PWA1484,Rene´8
0,Rene´142及びSC180を含む。遮熱コー
ティングシステムによって保護できるコバルトを基にし
た超合金は、限定しないが、FSX−414,X−40
及びMarM509を含む。ニッケル又はコバルトを基
にした超合金に制限されない本発明は、超高温度で保護
するために様々な他の金属及び合金に適用できる。
は、本発明の実施態様と一致してインベストメント鋳造
法によって生成でき、コーティングによって保護でき
る、ニッケル又はコバルトを基にした超合金のタービン
ブレード10を例示する。ブレード10は、燃焼器から
の熱い燃焼ガスがガスタービンエンジンのタービン部分
に導かれることに対する翼部分12を含む。ブレード1
0は、ブレードが周知である従来の手法のモミの木接続
を用いてタービンディスク(示されていない)に接続さ
れることによる土台部分14と先端部分16を含む。冷
却する流気の通路(示されていない)は、周知の従来の
手法で翼12の後縁12a及び/又は先端16の放電開
口部(示されていない)による放電のための翼部分12
により冷却空気を導くためにブレード10に形成でき
る。
熱コーティングシステムでコーティングすることによっ
て、ガスタービンエンジンのタービン部分の熱い燃焼ガ
スから保護できる。本発明を限定するのではなく、例証
する目的で提供される遮熱コーティング(TBC)シス
テムは図2A及び2Bに示される。
しくは、ニッケル又はコバルトを基にした超合金の翼
(基板)12に形成されるか又は適用される金属のボン
ディングコート24を含む。好ましくは、ボンディング
コート24はそこに形成された薄い酸化アルミニウム
(アルミナ)層28を有する。本発明の実施態様と一致
する遮熱コーティング30は層28に沈着される。一般
的にTBC30は、安定化ジルコニアのセラミック物質
(例えば、7YSZのみ)を含み、ジルコニア相は、限
定しないが、イットリアMgO,CaO,Sc2O3,
及びYb2O3を含有する、例えば第二酸化物によって
安定化する。本発明は7YSZなどの安定化ジルコニア
に限定しないが、断熱相コーティングを形成するために
採用される他のセラミック物質を用いて実行できる。
若しくは無修正型のアルミニウム化物拡散コーティング
若しくは層、MCrAlYオーバーレイコーティングか
ら選択でき、ここでMはニッケル及びコバルトからなる
グループ、アルミニウムで処理されたMCrAlYオー
バーレイ、及び他の従来のボンディングコートから選択
される。好ましいボンディングコート24は、米国特許
番号5,716,720号で記載されるような基板に化
学蒸気沈着(CVD)及び周知の市販のMDC−150
Lによって形成され、外部に向かって成長し、Ptで修
正されたアルミニウム化物拡散コーティング24を含
み、米国特許番号5,716,720号の教示はここに
参照として組み入れられている。
MCrAlYオーバーレイは、米国特許番号4,32
1,310号及び4,321,311号に記載される。
ボンディングコート24として使用できるCVDアルミ
ニウムで処理されたMCrAlYオーバーレイは、教示
がここに参照として組み入れられている、ワーンズ等の
米国特許番号6,129,991号に記載されている。
ニウム化物ボンディングコート24は、超合金の翼(基
板)12に近接の内部の拡散領域24aと、米国特許番
号5,716,720に記載のようなアルミニウムとニ
ッケル(超合金の組成に依存して又はコバルト)のプラ
チナ修正型(プラチナ保持)中間相を含有する外層の領
域24bを含む。別の厚さが本発明で使用できるけれど
も、ボンディングコートの全体の厚さは一般的に約1.
5乃至約3.0ミルである。
コート24へのTBC30及び層28の密着を促進する
目的のために任意に仕上げされた表面であるかもしれな
い。MCrAlYボンディングコートは、米国特許番号
4,321,310号に記載のような仕上げされた表面
であるかもしれない。拡散型アルミニウム化物コーティ
ングは、教示がここに参照として組み入れられている、
共通の譲受人の同時係属出願番号09/511,857
に記載のようなメディア・ボウルポリシングによって仕
上げされた表面であるかもしれない。他の適切な表面の
仕上げ技術は、本発明の実行のボンディングコートの表
面の粗さを減少するために使用されるかもしれない。
ム(アルミナ)層28は、ボンディングコート24に熱
成長する。酸化物層28は、セラミックの遮熱コーティ
ング30の沈着に先だって、導かれた個々の酸化段階で
形成できるか、又はコーティング30を沈着するために
採用されたEBPVD処理の前処理段階で形成できる
か、或いは酸化物層28を形成するために効果的な任意
の別の技術を用いて形成できる。酸化アルミニウム層2
8は、基板からの拡散の結果としての、及び/又は酸化
物層28のドーピングの結果としての別の要素を含むか
もしれない。
Lコーティングを含む場合、MDC−150Lコーティ
ングは、米国特許番号5,716,720で記載される
ようなアルミナ層28のインサイチュー形成を促進する
約1800°Fよりも高い温度で10−4torr以下
の真空などの低い分圧酸素大気、又は酸素の不純物を有
するアルゴン若しくは水素の分圧大気において酸化され
る。限定ではなく例示する目的において、アルミナ層
は、1x10−6torrまで真空炉を排気すること
(1x10−4torrから1x10−3torrまで
炉の脱気によって圧力レベルは実質的に上昇する)、そ
こに1975°FのMDC−150Lボンディングコー
トを有する基板のランピングによって、2時間その温度
を維持することによって、及び炉から移動するために室
温まで冷却することによってインサイチュー形成でき
る。生成された酸化物層28はアルミナの連続フィルム
を含む。他の厚さが本発明の実行において使用できる
が、アルミナ層の厚さは、約0.01乃至2ミクロンの
範囲である。別の酸化処理は、ここに参照として組み入
れられ、共通の譲受人の同時係属出願番号09/51
1,857号に記載されている。
ミックの遮熱コーティング(TBC)を受ける。
て、TBC30は、層28の表面を横断して延在する縦
方向の軸AX、ボンディングコート24、及び基板12
を有する主要な円柱状粒子PCを含有するものとして図
2Aに示されている。横断によることは、主要な円柱状
粒子PCの軸AXが構成部分(例えば、翼の基板12)
の表面に対して一般的に垂直で延在するか、又は通常と
比較して鋭角(例えば、35度まで)においてコーティ
ングされた構成部分(表面に対して垂直であれば軸AX
である)の表面まで延在する。
は、図2AのEBPVD沈着期間の成長に関するそれぞ
れの主要な円柱軸AXに関する主要な円柱状粒子PCか
ら横に延在する不可欠な二次の円柱状粒子SCを含む。
二次の円柱状粒子SCはそれぞれの主要な円柱状粒子P
Cの長さに沿って間隔が置かれる。二次の円柱状粒子
は、主要な円柱状粒子PCのそれぞれの円柱軸AXに関
して90度よりも小さい鋭角ANで主要な円柱状粒子か
ら延在する。円柱軸AXに沿った主要な円柱状粒子PC
の成長は、TBC30が形成される特別のセラミックス
物質の結晶格子の主要な成長方向とある程度まで関係の
あるように見え、一方で鋭角ANはそのセラミックス物
質の結晶格子の二次の成長方向とある程度まで関係のあ
るように見える。TBC30のコーティング構造は、円
柱状粒子だけを有する従来の遮熱コーティングの熱伝導
率と比較して、減少した熱伝導率を表す。出願人はこの
説明によって拘束することを望まないし又は目的としな
いが、TBC30のコーティング構造の熱伝導率の減少
は、ナノスケールの円柱状間のギャップと二次の円柱状
粒子SCによって作られるポロシティに寄与する。
BPVD装置を用いて酸化物層28に電子ビームの物理
的蒸気沈着(EBPVD)によって沈着でき、ここで遮
熱コーティング物質のインゴットIは電子ビーム銃から
の電子ビームによる加熱及び蒸発において示されるイン
ゴットフィーダーによって供給され、蒸発したセラミッ
ク物質を含有する典型的には蒸気雲のインゴットIより
上のコーティングチャンバーで位置し回転される翼基板
12のアルミナ層28に圧縮される。
12の表面の横に延在する主要な円柱状粒子PCを有
し、加えてそれぞれの円柱軸AXに関して主要な円柱状
粒子から横に延在する二次の円柱状粒子SCを有するT
BC30を形成する効果を予期せずに発見されるコーテ
ィングチャンバーでのガス圧レベルを提供するために制
御される。図7に示されるEBPVD装置において、コ
ーティングチャンバーの背後ガスは一般的に酸素のみを
含むが、しかしながら、他のEBPVDコーティング装
置は不活性ガス(例えば、Ar,N2,He,Ne,K
r,Xe,Rn,その他)などの一つ以上の他のガスと
共に酸素を使用するかもしれない。加えて、コーティン
グチャンバーに存在するかもしれない他のガスは、H2
O,CO,CO2,H2を含むかもしれない。特定のガ
ス圧レベルは、図2Aとさらに図3C及び3Dで例示さ
れるような“葉を備える茎”の円柱状形態を生成するよ
うに主要な円柱状粒子から横に成長する二次の円柱状粒
子SCを備える主要な円柱状粒子PCの成長を促進する
ために発見され、ここで“茎”は主要な円柱状粒子PC
であり、“葉”は二次の円柱状粒子SCである。TBC
30を生成するために採用される特定のコーティング条
件は、TBC30を形成するために使用されるセラミッ
ク物質と同様に採用されるEBPVD装置に依存するだ
ろう。
YSZセラミック物質を含有するTBC30の形成にお
いて、15乃至30ミクロンの範囲における酸素のガス
圧は、前述のように主要な円柱状粒子から横に成長する
二次の円柱状粒子SCを有する主要な円柱状粒子PCを
含有するTBC30を形成するために使用できる。
いて、TBC30は、本発明の実施態様と一致する内層
部分30a及び外層部分30bを含有するものとして図
2Bに示される。内層部分30aは、酸化物層28の表
面を横断して延在する円柱状粒子を含有する従来の円柱
状粒子のセラミックTBCを含む。内層部分30aの円
柱Cは、前述のように基板12の表面を横断して延在す
るそれぞれの円柱軸AXを有する。
おける前述のタイプのコーティング構造を有するように
本発明と一致して形成される。特に、外層部分30b
は、基板12の表面を横断して延在し、図2BのEBP
VD沈着中の成長に関するそれぞれの主要な円柱軸AX
に関する主要な円柱状粒子PCから横に延在する不可欠
な二次の円柱状粒子SCを含む、主要な円柱状粒子PC
を含有する。二次の円柱状粒子SCは、それぞれの主要
な円柱状粒子PCの長さに沿って間隔が置かれる。一般
的に、二次の円柱状粒子は、前述のようにそれぞれの円
柱軸AXに関して90度より小さい鋭角ANで主要な円
柱状粒子から延在する。結果として、外層部分30bの
コーティング構造は、内層部分30aによって表現され
る従来の遮熱コーティングの熱伝導率と比較して減少し
た熱伝導率を有する。
の装置を用いるのではなく、下記に記載の異なるコーテ
ィング条件を採用することで酸化物層28に電子ビーム
の物理的蒸気沈着(EBPVD)によって沈着できる。
TBC30の内層部分30aは、ガスタービンエンジン
のコーティングされた翼12の作動中のコーティング粘
着及び破砕抵抗のための図2Bの実例となる実施態様で
の酸化物層28に第一に提供される。
でのガス圧は、酸化物層28で円柱状粒子Cを有する内
層部分30aを生成するための手法で初期に制御され、
次いで、コーティングチャンバーでのガス圧は、酸化物
層28の表面を横断して延在する主要な円柱状粒子PC
を有し、加えてそれぞれの円柱軸AXに関して主要な円
柱状粒子から横に延在する二次の円柱状粒子SCを有す
る外層部分30bを形成するために効果的な予期せずに
発見される高圧レベルまで上昇する。
ラミック物質を含有する内層部分30aの形成におい
て、6ミクロンの酸素のガス圧(±2ミクロン)は、酸
化物層28に内層部分30aの円柱状粒子Cだけを形成
するために初期に採用できる。内層部分30aは、そこ
に所望の厚さを提供する期間において沈着される。次い
で、コーティングチャンバー内の酸素のガス圧は、7Y
SZのセラミック物質を含有し、前述のように主要な円
柱状粒子から横に成長する二次の円柱状粒子SCを有す
る主要な円柱状粒子PCを有する外層部分30bを予期
せず形成するために発見される15乃至30ミクロンの
範囲まで調節(上昇)される。混合されたコーティング
形態の遷移域30cは、コーティングの実行中に記載さ
れるように酸素のガス圧の調節の結果として層30a、
30bとの間に現れることができる。かかる範囲間の酸
素のガス圧(例えば、13ミクロンの酸素のガス圧)
は、主要な円柱状粒子から成長する二次の円柱状粒子を
生成するが、しかし二次の成長した円柱状粒子の量は、
酸素のガス圧20ミクロンでの二次の円柱状粒子の成長
よりもより小さい。一般的に、二次の円柱状粒子の量が
増大するにつれて、ガス圧も上昇する。代替として、内
層部分30aは第一コーティング段階で生成でき、外層
部分30bは“葉を備える茎”の円柱状形態を生成する
前述のコーティング条件下で処理される個別の第二コー
ティング段階で生成できる。
2Bの外層部分30bは、下記に続く実施例で記載のよ
うに円柱状粒子のみを有する従来の遮熱コーティングと
比較して減少された熱伝導率を表すために発見する。
れたことにおける前述の記載のように、サファイアのス
ペシメンは、二次の円柱状粒子SCを備える主要な円柱
状粒子PCを含有するコーティング構造での基板として
使用された。サファイアの基板は、20乃至25psi
気圧で220メッシュよりも小さいアルミナ(鋼玉)で
のグリットブラストによって生じた表面仕上げサファイ
アを含有した。
基板は、回転軸(マニプレータ部)に取り付けられ、ロ
ーディング/予熱チャンバーで1975°F(±25°
F)まで加熱された。コーティングチャンバーは1x1
0−4torrより低く排気された。酸素は、6ミクロ
ン±2ミクロンの安定した酸素圧に達するまでコーティ
ングチャンバーに導入された。電子ビーム銃からの電子
ビーム(出力レベルが75kW±10kW)は、蒸発す
るために7質量%のイットリア安定化ジルコニア(又は
他の断熱層のセラミック物質)のインゴットIの末端上
で走査(750Hertzの率)される。電子ビームは
基板とビームの後ろへの反射を避けるための角度でイン
ゴットを走査した。熱の欠損を最小限にするために、イ
ンゴットIのEB融解が開始した後、予熱されコーティ
ングされた基板Sは、急速に軸上でローディング/予熱
チャンバーからインゴットI上のコーティングチャンバ
ーでの熱を反射する囲い込みEのコーティング位置まで
移動した。囲い込みは電子ビームが入るための開口部を
含んだ。間隔は約10乃至15インチであるが、基板は
インゴットの約14インチ上を20rpm±2rpmの
速度で軸によって回転された。沈着は、サファイアの基
板に白色の化学量がほぼ7質量%イットリア安定化ジル
コニアのセラミックコーティングを生成するための期間
導かれた。セラミックコーティングの典型的な厚さは、
5乃至20ミル(0.005乃至0.020インチ)の
範囲であった。約12乃至15ミルのTBC30の厚さ
は、熱伝導率試験において沈着された。
した代表的な7YSZのセラミックコーティングは、図
3A,3B,3C及び3Dに示される。図3Aは、コー
ティング全体の厚さの160倍の顕微鏡写真である。図
3B,3C及び3Dは、図3Aに描写された、内部エリ
ア1、中間エリア2、及び外部エリア3の750倍の顕
微鏡写真である。顕微鏡写真は、セラミックコーティン
グの破壊された表面が図3A乃至3Dに示されるように
スペシメンがそれらの厚さによって破壊された後で得ら
れる。内部エリア1は、主要な円柱状粒子の長さに沿っ
て主要な円柱状粒子から横に延在する不可欠な二次の円
柱状粒子SCを有する主要な円柱状粒子PCのある量を
備えるコーティング構造を現した。エリア2及び3は、
サンプルエリア全体にわたって主要な円柱状粒子の長さ
に沿って主要な円柱状粒子から横に延在する不可欠な二
次の円柱状粒子SCを有する主要な円柱状粒子PCを現
した。二次の円柱状粒子SCは、約6乃至10ミクロン
の繰り返し間隔(間隔)でそれぞれの主要な円柱状粒子
の長さに沿って離れて置かれた。一般的に、二次の円柱
状粒子は、EBPVD沈着中に成長する主要な円柱状粒
子のそれぞれの円柱軸に関して25乃至30度の鋭角で
主要な円柱状粒子から延在する。
は、従来の円柱状粒子だけを含有するコーティング構造
を有するTBCを生成するために同様の条件でEBPV
Dコーティングされる。
は、前述に記載のコーティングパラメータを用いるEB
PVDによって沈着されたが、しかし、本発明のスペシ
メンの20ミクロン±2ミクロンの酸素圧とは対照的
に、ほんの6ミクロン±2ミクロンで制御された酸素圧
で沈着される。従来のセラミックコーティングの典型的
な厚さは、5乃至20ミルの範囲であった。
した代表的な7YSZの従来のセラミックコーティング
は、図4A,4B,4C及び4Dに示される。図4A
は、コーティング全体の厚さの200倍の顕微鏡写真で
ある。4B,4C及び4Dは、図4Aに描写された、内
部エリア1、中間エリア2、及び外部エリア3の750
倍の顕微鏡写真である。顕微鏡写真は、セラミックコー
ティングの破壊された表面が図4A乃至4Dに示される
ようにスペシメンがそれらの厚さによって破壊された後
で得られる。図4B,4C,4Dの内部エリア、中間エ
リア及び外部エリアは、円柱状粒子構造だけを備えるコ
ーティング構造を現す。本発明のコーティング構造の図
4C及び4D対図3C及び3Dを比較することによって
明白なように、主要な円柱状粒子の長さに沿って主要な
円柱状粒子から横に延在する不可欠な二次の円柱状粒子
を有する主要な円柱状粒子は存在しなかった。
示されたセラミックコーティングの熱伝導率は、大量規
模のセラミックコーティングサンプルの生成が実際的で
はないし、例えばガスタービンエンジンの作動における
実際の構成部分で生成される比較的薄いセラミックのT
BCコーティングの代表でもないため、ASTM E1
461工程に準じるレーザーフラッシュ技術によって決
定される。その技術は、基板とセラミックコーティン
グ、つまり特定の熱、熱拡散率及び密度の3つのパラメ
ータの測定を必要とする。代表的な基板(例えば、CM
SX−4ニッケルを基にした超合金)とセラミックのコ
ーティング物質(例えば、7YSZ)は、特定の熱の値
に対する温度を提供するために測定された。コーティン
グされないディスク基板(例えば、CMSX−4ニッケ
ルを基にした超合金で名目上0.5インチの直径で0.
020インチ厚)は熱拡散率に対する温度を測定され
た。TBCがコーティングされた基板(名目上のコーテ
ィングの厚さは0.105インチ)は、熱拡散率に対す
る温度を測定された。基板の熱拡散性と基板のTBCコ
ーティングを知ることで、コーティング独自の熱拡散性
は決定できる。コーティング沈着中の熱拡散率サンプル
の近くに位置する証明クーポンは、コーティング密度を
測定するために使用された。コーティングの熱伝導率
は、コーティングの特定の熱にコーティングの熱拡散率
を掛けて、さらにコーティング密度を掛けることによっ
て計算される。
本発明のセラミックコーティング(正方形のデータポイ
ントを参照)と図4A乃至4Dの従来のセラミックコー
ティング(ダイアモンド型のデータポイントを参照)の
熱伝導率のグラフである。大量の6YSZ(6質量%イ
ットリア、残部ジルコニア)及び8YSZ(8質量%イ
ットリア、残部ジルコニア)の熱伝導率は比較目的のた
めに示されており、S.ラグハベン等のACTA MA
TERIALIA、49、2001年、169頁から得
られた。
(図3A乃至3D)は、従来のセラミックコーティング
の熱伝導率と比較して、25℃から1150℃までのす
べての温度で実質的に減少された熱伝導率を表すことは
明らかである。例えば、一般的に、図3A乃至3Dのセ
ラミックコーティングの熱伝導率は、試験温度において
図4A乃至4Dの従来のセラミックコーティングの熱伝
導率の32%であった。熱伝導率の多大で予期しない減
少は、基板(例えば翼12)の温度をさらに減少する際
に使用される遮熱コーティングを可能にし、又は同様に
翼の温度を維持する一方で適用される薄い遮熱コーティ
ングを可能にすることにおいて有利である。
シメンの追加的なセット(図6の7Y46HfZrOで
明示される)は、7質量%イットリア、46質量%ハフ
ニア、及び残部ジルコニアを含有するTBCを生成する
ために記載されるような同様の状況下でコーティングさ
れたEBPVDであった。20ミクロンの酸素ガス圧で
得られたコーティング構造は図3A乃至3Dのコーティ
ング構造と同様であり、一方で6ミクロンの酸素ガス圧
で得られたコーティング構造は図4A乃至4Dのコーテ
ィング構造(つまり、円柱状粒子だけを有する)と同様
であった。7Y46HFZrOセラミックコーティング
の熱伝導率は図6に示され、ここで20ミクロンの酸素
ガス圧で形成されたセラミックコーティングの熱伝導率
は、6ミクロンの酸素のガス圧で生成され円柱状粒子だ
けを有するセラミックコーティングの熱伝導率より、す
べての温度で実質的に小さい。
は、円柱状粒子及び主要な円柱状粒子と主要な円柱状粒
子から横に成長する二次の円柱状粒子だけを含有する外
層を有する図2Bで示されるTBC30のタイプを形成
するためにコーティングされたEBPVDであった。内
層は図4A乃至4Dのサファイアの基板をコーティング
するための記載のような同様のTBCコーティングパラ
メータを用いて形成されて、一方で外層は図3A乃至3
Dのサファイアの基板をコーティングするための記載の
ような同様のTBCコーティングパラメータを用いる、
続く個別のコーティング段階で形成された。図5A乃至
5Dは、かかる内層及び外層を備えて生成されたTBC
を示す。図5Aは、内部の円柱状粒子層及び主要な円柱
状粒子から横に延在する二次の円柱状粒子を備える主要
な円柱状粒子を含有する外層を有する、断熱層がコーテ
ィングされたサファイアの基板が破壊されて130倍に
拡大した走査型電子顕微鏡写真である。図5Bは、円柱
状粒子だけを有する内層を667倍に拡大した走査型電
子顕微鏡写真である。図5Cは、内層と外層との間の遷
移域を667倍に拡大した走査型電子顕微鏡写真であ
る。図5Dは、主要な円柱状粒子と主要な円柱状粒子か
ら横に成長する二次の円柱状粒子を有する外層を667
倍に拡大した走査型電子顕微鏡写真である。
ングできるガスタービンエンジンブレードの斜視図であ
る。
熱コーティングを含有する遮熱コーティングシステムを
概略する断面図である。
の遮熱コーティングを含有する遮熱コーティングシステ
ムを概略する断面図である。
ミックの遮熱コーティングの160倍に拡大した走査型
電子顕微鏡写真である。
ミックの遮熱コーティングの750倍に拡大した走査型
電子顕微鏡写真である。
ミックの遮熱コーティングの750倍に拡大した走査型
電子顕微鏡写真である。
ミックの遮熱コーティングの750倍に拡大した走査型
電子顕微鏡写真である。
倍に拡大した走査型電子顕微鏡写真である。
倍に拡大した走査型電子顕微鏡写真である。
倍に拡大した走査型電子顕微鏡写真である。
倍に拡大した走査型電子顕微鏡写真である。
セラミックの遮熱コーティングの130倍に拡大した走
査型電子顕微鏡写真である。
セラミックの遮熱コーティングの667倍に拡大した走
査型電子顕微鏡写真である。
セラミックの遮熱コーティングの667倍に拡大した走
査型電子顕微鏡写真である。
セラミックの遮熱コーティングの667倍に拡大した走
査型電子顕微鏡写真である。
Oの20ミクロンが明示された本発明のコーティングを
含有する様々なセラミックのコーティングにおいて異な
る温度での熱伝導率のグラフである。
BPVD装置の概略図である。
8)
Claims (23)
- 【請求項1】 基板及び該基板の表面のセラミックコー
ティングを含有する製品であって、該コーティングは前
記表面を横断して延在し、それぞれの円柱軸に関して主
要な円柱状粒子から横に延在する二次の円柱状粒子を有
する、前記主要な円柱状粒子を含有する少なくとも一部
分を有することを特徴とする製品。 - 【請求項2】 前記二次の円柱状粒子は前記円柱軸に関
して鋭角で横に延在することを特徴とする請求項1に記
載の製品。 - 【請求項3】 前記セラミックの遮熱コーティングはジ
ルコニアを含むことを特徴とする請求項1に記載の製
品。 - 【請求項4】 前記二次の円柱状粒子は、前記セラミッ
クの主要な結晶成長方向に沿って延在することを特徴と
する請求項1に記載の製品。 - 【請求項5】 前記二次の円柱状粒子は、前記セラミッ
クの二次の結晶成長方向に沿って延在することを特徴と
する請求項4に記載の製品。 - 【請求項6】 前記基板は前記基板上の金属のボンディ
ングコート及び該ボンディングコート上の酸化アルミニ
ウム層を有する超合金を含み、前記コーティングは前記
酸化アルミニウム層上に位置していることを特徴とする
請求項1に記載の製品。 - 【請求項7】 前記金属のボンディングコートはアルミ
ニウム化物拡散層及びMCrAlY層からなるグループ
から選択され、ここでMはNi及びCoからなるグルー
プから選択されることを特徴とする請求項6に記載の製
品。 - 【請求項8】 ジルコニア及び基板表面上のジルコニア
を安定化するための第二酸化物を含む遮熱コーティング
を含有する製品であって、該コーティングは前記表面を
横断して延在し、主要な円柱状粒子の長さに沿ったそれ
ぞれの円柱軸に関して前記主要な円柱状粒子から横に延
在する二次の円柱状粒子を有する、前記主要な円柱状粒
子を含有している少なくとも一部分を有することを特徴
とする製品。 - 【請求項9】 前記第二酸化物はイットリアを含むこと
を特徴とする請求項8に記載の製品。 - 【請求項10】 基板、該基板上の金属のボンディング
コート、及び該ボンディングコート上の遮熱コーティン
グを含有する製品であって、前記コーティングは多重層
を含有し、ここで前記多重層の一つは前記ボンディング
コートを横断して延在し、それぞれの円柱軸に関して主
要な円柱状粒子から横に延在する二次の円柱状粒子を有
する前記主要な円柱状粒子を含むことを特徴とする製
品。 - 【請求項11】 前記多重層の前記一つの層は、前記コ
ーティングの外層であることを特徴とする請求項10に
記載の製品。 - 【請求項12】 円柱状粒子だけを含む内層を含有する
ことを特徴とする請求項11に記載の製品。 - 【請求項13】 基板表面にセラミックコーティングを
形成する方法であって、 コーティングチャンバーでセラミック物質の少なくとも
一つの供給源から該セラミック物質の蒸発と、及び前記
基板の表面から横断して延在し、それぞれの円柱軸に関
して主要な円柱状粒子から横に延在する二次の円柱状粒
子を有する前記主要な円柱状粒子を形成するために前記
表面に対するセラミック物質の沈着の制御を含有するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項14】 前記主要な円柱状粒子から横に延在す
る前記二次の円柱状粒子を有する前記主要な円柱状粒子
を形成するために十分な高圧レベルで前記チャンバー内
のガス圧の制御を含有することを特徴とする請求項13
に記載の方法。 - 【請求項15】 前記ガスは酸素、並びに酸素及び他の
ガスとの混合物から構成されるグループから選択される
ことを特徴とする請求項14に記載の方法。 - 【請求項16】 前記主要な円柱状粒子は、前記セラミ
ック物質の主要な結晶成長の方向に沿って成長すること
を特徴とする請求項13に記載の方法。 - 【請求項17】 前記二次の円柱状粒子は、前記セラミ
ック物質の二次的な結晶成長の方向に沿って成長するこ
とを特徴とする請求項16に記載の方法。 - 【請求項18】 構成部分の表面にセラミックの遮熱コ
ーティングを形成する方法であって、 前記構成部分にボンディングコートの形成と、並びにコ
ーティングチャンバーで電子ビームを供給源に衝突する
ことによってセラミック物質の少なくとも一つの前記供
給源から該セラミック物質の蒸発と、及び前記ボンディ
ングコートの表面から横断して延在し、主要な円柱状粒
子の長さに沿ったそれぞれの円柱軸に関して前記主要な
円柱状粒子から横に延在する二次の円柱状粒子を有する
前記主要な円柱状粒子を形成するために前記表面に対す
る前記セラミック物質の沈着の制御を含有することを特
徴とする方法。 - 【請求項19】 前記主要な円柱状粒子から横に延在す
る前記二次の円柱状粒子を有する前記主要な円柱状粒子
を形成するために十分な高圧レベルで前記チャンバー内
のガス圧の制御を含有することを特徴とする請求項18
に記載の方法。 - 【請求項20】 前記ガスは酸素、並びに酸素及び他の
ガスとの混合物から構成されるグループから選択される
ことを特徴とする請求項19に記載の方法。 - 【請求項21】 前記セラミック物質はジルコニアを含
むことを特徴とする請求項19に記載の方法。 - 【請求項22】 前記圧力は15乃至30ミクロンの範
囲で制御されることを特徴とする請求項21に記載の方
法。 - 【請求項23】 前記ボンディングコートは、前記コー
ティングが形成される前記ボンディングコート上の酸化
アルミニウム層を含むように形成されることを特徴とす
る請求項18に記載の方法。
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GB (1) | GB2383338B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007522341A (ja) * | 2004-01-12 | 2007-08-09 | クロマロイ ガス タービン コーポレーション | 低熱伝導度を有する耐久性遮熱コーティング |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6689422B1 (en) * | 1994-02-16 | 2004-02-10 | Howmet Research Corporation | CVD codeposition of A1 and one or more reactive (gettering) elements to form protective aluminide coating |
US20030118873A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-26 | Murphy Kenneth S. | Stabilized zirconia thermal barrier coating with hafnia |
US7029232B2 (en) * | 2003-02-27 | 2006-04-18 | Rolls-Royce Plc | Abradable seals |
US7413798B2 (en) * | 2003-04-04 | 2008-08-19 | Siemens Power Generation, Inc. | Thermal barrier coating having nano scale features |
US6982126B2 (en) * | 2003-11-26 | 2006-01-03 | General Electric Company | Thermal barrier coating |
US7402347B2 (en) * | 2004-12-02 | 2008-07-22 | Siemens Power Generation, Inc. | In-situ formed thermal barrier coating for a ceramic component |
US7416788B2 (en) * | 2005-06-30 | 2008-08-26 | Honeywell International Inc. | Thermal barrier coating resistant to penetration by environmental contaminants |
US7632012B2 (en) * | 2005-09-01 | 2009-12-15 | Siemens Energy, Inc. | Method of measuring in situ differential emissivity and temperature |
JP2009539039A (ja) * | 2006-06-01 | 2009-11-12 | ライテンズ オートモーティブ パートナーシップ | プーリ軸受用ダストシールドおよびダストシールド付プーリ |
DE102006036520A1 (de) * | 2006-08-04 | 2008-02-07 | Mtu Aero Engines Gmbh | Gasturbinenbauteil mit einer Wärmedämmschicht, Wärmedämmschicht für ein Gasturbinenbauteil sowie Verfahren zur Herstellung einer Wärmedämmschicht auf einem Gasturbinenbauteil |
US20080274336A1 (en) * | 2006-12-01 | 2008-11-06 | Siemens Power Generation, Inc. | High temperature insulation with enhanced abradability |
US8257600B2 (en) | 2010-03-01 | 2012-09-04 | United Technologies Corporation | Printed masking process |
US20110250367A1 (en) * | 2010-04-12 | 2011-10-13 | Neal James W | Deposition apparatus with preheating chamber having thermal hood |
CN102557447B (zh) * | 2011-11-07 | 2013-10-09 | 中南大学 | 一种镍合金基体表面热障涂层及制备方法 |
US10280770B2 (en) | 2014-10-09 | 2019-05-07 | Rolls-Royce Corporation | Coating system including oxide nanoparticles in oxide matrix |
US10047614B2 (en) | 2014-10-09 | 2018-08-14 | Rolls-Royce Corporation | Coating system including alternating layers of amorphous silica and amorphous silicon nitride |
US10106882B2 (en) | 2015-10-12 | 2018-10-23 | United Technologies Corporation | Method of forming a multi-layered coating with columnar microstructure and branched columnar microstructure |
US20170101874A1 (en) * | 2015-10-12 | 2017-04-13 | United Technologies Corporation | Multi-layered coating with columnar microstructure and branched columnar microstructure |
DE102017206063A1 (de) * | 2017-04-10 | 2018-10-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Teil- und vollstabilisiertes Zirkonoxidpulver als keramische Schicht |
DE102018215223A1 (de) * | 2018-09-07 | 2020-03-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Keramisches Material auf der Basis von Zirkonoxid mit weiteren Oxiden und Schichtsystem |
GB201918278D0 (en) * | 2019-12-12 | 2020-01-29 | Rolls Royce Plc | Thermal barrier coating |
Family Cites Families (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4006268A (en) | 1975-03-17 | 1977-02-01 | Airco, Inc. | Vapor collimation in vacuum deposition of coatings |
US4321311A (en) | 1980-01-07 | 1982-03-23 | United Technologies Corporation | Columnar grain ceramic thermal barrier coatings |
US4321310A (en) | 1980-01-07 | 1982-03-23 | United Technologies Corporation | Columnar grain ceramic thermal barrier coatings on polished substrates |
US4676994A (en) * | 1983-06-15 | 1987-06-30 | The Boc Group, Inc. | Adherent ceramic coatings |
US4576874A (en) | 1984-10-03 | 1986-03-18 | Westinghouse Electric Corp. | Spalling and corrosion resistant ceramic coating for land and marine combustion turbines |
US4874664A (en) | 1986-11-21 | 1989-10-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Birefringent plate and manufacturing method for the same |
US4880614A (en) | 1988-11-03 | 1989-11-14 | Allied-Signal Inc. | Ceramic thermal barrier coating with alumina interlayer |
WO1993005194A1 (en) | 1991-09-05 | 1993-03-18 | Technalum Research, Inc. | Method for the production of compositionally graded coatings |
EP0616046B1 (en) | 1993-03-15 | 1997-11-26 | Ykk Corporation | Highly hard thin film and method for production thereof |
US5562998A (en) * | 1994-11-18 | 1996-10-08 | Alliedsignal Inc. | Durable thermal barrier coating |
US5716720A (en) * | 1995-03-21 | 1998-02-10 | Howmet Corporation | Thermal barrier coating system with intermediate phase bondcoat |
US6102656A (en) | 1995-09-26 | 2000-08-15 | United Technologies Corporation | Segmented abradable ceramic coating |
US6117560A (en) | 1996-12-12 | 2000-09-12 | United Technologies Corporation | Thermal barrier coating systems and materials |
DE19758751B4 (de) | 1997-04-16 | 2010-12-02 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Keramische Wärmedämmschichten mit Keulenstruktur |
US5912087A (en) | 1997-08-04 | 1999-06-15 | General Electric Company | Graded bond coat for a thermal barrier coating system |
US6114003A (en) | 1997-09-04 | 2000-09-05 | No Fire Technologies, Inc. | Insulation blanket having an inner metal core air cell and adjoining outer insulation layers |
US5817372A (en) | 1997-09-23 | 1998-10-06 | General Electric Co. | Process for depositing a bond coat for a thermal barrier coating system |
US5876860A (en) | 1997-12-09 | 1999-03-02 | N.V. Interturbine | Thermal barrier coating ceramic structure |
GB9800511D0 (en) | 1998-01-13 | 1998-03-11 | Rolls Royce Plc | A metallic article having a thermal barrier coating and a method of application thereof |
GB9811456D0 (en) * | 1998-05-29 | 1998-07-29 | Rolls Royce Plc | A metallic article having a thermal barrier coating and a method of application thereof |
FR2779448B1 (fr) | 1998-06-04 | 2000-12-15 | Snecma | Revetement ceramique a faible conductivite thermique et de type barriere thermique, procede de depot d'un tel revetement ceramique, et piece metallique protegee par ce revetement ceramique |
EP0969117A3 (en) * | 1998-07-01 | 2001-01-10 | General Electric Company | Method of forming a thermal barrier coating system |
US6071628A (en) | 1999-03-31 | 2000-06-06 | Lockheed Martin Energy Systems, Inc. | Thermal barrier coating for alloy systems |
US20020110698A1 (en) | 1999-12-14 | 2002-08-15 | Jogender Singh | Thermal barrier coatings and electron-beam, physical vapor deposition for making same |
US6586115B2 (en) | 2001-04-12 | 2003-07-01 | General Electric Company | Yttria-stabilized zirconia with reduced thermal conductivity |
-
2001
- 2001-12-21 US US10/024,538 patent/US6689487B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-11-20 CA CA2412265A patent/CA2412265C/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-20 DE DE10254209.0A patent/DE10254209B4/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-13 JP JP2002362095A patent/JP4827365B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-20 FR FR0216375A patent/FR2833971B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 2002-12-23 GB GB0230011A patent/GB2383338B/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007522341A (ja) * | 2004-01-12 | 2007-08-09 | クロマロイ ガス タービン コーポレーション | 低熱伝導度を有する耐久性遮熱コーティング |
JP4717013B2 (ja) * | 2004-01-12 | 2011-07-06 | クロマロイ ガス タービン コーポレーション | 低熱伝導度を有する耐久性遮熱コーティングを有する金属物品 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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