JP2008149712A - Heat shield oxidation resistant coating for organic matrix composite substrate and coated article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は一般に、有機マトリックス複合材料用の遮熱酸化防止コーティング及び被覆物品に関する。 The present invention relates generally to thermal barrier antioxidant coatings and coated articles for organic matrix composites.
有機マトリックス複合材料(OMC=organic matrix composite)は、金属部品の代わりに用いれば軽量化を達成できるので、航空宇宙産業で用いられている。しかし、高温環境への曝露がOMCの機械的特性を低下し、その酸化劣化の原因となる。そのため、PMR−15やAFR−PE−4などの耐熱性マトリックス材料を用いる現行の耐熱性OMC材料は用途が限られている。 Organic matrix composites (OMC = organic matrix composites) are used in the aerospace industry because they can achieve weight reduction when used instead of metal parts. However, exposure to high temperature environments reduces the mechanical properties of OMC and causes its oxidative degradation. For this reason, current heat-resistant OMC materials using heat-resistant matrix materials such as PMR-15 and AFR-PE-4 have limited applications.
当業界で、上記問題を解決するために肉厚の部品を作成することが試みられている。しかし、厚さの増加は、部品への熱的作用と酸化作用を減らすことで実現できる効果と比較して、部品の重量とコストを増加する。 In the industry, attempts have been made to create thick parts to solve the above problems. However, increasing the thickness increases the weight and cost of the part compared to the effects that can be achieved by reducing the thermal and oxidation effects on the part.
別に、部品上に犠牲層を設けて材料劣化を遅らせることも試みられている。犠牲層は、PMC樹脂を含浸した薄い炭素ベールとすることができる。しかし、犠牲層による保護は時間経過と共に失われる。 Another attempt has been to delay the material degradation by providing a sacrificial layer on the part. The sacrificial layer can be a thin carbon veil impregnated with PMC resin. However, protection by the sacrificial layer is lost over time.
現在、OMC部品用の溶射コーティングとして設層される、セラミック充填材をポリイミドマトリックスに担持した材料の使用について研究されている。溶射コーティングは、有機マトリックス複合材の環境耐久性と耐侵食性を向上することを意図している。しかし、溶射法には、環境、健康、安全、エネルギー及び労働問題が付随する。その上、溶射堆積プロセス中に完全に硬化したコーティング系を得るのは困難である。
したがって、熱的酸化安定性及び機械的性能を向上させるコーティング系を設けることにより、有機マトリックス複合材からなる部品の高温性能を向上することができれば、望ましい。 Accordingly, it would be desirable if the high temperature performance of a component made of an organic matrix composite could be improved by providing a coating system that improves thermal oxidation stability and mechanical performance.
上述した要求を満たすために、本発明の一実施形態は有機マトリックス複合材構造用の遮熱酸化防止コーティングを提供する。こうすれば、耐熱性OMC材料から形成された被覆構造を、例えば、未被覆の耐熱性OMC材料の最高作動温度より高い温度の環境において金属部品の代替品として使用することができる。他の実施形態では、低耐熱性OMC材料から形成された被覆構造を、未被覆の低耐熱性OMC材料の最高作動温度より高い温度の環境において使用することができる。 In order to meet the above-described needs, one embodiment of the present invention provides a thermal barrier antioxidant coating for an organic matrix composite structure. In this way, a coating structure formed from a heat-resistant OMC material can be used as an alternative to a metal component, for example, in an environment at a temperature higher than the maximum operating temperature of the uncoated heat-resistant OMC material. In other embodiments, a coating structure formed from a low heat resistant OMC material can be used in an environment at a temperature higher than the maximum operating temperature of the uncoated low heat resistant OMC material.
一実施形態では、有機マトリックス複合材基材用の遮熱酸化防止コーティングが提供される。本コーティングは、基材の少なくとも第1表面上に設けられたボンドコートと、ボンドコートを実質的に覆う1以上の遮熱層とを含む。ボンドコートはポリイミドマトリックス中に分散したナノ粒子を含む。遮熱層はシルセスキオキサン又は無機ポリマーを含有する。 In one embodiment, a thermal barrier antioxidant coating for an organic matrix composite substrate is provided. The coating includes a bond coat provided on at least a first surface of the substrate and one or more thermal barrier layers that substantially cover the bond coat. The bond coat includes nanoparticles dispersed in a polyimide matrix. The heat shielding layer contains silsesquioxane or an inorganic polymer.
別の実施形態では、有機マトリックス複合材基材と、前記基材の1以上の表面上に設けられた遮熱酸化防止コーティングとを備える物品が提供される。遮熱酸化防止コーティングはボンドコートと1以上の遮熱層とを含む。ボンドコートはポリイミドマトリックス中に分散したナノ粒子を含んでおり、遮熱層はシルセスキオキサン又は無機ポリマーを含有する。 In another embodiment, an article is provided that comprises an organic matrix composite substrate and a thermal barrier antioxidant coating disposed on one or more surfaces of the substrate. The thermal barrier antioxidant coating includes a bond coat and one or more thermal barrier layers. The bond coat contains nanoparticles dispersed in a polyimide matrix, and the thermal barrier layer contains silsesquioxane or an inorganic polymer.
発明の要旨は特許請求の範囲に記載の通りである。しかし、貼付の図面を参照した以下の詳細な説明を参照することで本発明をもっとも良く理解できる。 The gist of the invention is as described in the claims. However, the present invention can best be understood with reference to the following detailed description with reference to the attached drawings.
図面を参照すると、図1は、特にガスタービンエンジンのような高温環境で用いる部品10を示すが、他の用途も本発明の範囲内で想定されている。部品10は基材12と、その少なくとも第1表面16上の遮熱酸化防止コーティング14とを含む。第1表面16は部品10の「高温側」18に位置する。部品10の高温側18での使用温度は約725°F(385℃)以下とすることができる。 Referring to the drawings, FIG. 1 shows a component 10 for use in a high temperature environment, particularly a gas turbine engine, although other applications are envisioned within the scope of the present invention. The component 10 includes a substrate 12 and a thermal barrier antioxidant coating 14 on at least a first surface 16 thereof. The first surface 16 is located on the “hot side” 18 of the part 10. The operating temperature on the high temperature side 18 of the component 10 can be about 725 ° F (385 ° C) or less.
一実施形態は、タービンエンジン用途における耐熱性OMC用に遮熱酸化防止コーティングを用いることを想定している。遮熱酸化防止コーティングを複合材部品の少なくとも高温側に設けて、下側の基材の最高曝露温度を下げるとともに、構造体複合マトリックスの酸化に対するバリアを形成する。遮熱酸化防止コーティングの用途として、エンジン内に種々の流路を画定するダクトに適用することが挙げられる。 One embodiment envisions the use of a thermal barrier antioxidant coating for heat resistant OMC in turbine engine applications. A thermal barrier antioxidant coating is provided on at least the high temperature side of the composite part to lower the maximum exposure temperature of the underlying substrate and to form a barrier to oxidation of the structural composite matrix. Applications for thermal barrier antioxidant coatings include application to ducts that define various flow paths within the engine.
遮熱コーティング(TBC=thermal barrier coating)の形態の熱保護システムは長年にわたって金属に用いられてきた。このような場合、低熱伝導率材料を部品の表面に被覆して、使用環境と部品との間に熱勾配を設定し、表面下の材料がその最高使用温度より高い温度にさらされないようにする。しかし、OMCのもつ特徴と目標は金属基材とは別のものでユニークである。したがって、本発明のコーティングは、金属基材に用いる遮熱コーティングと区別するために、「遮熱酸化防止コーティング」(thermal oxidative barrier coating)と表記する。 Thermal protection systems in the form of thermal barrier coatings (TBCs) have been used on metals for many years. In such cases, the surface of the part is coated with a low thermal conductivity material to establish a thermal gradient between the environment of use and the part so that the subsurface material is not exposed to temperatures above its maximum operating temperature. . However, the characteristics and goals of OMC are different from those of metal substrates and are unique. Therefore, the coating of the present invention is referred to as “thermal oxidative barrier coating” in order to distinguish it from the thermal barrier coating used for the metal substrate.
一実施形態では、OMCマトリックス材料は、耐熱性ポリイミド系、例えばAFR−700B、PETI−375、PMR−II−50、HFPE、AFR−PE−4及びPMR−15である。しかし、本発明の遮熱酸化防止コーティングは、それより耐熱性の低い樹脂材料、例えば代表的には耐熱性ポリイミド材料と比較して低コストかつ加工容易であるビスマレイミド系ポリイミド材料(BMI)(例えばCycom5250−4(登録商標))と共に使用することもできる。遮熱酸化防止コーティングを設けることにより、低耐熱性材料をこれまで可能であったのより高温の環境で使用することが可能になる。 In one embodiment, the OMC matrix material is a heat resistant polyimide system such as AFR-700B, PETI-375, PMR-II-50, HFPE, AFR-PE-4 and PMR-15. However, the thermal barrier oxidation-preventing coating of the present invention is a bismaleimide-based polyimide material (BMI) (BMI), which is lower in cost and easier to process than a resin material having a lower heat resistance, for example, typically a heat-resistant polyimide material. For example, it can be used together with Cycom 5250-4 (registered trademark). By providing a thermal barrier anti-oxidation coating, it is possible to use low heat resistant materials in higher temperature environments than previously possible.
遮熱酸化防止コーティング14は、外側の遮熱層22とボンドコート24を含む。ボンドコート24は、外側遮熱層22の密着に加えて、酸化バリヤとしても機能する。一実施形態では、ボンドコート24が遮熱層22で保護されているので、ボンドコート24のポリマーマトリックスは、基材12のポリマーマトリックスと同じか類似とすることができる。 The thermal barrier antioxidant coating 14 includes an outer thermal barrier layer 22 and a bond coat 24. The bond coat 24 functions as an oxide barrier in addition to the adhesion of the outer heat shield layer 22. In one embodiment, since the bond coat 24 is protected by the thermal barrier layer 22, the polymer matrix of the bond coat 24 can be the same as or similar to the polymer matrix of the substrate 12.
一実施形態では、遮熱層22として用いることを想定している材料を、熱伝導率、熱膨張係数(CTE)、損失重量の関数として測定される熱安定性、比重、曲げ強さ及びモジュラスについて評価する。一実施形態では、基材12のCTEと遮熱層22のCTEの差を小さくするのが望ましい。例えば、OMC基材のCTEは約1ppm/°F(1.8ppm/℃)程度であり、一方遮熱層のCTEは約3.5〜6ppm/°F(6.3〜10.8ppm/℃)の範囲にある。一実施形態では、遮熱層22の所望の密度はOMC基材12の密度以下である。しかし、許容可能な最高密度は通常、材料の熱伝導率に依存する。遮熱層の熱伝導率は、必要な熱的効果を実現するのに必要な厚さに影響する。 In one embodiment, the material intended for use as the thermal barrier layer 22 is a material having thermal stability, specific gravity, bending strength and modulus measured as a function of thermal conductivity, coefficient of thermal expansion (CTE), weight loss. To evaluate. In one embodiment, it is desirable to reduce the difference between the CTE of the substrate 12 and the CTE of the thermal barrier layer 22. For example, the CTE of the OMC substrate is about 1 ppm / ° F (1.8 ppm / ° C), while the CTE of the thermal barrier layer is about 3.5-6 ppm / ° F (6.3-10.8 ppm / ° C). ). In one embodiment, the desired density of the thermal barrier layer 22 is less than or equal to the density of the OMC substrate 12. However, the highest acceptable density usually depends on the thermal conductivity of the material. The thermal conductivity of the thermal barrier layer affects the thickness required to achieve the required thermal effect.
一実施形態では、コーティング厚さは、基材/コーティング界面26で少なくとも100°F(56℃)の温度低下をもたらすのに十分である。したがって、一実施形態では、使用温度が約725°F(385℃)であれば、基材/コーティング界面26での曝露温度が約625°F(329℃)以下になる。一実施形態では、コーティング14の厚さが約0.030インチ(0.76mm)〜約0.060インチ(1.5mm)である。本発明の方法及びコーティングを用いれば、被覆された有機マトリックス複合材基材は、より高い使用温度で、即ち725°F(385℃)より高い温度で使用できると考えられる。 In one embodiment, the coating thickness is sufficient to provide a temperature drop of at least 100 ° F. (56 ° C.) at the substrate / coating interface 26. Thus, in one embodiment, if the use temperature is about 725 ° F. (385 ° C.), the exposure temperature at the substrate / coating interface 26 is about 625 ° F. (329 ° C.) or less. In one embodiment, the coating 14 has a thickness of about 0.030 inches (0.76 mm) to about 0.060 inches (1.5 mm). With the method and coating of the present invention, it is believed that the coated organic matrix composite substrate can be used at higher service temperatures, i.e., greater than 725 ° F (385 ° C).
遮熱層22は、例えば、Thermablock(登録商標)コーティングとして知られる市販のシステムの変種の1つ以上を含有する。このコーティングは、MicroPhase Coatings社により耐熱コーティングとして開発された2成分シルセスキオキサン/チタネート材料である。シルセスキオキサンは一般式:(RSO1.5)nで表され、各ケイ素原子が平均して1.5個(sesqui)の酸素原子及び1個(ane)の炭化水素基に結合している化合物である。シルセスキオキサンは多環式オリゴマー、ラダーポリマー及び線状ポリマーの形態で存在できる。このようなコーティングは、熱硬化OMCを含む種々の基材に強固に密着するとされている。2成分コーティングシステムは50〜100°F(10〜38℃)で硬化する。この材料は酸及び塩基に耐え、最高連続使用温度2000°F(1093℃)である。種々のコーティングのCTEは約3.5〜5ppm/°F(6.3〜9ppm/℃)の範囲にあり、熱伝導率は560°F(293℃)で0.15W/m・Kのように低い。 The thermal barrier layer 22 contains, for example, one or more of the commercially available system variants known as Thermablock® coatings. This coating is a two component silsesquioxane / titanate material developed as a heat resistant coating by MicroPhase Coatings. Silsesquioxane is represented by the general formula: (RSO 1.5 ) n and each silicon atom is bonded to an average of 1.5 (sesqui) oxygen atoms and one (ane) hydrocarbon group. It is a compound. Silsesquioxanes can exist in the form of polycyclic oligomers, ladder polymers and linear polymers. Such coatings are said to adhere tightly to various substrates including thermoset OMC. The two component coating system cures at 50-100 ° F. (10-38 ° C.). This material is resistant to acids and bases and has a maximum continuous use temperature of 2000 ° F. (1093 ° C.). The CTE of the various coatings is in the range of about 3.5-5 ppm / ° F. (6.3-9 ppm / ° C.) and the thermal conductivity is 560 ° F. (293 ° C.), such as 0.15 W / m · K. Very low.
別の実施形態では、遮熱層は、現在Cornerstone Research Group社が開発中のSialyte(登録商標)ポリ(シアレート)材料として知られる開発途上の材料を含んでもよい。ポリ(シアレート)(poly(sialate))は、1群の基本構造(−Si−O−Al−O−)を有する無機ポリマーである。ポリ(シアレート)の実際の構造及び特性は、Si対Alの原子比に依存する。CTEは代表的には純正樹脂の場合5ppm/°F(9ppm/℃)程度であり、充填材の添加により調整される。完全に硬化乾燥した注型サンプルは、相変態による有意な強度低下が起こる前に、1650°F(899℃)に耐える。未充填ポリ(シアレート)の公表データでは、熱伝導率は0.2〜0.4W/m・Kの範囲にある。 In another embodiment, the thermal barrier layer may comprise a developing material known as the Sialite® poly (sialate) material currently being developed by the Cornerstone Research Group. Poly (sialate) is an inorganic polymer having a group of basic structures (—Si—O—Al—O—). The actual structure and properties of poly (sialate) depend on the atomic ratio of Si to Al. CTE is typically about 5 ppm / ° F. (9 ppm / ° C.) in the case of genuine resin, and is adjusted by adding a filler. Fully cured and dried cast samples withstand 1650 ° F. (899 ° C.) before significant strength loss due to phase transformation occurs. In published data for unfilled poly (sialate), the thermal conductivity is in the range of 0.2 to 0.4 W / m · K.
一実施形態では、ボンドコート24はナノ粒子を含有するポリイミドマトリックスから構成できる。ナノ粒子の例には、カゴ状シルセスキオキサン、グラファイトフレーク及びクレイ小板(clay platelet)がある。ポリイミドとナノ粒子のそれぞれの量は、加工性、CTE、酸素バリヤ性能及びボンド強さなどの因子により決まる。 In one embodiment, the bond coat 24 can be composed of a polyimide matrix containing nanoparticles. Examples of nanoparticles include caged silsesquioxanes, graphite flakes and clay platelets. The respective amounts of polyimide and nanoparticles are determined by factors such as processability, CTE, oxygen barrier performance and bond strength.
ポリイミド樹脂の例には、フッ素化高熱安定性樹脂である未架橋MVK−19と、高Tg熱可塑性ポリイミドであるKapton(登録商標)ポリイミドの2つが挙げられる。第1のMVK−19系は膨張ナノクレイ充填材を含有する。第2のMVK−19系は膨張グラファイトフレークを含有する。ポリイミド系はカゴ状シルセスキオキサン・ナノ充填材を含有する。カゴ状シルセスキオキサン(POSS=polyhedral oligomeric silsesquioxane)は、Hybrid Plastics社から市販されている、ポリ(アミック酸)とカゴ状シルセスキオキサンのN−メチルピロリドン(NMP)への予備混合15重量%溶液から得られる。これらの3つの系それぞれを溶液として最適に調整し、フィルムとして試験し、最後に選択された遮熱層材料と試験する。 Two examples of polyimide resins include uncrosslinked MVK-19, which is a fluorinated high thermal stability resin, and Kapton (registered trademark) polyimide, which is a high Tg thermoplastic polyimide. The first MVK-19 system contains expanded nanoclay filler. The second MVK-19 system contains expanded graphite flakes. The polyimide system contains a cage silsesquioxane nanofiller. Cage-like silsesquioxane (POSS = polyhedral oligomeric silsesquioxane) is commercially available from Hybrid Plastics, Inc. 15 wt. Of premixed poly (amic acid) and cage-like silsesquioxane into N-methylpyrrolidone (NMP) % Solution. Each of these three systems is optimally adjusted as a solution, tested as a film, and finally tested with a selected thermal barrier material.
加工性は、系の粘度及び粒子分布の均一性の関数として測定される。粘度と温度の関係をコーティング加工性について評価する。充填材分散は種々の回折法及び顕微鏡法により測定する。CTEは−65°F〜800°F(−53℃〜426℃)の温度範囲にわたって膨張試験法により測定する。 Processability is measured as a function of system viscosity and particle distribution uniformity. The relationship between viscosity and temperature is evaluated for coating processability. Filler dispersion is measured by various diffraction and microscopy methods. CTE is measured by the expansion test method over a temperature range of -65 ° F to 800 ° F (-53 ° C to 426 ° C).
耐酸素浸透性は、所定の処方から形成したフィルムについて酸素拡散度を測定することで測定される。被覆OMC基材サンプルを熱酸化環境に曝露して熱保護について評価する。例えば、熱酸化安定性試験では、サンプルをチャンバに入れ、チャンバに空気の一定流れをチャンバ容積を5回/時の割合で更新するのに十分な流量で流す。試験温度、圧力及び時間は、保護なしOMC基材サンプルで劣化が測定できる結果となるように選択する。コーティングの酸素バリヤ能力は、保護なしOMC基材と比較した保護ありOMC基材の重量損失により求められる。ボンドコート24の第一の役割は外側遮熱層22を密着することであり、酸素バリヤ能力は副次的な利点である。 The oxygen penetration resistance is measured by measuring the oxygen diffusivity of a film formed from a predetermined formulation. Coated OMC substrate samples are exposed to a thermal oxidation environment and evaluated for thermal protection. For example, in a thermal oxidation stability test, a sample is placed in a chamber and a constant flow of air is passed through the chamber at a flow rate sufficient to update the chamber volume at a rate of 5 times / hour. The test temperature, pressure, and time are selected so that degradation can be measured with an unprotected OMC substrate sample. The oxygen barrier capacity of the coating is determined by the weight loss of the protected OMC substrate compared to the unprotected OMC substrate. The primary role of the bond coat 24 is to adhere the outer heat shield layer 22 and the oxygen barrier capability is a secondary advantage.
ボンド強さは室温及び高温で試験する。ボンドコートとOMC基材のポリイミドが化学的に類似しており、ボンドコートのポリイミドと遮熱層が化学的に類似していないので、初期ボンド強さの評価はボンドコート/遮熱層界面での密着について行う。ボンド強さは平面引張試験により測定する。 Bond strength is tested at room temperature and elevated temperature. Since the bond coat and the polyimide of the OMC substrate are chemically similar, and the bond coat polyimide and the thermal barrier layer are not chemically similar, the initial bond strength is evaluated at the bond coat / thermal barrier layer interface. It is done about adhesion of. Bond strength is measured by a plane tensile test.
遮熱層22用の2つの候補材料を選び、2つのOMC基材12にボンドコート24用の3つの候補材料で密着させる。OMC基材12はAFR−PE−4プリプレグ及びBMI(Cycom(登録商標)5250−4)プリプレグの硬化パネルを含む。これらの12の組合せを冷熱サイクル試験に供し、ボンドコート/遮熱層界面を評価する。冷熱サイクル試験中に遮熱層のクラック発生や剥落も評価する。冷熱サイクル試験は、等温最高温度(約750°F(398℃))に急速に加熱し、次いで室温まで急冷することにより行う。形成直後の及び冷熱試験後の同等サンプルに、室温で平面引張試験を行って、ボンド強さへの影響を測定する。選択したボンドコートを、冷熱サイクル性能、OMCへの酸素拡散及び熱酸化劣化からのOMCの保護について評価する。 Two candidate materials for the thermal barrier layer 22 are selected and adhered to the two OMC substrates 12 with the three candidate materials for the bond coat 24. The OMC substrate 12 includes a cured panel of AFR-PE-4 prepreg and BMI (Cycom® 5250-4) prepreg. These 12 combinations are subjected to a thermal cycle test to evaluate the bond coat / thermal barrier interface. Evaluation of cracking and peeling of the thermal barrier layer during the thermal cycle test. The cold cycle test is performed by rapidly heating to the isothermal maximum temperature (about 750 ° F. (398 ° C.)) and then rapidly cooling to room temperature. A plane tensile test is performed at room temperature on an equivalent sample immediately after formation and after a thermal test to measure the effect on bond strength. The selected bond coat is evaluated for thermal cycling performance, oxygen diffusion into the OMC, and protection of the OMC from thermal oxidative degradation.
12の組合せのパネルを、所定の機械的特性への等温酸化エージングの影響について評価する。曲げ強さ及びモジュラスの機械的特性をASTM C1161に準じて測定する。 Twelve combination panels are evaluated for the effect of isothermal oxidation aging on a given mechanical property. The bending strength and the mechanical properties of the modulus are measured according to ASTM C1161.
熱力学的計算、測定した材料特性及び酸化エージング分析を用いて、コーティング14が特定の使用条件で所望レベルの性能を達成するのに必要な、ボンドコート24及び遮熱層22の厚さを求める。 Using thermodynamic calculations, measured material properties and oxidative aging analysis, the thickness of the bond coat 24 and the thermal barrier layer 22 is determined to be necessary for the coating 14 to achieve the desired level of performance at the specific use conditions. .
一実施形態では、ナノ粒子改質ボンドコート前駆物質を選択した基材に液体として適用(塗工)し、次いで無機遮熱層前駆物質を液体、成形コンパウンド、プリプレグ又は溶射物として適用し、この際の方法は保護すべき特定の部品により決められる。プリプレグを、例えば不織ベール又は織物(例えば石英繊維布)で支持することができる。 In one embodiment, the nanoparticle modified bond coat precursor is applied (coated) as a liquid to a selected substrate, and then the inorganic thermal barrier layer precursor is applied as a liquid, molding compound, prepreg or thermal spray, The exact method is determined by the particular part to be protected. The prepreg can be supported by, for example, a non-woven veil or woven fabric (eg, quartz fiber cloth).
したがって、遮熱酸化防止コーティングを設けることで、有機複合マトリックス基材を高温環境で利用する見込みが立つ。 Therefore, the provision of the thermal barrier oxidation prevention coating makes it possible to use the organic composite matrix substrate in a high temperature environment.
以上の説明では具体例を挙げて最良の実施形態を含む本発明を開示するとともに、当業者が本発明を再現、利用できるようにしている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲に規定したとおりであり、当業者に想起できる他の実施例も包含する。このような他の実施例も、特許請求の範囲の文言から相違しない構造的要素をもつか、特許請求の範囲の文言から非実質的な相違しかない均等な構造的要素をもつならば、本発明の要旨の範囲内に入るものである。 In the above description, the present invention including the best mode is disclosed with specific examples, and those skilled in the art can reproduce and use the present invention. The patentable scope of the invention is as defined in the claims, and may include other examples that occur to those skilled in the art. If such other embodiments also have structural elements that do not differ from the language of the claims, or equivalent structural elements that have only substantial differences from the language of the claims, this embodiment It is within the scope of the gist of the invention.
10 部品
12 基材
14 遮熱酸化防止コーティング
16 第1表面
18 高温側
22 遮熱層
24 ボンドコート
26 基材/コーティング界面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Component 12 Base material 14 Thermal barrier oxidation prevention coating 16 First surface 18 High temperature side 22 Thermal barrier layer 24 Bond coat 26 Base material / coating interface
Claims (10)
有機マトリックス複合材基材(12)の少なくとも第1表面(16)上に設けられたボンドコート(24)であってポリイミドマトリックス中に分散したナノ粒子を含むボンドコート(24)と、
ボンドコートを実質的に覆う1以上の遮熱層(22)であってシルセスキオキサン及び無機ポリマーから選択される1種以上を含有する遮熱層(22)と
を含んでなる、遮熱酸化防止コーティング(14)。 A thermal barrier antioxidant coating (14) for an organic matrix composite substrate (12) comprising:
A bond coat (24) provided on at least a first surface (16) of an organic matrix composite substrate (12) comprising nanoparticles dispersed in a polyimide matrix;
One or more thermal barrier layers (22) substantially covering the bond coat, the thermal barrier layer (22) comprising one or more selected from silsesquioxane and an inorganic polymer. Antioxidant coating (14).
上記基材の1以上の表面(16)上に設けられた遮熱酸化防止コーティング(14)と
を備える物品(10)であって、遮熱酸化防止コーティング(14)が、ボンドコート(24)と遮熱層(22)とを含んでなり、ボンドコート(24)がポリイミドマトリックス中に分散したナノ粒子を含んでおり、遮熱層(22)がシルセスキオキサン及び無機ポリマーから選択される1種以上を含有する、物品(10)。 An organic matrix composite substrate (12);
An article (10) comprising a thermal barrier antioxidant coating (14) provided on one or more surfaces (16) of the substrate, wherein the thermal barrier antioxidant coating (14) is a bond coat (24). And a thermal barrier layer (22), wherein the bond coat (24) includes nanoparticles dispersed in a polyimide matrix, and the thermal barrier layer (22) is selected from silsesquioxane and an inorganic polymer. Article (10) containing one or more.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017223222A (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-21 | エムアールエイ・システムズ・エルエルシー | Thermal insulation blanket and thermal insulation blanket assembly |
EP3401510A1 (en) * | 2017-04-25 | 2018-11-14 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine with geopolymer seal element |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63280770A (en) * | 1987-05-13 | 1988-11-17 | Sekisui Chem Co Ltd | Primer for metal to be coated with resin |
JPH07116056A (en) * | 1993-10-26 | 1995-05-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Hydrophilic coating film and manufacture thereof and cooling appliance having hydrophilic coating film |
WO1999036462A1 (en) * | 1998-01-16 | 1999-07-22 | Maverick Corporation | Low-toxicity, high-temperature polyimides |
JP2003214186A (en) * | 2001-12-20 | 2003-07-30 | General Electric Co <Ge> | Integral surface features for cmc components and method therefor |
JP2006045516A (en) * | 2004-06-28 | 2006-02-16 | Asahi Kasei Corp | Silsesquioxane-containing compound |
-
2007
- 2007-11-28 JP JP2007307221A patent/JP5378676B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63280770A (en) * | 1987-05-13 | 1988-11-17 | Sekisui Chem Co Ltd | Primer for metal to be coated with resin |
JPH07116056A (en) * | 1993-10-26 | 1995-05-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Hydrophilic coating film and manufacture thereof and cooling appliance having hydrophilic coating film |
WO1999036462A1 (en) * | 1998-01-16 | 1999-07-22 | Maverick Corporation | Low-toxicity, high-temperature polyimides |
JP2003214186A (en) * | 2001-12-20 | 2003-07-30 | General Electric Co <Ge> | Integral surface features for cmc components and method therefor |
JP2006045516A (en) * | 2004-06-28 | 2006-02-16 | Asahi Kasei Corp | Silsesquioxane-containing compound |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017223222A (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-21 | エムアールエイ・システムズ・エルエルシー | Thermal insulation blanket and thermal insulation blanket assembly |
US10337408B2 (en) | 2016-06-08 | 2019-07-02 | Mra Systems, Llc | Thermal insulation blanket and thermal insulation blanket assembly |
EP3401510A1 (en) * | 2017-04-25 | 2018-11-14 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine with geopolymer seal element |
US10794221B2 (en) | 2017-04-25 | 2020-10-06 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine with geopolymer seal element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5378676B2 (en) | 2013-12-25 |
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