JP2006124734A - Film material - Google Patents
Film material Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006124734A JP2006124734A JP2004311605A JP2004311605A JP2006124734A JP 2006124734 A JP2006124734 A JP 2006124734A JP 2004311605 A JP2004311605 A JP 2004311605A JP 2004311605 A JP2004311605 A JP 2004311605A JP 2006124734 A JP2006124734 A JP 2006124734A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- barrier coating
- thermal barrier
- thermal
- sio
- thermal conductivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Abstract
Description
本発明は、発電用ガスタービンの動翼、静翼、燃焼器、およびジェットエンジンなどの高温環境下で使用される機器部品に適用可能な遮熱コーティング材料に関する。 The present invention relates to a thermal barrier coating material applicable to equipment parts used in a high temperature environment such as a moving blade, stationary blade, combustor, and jet engine of a gas turbine for power generation.
ガスタービンやジェットエンジンなどの高効率化のために、その燃焼ガスは高温化の一途をたどっている。そのために金属製部品を高温(例えば1500℃級ガスタービンで翼表面温度は約1400℃)から保護するため、部品の表面には遮熱コーティング(Thermal Barrier Coating:TBC)が施されている。この遮熱コーティングの材料としては、実用上、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)等の希土類安定化ジルコニアをはじめとする低熱伝導性のセラミックスがほとんど唯一のものである(例えば、特許文献1参照)。上記遮熱コーティングは、金属製部品である基材上に減圧プラズマ溶射等で金属接合層を施した上に大気圧プラズマ溶射により施工される。 In order to improve the efficiency of gas turbines, jet engines, etc., the combustion gas has been getting hotter. Therefore, in order to protect metal parts from high temperature (for example, the blade surface temperature is about 1400 ° C. in a 1500 ° C. class gas turbine), a thermal barrier coating (TBC) is applied to the surface of the parts. As a material for this thermal barrier coating, practically, only a low thermal conductive ceramic such as rare earth stabilized zirconia such as yttria stabilized zirconia (YSZ) is used (see, for example, Patent Document 1). The thermal barrier coating is applied by atmospheric pressure plasma spraying on a base material that is a metal part, after a metal bonding layer is applied by low pressure plasma spraying or the like.
大気圧プラズマ溶射によって金属製部品上に施された遮熱コーティングは、緻密な組織ではなく内部に多数の気孔を有している。図1に遮熱コーティングの組織の模式図を示す。図1に示すように、遮熱コーティング1の組織中には、径が数十μmにおよぶ大気孔2、径が数μm程度の小気孔3、幅の狭い線状の気孔4,5など、さまざまな形状の気孔が存在している。遮熱コーティング1自体が低熱伝導性のセラミックスであるのと同時に、内部に存在するこのような多数の気孔2〜5によって材料の断熱性能が保たれており、基材である金属製部品の高温環境下での使用が可能となっている。
Thermal barrier coatings applied to metal parts by atmospheric pressure plasma spraying have many pores inside rather than a dense structure. FIG. 1 shows a schematic diagram of the structure of the thermal barrier coating. As shown in FIG. 1, the structure of the
遮熱コーティングによる100℃の高温化により、カルノー効率は1%以上向上するため、遮熱能力が高いコーティング材料が求められている。 Since the Carnot efficiency is improved by 1% or more by increasing the temperature to 100 ° C. by the thermal barrier coating, a coating material having a high thermal barrier capability is required.
ジルコニアに代わる遮熱コーティング材料として、La2Zr2O7をはじめとする立方晶パイロクロア型構造の材料を適用するという報告(特許文献2〜4参照)もある。係る文献では、La2Zr2O7は、熱伝導率がジルコニアのそれよりも小さいことにより、遮熱コーティング材料として好適であるとされている。しかしながらLa2Zr2O7の熱膨張率はジルコニアのそれよりも小さいため、実際には基材となる金属製部品との間に引っ張り応力が残留するであろうという問題を抱えている。
There is also a report that a material having a cubic pyrochlore structure such as La 2 Zr 2 O 7 is applied as a thermal barrier coating material replacing zirconia (see
このように、遮熱コーティングとして用いる材料には、熱伝導率が極力小さいことが求められる。 As described above, the material used for the thermal barrier coating is required to have as low a thermal conductivity as possible.
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、熱伝導率がジルコニアのそれよりも小さい、新規の遮熱コーティング材料を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a novel thermal barrier coating material having a thermal conductivity smaller than that of zirconia.
上述したように、使用温度よりも高い融点を持ち、熱伝導率が小さい材料を、ジルコニアに代わる新規の遮熱コーティング材料として提供すべく、本発明者らは第一原理計算を用いて材料の探索を行った。前記「第一原理計算」は、量子力学の基礎方程式を解く条件を変えることにより、ナノメートルスケールでの種々の物性値を得る方法である。 As described above, in order to provide a material having a melting point higher than the use temperature and a low thermal conductivity as a new thermal barrier coating material instead of zirconia, the present inventors use first-principles calculations. Searched. The “first-principles calculation” is a method for obtaining various physical property values on the nanometer scale by changing the conditions for solving the basic equations of quantum mechanics.
そして、本発明者らは、高誘電率の化合物と低熱伝導性に相関があることをはじめて見出した。誘電率が高い化合物は電子雲が変形しやすいことから、酸素欠損が生じやすくフォノンの平均自由行程が短くなるためと思われる。ジルコニアの屈折率は2.1〜2.2、室温(25℃)での誘電率は1MHzで23と報告されている。La2Zr2O7の屈折率は2.09、室温(25℃)での誘電率は1MHzで10と報告されているが、より高い屈折率、誘電率をもつ材料が望ましいと考えられる。 The present inventors have found for the first time that there is a correlation between a high dielectric constant compound and low thermal conductivity. A compound with a high dielectric constant is likely to cause oxygen deficiency because the electron cloud is easily deformed, and this is thought to be because the mean free path of phonons is shortened. The refractive index of zirconia is reported to be 2.1 to 2.2, and the dielectric constant at room temperature (25 ° C.) is 23 at 1 MHz. La 2 Zr 2 O 7 has been reported to have a refractive index of 2.09 and a dielectric constant of 10 at 1 MHz at room temperature (25 ° C.), but a material having a higher refractive index and dielectric constant is considered desirable.
その後さらに研究を重ね、種々の高誘電率化合物を合成した結果、高誘電率化合物は低熱伝導性を発揮することが明らかとなった。 As a result of further research and synthesis of various high dielectric constant compounds, it became clear that the high dielectric constant compounds exhibit low thermal conductivity.
すなわち、本発明は、25℃で波長600nmでの屈折率が2.2以上の誘電体(高誘電率化合物)を主体として含むことを特徴とする低熱伝導性の遮熱コーティング材料を提供する。
この誘電体の25℃で波長600nmでの屈折率は、2.3以上がより好ましく、2.4以上ではさらに好ましく、2.5以上ではさらに好ましく、2.6以上ではさらに好ましく、2.7以上ではさらに好ましく、2.8以上ではさらに好ましく、2.9以上ではさらに好ましく、3.0以上ではさらに好ましく、4.0以上では最も好ましい。前記屈折率が高いほど、前記遮熱コーティング材料の熱伝導率がより低くなるからである。
That is, the present invention provides a thermal barrier coating material having a low thermal conductivity, which mainly contains a dielectric (high dielectric constant compound) having a refractive index of 2.2 or more at a wavelength of 600 nm at 25 ° C.
The refractive index of this dielectric at a wavelength of 600 nm at 25 ° C. is more preferably 2.3 or more, more preferably 2.4 or more, further preferably 2.5 or more, and further preferably 2.6 or more. More preferably, 2.8 or more is more preferable, 2.9 or more is more preferable, 3.0 or more is more preferable, and 4.0 or more is most preferable. This is because the higher the refractive index, the lower the thermal conductivity of the thermal barrier coating material.
また本発明は、25℃で周波数1MHzでの誘電率が35以上の誘電体を主体として含むことを特徴とする低熱伝導性の遮熱コーティング材料を提供する。
この誘電体の25℃で周波数1MHzでの誘電率は、45以上がより好ましく、55以上ではさらに好ましく、65以上ではさらに好ましく、75以上ではさらに好ましく、85以上ではさらに好ましく、95以上ではさらに好ましく、200以上ではさらに好ましく、300以上では最も好ましい。前記誘電率が高いほど、前記遮熱コーティング材料の熱伝導率がより低くなるからである。
なお、誘電率は通常、実数部と虚数部とからなる複素数として表されるが、本発明に好適に用いられる誘電体は虚数部の絶対値が0に近い値であるため、虚数部については無視される。
また、本発明において、前記誘電体の「屈折率」および「誘電率」は、その誘電体が気孔を含まない状態で測定される屈折率および誘電率を表すものとする。
The present invention also provides a thermal barrier coating material having a low thermal conductivity, characterized by mainly comprising a dielectric having a dielectric constant of 35 or more at 25 ° C. and a frequency of 1 MHz.
The dielectric constant of this dielectric at 25 ° C. and a frequency of 1 MHz is more preferably 45 or more, more preferably 55 or more, further preferably 65 or more, further preferably 75 or more, further preferably 85 or more, and further preferably 95 or more. 200 or more is more preferable, and 300 or more is most preferable. This is because the higher the dielectric constant, the lower the thermal conductivity of the thermal barrier coating material.
The dielectric constant is usually expressed as a complex number composed of a real part and an imaginary part, but the dielectric suitably used in the present invention has an imaginary part whose absolute value is close to 0. It will be ignored.
In the present invention, the “refractive index” and “dielectric constant” of the dielectric represent a refractive index and a dielectric constant measured in a state where the dielectric does not include pores.
本発明の遮熱コーティング材料は、単独でも十分に低熱伝導性を発揮する。また、本発明の遮熱コーティング材料は、それぞれを複合化して用いても、低熱伝導性を損なわないであろうことが推定されるため、遮熱コーティング材料として十分適していると考えられる。 The thermal barrier coating material of the present invention exhibits sufficiently low thermal conductivity even when used alone. In addition, it is presumed that the thermal barrier coating material of the present invention is sufficiently suitable as the thermal barrier coating material because it is presumed that the low thermal conductivity will not be impaired even if they are used in combination.
本発明によれば、高誘電率化合物を利用することにより低熱伝導性の遮熱コーティング材料を提供することで、現用のジルコニアにくらべ、低熱伝導率を示す遮熱コーティング膜に用いて好適な材料を提供することができる。 According to the present invention, by providing a thermal barrier coating material having a low thermal conductivity by using a high dielectric constant compound, a material suitable for a thermal barrier coating film exhibiting a low thermal conductivity as compared to the current zirconia. Can be provided.
さらに本発明によれば、高誘電率化合物を利用することにより低熱伝導性の遮熱コーティング材料を提供し、それぞれを複合化した材料を含む構成とすることで、上記熱伝導率がさらに適切な範囲に制御された遮熱コーティング材料を提供することができる。 Further, according to the present invention, a thermal barrier coating material having low thermal conductivity is provided by using a high dielectric constant compound, and the thermal conductivity is further improved by including a composite material of each. A range-controlled thermal barrier coating material can be provided.
以下に本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
[実施例1]
Mn0.91Zn0.09Fe2O4は、屈折率が4.65と大きい。出発原料を所定比となるように秤量し、ボールミルを用いて固相混合した。混合粉を乾燥した後、1400℃で仮焼した。その仮焼粉を粉末X線回折により同定したところ、未反応原料成分は残っておらず、単相になっていることを確認した。
試料を1600℃で焼成し、その焼結体から直径10mmφ、厚さ1mmの円盤状試料を切出し、レーザーフラッシュ法により、熱伝導率を測定した。熱伝導率は0.9[W/mK]であり、遮熱コーティングとして好適な物性値を示した。
[Example 1]
Mn 0.91 Zn 0.09 Fe 2 O 4 has a high refractive index of 4.65. The starting materials were weighed so as to have a predetermined ratio, and solid phase mixed using a ball mill. After drying the mixed powder, it was calcined at 1400 ° C. When the calcined powder was identified by powder X-ray diffraction, it was confirmed that no unreacted raw material component remained and it was in a single phase.
The sample was fired at 1600 ° C., a disk-shaped sample having a diameter of 10 mmφ and a thickness of 1 mm was cut out from the sintered body, and the thermal conductivity was measured by a laser flash method. The thermal conductivity was 0.9 [W / mK], which was a physical property value suitable as a thermal barrier coating.
[実施例2]
YBa2Cu3Oxは、屈折率が4.5と大きい。出発原料を所定比となるように秤量し、ボールミルを用いて固相混合した。混合粉を乾燥した後、1400℃で仮焼した。その仮焼粉を粉末X線回折により同定したところ、未反応原料成分は残っておらず、単相になっていることを確認した。
試料を1600℃で焼成し、その焼結体から直径10mmφ、厚さ1mmの円盤状試料を切出し、レーザーフラッシュ法により、熱伝導率を測定した。熱伝導率は0.91[W/mK]であり、遮熱コーティングとして好適な物性値を示した。
[Example 2]
YBa 2 Cu 3 O x has a large refractive index of 4.5. The starting materials were weighed so as to have a predetermined ratio, and solid phase mixed using a ball mill. After drying the mixed powder, it was calcined at 1400 ° C. When the calcined powder was identified by powder X-ray diffraction, it was confirmed that no unreacted raw material component remained and it was in a single phase.
The sample was fired at 1600 ° C., a disk-shaped sample having a diameter of 10 mmφ and a thickness of 1 mm was cut out from the sintered body, and the thermal conductivity was measured by a laser flash method. The thermal conductivity was 0.91 [W / mK], which was a physical property value suitable as a thermal barrier coating.
[実施例3]
Bi3TiNbO9について、1600℃で焼成し、その焼結体から直径10mmφ、厚さ1mmの円盤状試料を切出し、レーザーフラッシュ法により、熱伝導率を測定した。熱伝導率は0.8[W/mK]であり、遮熱コーティングとして好適な物性値を示した。
[Example 3]
Bi 3 TiNbO 9 was fired at 1600 ° C., a disk-shaped sample having a diameter of 10 mmφ and a thickness of 1 mm was cut out from the sintered body, and the thermal conductivity was measured by a laser flash method. The thermal conductivity was 0.8 [W / mK], and the physical property value suitable as a thermal barrier coating was shown.
[実施例4]
SrBi2Nb2O9について、1600℃で焼成し、その焼結体から直径10mmφ、厚さ1mmの円盤状試料を切出し、レーザーフラッシュ法により、熱伝導率を測定した。熱伝導率は0.81[W/mK]であり、遮熱コーティングとして好適な物性値を示した。
[Example 4]
SrBi 2 Nb 2 O 9 was fired at 1600 ° C., a disk-shaped sample having a diameter of 10 mmφ and a thickness of 1 mm was cut out from the sintered body, and the thermal conductivity was measured by a laser flash method. The thermal conductivity was 0.81 [W / mK], and the physical property value suitable as a thermal barrier coating was shown.
[実施例5]
本発明による低熱伝導材料同士を複合化させることを検討した。
[Example 5]
A study was made to combine low thermal conductivity materials according to the present invention.
複合材の熱伝導率(λc)はMaxwell−Euckenの式と呼ばれる以下の(1)式で表される。(1)式中、λは熱伝導率、Vは体積分率、添え字mはマトリクス、添え字pは添加する相である。 The thermal conductivity (λ c ) of the composite material is expressed by the following equation (1) called the Maxwell-Eucken equation. In equation (1), λ is thermal conductivity, V is volume fraction, subscript m is a matrix, and subscript p is a phase to be added.
λc=λm(1+2VpΦ)/(1−VpΦ) ・・・(1) λ c = λ m (1 + 2V p Φ) / (1-V p Φ) (1)
ただし、Φは以下の(2)式で表される However, Φ is expressed by the following equation (2).
Φ=(1−λm/λp)/(2λm/λp+1) ・・・(2) Φ = (1−λ m / λ p ) / (2λ m / λ p +1) (2)
これら(1)および(2)式を用いることにより、異なる熱伝導率をもつ2つの材料を複合化させたときに、複合熱伝導率を計算することができる。
いま例えばMn0.91Zn0.09Fe2O4とBi3TiNbO9とを1:1で複合化する場合の熱伝導率について考える。仮にMn0.91Zn0.09Fe2O4をマトリクス、Bi3TiNbO9を添加する相とすると、λm=0.9、λp=0.8、またVp=0.5であり、それらを(1)および(2)式に代入すればその複合熱伝導率(λc)は
λc=0.85
となる。これは遮熱コーティングとして好適な値である。
By using these equations (1) and (2), the composite thermal conductivity can be calculated when two materials having different thermal conductivities are combined.
Consider, for example, the thermal conductivity when Mn 0.91 Zn 0.09 Fe 2 O 4 and Bi 3 TiNbO 9 are composited 1: 1. If Mn 0.91 Zn 0.09 Fe 2 O 4 is a matrix and Bi 3 TiNbO 9 is added, λ m = 0.9, λ p = 0.8, and V p = 0.5. If they are substituted into the equations (1) and (2), the composite thermal conductivity (λ c ) is λ c = 0.85.
It becomes. This is a value suitable as a thermal barrier coating.
このように低熱伝導性を示す本発明の材料同士を複合化させることにより、熱伝導率を調節することが可能となる。本発明の他の材料についても同様の検討を行うことにより、熱伝導率を制御できることは容易に推定できる。 Thus, it becomes possible to adjust thermal conductivity by compounding the material of this invention which shows low thermal conductivity. It can be easily estimated that the thermal conductivity can be controlled by conducting the same study on other materials of the present invention.
[実施例6]
組成式Nd2Ti2O7,La2Si2O7,La2Ti2O7,Sr2Nb2O7,Sr2Ta2O7,Sr3Ti2O7,La2NiO4,LaTaO4で表される組成物を選定した。
[Example 6]
Composition formula Nd 2 Ti 2 O 7 , La 2 Si 2 O 7 , La 2 Ti 2 O 7 , Sr 2 Nb 2 O 7 , Sr 2 Ta 2 O 7 , Sr 3 Ti 2 O 7 , La 2 NiO 4 , LaTaO The composition represented by 4 was selected.
そして、それぞれの構成元素の酸化物または炭酸塩を出発原料に選び、所定比となるように秤量し、ボールミルを用いて固相混合した。混合粉を乾燥した後、1200℃で仮焼した。得られた仮焼粉を粉末X線回折により同定したところ、未反応原料成分は残っておらず、すべての試料で単相になっていることが確認された。 Then, oxides or carbonates of the respective constituent elements were selected as starting materials, weighed so as to have a predetermined ratio, and solid phase mixed using a ball mill. After drying the mixed powder, it was calcined at 1200 ° C. When the obtained calcined powder was identified by powder X-ray diffraction, it was confirmed that no unreacted raw material component remained and that all samples were in a single phase.
次いで、上記各試料を1400℃で焼成し、その焼結体から4×4×15mmの棒状試料を切出して、熱膨張率を測定した。1000℃における熱膨張率の値を表1に示す。なお比較材として3YSZ(3mol%Y2O3−ZrO2:イットリア部分安定化ジルコニア)の熱膨張率の値も表中に記載した。 Subsequently, each said sample was baked at 1400 degreeC, the bar-shaped sample of 4x4x15mm was cut out from the sintered compact, and the thermal expansion coefficient was measured. Table 1 shows the values of the coefficient of thermal expansion at 1000 ° C. Note 3YSZ as comparative material (3mol% Y 2 O 3 -ZrO 2: yttria partially stabilized zirconia) value of the thermal expansion coefficient is also shown in the table.
作製した試料のうち、Nd2Ti2O7,Sr2Nb2O7,Sr3Ti2O7,La2NiO4において熱膨張率が3YSZのそれよりも大きな値を示している。このことは、これらの材料を遮熱コーティングとして使用した場合、下地の金属製部品との間に引っ張り応力を生じる可能性が現用のジルコニアよりも小さいということを示唆している。 Among the prepared samples, Nd 2 Ti 2 O 7 , Sr 2 Nb 2 O 7 , Sr 3 Ti 2 O 7 , and La 2 NiO 4 have a thermal expansion coefficient larger than that of 3YSZ. This suggests that when these materials are used as thermal barrier coatings, they are less likely to generate tensile stress with the underlying metal part than with the current zirconia.
次に、Nd2Ti2O7,La2Si2O7,La2Ti2O7,Sr2Nb2O7,Sr2Ta2O7,Sr3Ti2O7,La2NiO4,LaTaO4について、1400℃で焼成し、その焼結体から直径10mmφ、厚さ1mmの円盤状試料を切出し、レーザーフラッシュ法により、熱伝導率を測定した。室温における熱伝導率の値を表2に示す。なお比較材として3YSZの熱伝導率の値(1000℃、文献値)も表中に記載した。 Next, Nd 2 Ti 2 O 7 , La 2 Si 2 O 7 , La 2 Ti 2 O 7 , Sr 2 Nb 2 O 7 , Sr 2 Ta 2 O 7 , Sr 3 Ti 2 O 7 , La 2 NiO 4 , LaTaO 4 was fired at 1400 ° C., a disk-shaped sample having a diameter of 10 mmφ and a thickness of 1 mm was cut out from the sintered body, and the thermal conductivity was measured by a laser flash method. Table 2 shows the values of thermal conductivity at room temperature. In addition, the value (1000 degreeC, literature value) of the thermal conductivity of 3YSZ was also described in the table | surface as a comparative material.
材料の熱伝導率λと比熱C、熱伝達媒体(フォノン)の平均自由行程L、その運動速度vとの間には、下記に示す(3)式の関係がある。フォノンの平均自由行程Lは絶対温度Tと逆比例する(L∝(1/T))ため、セラミックスの場合、(3)式は、下記(4)式(ただしAは比例定数)のように表され、温度上昇とともに熱伝導率は減少する傾向を示す。 There is a relationship of the following equation (3) among the thermal conductivity λ of the material, the specific heat C, the mean free path L of the heat transfer medium (phonon), and the motion velocity v. Since the phonon mean free path L is inversely proportional to the absolute temperature T (L∝ (1 / T)), in the case of ceramics, the equation (3) can be expressed by the following equation (4) (where A is a proportional constant): As shown, the thermal conductivity tends to decrease with increasing temperature.
λ∝C・L・v ・・・(3) λ∝C ・ L ・ v (3)
λ=A・(C・L・v)/T・・・(4) λ = A · (C · L · v) / T (4)
表2に掲げたNd2Ti2O7,La2Si2O7,La2Ti2O7,Sr2Nb2O7,Sr2Ta2O7,Sr3Ti2O7,La2NiO4の熱伝導率は室温(〜300K)で測定した値である。(4)式によれば、これらの材料の1000℃(1273K)における熱伝導率は室温時の値の約1/4になることが推定できる。その1000℃における推定熱伝導率値を表3に示す。
表3に示すように、これらの材料の1000℃における熱伝導率はいずれもジルコニアのそれよりも小さいと推定でき、遮熱コーティング材料として適していると考えられる。
Nd listed in Table 2 2 Ti 2 O 7, La 2 Si 2
As shown in Table 3, it can be estimated that the thermal conductivity of these materials at 1000 ° C. is smaller than that of zirconia, which is considered suitable as a thermal barrier coating material.
[実施例7]
本実施例では、上記実施例6で熱膨張率、熱伝導率を測定した材料の複合化することを検討した。
実施例6によればLa2Si2O7,La2Ti2O7,Sr2Ta2O7およびLaTaO4は、そのままでは熱膨張率がジルコニアのそれよりも小さいため、遮熱コーティング材料として用いた場合に引っ張り応力が生じるおそれがある。そこで、これらの材料の低熱伝導性を維持したまま高熱膨張率化を図るため、表1に掲げた他の高熱膨張率材料との複合化を検討した。
[Example 7]
In this example, it was considered to combine the materials whose thermal expansion coefficient and thermal conductivity were measured in Example 6 above.
According to Example 6, La 2 Si 2 O 7 , La 2 Ti 2 O 7 , Sr 2 Ta 2 O 7, and LaTaO 4 have a thermal expansion coefficient smaller than that of zirconia as it is, and therefore, as a thermal barrier coating material. If used, tensile stress may occur. Therefore, in order to increase the coefficient of thermal expansion while maintaining the low thermal conductivity of these materials, a combination with other materials having a high coefficient of thermal expansion listed in Table 1 was examined.
熱膨張率差の大きい2種類のセラミックスを複合化する際に、その複合材の熱膨張率(αc)はTurnerの式と呼ばれる以下の(5)式で表される。(5)式中、αは熱膨張率、Kは体積弾性率、Vは体積分率、添え字mはマトリクス、添え字pは添加する相である。 When two types of ceramics having a large difference in thermal expansion coefficient are combined, the thermal expansion coefficient (α c ) of the composite material is expressed by the following equation (5) called the Turner equation. In the equation (5), α is a coefficient of thermal expansion, K is a bulk modulus, V is a volume fraction, a subscript m is a matrix, and a subscript p is a phase to be added.
αc=(αpVpKp+αmVmKm)/(VpKp+VmKm) ・・・(5) α c = (α p V p K p + α m V m K m) / (V p K p + V m K m) ··· (5)
また複合材の熱伝導率(λc)は、前述の(1)式に(2)式を代入すると、以下の(6)式で表される。(6)式中、λは熱伝導率、Vは体積分率、添え字mはマトリクス、添え字pは添加する相である。 The thermal conductivity (λ c ) of the composite material is expressed by the following equation (6) when the equation (2) is substituted into the above equation (1). In the equation (6), λ is the thermal conductivity, V is the volume fraction, the subscript m is the matrix, and the subscript p is the phase to be added.
λc=λm{1+2Vp(1−λm/λp)/(2λm/λp+1)}/{1−Vp(1−λm/λp)/(2λm/λp+1)} ・・・(6) λ c = λ m {1 + 2V p (1-λ m / λ p) / (2λ m / λ p +1)} / {1-V p (1-λ m / λ p) / (2λ m / λ p +1 )} (6)
いま例えば表1、2中に示した低熱膨張性(低熱伝導性)材料LaTaO4(α=5.33、λ=2.11)を高熱膨張性(高熱伝導性)材料であるSr3Ti2O7(α=11.99、λ=5.64)に複合化させるとする。すなわちSr3Ti2O7をマトリクス、LaTaO4を添加する相とする。LaTaO4を10vol%添加することにするとVp=0.1、またSr3Ti2O7およびLaTaO4の体積弾性率はそれぞれKm=146.7、Kp=213.6である。
これらの数値を(5)式、(6)式に代入すると、
(5)式より αc=11.06
(6)式より λc=5.11
となる。λc=5.11は室温熱伝導率であるから、1000℃における熱伝導率は約1/4になると推定するとλ=1.28となる。これは熱膨張率、熱伝導率とも現用のジルコニア系材料のそれらにくらべて遮熱コーティングとして有利な値である。
For example, a low thermal expansion (low thermal conductivity) material LaTaO 4 (α = 5.33, λ = 2.11) shown in Tables 1 and 2 is used as a high thermal expansion (high thermal conductivity) material, Sr 3 Ti 2. It is assumed that O 7 (α = 1.11.99, λ = 5.64) is combined. That is, Sr 3 Ti 2 O 7 is a matrix and LaTaO 4 is added. If LaTaO 4 is added at 10 vol%, V p = 0.1, and the bulk modulus of Sr 3 Ti 2 O 7 and LaTaO 4 is K m = 146.7 and K p = 213.6, respectively.
Substituting these numerical values into equations (5) and (6),
From equation (5), α c = 11.06
From equation (6) λ c = 5.11
It becomes. Since λ c = 5.11 is room temperature thermal conductivity, assuming that the thermal conductivity at 1000 ° C. is about ¼, λ = 1.28. This is an advantageous value as a thermal barrier coating compared with those of the current zirconia-based materials in terms of thermal expansion coefficient and thermal conductivity.
このように2種類の材料を複合化させることにより、熱膨張率、熱伝導率とも両者の間を取ることができ、その値は体積分率を適正に定めることにより制御できることが分かる。そしてここでは、例としてSr3Ti2O7とLaTaO4を複合化する場合を計算したが、表中に掲げた他の材料についても同様の検討を行うことにより熱膨張率、熱伝導率を制御できることは容易に推定できる。
従って、表1および2に掲げた材料を2種類あるいはそれ以上複合化させた材料も、遮熱コーティング材料として十分適していると考えられる。
It can be seen that by combining the two kinds of materials in this manner, both the thermal expansion coefficient and the thermal conductivity can be taken, and the values can be controlled by appropriately determining the volume fraction. And here, the case where Sr 3 Ti 2 O 7 and LaTaO 4 are combined was calculated as an example, but the thermal expansion coefficient and the thermal conductivity were determined by conducting the same examination for other materials listed in the table. It can be easily estimated that it can be controlled.
Therefore, a material obtained by combining two or more materials listed in Tables 1 and 2 is considered to be sufficiently suitable as a thermal barrier coating material.
[実施例8]
Mg2SiO4は、絶縁材料としてIC基板やパッケージ等の電子・電気機器に使用されているが、遮熱コーティングをはじめとする高温構造材料に使用された例はない。本発明者らはMg2SiO4のもつ高熱膨張性および低熱伝導性に着目し、遮熱コーティングへの適用を考え、まずMg2SiO4ならびにその類似化合物について調査した。
[Example 8]
Mg 2 SiO 4 has been used in electric and electronic devices such as IC substrates and packaging as insulating material, have been examples are not used in high temperature structural materials including a thermal barrier coating. The present inventors have focused on the high thermal expansion and low thermal conductivity with the Mg 2 SiO 4, consider the application to the thermal barrier coating was investigated first Mg 2 SiO 4 and analogs thereof.
Mg2SiO4は鉱物名Forsteriteと呼ばれ、斜方晶、空間群Pmnbで分類されるM2SiO4(Mは2価の金属元素)のオリビン型構造をとる材料に属する。このような斜方晶、空間群Pmnbで分類されるオリビン型構造をとる材料には、他にFe2SiO4(鉱物名Fayalite)、Mn2SiO4(鉱物名Tephroite)、Ni2SiO4(鉱物名Liebenbergite)、Co2SiO4等がある。 Mg 2 SiO 4 is called the mineral name Forsterite, and belongs to a material having an olivine structure of M 2 SiO 4 (M is a divalent metal element) classified by orthorhombic and space group Pmnb. Other materials having such an orthorhombic and olivine structure classified by the space group Pmnb include Fe 2 SiO 4 (mineral name Fayalite), Mn 2 SiO 4 (mineral name Tephroite), Ni 2 SiO 4 ( Mineral name Liebenbergite), Co 2 SiO 4 and the like.
上記組成式中Mで表されている2価の金属元素は特に1種類である必要はなく、(M,M’)2SiO4の形、例えば(Fe,Mg)2SiO4(鉱物名Olivine)、(Ca,Mg)2SiO4(鉱物名Monticellite)、(Fe,Mn)2SiO4(鉱物名Knebelite)、(Ca,Mn)2SiO4(鉱物名Glaucochroite)、(Ca,Fe)2SiO4(鉱物名Kirschsteinite)等の材料も存在する。この2価の金属元素の部分は(M,M’)2でという形で示されるように、MとM’が必ずしも1:1の比をとるとは限らず、任意の比を取ることができる。 The divalent metal element represented by M in the above composition formula does not have to be one kind in particular, and is in the form of (M, M ′) 2 SiO 4 , for example, (Fe, Mg) 2 SiO 4 (mineral name Olivine ), (Ca, Mg) 2 SiO 4 (mineral name Monticellite), (Fe, Mn) 2 SiO 4 (mineral name Knebelite), (Ca, Mn) 2 SiO 4 (mineral name Glaucochroite), (Ca, Fe) 2 Materials such as SiO 4 (mineral name Kirschsteinite) also exist. As shown in the form of (M, M ′) 2 , this divalent metal element portion does not necessarily have a 1: 1 ratio of M and M ′, and can take an arbitrary ratio. it can.
これらのM2SiO4あるいは(M,M’)2SiO4で表される材料について熱的安定性を調べた。各材料の状態図を、図2から図11に示す。またそれぞれの状態図から読み取れる融点(または分解温度)を表4に示す。尚、図2から図11の各状態図の出典については、表9に記載している。 These materials represented by M 2 SiO 4 or (M, M ′) 2 SiO 4 were examined for thermal stability. The state diagrams of each material are shown in FIGS. Table 4 shows melting points (or decomposition temperatures) that can be read from the respective phase diagrams. The sources of the state diagrams in FIGS. 2 to 11 are listed in Table 9.
遮熱コーティングとして使用することを考えると、これらのうち融点が1400℃よりも低いFe2SiO4、Mn2SiO4、(Fe,Mn)2SiO4、CaMnSiO4、CaFeSiO4は、明らかに不適切である。しかしながら例えば(Fe,Mg)2SiO4の場合で分かるように、高融点のMg2SiO4と低融点のFe2SiO4を複合化させることにより、その中間の融点をもった(Fe,Mg)2SiO4を作ることが可能である。そしてその融点をFeとMgの比率で制御できることは図7のFeO−MgO−SiO2系状態図から読み取れる。従って、FeとMgの場合以外でも(M,M’)2SiO4のMとM’の元素の組み合わせならびにその比率により所望の融点をもった材料を得ることが可能となることは容易に推測できる。 Of these, Fe 2 SiO 4 , Mn 2 SiO 4 , (Fe, Mn) 2 SiO 4 , CaMnSiO 4 , and CaFeSiO 4 having a melting point lower than 1400 ° C. are clearly not considered. Is appropriate. However, as can be seen, for example, in the case of (Fe, Mg) 2 SiO 4, a composite having a high melting point Mg 2 SiO 4 and a low melting point Fe 2 SiO 4 has an intermediate melting point (Fe, Mg). ) 2 SiO 4 can be made. The fact that the melting point can be controlled by the ratio of Fe and Mg can be read from the FeO-MgO-SiO 2 phase diagram of FIG. Therefore, it is easily estimated that a material having a desired melting point can be obtained by the combination of M and M ′ elements in (M, M ′) 2 SiO 4 and the ratio thereof other than the case of Fe and Mg. it can.
そこで、組成式Mg2SiO4、Ni2SiO4、Co2SiO4、(Ca,Mg)2SiO4、(Mg,Co)2SiO4、(Mg,Ni)2SiO4、(Ni,Co)2SiO4で表される組成物について、各構成元素の酸化物粉体を所定比となるように秤量し、ボールミルを用いて固相混合した後、乾燥させて1200℃で仮焼することにより、仮焼粉を作製した。それらの仮焼粉を粉末X線回折にて同定したところ、SiO2等の未反応原料成分は残っておらず、すべての試料で単相になっていることが確認された。 Therefore, the composition formulas Mg 2 SiO 4 , Ni 2 SiO 4 , Co 2 SiO 4 , (Ca, Mg) 2 SiO 4 , (Mg, Co) 2 SiO 4 , (Mg, Ni) 2 SiO 4 , (Ni, Co ) About the composition represented by 2 SiO 4 , the oxide powder of each constituent element is weighed so as to have a predetermined ratio, solid phase mixed using a ball mill, dried, and calcined at 1200 ° C. Thus, calcined powder was produced. When these calcined powders were identified by powder X-ray diffraction, it was confirmed that no unreacted raw material components such as SiO 2 remained and that all samples were in a single phase.
表4で掲げた材料についてその理論密度を表5に示す。ただしそれらの材料のうち融点が1400℃よりも低いため遮熱コーティングとしての使用が不適切であるものは省略した。また上記で作製したMg2SiO4、Ni2SiO4、Co2SiO4、(Ca,Mg)2SiO4、(Mg,Co)2SiO4、(Mg,Ni)2SiO4、(Ni,Co)2SiO4の各仮焼粉について1400℃で焼成し、その焼結体の密度を測定した結果も表5に記載する。ただし、これらのうちCo2SiO4は焼結体の一部が溶融してしまったため測定から除外した。さらに比較材として3YSZ(3mol%Y2O3−ZrO2:イットリア部分安定化ジルコニア)の密度の値も表中に記載した。 Table 5 shows the theoretical density of the materials listed in Table 4. However, those materials whose melting point is lower than 1400 ° C. and are inappropriate for use as a thermal barrier coating are omitted. Further, Mg 2 SiO 4 , Ni 2 SiO 4 , Co 2 SiO 4 , (Ca, Mg) 2 SiO 4 , (Mg, Co) 2 SiO 4 , (Mg, Ni) 2 SiO 4 , (Ni, Table 5 also shows the results of calcining each calcined powder of Co) 2 SiO 4 at 1400 ° C. and measuring the density of the sintered body. Of these, Co 2 SiO 4 was excluded from the measurement because a part of the sintered body was melted. Further, the density value of 3YSZ (3 mol% Y 2 O 3 —ZrO 2 : yttria partially stabilized zirconia) as a comparative material is also shown in the table.
比較材として提示した3YSZの相対密度が約97%であり、ほとんど緻密体になっているのに比べ、他の材料では相対密度が75〜94%と低い値を示した。これはM2SiO4および(MM’)2SiO4系の材料がジルコニアに比べると全般的に難焼結性であると推定できる。遮熱コーティングとして金属部品に溶射された場合、その組織は図1で示したように多数の気孔をもった状態となる。そしてそのような多数の気孔の存在により、材料の断熱性能が保てるのであるから、現用のジルコニアに比べ緻密になりにくいと思われるこれらM2SiO4および(MM’)2SiO4のオリビン型構造をもった材料は、遮熱コーティングとして適していると考えられる。 The relative density of 3YSZ presented as a comparative material was about 97%, and the other materials showed a low relative density of 75 to 94%, compared to almost a dense body. This can be presumed that M 2 SiO 4 and (MM ′) 2 SiO 4 -based materials are generally difficult to sinter as compared to zirconia. When sprayed onto a metal part as a thermal barrier coating, the structure is in a state having a large number of pores as shown in FIG. And since the heat insulation performance of the material can be maintained due to the presence of such a large number of pores, these olivine structures of M 2 SiO 4 and (MM ′) 2 SiO 4 which are considered to be less dense than the current zirconia. It is considered that a material having a thickness is suitable as a thermal barrier coating.
またいずれの材料も理論密度がジルコニアのそれの1/2〜5/6程度であるため、遮熱コーティングとして施工した際に重量の軽減が図れ、ガスタービン等の効率に好影響を及ぼすことが期待できるため、そのような点でもこれらの材料は実用的に適っていると考えられる。 In addition, since the theoretical density of each material is about 1/2 to 5/6 that of zirconia, the weight can be reduced when it is applied as a thermal barrier coating, which has a positive effect on the efficiency of gas turbines and the like. Since such a material can be expected, it is considered that these materials are practically suitable in this respect.
[実施例9]
次に、組成式Mg2SiO4、Ni2SiO4、(Ca,Mg)2SiO4、(Mg,Co)2SiO4、(Mg,Ni)2SiO4、(Ni,Co)2SiO4で表される組成物を、1400℃で焼成して作製し、得られた各焼結体から4×4×15mmの棒状試料を切出して、熱膨張率を測定した。1000℃における熱膨張率の値を表6に示す。なお比較材として3YSZの熱膨張率の値も表中に記載した。
[Example 9]
Next, the composition formula Mg 2 SiO 4 , Ni 2 SiO 4 , (Ca, Mg) 2 SiO 4 , (Mg, Co) 2 SiO 4 , (Mg, Ni) 2 SiO 4 , (Ni, Co) 2 SiO 4 A 4 × 4 × 15 mm rod-shaped sample was cut out from each of the obtained sintered bodies and the coefficient of thermal expansion was measured. Table 6 shows the values of the coefficient of thermal expansion at 1000 ° C. In addition, the value of the thermal expansion coefficient of 3YSZ was also described in the table as a comparative material.
表6に示すように、作製したいずれの試料も熱膨張率は3YSZのそれよりも大きな値を示している。これは遮熱コーティングとして使用した際、下地の金属製部品との間に引っ張り応力を生じる可能性が現用のジルコニアよりも小さいということを示唆している。したがってこの点でもこれらM2SiO4および(MM’)2SiO4のオリビン型構造をもった材料は遮熱コーティングとして適していると考えられる。 As shown in Table 6, the thermal expansion coefficient of any of the prepared samples is larger than that of 3YSZ. This suggests that when used as a thermal barrier coating, there is less potential for tensile stress with the underlying metal part than with current zirconia. Therefore, it is considered that the material having the olivine structure of M 2 SiO 4 and (MM ′) 2 SiO 4 is also suitable as a thermal barrier coating in this respect.
次に、組成式Mg2SiO4、Ni2SiO4、(Ca,Mg)2SiO4、(Mg,Co)2SiO4で表される組成物を1400℃で焼成して作製し、得られた各焼結体から直径10mmφ、厚さ1mmの円盤状試料を切出し、レーザーフラッシュ法により、熱伝導率を測定した。室温における熱伝導率の値を表7に示す。なお比較材として3YSZの熱伝導率の値(1000℃、文献値)も表中に記載した。 Next, a composition represented by the composition formula Mg 2 SiO 4 , Ni 2 SiO 4 , (Ca, Mg) 2 SiO 4 , (Mg, Co) 2 SiO 4 is produced by firing at 1400 ° C. A disk-shaped sample having a diameter of 10 mmφ and a thickness of 1 mm was cut out from each sintered body, and the thermal conductivity was measured by a laser flash method. Table 7 shows the values of thermal conductivity at room temperature. In addition, the value (1000 degreeC, literature value) of the thermal conductivity of 3YSZ was also described in the table | surface as a comparative material.
先の実施例6の中で述べたのと同様の考察を行うと、表7に掲げたMg2SiO4、Ni2SiO4、(Ca,Mg)2SiO4、(Mg,Co)2SiO4の室温(〜300K)で測定した熱伝導率値に対し、1000℃(1273K)における熱伝導率はそれら室温時の値の約1/4になることが推定できる。1000℃における推定熱伝導率値を表8に示す。 When the same consideration as described in Example 6 is performed, Mg 2 SiO 4 , Ni 2 SiO 4 , (Ca, Mg) 2 SiO 4 , and (Mg, Co) 2 SiO listed in Table 7 are obtained. It can be estimated that the thermal conductivity at 1000 ° C. (1273 K) is about ¼ of the value at room temperature with respect to the thermal conductivity value measured at room temperature (˜300 K) of 4. Table 8 shows the estimated thermal conductivity values at 1000 ° C.
表8に示すように、これらの材料の1000℃における熱伝導率はいずれもジルコニアのそれよりも小さいと推定でき、遮熱コーティングとして十分適していると考えられる。 As shown in Table 8, it can be estimated that the thermal conductivity of these materials at 1000 ° C. is smaller than that of zirconia, which is considered to be sufficiently suitable as a thermal barrier coating.
[実施例10]
本例では、先の実施例6中で、熱膨張率がジルコニアのそれよりも大きく、また熱伝導率がジルコニアのそれよりも小さいと推定できるため、遮熱コーティング材料として適していると述べたSr2Nb2O7を基に、その他のNbを含む酸化物について同様に熱膨張率α、熱伝導率λの検討を行った。また同じく実施例6中で述べたLa2NiO4を基に、Laの代わりに他の希土類元素、例えばPr,Nd,Eu等のLaと同じく3価をとる希土類元素を置換した酸化物、さらに実施例6中で述べたLaTaO4を基にLaの代わりに他の3価の金属元素、例えばAl,V,Cr,Fe,Ga,Y,Rh,In,Ce,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luを置換した酸化物、およびその他のTaを含む酸化物について同様に熱膨張率α、熱伝導率λの検討を行った。ここで選定した材料は、SrとNbの比を変えたSr4Nb2O9、Sr5Nb4O15、Srに代わり同じアルカリ土類金属系であるCaを用いたCa2Nb2O7、Srの代わりに希土類元素を用いたYNbO4、LaNbO4等のNbを含む酸化物、La2NiO4中のLaの代わりにNdで置換したNd2NiO4、LaTaO4中のLaの代わりNdで置換したNdTaO4、およびCa4Ta2O9、BaTa2O6とした。それら材料を表10に示す。
[Example 10]
In this example, in Example 6 described above, it can be estimated that the thermal expansion coefficient is larger than that of zirconia and the thermal conductivity is smaller than that of zirconia, so that it is suitable as a thermal barrier coating material. Based on Sr 2 Nb 2 O 7 , the thermal expansion coefficient α and the thermal conductivity λ were similarly examined for other oxides containing Nb. Similarly, based on La 2 NiO 4 described in Example 6, another rare earth element instead of La, for example, an oxide obtained by substituting a trivalent rare earth element like La, such as Pr, Nd, and Eu, Based on LaTaO 4 described in Example 6, instead of La, other trivalent metal elements such as Al, V, Cr, Fe, Ga, Y, Rh, In, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd , Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and other oxides containing Ta were similarly examined for thermal expansion coefficient α and thermal conductivity λ. The materials selected here are Sr 4 Nb 2 O 9 , Sr 5 Nb 4 O 15 , and Ca 2 Nb 2 O 7 using Ca, which is the same alkaline earth metal system, instead of Sr 4 Nb 2 O 9 , Sr 5 , and Sr. , Oxides containing Nb such as YNbO 4 and LaNbO 4 using rare earth elements instead of Sr, Nd 2 NiO 4 substituted with Nd instead of La in La 2 NiO 4 , Nd instead of La in LaTaO 4 NdTaO 4 , Ca 4 Ta 2 O 9 and BaTa 2 O 6 substituted with These materials are shown in Table 10.
表10に示すように、これらの材料はすべて融点が1400℃以上であり、遮熱コーティングとして使用可能な温度域での熱的安定性には問題がないと考えられる。
表10に掲げた材料を合成するにあたり、それぞれの構成元素の酸化物、水酸化物または炭酸塩を出発原料に選び、所定比となるように秤量し、ボールミルを用いて固相混合した。混合粉を乾燥した後、1400℃で仮焼した。得られた仮焼粉を粉末X線回折により同定したところ、未反応原料成分は残っておらず、全ての試料で単相になっていることが確認された。次いで、上記各試料を1500℃で焼成し、その焼結体から4×4×15mmの棒状試料を切出して、熱膨張率を測定した。1000℃における熱膨張率の値を表11に示す。なお比較材として3YSZの熱膨張率も表中に記載した。
As shown in Table 10, these materials all have a melting point of 1400 ° C. or higher, and it is considered that there is no problem in thermal stability in a temperature range that can be used as a thermal barrier coating.
In synthesizing the materials listed in Table 10, oxides, hydroxides or carbonates of the respective constituent elements were selected as starting materials, weighed so as to have a predetermined ratio, and solid-phase mixed using a ball mill. After drying the mixed powder, it was calcined at 1400 ° C. When the obtained calcined powder was identified by powder X-ray diffraction, it was confirmed that no unreacted raw material component remained and that all samples were in a single phase. Subsequently, each said sample was baked at 1500 degreeC, the rod-shaped sample of 4x4x15mm was cut out from the sintered compact, and the thermal expansion coefficient was measured. Table 11 shows the values of the coefficient of thermal expansion at 1000 ° C. As a comparative material, the thermal expansion coefficient of 3YSZ is also shown in the table.
作製した試料のうち、Sr4Nb2O9、Sr5Nb4O15、Ca2Nb2O7、LaNbO4において熱膨張率が3YSZのそれよりも大きな値を示している。このことは、これらの材料を遮熱コーティングとして使用した場合、下地の金属製部品との間に引っ張り応力を生じる可能性が現用のジルコニアよりも小さいということを示唆している。またYNbO4においても熱膨張率がジルコニアのそれよりも小さいとはいえほぼ同等であるため、遮熱コーティングとして使用した場合、下地の金属製部品との間に生じる引っ張り応力は、現用のジルコニアを使用した場合と同程度と推定でき、遮熱コーティング材料として熱膨張的には問題ないと考えられる。 Among the prepared samples, Sr 4 Nb 2 O 9 , Sr 5 Nb 4 O 15 , Ca 2 Nb 2 O 7 , and LaNbO 4 have values of thermal expansion higher than that of 3YSZ. This suggests that when these materials are used as thermal barrier coatings, they are less likely to generate tensile stress with the underlying metal part than with the current zirconia. YNbO 4 also has almost the same thermal expansion coefficient as that of zirconia, but when used as a thermal barrier coating, the tensile stress generated between the base metal parts is the same as that of zirconia. It can be estimated that it is the same level as when used, and there is no problem in terms of thermal expansion as a thermal barrier coating material.
なお、本実施例では表11に掲げた9種類の試料についてのみ熱膨張率の測定を行ったが、La2NiO4におけるLaの代わりにNd以外の希土類元素、例えばPr,Euを置換した酸化物や、LaTaO4におけるLaの代わりにNd以外の3価の金属元素、例えばAl,V,Cr,Fe,Ga,Y,Rh,In,Ce,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luを置換した酸化物であっても、Nd2NiO4やNdTaO4と同様の結晶構造をとるため、同程度の大きさの熱膨張率を持つであろうことは容易に推測できる。 In this example, the coefficient of thermal expansion was measured only for the nine types of samples listed in Table 11. However, oxidation in which rare earth elements other than Nd, such as Pr and Eu, were substituted for La in La 2 NiO 4 . Or trivalent metal elements other than Nd instead of La in LaTaO 4 , such as Al, V, Cr, Fe, Ga, Y, Rh, In, Ce, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Even if oxides substituted for Tm, Yb, and Lu have the same crystal structure as Nd 2 NiO 4 and NdTaO 4 , it is easy to guess that they will have similar thermal expansion coefficients. it can.
次に、Sr4Nb2O9、Ca2Nb2O7、YNbO4、Nd2NiO4、NdTaO4、Ca4Ta2O9、BaTa2O6について、1500℃で焼成し、その焼結体から直径10mmφ、厚さ1mmの円盤状試料を切出し、レーザーフラッシュ法により熱伝導率を測定した。室温における熱伝導率の値を表12に示す。なお比較材として3YSZの熱伝導率の値(1000℃、文献値)も表中に記載した。 Next, Sr 4 Nb 2 O 9 , Ca 2 Nb 2 O 7 , YNbO 4 , Nd 2 NiO 4 , NdTaO 4 , Ca 4 Ta 2 O 9 , and BaTa 2 O 6 were fired at 1500 ° C. and sintered. A disk-shaped sample having a diameter of 10 mmφ and a thickness of 1 mm was cut out from the body, and the thermal conductivity was measured by a laser flash method. Table 12 shows the values of thermal conductivity at room temperature. In addition, the value (1000 degreeC, literature value) of the thermal conductivity of 3YSZ was also described in the table | surface as a comparative material.
実施例6中で述べたのと同様の考察を行い、先に示した式(4)により1000℃(1273K)における熱伝導率を推定すると、表13のようになる。 When the same consideration as described in Example 6 is performed and the thermal conductivity at 1000 ° C. (1273 K) is estimated by the above-described formula (4), it is as shown in Table 13.
表13に示すように、これらの材料の1000℃における熱伝導率はいずれもジルコニアのそれよりも小さいと推定でき、遮熱コーティング材料として適していると考えられる。
また、実施例7で説明した式(5)および(6)を用いることにより、熱膨張率、熱伝導率を制御することが可能であるため、表11および12に掲げた材料を2種類あるいはそれ以上複合化させた材料も、遮熱コーティング材料として十分適していると考えられる。同様に実施例6中の表1および2に掲げた材料と本実施例中の表11および12に掲げた材料とを2種類あるいはそれ以上複合化させた材料も、遮熱コーティング材料として十分適していると考えられる。
As shown in Table 13, it can be estimated that the thermal conductivity of these materials at 1000 ° C. is smaller than that of zirconia, which is considered suitable as a thermal barrier coating material.
Moreover, since it is possible to control a thermal expansion coefficient and a thermal conductivity by using Formula (5) and (6) demonstrated in Example 7, two types of materials listed in Table 11 and 12 or It is considered that a material obtained by further compounding is sufficiently suitable as a thermal barrier coating material. Similarly, a material obtained by combining two or more of the materials listed in Tables 1 and 2 in Example 6 and the materials listed in Tables 11 and 12 in this example is also suitable as a thermal barrier coating material. It is thought that.
なお、本実施例では表12に掲げた7種類の試料についてのみ熱伝導率の測定を行ったが、La2NiO4におけるLaの代わりにNd以外の希土類元素、例えばPr,Euを置換した酸化物や、LaTaO4におけるLaの代わりにNd以外の3価の金属元素、例えばAl,V,Cr,Fe,Ga,Y,Rh,In,Ce,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Luを置換した酸化物であっても、Nd2NiO4やNdTaO4と同様の結晶構造をとるため、同程度の大きさの熱伝導率を持つであろうことは容易に推測できる。 In this example, the thermal conductivity was measured only for the seven types of samples listed in Table 12. However, in La 2 NiO 4 , oxidation was performed by substituting rare earth elements other than Nd, for example, Pr and Eu, instead of La. Or trivalent metal elements other than Nd instead of La in LaTaO 4 , such as Al, V, Cr, Fe, Ga, Y, Rh, In, Ce, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, It is easy to guess that even oxides substituted for Tm, Yb, and Lu will have the same crystal structure as Nd 2 NiO 4 and NdTaO 4 and will have the same thermal conductivity. it can.
[実施例11]
本例では、先の実施例6中で、熱膨張率がジルコニアのそれよりも大きく、また熱伝導率がジルコニアのそれよりも小さいと推定できるため、遮熱コーティング材料として適していると述べたSr-Nb系酸化物の固溶体を基に、BaTa2O6の固溶体、およびLaNiO4の固溶体や、その他の類似化合物について同様に熱膨張率α、熱伝導率λの検討を行った。ここで選定した材料はCa4Nb2O9,Ca11Nb4O21,BaTa1.8Ti0.2O6,BaTa1.8Zr0.2O6,Sr2Nb1.8Ti0.2O7,Sr2Nb2-xZrxO7,Sr4Nb2-xTixO9,Sr4Nb1.8Zr0.2O9,La3NbO7,DyNbO4,La1.8Ca0.2NiO4,La6WO12,Ce6WO12,Dy6WO12,Sm6WO12,Yb6WO12,Y6WO12,Dy2WO6,Yb2WO6SrYb2O4、La6WO12、Dy2WO6とした。これらの材料を表14に示す。
[Example 11]
In this example, in Example 6 described above, it can be estimated that the thermal expansion coefficient is larger than that of zirconia and the thermal conductivity is smaller than that of zirconia, so that it is suitable as a thermal barrier coating material. Based on the solid solution of the Sr—Nb-based oxide, the thermal expansion coefficient α and the thermal conductivity λ of the solid solution of BaTa 2 O 6 , the solid solution of LaNiO 4 and other similar compounds were similarly examined. The materials selected here are Ca 4 Nb 2 O 9 , Ca 11 Nb 4 O 21 , BaTa 1.8 Ti 0.2 O 6 , BaTa 1.8 Zr 0.2 O 6 , Sr 2 Nb 1.8 Ti 0. .2 O 7 , Sr 2 Nb 2 -x Zr x O 7 , Sr 4 Nb 2 -x Ti x O 9 , Sr 4 Nb 1.8 Zr 0.2 O 9 , La 3 NbO 7 , DyNbO 4 , La 1 .8 Ca 0.2 NiO 4 , La 6 WO 12 , Ce 6 WO 12 , Dy 6 WO 12 , Sm 6 WO 12 , Yb 6 WO 12 , Y 6 WO 12 , Dy 2 WO 6 , Yb 2 WO 6 SrYb 2 O 4, La 6 WO 12, was a Dy 2 WO 6. These materials are shown in Table 14.
表14に示すように、これらの材料はすべて融点が1700℃以上であり、中にはイットリアを固溶したジルコニアの融点以上である2500℃を超える融点のものもあり、遮熱コーティングとして使用可能な温度域での熱的安定性には問題がないと考えられる。 As shown in Table 14, all of these materials have a melting point of 1700 ° C. or higher, and some of them have a melting point of 2500 ° C., which is higher than that of zirconia in which yttria is dissolved, and can be used as a thermal barrier coating. It is considered that there is no problem with thermal stability in a wide temperature range.
次に、上記表15に掲げた材料を合成した。これらの材料を合成するにあたり、それぞれの構成元素の酸化物、水酸化物または炭酸塩を出発原料に選び、所定比となるように秤量し、ボールミルを用いて固相混合した。混合粉を乾燥した後、1400℃で仮焼した。得られた仮焼粉を粉末X線回折により同定したところ、未反応原料成分は残っておらず、全ての試料で単相になっていることが確認され、置換固溶を狙ったものについては各ピークを詳細に調べ、一定方向にピークシフトが認められて、添加固溶成分が結晶中に確実に固溶していることを確認した。次いで、上記各試料を1500℃で焼成し、その焼結体から4×4×15mmの棒状試料を切出して、熱膨張率を測定した。なお、一般的に類似化合物、類似結晶構造をとるものであっても、その微妙な違いにより熱伝導率は大きく異なることが多いが、熱膨張率はそれほど大きく違うことは少ない。つまり、Ca4Nb2O9、Ca11Nb4O21についてはCa2Nb2O7と、BaTa2-xTixO6、BaTa2-xZrxO6、についてはBaTa2O6と、Sr2Nb2-xTixO7、Sr2Nb2-xZrxO7についてはSr2Nb2O7と、Sr4Nb2-xTixO9、Sr4Nb2-xZrxO9についてはSr4Nb2O9と、La3NbO7、DyNbO4についてはLaNbO4と、La2-xCaxNiO4についてはLaNiO4と、Ce6WO12、Dy6WO12、Sm6WO12、Yb6WO12、Y6WO12についてはLa6WO12と、Yb2WO6についてはDy2WO6と同等の熱膨張率の値となることが明らかであるので、ここでは省略することとし、SrYb2O4、La6WO12、Dy2WO6の1000℃における熱膨張率の値を表15に示す。なお比較材として3YSZの熱膨張率も表中に記載した。
Next, the materials listed in Table 15 were synthesized. In synthesizing these materials, oxides, hydroxides or carbonates of respective constituent elements were selected as starting materials, weighed so as to have a predetermined ratio, and solid phase mixed using a ball mill. After drying the mixed powder, it was calcined at 1400 ° C. When the obtained calcined powder was identified by powder X-ray diffraction, it was confirmed that no unreacted raw material components remained and that all the samples were in a single phase. Each peak was examined in detail, and a peak shift was observed in a certain direction, and it was confirmed that the added solid solution component was surely dissolved in the crystal. Subsequently, each said sample was baked at 1500 degreeC, the rod-shaped sample of 4x4x15mm was cut out from the sintered compact, and the thermal expansion coefficient was measured. In general, even if the compound has a similar compound or a similar crystal structure, the thermal conductivity often varies greatly due to subtle differences, but the thermal expansion coefficient rarely varies so much. That is, for Ca 4 Nb 2 O 9 and Ca 11 Nb 4 O 21 , Ca 2 Nb 2 O 7 and BaTa 2 -x Ti x O 6 , BaTa 2 -x Zr x O 6 and BaTa 2 O 6 Sr 2 Nb 2 -x Ti x O 7 , Sr 2 Nb 2 -x Zr x O 7 for Sr 2 Nb 2 O 7 , Sr 4 Nb 2 -x Ti x O 9 , Sr 4 Nb 2 -x Zr and Sr 4 Nb 2 O 9 for x O 9, and Lanbo 4 for La 3 NbO 7, DyNbO 4, and LaNiO 4 for La 2-x Ca x NiO 4 ,
表15に示すように、作製した試料のうち、SrYb2O4,La6WO12,Dy2WO6において熱膨張率が3YSZのそれよりも大きな値を示している。このことは、これらの材料を遮熱コーティングとして使用した場合、下地の金属製部品(母材)との間に引っ張り応力を生じる可能性が現用のジルコニアよりも小さいということを示唆している。 As shown in Table 15, among the prepared samples, SrYb 2 O 4 , La 6 WO 12 , and Dy 2 WO 6 have a coefficient of thermal expansion larger than that of 3YSZ. This suggests that, when these materials are used as a thermal barrier coating, the possibility of generating a tensile stress with the underlying metal part (base material) is smaller than that of the current zirconia.
次に、Ca4Nb2O9,Ca11Nb4O21,BaTa1.8Ti0.2O6,BaTa1.8Zr0.2O6,Sr2Nb1.8Ti0.2O7,Sr2Nb2-xZrxO7,Sr4Nb2-xTixO9,Sr4Nb1.8Zr0.2O9,La3NbO7,DyNbO4,La1.8Ca0.2NiO4,La6WO12,Ce6WO12,Dy6WO12,Sm6WO12,Yb6WO12,Y6WO12,Dy2WO6,Yb2WO6について、1400℃で焼成し、その焼結体から直径10mmφ、厚さ1mmの円盤状試料を切出し、レーザーフラッシュ法により、熱伝導率を測定した。室温における熱伝導率の値を表16に示す。なお比較材として3YSZの熱伝導率の値(1000℃、文献値)も表中に記載した。 Next, Ca 4 Nb 2 O 9 , Ca 11 Nb 4 O 21 , BaTa 1.8 Ti 0.2 O 6 , BaTa 1.8 Zr 0.2 O 6 , Sr 2 Nb 1.8 Ti 0.2 O 7 , Sr 2 Nb 2−x Zr x O 7 , Sr 4 Nb 2−x Ti x O 9 , Sr 4 Nb 1.8 Zr 0.2 O 9 , La 3 NbO 7 , DyNbO 4 , La 1.8 Ca 0.2 NiO 4 , La 6 WO 12 , Ce 6 WO 12 , Dy 6 WO 12 , Sm 6 WO 12 , Yb 6 WO 12 , Y 6 WO 12 , Dy 2 WO 6 , Yb 2 WO 6 at 1400 ° C. After firing, a disk-shaped sample having a diameter of 10 mmφ and a thickness of 1 mm was cut out from the sintered body, and the thermal conductivity was measured by a laser flash method. Table 16 shows the values of thermal conductivity at room temperature. In addition, the value (1000 degreeC, literature value) of the thermal conductivity of 3YSZ was also described in the table | surface as a comparative material.
以上に得られた結果から、実施例6中で述べたものと同様の考察を行い、先に示した式(4)により1000℃(1273K)における熱伝導率を推定すると、表17のようになる。 From the results obtained above, the same considerations as those described in Example 6 were made, and the thermal conductivity at 1000 ° C. (1273 K) was estimated by the equation (4) shown above, as shown in Table 17. Become.
表16、表17に示したように、これらの材料の室温、1000℃における熱伝導率はいずれもジルコニアのそれよりも小さいと推定でき、遮熱コーティング材料として適していると考えられる。
また、実施例7で説明した式(5)および(6)を用いることにより、熱膨張率、熱伝導率を制御することが可能であるため、表15および表16に掲げた材料を2種類あるいはそれ以上複合化させた材料も、遮熱コーティング材料として十分適していると考えられる。同様に実施例6中の表1および表2に掲げた材料と本実施例中の表15および16に掲げた材料とを2種類あるいはそれ以上複合化させた材料も、遮熱コーティング材料として十分適していると考えられる。
As shown in Tables 16 and 17, the thermal conductivity of these materials at room temperature and 1000 ° C. can be estimated to be smaller than that of zirconia, and is considered suitable as a thermal barrier coating material.
Moreover, since it is possible to control a thermal expansion coefficient and a thermal conductivity by using the formulas (5) and (6) described in Example 7, two types of materials listed in Table 15 and Table 16 are used. Alternatively, a composite material more than that is considered to be sufficiently suitable as a thermal barrier coating material. Similarly, a material obtained by combining two or more of the materials listed in Tables 1 and 2 in Example 6 and the materials listed in Tables 15 and 16 in this example is also sufficient as a thermal barrier coating material. It is considered suitable.
なお、本実施例では表16に掲げた19種類の試料についてのみ熱伝導率の測定を行ったが、La6WO12、Dy2WO6におけるLaの代わりにその他の希土類元素、例えばPr、Nd、Eu、Gd、Er等を置換した酸化物であっても、La6WO12やDy2WO6と同様の結晶構造をとるため、同程度の大きさの熱伝導率を持つであろうことは容易に推測できる。 In this example, the thermal conductivity was measured only for 19 types of samples listed in Table 16, but other rare earth elements such as Pr and Nd were used instead of La in La 6 WO 12 and Dy 2 WO 6 . Even oxides substituted with Eu, Gd, Er, etc. will have the same crystal structure as La 6 WO 12 and Dy 2 WO 6 and will have similar thermal conductivity Can be easily guessed.
[実施例12]
本例では、先の実施例6中で、熱膨張率がジルコニアのそれよりも大きく、また熱伝導率がジルコニアのそれよりも小さいと推定した材料が、遮熱コーティング材料として適当であるとの検証試験を実施した。検証には適用先としてガスタービンの運転状況を想定し、最も大きな応力がかかる状態として起動・停止時に負荷される熱応力を考え、この熱応力による疲労現象を要素的に調べた熱サイクル試験を実施した。
[Example 12]
In this example, in Example 6 above, the material estimated to have a thermal expansion coefficient larger than that of zirconia and a thermal conductivity smaller than that of zirconia is suitable as a thermal barrier coating material. A verification test was conducted. For the verification, assuming the operating condition of the gas turbine as the application destination, considering the thermal stress applied at the time of start / stop as the state where the greatest stress is applied, a thermal cycle test was conducted in which the fatigue phenomenon due to this thermal stress was investigated elementally. Carried out.
まず、組成Ni−16Cr−8.5Co−1.7Mo−2.6W−1.7T−0.9Nb−3.4Al−3.4Ti(at%)であるNi基耐熱合金を円板状に切出して試験片基材とした。そしてこの基材表面をAl2O3粉末によりグリッドブラストした後、その上に金属結合層としてCo−32Ni−21Cr−8Al−0.5Y(at%)なる組成のCoNiCrAlY合金からなるボンドコート層を低圧プラズマ溶射法により形成し、このCoNiCrAlY合金のボンドコート層の上に大気圧プラズマ溶射法によりセラミックス層(遮熱コーティング材料で構成される皮膜)を積層して遮熱コーティング膜を形成して試験片とした。
なお、ボンドコート層(CoNiCrAlY合金膜)の厚さは0.1mm、セラミックス層の厚さは0.5mmとした。
First, a Ni-based heat-resistant alloy having a composition Ni-16Cr-8.5Co-1.7Mo-2.6W-1.7T-0.9Nb-3.4Al-3.4Ti (at%) was cut out into a disk shape. A test piece substrate was obtained. And after grit blasting with the
In addition, the thickness of the bond coat layer (CoNiCrAlY alloy film) was 0.1 mm, and the thickness of the ceramic layer was 0.5 mm.
次に、この試験片に対して、遮熱コーティング膜側の表面を大型の赤外線ランプを集光させて加熱し、表面温度が所定の温度にまで加熱されたらシャッターによりランプの光を遮断することにより冷却し、続いて所定の温度にまで冷却されたら再度シャッターを開けて加熱をする加熱/冷却サイクルを繰り返す熱サイクル試験を行った。
また、試験を短サイクルで終了させるために、加速化条件として試験片の加熱される反対側表面に対して約−20℃の冷却空気をノズルから噴射して試験片全体を冷却した。これにより、試験片は遮熱コーティング膜と反対側の表面を中心としてほぼ0℃に冷却されるので、赤外線ランプにより加熱される際の遮熱コーティング膜側の表面以外は、常に全体が冷却されるようになる。そしてこのような温度差を意図的に付与することで、試験片には皮膜界面を中心とする非常に大きな熱応力が負荷されることになる。この試験を目視で遮熱コーティング面の剥離が確認されるまで行った。
Next, a large infrared lamp is condensed on the surface of the thermal barrier coating film side of this test piece and heated, and when the surface temperature is heated to a predetermined temperature, the lamp light is blocked by the shutter. Then, a heat cycle test was repeated in which a heating / cooling cycle in which the shutter was opened again and heated when it was cooled to a predetermined temperature was repeated.
Further, in order to finish the test in a short cycle, cooling air of about −20 ° C. was jetted from the nozzle to the opposite surface of the test piece to be heated as an acceleration condition to cool the entire test piece. As a result, the test piece is cooled to approximately 0 ° C. with the surface on the side opposite to the thermal barrier coating film as the center, so the entire surface is always cooled except for the surface on the thermal barrier coating film side when heated by the infrared lamp. Become so. And by giving such a temperature difference intentionally, a very big thermal stress centering on a film | membrane interface is loaded to a test piece. This test was performed until peeling of the thermal barrier coating surface was confirmed visually.
上記熱サイクル試験を、Sr2Nb2O7からなる遮熱コーティング膜を被覆した試料について行った。熱サイクル試験の条件として、試験片加熱面(遮熱コーティング膜表面)の最高温度を1450℃とし、最高界面温度(遮熱コーティング膜と基材との界面の最高温度)を850℃とする繰り返しの加熱を行った。その際、加熱時間1分、冷却時間1分の繰り返しとした。この熱サイクル試験の結果を表18に示す。また、比較のために3YSZの遮熱コーティング膜の場合について併記した。 The thermal cycle test was performed on a sample coated with a thermal barrier coating film made of Sr 2 Nb 2 O 7 . As conditions for the thermal cycle test, the maximum temperature of the test piece heating surface (thermal barrier coating film surface) is set to 1450 ° C., and the maximum interface temperature (maximum temperature at the interface between the thermal barrier coating film and the substrate) is repeated to 850 ° C. Was heated. At that time, the heating time was 1 minute and the cooling time was 1 minute. The results of this thermal cycle test are shown in Table 18. For comparison, the case of 3YSZ thermal barrier coating film is also shown.
表18から明らかなように、Sr2Nb2O7は遮熱コーティング材料として優れた効果を有することが確認できた。これはこの材料が比較材よりも高い熱膨張率と低い熱伝導率を兼ね備えた結果であると考えられ、その他の材料に対しても同等の効果が認められるであろうことは容易に推測できる。 As is clear from Table 18, it was confirmed that Sr 2 Nb 2 O 7 has an excellent effect as a thermal barrier coating material. This is considered to be the result of this material having a higher coefficient of thermal expansion and lower thermal conductivity than the comparative material, and it can be easily assumed that the same effect will be observed for other materials. .
[実施例13]
Sr4Nb2O9、Sr2Nb2O9、YSZ、La2Zr2O7、LaTaO4、LaNiO4、MgCoSiO4、CaMgSiO4およびMg2SiO4について、25℃で波長600nmでの屈折率の逆数と熱伝導率の実測値との関係を調べた。結果をプロットしたグラフを図12に示す。また、この結果から前記屈折率の逆数(x)と前記熱伝導率(y)の関係を最小二乗法により近似したところ、
y=27.328x−11.222
であった。この式で表される直線を図12のグラフ中に示す。
この結果から、屈折率が大きい材料ほど、熱伝導率が低く、遮熱コーティング材料として優れていることが推測できる。
[Example 13]
Refractive index of Sr 4 Nb 2 O 9 , Sr 2 Nb 2 O 9 , YSZ, La 2 Zr 2 O 7 , LaTaO 4 , LaNiO 4 , MgCoSiO 4 , CaMgSiO 4 and Mg 2 SiO 4 at a wavelength of 600 nm. The relationship between the reciprocal of and the measured value of thermal conductivity was investigated. A graph plotting the results is shown in FIG. From this result, the relationship between the reciprocal of the refractive index (x) and the thermal conductivity (y) is approximated by the least square method.
y = 27.328x-11.222
Met. The straight line represented by this formula is shown in the graph of FIG.
From this result, it can be inferred that the higher the refractive index, the lower the thermal conductivity and the better the thermal barrier coating material.
[実施例14]
Sr4Nb2O9、Sr2Nb2O9、YSZ、La2Zr2O7、LaTaO4、LaNiO4、MgCoSiO4、CaMgSiO4およびMg2SiO4について、25℃で周波数1MHzでの誘電率の逆数と熱伝導率の実測値との関係を調べた。結果をプロットしたグラフを図13に示す。また、この結果から前記誘電率の逆数(x)と前記熱伝導率(y)の関係を最小二乗法により近似したところ、
y=55.783x−0.6328
であった。この式で表される直線を図13のグラフ中に示す。
この結果から、誘電率が大きい材料ほど、熱伝導率が低く、遮熱コーティング材料として優れていることが推測できる。
[Example 14]
Dielectric constant of Sr 4 Nb 2 O 9 , Sr 2 Nb 2 O 9 , YSZ, La 2 Zr 2 O 7 , LaTaO 4 , LaNiO 4 , MgCoSiO 4 , CaMgSiO 4 and Mg 2 SiO 4 at a frequency of 1 MHz. The relationship between the reciprocal of and the measured value of thermal conductivity was investigated. A graph plotting the results is shown in FIG. Further, from this result, when the relationship between the reciprocal of the dielectric constant (x) and the thermal conductivity (y) is approximated by the least square method,
y = 55.783x-0.6328
Met. The straight line represented by this formula is shown in the graph of FIG.
From this result, it can be inferred that a material having a higher dielectric constant has a lower thermal conductivity and is superior as a thermal barrier coating material.
[実施例15]
本発明の遮熱コーティング材料に好適に用いられ得る、25℃で波長600nmでの屈折率が2.2以上の誘電体を以下に列記する。なお、各誘電体の組成式の右側に、25℃で波長600nmでのそれぞれの屈折率を併記する。
Mn0.91Zn0.09Fe2O4 4.65
YBa2Cu3O(x) 4.5
YMnO3 4.5
La2CuO4 2.86
CuFe2O4 2.71
Bi12TiO20 2.682
Bi12GeO20 2.67214
Bi2MoO6 2.67
Bi12TiO20 2.65
Sb0.8Bi0.2NbO4 2.61
[Example 15]
The dielectrics having a refractive index of 2.2 or more at 25 ° C. and a wavelength of 600 nm that can be suitably used for the thermal barrier coating material of the present invention are listed below. The respective refractive indices at 25 ° C. and a wavelength of 600 nm are also shown on the right side of the composition formula of each dielectric.
Mn 0.91 Zn 0.09 Fe 2 O 4 4.65
YBa 2 Cu 3 O (x) 4.5
YMnO 3 4.5
La 2 CuO 4 2.86
CuFe 2 O 4 2.71
Bi 12 TiO 20 2.682
Bi 12 GeO 20 2.67214
Bi 2 MoO 6 2.67
Bi 12 TiO 20 2.65
Sb 0.8 Bi 0.2 NbO 4 2.61
Sb0.9Bi0.1NbO4 2.61
Sb0.7Bi0.3NbO4 2.61
MnBO3 2.6
CaFe2O4 2.58
SbNbO4 2.58
(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6 2.53
(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 2.53
Sn{(Ta,Nb)2O7} 2.52
Fe6Ti5Sb2O21 2.51
Bi4Ti3O12 2.5
Sb 0.9 Bi 0.1 NbO 4 2.61
Sb 0.7 Bi 0.3 NbO 4 2.61
MnBO 3 2.6
CaFe 2 O 4 2.58
SbNbO 4 2.58
(Fe, Mn) (Ta, Nb) 2 O 6 2.53
(Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6 2.53
Sn {(Ta, Nb) 2 O 7 } 2.52
Fe 6 Ti 5 Sb 2 O 21 2.51
Bi 4 Ti 3 O 12 2.5
Bi2WO6 2.5
BiVO4 2.5
Sr0.61Ba0.39(Nb2O6) 2.4973
Ba3LaNb3O12 2.487
MnTiO3 2.481
In3Sb5O12 2.48
Sb(Ta,Nb)O4 2.48
In3Sb5O12 2.48
Bi12ZnO19 2.48
SbTaO4 2.452
Bi 2 WO 6 2.5
BiVO 4 2.5
Sr 0.61 Ba 0.39 (Nb 2 O 6 ) 2.4973
Ba 3 LaNb 3 O 12 2.487
MnTiO 3 2.481
In 3 Sb 5 O 12 2.48
Sb (Ta, Nb) O 4 2.48
In 3 Sb 5 O 12 2.48
Bi 12 ZnO 19 2.48
SbTaO 4 2.452
Nd2CuO4 2.45
BiNbO4 2.45
FeNb2O6 2.45
BiNbO4 2.45
MnWO4 2.43
Bi(Ta,Nb)O4 2.428
DyVO4 2.422
BiVO4 2.41
Fe2TiO5 2.4075
MnNb2O6 2.4
Nd 2 CuO 4 2.45
BiNbO 4 2.45
FeNb 2 O 6 2.45
BiNbO 4 2.45
MnWO 4 2.43
Bi (Ta, Nb) O 4 2.428
DyVO 4 2.422
BiVO 4 2.41
Fe 2 TiO 5 2.4075
MnNb 2 O 6 2.4
(TmBiY)3(FeGa)5O12 2.4
FeWO4 2.4
(Mg,Fe,Mn)(Nb,Ti,Ta)2O6 2.4
FeNb2O6 2.4
NiFe2O4 2.39
Bi2(CO3)O2 2.39
Bi2SrTa2O9 2.38
Fe2TiO5 2.375
(Mn,Sb,Ca)4(Mn,Fe,Mg)3{O8SiO4} 2.36
Ba0.67Sr0.33Nb2O6 2.357
(TmBiY) 3 (FeGa) 5 O 12 2.4
FeWO 4 2.4
(Mg, Fe, Mn) (Nb, Ti, Ta) 2 O 6 2.4
FeNb 2 O 6 2.4
NiFe 2 O 4 2.39
Bi 2 (CO 3 ) O 2 2.39
Bi 2 SrTa 2 O 9 2.38
Fe 2 TiO 5 2.375
(Mn, Sb, Ca) 4 (Mn, Fe, Mg) 3 {O 8 SiO 4 } 2.36
Ba 0.67 Sr 0.33 Nb 2 O 6 2.357
Sr0.75Ba0.25Nb2O6 2.356
Sr0.46Ba0.54Nb2O6 2.355
La2Ti2O7 2.35
BiTaO4 2.35
Zr3Nb2O11 2.35
MgFe2O4 2.34
ZnMn2O4 2.34
MnTa2O6 2.34
UV4O10 2.34
O7Pr2Ti2 2.34
Sr 0.75 Ba 0.25 Nb 2 O 6 2.356
Sr 0.46 Ba 0.54 Nb 2 O 6 2.355
La 2 Ti 2 O 7 2.35
BiTaO 4 2.35
Zr 3 Nb 2 O 11 2.35
MgFe 2 O 4 2.34
ZnMn 2 O 4 2.34
MnTa 2 O 6 2.34
UV 4 O 10 2.34
O 7 Pr 2 Ti 2 2.34
Fe2Sb2O7 2.33
ZrNb6O17 2.325
YVO4 2.3175
(Ba,Sr)Nb2O6 2.317
ZnFe2O4 2.31
FeWO4 2.31
MgTiO3 2.31
TiNb2O7 2.305
(U,Ca,Y,Ce)(Ti,Fe)2O6 2.3
(Ga2S3)0.69(La2O2S)0.31 2.3
Fe 2 Sb 2 O 7 2.33
ZrNb 6 O 17 2.325
YVO 4 2.3175
(Ba, Sr) Nb 2 O 6 2.317
ZnFe 2 O 4 2.31
FeWO 4 2.31
MgTiO 3 2.31
TiNb 2 O 7 2.305
(U, Ca, Y, Ce) (Ti, Fe) 2 O 6 2.3
(Ga 2 S 3 ) 0.69 (La 2 O 2 S) 0.31 2.3
MgNb2O6 2.29
Cr2NiO4 2.29
LaTiNbO6 2.29
Ca2Fe2O5 2.29
Ca2Cr2O5 2.29
AlNb25O64 2.28
MgCa2Fe2O6 2.28
Mn(Ta,Nb,Sn)2O6 2.28
YNbO4 2.28
La5Ti2NbO14 2.28
MgNb 2 O 6 2.29
Cr 2 NiO 4 2.29
LaTiNbO 6 2.29
Ca 2 Fe 2 O 5 2.29
Ca 2 Cr 2 O 5 2.29
AlNb 25 O 64 2.28
MgCa 2 Fe 2 O 6 2.28
Mn (Ta, Nb, Sn) 2 O 6 2.28
YNbO 4 2.28
La 5 Ti 2 NbO 14 2.28
Nd2Ti2O7 2.27
Yb3Sb5O12 2.27
PtO2 2.26
Tb3Sb5O12 2.26
DyVO4 2.257
YbVO4 2.256
ErVO4 2.254
VNb2O7 2.25
BaZr0.25Nb1.5O5.25 2.25
(Y,Ce,Fe,U,Ca)(Nb,Ta,Fe)2O6 2.25
Nd 2 Ti 2 O 7 2.27
Yb 3 Sb 5 O 12 2.27
PtO 2 2.26
Tb 3 Sb 5 O 12 2.26
DyVO 4 2.257
YbVO 4 2.256
ErVO 4 2.254
VNb 2 O 7 2.25
BaZr 0.25 Nb 1.5 O 5.25 2.25
(Y, Ce, Fe, U, Ca) (Nb, Ta, Fe) 2 O 6 2.25
Yb2Ti2O7 2.25
GdVO4 2.244
(Bi,Lu,Nd)3(Fe,Al)5O12 2.2403
BaNb2O6 2.24
NbTiYO6 2.24
Ca3Ti2O7 2.24
Pr3Sb5O12 2.22
AlNb11O29 2.22
Sm2Ti2O7 2.22
BiOF 2.213
Yb 2 Ti 2 O 7 2.25
GdVO 4 2.244
(Bi, Lu, Nd) 3 (Fe, Al) 5 O 12 2.2403
BaNb 2 O 6 2.24
NbTiYO 6 2.24
Ca 3 Ti 2 O 7 2.24
Pr 3 Sb 5 O 12 2.22
AlNb 11 O 29 2.22
Sm 2 Ti 2 O 7 2.22
BiOF 2.213
Y2.875Nd0.125Fe5O12 2.211
LaNbO4 2.21
(ZrO2)0.915(Sm2O3)0.085 2.21
(ZrO2)0.915(Dy2O3)0.085 2.21
Y3Fe5O12 2.2
Ca3Nb2O8 2.2
LaTiNbO6 2.2
MnWO4 2.2
(Ta,Nb,Sn,Mn,Fe)2O4 2.2
In2Sn2O(7−x) 2.2
Ba0.75Sr0.25TiO3 2.2
Y 2.875 Nd 0.125 Fe 5 O 12 2.211
LaNbO 4 2.21
(ZrO 2 ) 0.915 (Sm 2 O 3 ) 0.085 2.21
(ZrO 2 ) 0.915 (Dy 2 O 3 ) 0.085 2.21
Y 3 Fe 5 O 12 2.2
Ca 3 Nb 2 O 8 2.2
LaTiNbO 6 2.2
MnWO 4 2.2
(Ta, Nb, Sn, Mn, Fe) 2 O 4 2.2
In 2 Sn 2 O (7-x) 2.2
Ba 0.75 Sr 0.25 TiO 3 2.2
[実施例16]
本発明の遮熱コーティング材料に好適に用いられ得る、25℃で周波数1MHzでの誘電率が35以上の誘電体を以下に列記する。なお、各誘電体の組成式の右側に、25℃で波長1MHzでのそれぞれの誘電率を併記する。
Bi3TiNbO9 312.9487179
SrBi2Nb2O9 312.9487179
Sr0.6Ba0.4Nb2O6 293.1794872
Ba0.75Y0.16Nb2O6 286.5897436
Bi2CuO4 286.5897436
Bi7Ti3Fe3O21 284.2833333
SbNbO4 280
Sr2CaTiNb4O15 280
(SrB4O7)0.5(Bi2VO5.5)0.5 279.6705128
Sr0.5Ba0.5Nb2O6 278.0230769
[Example 16]
The dielectrics having a dielectric constant of 35 or more at 25 ° C. and a frequency of 1 MHz that can be suitably used for the thermal barrier coating material of the present invention are listed below. The dielectric constants at 25 ° C. and the wavelength of 1 MHz are also shown on the right side of the composition formula of each dielectric.
Bi 3 TiNbO 9 312.949887179
SrBi 2 Nb 2 O 9 312.948787179
Sr 0.6 Ba 0.4 Nb 2 O 6 293.1794872
Ba 0.75 Y 0.16 Nb 2 O 6 286.5897436
Bi 2 CuO 4 286.5897436
Bi 7 Ti 3 Fe 3 O 21 284.28333333
SbNbO 4 280
Sr 2 CaTiNb 4 O 15 280
(SrB 4 O 7 ) 0.5 (Bi 2 VO 5.5 ) 0.5 279.6705128
Sr 0.5 Ba 0.5 Nb 2 O 6 278.0230769
BaBi2Nb2O9 270.1153846
BaTi0.90Sn0.04Si0.06O3 270.1153846
Ba0.7Sm0.2Nb2O6 256.9358974
Ba0.90La0.10Ti0.975O3 253.6410256
Ba3Bi2MoO9 253.6410256
Sr6Ti2Nb8O30 248.6987179
MnTa2O6 237.1666667
Ba0.8Y0.13Nb2O6 233.8717949
(SrB4O7)0.5(Bi2VO5.5)0.5 231.5653846
Sr0.90La0.10Ti0.90Co0.10O3 227.2820513
BaBi 2 Nb 2 O 9 2700.1153546
BaTi 0.90 Sn 0.04 Si 0.06 O 3 2700.115384
Ba 0.7 Sm 0.2 Nb 2 O 6 256.9935974
Ba 0.90 La 0.10 Ti 0.975 O 3 253.6410256
Ba 3 Bi 2 MoO 9 253.6410256
Sr 6 Ti 2 Nb 8 O 30 248.69887179
MnTa 2 O 6 237.1666667
Ba 0.8 Y 0.13 Nb 2 O 6 233.87717949
(SrB 4 O 7 ) 0.5 (Bi 2 VO 5.5 ) 0.5 231.565353846
Sr 0.90 La 0.10 Ti 0.90 Co 0.10 O 3 227.2820513
Ba0.7Zr0.4Nb0.7O3 222.0102564
Ba2YCu3O(x) 220.6923077
BiCu3Ti3FeO12 218.0564103
Ba5DyTi3Nb7O30 196.3102564
(BiFeO3)0.8(BaTiO3)0.2 194.3333333
Ba5SmTi3Nb7O30 192.6858974
(Ba,Sr)Nb2O6 191.0384615
Ba0.70Y0.20Nb2O6 191.0384615
Ba0.85Sm0.10Nb2O6 191.0384615
Ni0.4Zn0.6Fe2O4 191.0384615
Ba 0.7 Zr 0.4 Nb 0.7 O 3 222.0102564
Ba 2 YCu 3 O (x) 220.6923077
BiCu 3 Ti 3 FeO 12 218.05643
Ba 5 DyTi 3 Nb 7 O 30 196.3102564
(BiFeO 3 ) 0.8 (BaTiO 3 ) 0.2 194.3333333
Ba 5 SmTi 3 Nb 7 O 30 192.6858974
(Ba, Sr) Nb 2 O 6 191.0384615
Ba 0.70 Y 0.20 Nb 2 O 6 191.0384615
Ba 0.85 Sm 0.10 Nb 2 O 6 191.0384615
Ni 0.4 Zn 0.6 Fe 2 O 4 191.0384615
Ba0.6Sm0.267Nb2O6 187.7435897
Ba2CaTiNb4O15 187.7435897
ZnCo0.5Cr0.5MnO4 184.4487179
Ca0.90Y0.10Ti0.90Co0.10O3 177.2
Ba3TiNb4O15 171.2692308
Ba0.65Zr0.3Nb0.75O3 163.3615385
Ca0.97Y0.03Ti0.97Co0.03O3 161.0551282
Ba0.8La0.132Nb2O6 158.0897436
Ba3MgTa2O9 154.7948718
In2Ca8Cu4O15 153.1474359
Ba 0.6 Sm 0.267 Nb 2 O 6 187.7435897
Ba 2 CaTiNb 4 O 15 187.7435897
ZnCo 0.5 Cr 0.5 MnO 4 184.4487179
Ca 0.90 Y 0.10 Ti 0.90 Co 0.10 O 3 177.2
Ba 3 TiNb 4 O 15 171.2692308
Ba 0.65 Zr 0.3 Nb 0.75 O 3 163.3615385
Ca 0.97 Y 0.03 Ti 0.97 Co 0.03 O 3 161.0551282
Ba 0.8 La 0.132 Nb 2 O 6 158.0987436
Ba 3 MgTa 2 O 9 154.7948718
In 2 Ca 8 Cu 4 O 15 153.147474359
Ba0.6Sr0.4TiO3 144.9102564
ZnMnCrO4 143.2628205
Zn0.3Mg0.9Ti0.2Fe1.6O4 141.9448718
Ba0.25Sr0.75Nb2O6 141.6153846
In14Ca9Cu2O32 141.6153846
BaBi2Ta2O9 138.3205128
Sr0.75Ba0.25Nb2O6 138.3205128
BaSn2Fe4O11 135.025641
Ba0.67Sr0.33Nb2O6 134.3666667
ZnCo0.4Cr0.6MnO4 133.3782051
Ba 0.6 Sr 0.4 TiO 3 144.9102564
ZnMnCrO 4 143.2628205
Zn 0.3 Mg 0.9 Ti 0.2 Fe 1.6 O 4 141.9494718
Ba 0.25 Sr 0.75 Nb 2 O 6 141.6153846
In 14 Ca 9 Cu 2 O 32 141.6153846
BaBi 2 Ta 2 O 9 138.3205128
Sr 0.75 Ba 0.25 Nb 2 O 6 138.3205128
BaSn 2 Fe 4 O 11 135.0256641
Ba 0.67 Sr 0.33 Nb 2 O 6 134.36666667
ZnCo 0.4 Cr 0.6 MnO 4 133.3782051
Ba0.75La0.165Nb2O6 131.7307692
(Ba,Mg)(Ti,Sn)O3 130.0833333
La0.67Cu3Ti4O12 127.7769231
Ba0.5Sm0.333Nb2O6 125.1410256
Sr0.80La0.20Ti0.80Co0.20O3 125.1410256
Sr3Mg0.33Nb4.67O15 121.8461538
Ba0.25Sr0.75Nb2O6 116.9038462
Sr0.46Ba0.54Nb2O6 115.2564103
Ba0.70La0.198Nb2O6 111.9615385
LaYbO3 111.9615385
Ba 0.75 La 0.165 Nb 2 O 6 131.7307692
(Ba, Mg) (Ti, Sn) O 3 130.0833333
La 0.67 Cu 3 Ti 4 O 12 127.777691
Ba 0.5 Sm 0.333 Nb 2 O 6 125.1410256
Sr 0.80 La 0.20 Ti 0.80 Co 0.20 O 3 125.1410256
Sr 3 Mg 0.33 Nb 4.67 O 15 1211.8461538
Ba 0.25 Sr 0.75 Nb 2 O 6 116.9038462
Sr 0.46 Ba 0.54 Nb 2 O 6 115.25664103
Ba 0.70 La 0.198 Nb 2 O 6 111.9615385
LaYbO 3 111.9615385
BaTi4O9 106.6897436
YBa2Cu3O(x) 105.3717949
Ba0.59Sr0.32Ti1.08O3 103.3948718
MgNb2O6 103.3948718
Ba0.60La0.264Nb2O6 102.0769231
ZnMnCoO4 102.0769231
CaNb2O6 95.81666667
(BiFeO3)0.9(BaTiO3)0.1 95.48717949
SrBi2B4VO12.5 85.27307692
Ba0.9La0.066Nb2O6 82.30769231
BaTi 4 O 9 106.6897436
YBa 2 Cu 3 O (x) 105.3717949
Ba 0.59 Sr 0.32 Ti 1.08 O 3 103.3948718
MgNb 2 O 6 103.3948718
Ba 0.60 La 0.264 Nb 2 O 6 102.0769231
ZnMnCoO 4 102.0769923
CaNb 2 O 6 95.81666667
(BiFeO 3 ) 0.9 (BaTiO 3 ) 0.1 95.48717949
SrBi 2 B 4 VO 12.5 85.27307692
Ba 0.9 La 0.066 Nb 2 O 6 82.30769231
Ba0.9Sm0.067Nb2O6 82.30769231
BaZr0.25Nb1.5O5.25 82.30769231
SnNb2O7 82.30769231
ZnCo0.8Cr0.2MnO4 80.66025641
Sr0.3La0.7MnO3 79.01282051
Ba0.80La0.20Ti0.95O3 73.74102564
Ba0.5O3Sr0.5Ti 72.42307692
Ba2Bi4Ti5O18 72.42307692
Bi2Cu0.667Nb1.333O7 72.42307692
Gd2TiZnO6 62.53846154
Ba 0.9 Sm 0.067 Nb 2 O 6 82.30769231
BaZr 0.25 Nb 1.5 O 5.25 82.30769231
SnNb 2 O 7 82.30769231
ZnCo 0.8 Cr 0.2 MnO 4 80.66025641
Sr 0.3 La 0.7 MnO 3 79.01282051
Ba 0.80 La 0.20 Ti 0.95 O 3 73.74102564
Ba 0.5 O 3 Sr 0.5 Ti 72.42307692
Ba 2 Bi 4 Ti 5 O 18 72.42307692
Bi 2 Cu 0.667 Nb 1.333 O 7 72.42307692
Gd 2 TiZnO 6 62.53846154
SrBi2(Ta,Nb)2O9 62.53846154
Ba5NdTi3Nb7O30 59.9025641
Bi2Mg0.667Nb1.333O7 59.24358974
Ba5NdTi2ZrNb7O30 57.92564103
ZnCo0.2Cr0.8MnO4 57.59615385
ZnCo0.6Cr0.4MnO4 57.59615385
Bi4Ti3O12 55.94871795
Ca0.85Y0.15Ti0.85Co0.15O3 55.94871795
Bi4Ti2.86Nb0.14O12 54.63076923
Mg2Nd2SnO7 52.65384615
SrBi 2 (Ta, Nb) 2 O 9 62.53846154
Ba 5 NdTi 3 Nb 7 O 30 59.90256641
Bi 2 Mg 0.667 Nb 1.333 O 7 59.24358974
Ba 5 NdTi 2 ZrNb 7 O 30 57.92564103
ZnCo 0.2 Cr 0.8 MnO 4 5759615385
ZnCo 0.6 Cr 0.4 MnO 4 5759615385
Bi 4 Ti 3 O 12 55.948871
Ca 0.85 Y 0.15 Ti 0.85 Co 0.15 O 3 55.87871775
Bi 4 Ti 2.86 Nb 0.14 O 12 54.63076923
Mg 2 Nd 2 SnO 7 52.65438415
CoOFe2O3 51.66538462
(SrBi2Ta2O9)0.2(Bi3TiNbO9)0.8 49.35897436
(SrBi2Ta2O9)0.6(Bi3TiNbO9)0.4 49.02948718
YNdFeSbO7 49.02948718
LaNiO3 48.04102564
Sm2TiZnO6 47.71153846
(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7 46.06410256
AlNb3O9 46.06410256
Ba5NdTiZr2Nb7O30 46.06410256
(SrBi2Ta2O9)0.8(Bi3TiNbO9)0.2 45.40512821
CoOFe 2 O 3 51.656538462
(SrBi 2 Ta 2 O 9 ) 0.2 (Bi 3 TiNbO 9 ) 0.8 49.35898736
(SrBi 2 Ta 2 O 9 ) 0.6 (Bi 3 TiNbO 9 ) 0.4 49.0288718
YNdFeSbO 7 49.0294718
LaNiO 3 48.04102564
Sm 2 TiZnO 6 47.71513846
(Bi 1.5 Zn 0.5 ) (Zn 0.5 Nb 1.5 ) O 7 46.06410256
AlNb 3 O 9 46.06410256
Ba 5 NdTiZr 2 Nb 7 O 30 46.06410256
(SrBi 2 Ta 2 O 9 ) 0.8 (Bi 3 TiNbO 9 ) 0.2 45.40512821
Bi2Ti2O7 45.14153846
Mg2Pr2SnO7 44.41666667
Sr0.5Ba0.5Nb0.4Ta1.6O6 43.59294872
YPrFeSbO7 43.42820513
Bi4V2O11 42.93397436
NdNb3O9 42.76923077
Sn(NbO3)2 42.76923077
(SrBi2Ta2O9)0.4(Bi3TiNbO9)0.6 42.43974359
(SrBi2Nb2O9)0.50(Bi3TiNbO9)0.50
42.11025641
YBiFeSbO7 41.78076923
Bi 2 Ti 2 O 7 45.14153546
Mg 2 Pr 2 SnO 7 44.41666667
Sr 0.5 Ba 0.5 Nb 0.4 Ta 1.6 O 6 43.52929472
YPrFeSbO 7 43.42820513
Bi 4 V 2 O 11 42.9937436
NdNb 3 O 9 42.76923077
Sn (NbO 3 ) 2 42.76923077
(SrBi 2 Ta 2 O 9 ) 0.4 (Bi 3 TiNbO 9 ) 0.6 42.43974359
(SrBi 2 Nb 2 O 9 ) 0.50 (Bi 3 TiNbO 9 ) 0.50
42.11025641
YBiFeSbO 7 41.78076923
Ba0.53Sr0.24Ti1.22O3 41.45128205
BaTa2O6 41.45128205
YErFeSbO7 41.45128205
Ba0.984Sr0.016TiO3 41.12179487
YLaFeSbO7 40.79230769
ZnBi1.5Nb1.5O7 40.49576923
(SrBi2Nb2O9)0.25(Bi3TiNbO9)0.75
39.47435897
Bi7Ti4NbO21 39.47435897
Ca2Nd2SnO7 39.47435897
(SrBi2Nb2O9)0.75(Bi3TiNbO9)0.25
38.48589744
Ba 0.53 Sr 0.24 Ti 1.22 O 3 41.45128205
BaTa 2 O 6 41.45128205
YErFeSbO 7 41.45128205
Ba 0.984 Sr 0.016 TiO 3 41.21179487
YLaFeSbO 7 40.79230769
ZnBi 1.5 Nb 1.5 O 7 40.49576923
(SrBi 2 Nb 2 O 9 ) 0.25 (Bi 3 TiNbO 9 ) 0.75
39.47435897
Bi 7 Ti 4 NbO 21 39.47435897
Ca 2 Nd 2 SnO 7 39.47435897
(SrBi 2 Nb 2 O 9 ) 0.75 (Bi 3 TiNbO 9 ) 0.25
38.48589744
SrMo0.5Ni0.5O3 38.48589744
YSmFeSbO7 37.4974359
Bi2Zn0.667Nb1.333O7 37.16794872
Bi2InNbO7 36.83846154
(SrBi2Nb2O9)0.40(Bi3TiNbO9)0.60
36.17948718
Bi2SrNb2O9 36.17948718
CaBi2Ta2O9 36.17948718
Mg2La2SnO7 36.17948718
SrTa2O6 36.17948718
BaTa2O6 35.19102564
SrMo 0.5 Ni 0.5 O 3 38.48589744
YSmFeSbO 7 37.4974359
Bi 2 Zn 0.667 Nb 1.333 O 7 37.16794872
Bi 2 InNbO 7 36.8436154
(SrBi 2 Nb 2 O 9 ) 0.40 (Bi 3 TiNbO 9 ) 0.60
36.17994818
Bi 2 SrNb 2 O 9 36.17971818
CaBi 2 Ta 2 O 9 36.17984718
Mg 2 La 2 SnO 7 36.17947818
SrTa 2 O 6 36.17948718
BaTa 2 O 6 35.19102564
BaMnTiO5 35.19102564
BaNb2O6 35.170833333
TiNb2O7 35.154358974
BaMnTiO 5 35.19102564
BaNb 2 O 6 35.170833333
TiNb 2 O 7 35.154358974
本発明による遮熱コーティング材料によれば、低熱伝導性の遮熱コーティング膜を提供することができ、その膜をガスタービン等の翼の表面に施工する遮熱コーティング膜に用いるならば、優れた耐熱性を得ることができ、燃焼ガスの高温化にも容易に対応可能な高性能のガスタービンを得ることができる。 According to the thermal barrier coating material of the present invention, it is possible to provide a thermal barrier coating film with low thermal conductivity, and if the film is used for a thermal barrier coating film applied to the surface of a blade such as a gas turbine, it is excellent. A high-performance gas turbine that can obtain heat resistance and can easily cope with a high temperature of the combustion gas can be obtained.
1 化合物母材 2 数十μm径の大気孔 3 数μm径の小気孔
4 線状気孔 5 線状気孔
DESCRIPTION OF
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004311605A JP2006124734A (en) | 2004-10-26 | 2004-10-26 | Film material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004311605A JP2006124734A (en) | 2004-10-26 | 2004-10-26 | Film material |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010162897A Division JP2010255121A (en) | 2010-07-20 | 2010-07-20 | Film material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006124734A true JP2006124734A (en) | 2006-05-18 |
Family
ID=36719754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004311605A Pending JP2006124734A (en) | 2004-10-26 | 2004-10-26 | Film material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006124734A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009259906A (en) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Osaka Prefecture Univ | Insulating material and semiconductor device |
JP2010255121A (en) * | 2010-07-20 | 2010-11-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Film material |
JP2011241818A (en) * | 2010-04-19 | 2011-12-01 | Nippon Soken Inc | Fuel injection valve for internal combustion engine |
JP2014125656A (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Japan Fine Ceramics Center | Material for thermal barrier coating |
JP2014156396A (en) * | 2014-05-07 | 2014-08-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Heat insulating coating material and gas turbine blade, combustor, gas turbine, and jet engine |
CN109761596A (en) * | 2019-03-15 | 2019-05-17 | 中南大学 | A kind of La, Zn codope bismuth ferrite thin film and its preparation method and application |
CN110591709A (en) * | 2019-09-12 | 2019-12-20 | 天津大学 | Rare earth ion co-doped bismuth ferrite upconversion nanoparticle and preparation method thereof |
CN112979312A (en) * | 2021-04-30 | 2021-06-18 | 昆明理工大学 | AB2O6Niobate ceramic and preparation method thereof |
CN113912392A (en) * | 2021-11-10 | 2022-01-11 | 西安交通大学 | High-dielectric high-breakdown energy storage ceramic and preparation method thereof |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03134834A (en) * | 1989-10-20 | 1991-06-07 | Teijin Ltd | Optical recording medium |
JPH08158048A (en) * | 1994-09-26 | 1996-06-18 | Asahi Glass Co Ltd | Target and its production and formation of film high in refractive index |
JP2001163661A (en) * | 1999-12-06 | 2001-06-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Material for thermal shield coating film |
JP2004514064A (en) * | 2000-11-15 | 2004-05-13 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Materials for heat-loaded substrates |
WO2004085338A1 (en) * | 2003-03-26 | 2004-10-07 | Mitsubishi Heavy Industries Ltd. | Material for thermal barrier coating |
JP2005501174A (en) * | 2001-04-03 | 2005-01-13 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Thermal insulation layer for high temperature based on La2Zr2O7 |
JP2005267832A (en) * | 2003-09-25 | 2005-09-29 | Ricoh Co Ltd | Optical recording medium |
JP2005537203A (en) * | 2002-06-13 | 2005-12-08 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Thermal insulation material layer made of complex perovskite |
-
2004
- 2004-10-26 JP JP2004311605A patent/JP2006124734A/en active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03134834A (en) * | 1989-10-20 | 1991-06-07 | Teijin Ltd | Optical recording medium |
JPH08158048A (en) * | 1994-09-26 | 1996-06-18 | Asahi Glass Co Ltd | Target and its production and formation of film high in refractive index |
JP2001163661A (en) * | 1999-12-06 | 2001-06-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Material for thermal shield coating film |
JP2004514064A (en) * | 2000-11-15 | 2004-05-13 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Materials for heat-loaded substrates |
JP2005501174A (en) * | 2001-04-03 | 2005-01-13 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Thermal insulation layer for high temperature based on La2Zr2O7 |
JP2005537203A (en) * | 2002-06-13 | 2005-12-08 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | Thermal insulation material layer made of complex perovskite |
WO2004085338A1 (en) * | 2003-03-26 | 2004-10-07 | Mitsubishi Heavy Industries Ltd. | Material for thermal barrier coating |
JP2005154885A (en) * | 2003-03-26 | 2005-06-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Material for thermal barrier coating |
JP2005267832A (en) * | 2003-09-25 | 2005-09-29 | Ricoh Co Ltd | Optical recording medium |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009259906A (en) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Osaka Prefecture Univ | Insulating material and semiconductor device |
JP2011241818A (en) * | 2010-04-19 | 2011-12-01 | Nippon Soken Inc | Fuel injection valve for internal combustion engine |
JP2010255121A (en) * | 2010-07-20 | 2010-11-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Film material |
JP2014125656A (en) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Japan Fine Ceramics Center | Material for thermal barrier coating |
JP2014156396A (en) * | 2014-05-07 | 2014-08-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Heat insulating coating material and gas turbine blade, combustor, gas turbine, and jet engine |
CN109761596A (en) * | 2019-03-15 | 2019-05-17 | 中南大学 | A kind of La, Zn codope bismuth ferrite thin film and its preparation method and application |
CN110591709A (en) * | 2019-09-12 | 2019-12-20 | 天津大学 | Rare earth ion co-doped bismuth ferrite upconversion nanoparticle and preparation method thereof |
CN110591709B (en) * | 2019-09-12 | 2022-09-30 | 天津大学 | Rare earth ion co-doped bismuth ferrite upconversion nanoparticle and preparation method thereof |
CN112979312A (en) * | 2021-04-30 | 2021-06-18 | 昆明理工大学 | AB2O6Niobate ceramic and preparation method thereof |
CN113912392A (en) * | 2021-11-10 | 2022-01-11 | 西安交通大学 | High-dielectric high-breakdown energy storage ceramic and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7622411B2 (en) | Thermal barrier coating material | |
JP2010255121A (en) | Film material | |
JP4511987B2 (en) | Thermal barrier coating material | |
RU2218447C2 (en) | A gas turbine member (versions) and method to manufacture its heat-insulating coating | |
Yamanaka et al. | Thermophysical properties of SrHfO3 and SrRuO3 | |
CN100376505C (en) | Material for thermal barrier coating | |
Zhang et al. | Thermal and mechanical properties of Ta2O5 doped La2Ce2O7 thermal barrier coatings prepared by atmospheric plasma spraying | |
EP2371987B1 (en) | Thermal barrier coating member, method for producing the same, use of the thermal barrier coating material, gas turbine, and sintered body | |
EP1862568A1 (en) | Thermal barrier coating with tungsten-bronze structure | |
Liu et al. | Novel double-ceramic-layer (La0. 8Eu0. 2) 2Zr2O7/YSZ thermal barrier coatings deposited by plasma spraying | |
US6821656B2 (en) | Material for thermally loaded substrates | |
Matsumoto et al. | Thermal cycle behavior of plasma sprayed La2O3, Y2O3 stabilized ZrO2 coatings | |
WO2007023293A2 (en) | Luminescent material compositions and structures incorporating the same | |
Xu et al. | Thermal barrier coating of lanthanum–zirconium–cerium composite oxide made by electron beam-physical vapor deposition | |
KR20100049664A (en) | Heat-shielding coating material | |
JP2006124734A (en) | Film material | |
Jarligo et al. | Atmospheric plasma spraying of high melting temperature complex perovskites for TBC application | |
Liu et al. | Microstructures, thermophysical properties and thermal cycling behavior of LaZnAl 11 O 19 thermal barrier coatings deposited by atmospheric plasma spraying | |
Xu et al. | (Y0. 05La0. 95) 2 (Zr0. 7Ce0. 3) 2O7 ceramics as a thermal barrier coating material for high-temperature applications | |
Xu et al. | Influence of the deposition energy on the composition and thermal cycling behavior of La2 (Zr0. 7Ce0. 3) 2O7 coatings | |
US7585575B2 (en) | Heat-insulating layer made of complex perovskite | |
Sampath et al. | Plasma-spray forming ceramics and layered composites | |
JP6092615B2 (en) | Thermal barrier coating materials | |
JP2014156396A (en) | Heat insulating coating material and gas turbine blade, combustor, gas turbine, and jet engine | |
JP2010242223A (en) | Thermal barrier coating member, production method therefor, thermal barrier coating material, gas turbine, and sintered compact |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041029 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050203 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070222 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090911 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091208 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100518 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100720 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110510 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110808 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20110823 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20111104 |