JP2017515968A - 遮熱被覆および被覆方法 - Google Patents
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Abstract
Description
被覆材料を、カスケードプラズマ銃または従来の溶射プラズマ銃、例えば9M銃またはF4銃により付着させる上記の方法。
被覆材料を、SinplexPro(商標)プラズマ銃またはTriplexPro(商標)プラズマ銃等のカスケードアーク銃を用いて付着させる上記の方法。
アルゴンを一次プラズマガスとして使用する上記の方法。
水素を二次プラズマガスとして使用する上記の方法。
プラズマのエンタルピーが、約14,000KJ/kg〜約24,000のKJ/kgである上記の方法。
プラズマのエンタルピーが約18,000KJ/kgである上記の方法。
アルゴン対水素の比が、約6:1〜約18:1である上記の方法。
アルゴン対水素の比が、約9:1〜約12:1である上記の方法。
被覆材料の供給速度が、約30g/分〜約180g/分である上記の方法。
供給速度が、約60g/分〜約120g/分である上記の方法。
溶射粒子の平均温度が、約2700℃〜約3300℃である上記の方法。
溶射粒子の平均温度が、約2700℃〜約3000℃である上記の方法。
溶射粒子の平均速度が、約180m/s〜約280m/sである上記の方法。
溶射粒子の平均速度が、約190m/s〜約250m/sである上記の方法。
遮熱被覆が、約4.2g/cc〜約4.9g/ccの密度を有する上記の方法。
遮熱被覆が、約3.0g/cc〜約5.5g/ccの密度を有する上記の方法。
遮熱被覆が、直線距離で1インチ当たり少なくとも約5個のマクロクラックを有する上記の方法。
遮熱被覆が、直線距離で1インチ当たり少なくとも約5〜約60個のマクロクラックを有する上記の方法。
遮熱被覆が、約5体積%を超え、好ましくは20体積%までの気孔率を有し、場合によっては気孔率が最大25体積%である上記の方法。
被覆材料が、マグネシア、セリア、イットリア、イッテルビア、ジスプロシア、ガドリニア、エルビア、ネオジミア、酸化ランタン、および/または酸化ストロンチウムのうちの1つまたは複数により安定化された酸化ジルコニウムを、通常は、約5〜約75重量%、好ましくは約5〜約50重量%、より好ましくは約5〜約15重量%含む上記の方法。
酸化ジルコニウムの少なくとも一部(または全て)を、酸化ハフニウムにより置換する上記の方法。
被覆材料が、イットリア安定化ジルコニアである上記の方法。
少なくとも1つの耐酸化性ボンドコートを物品に付着させることを含む上記の方法。
高密度従来型イットリア安定化ジルコニア層をボンドコート上に付着させることを含む上記の方法。
高密度のセグメント化されたイットリア安定化ジルコニア層をボンドコート上に付着させることを含む上記の方法。
少なくとも1つの中間コートをボンドコート上に付着させることを含む上記の方法。
少なくとも1つのトップコートをボンドコート上に付着させることを含む上記の方法。
中間コートが、従来の多孔質のイットリア安定化ジルコニア、高密度被覆、多孔質のセグメント化された被覆、および/または高密度のセグメント化された被覆のうちの少なくとも1つの層を含む上記の方法。
トップコートが、従来の多孔質のイットリア安定化ジルコニア、高密度被覆、多孔質のセグメント化された被覆、および/または高密度のセグメント化された被覆のうちの少なくとも1つの層を含む上記の方法。
少なくとも1つの多孔質のセグメント化された被覆を中間コートとして付着させることを含む上記の方法。
少なくとも1つの多孔質のセグメント化された被覆をトップコートとして付着させることを含む上記の方法。
ボンドコートが、最大約200μmの厚さを有する上記の方法。
中間コートが、最大約400μmの厚さを有する上記の方法。
中間コートが、約50μm〜400μmの厚さを有する上記の方法。
トップコートが、最大約800μmの厚さを有する上記の方法。
トップコートが、約100μm〜約800μmの厚さを有する上記の方法。
中間コートが、少なくとも1つの歪み許容性を有する被覆層を含む上記の方法。
ボンドコートがMCRAlYを含み、ここでMは、Ni、Coおよび/またはFeである上記の方法。
ボンドコートが、NiCr、NiAl、および/またはNiCrAlYである上記の方法。
ボンドコートが、少量の、例えば微量から0.6重量%までのRe、Hfおよび/またはSiを更に含有する上記の方法。
粒子が、約10μm〜約176μmの粒径を有する上記の方法。
被覆材料または粉末の見掛け密度が、約1.0g/cc〜約3.0g/ccである上記の方法。
粒子中の酸化物の不純物の合計が、約0.5重量%未満である上記の方法。
酸化物が、これらに限定されないが、SiO2、Al2O3、酸化鉄、酸化ナトリウム、CaO、MgOおよび/またはTiO2を含む群に由来する上記の方法。
粒子中の酸化物の不純物の合計が、約0.15重量%未満である上記の方法。
粉末が、約0.05重量%未満のウランおよび/またはトリウムを含有する上記の方法。
粉末が、約0.02重量%未満のウランおよび/またはトリウムを含有する上記の方法。
粉末が、約75重量%のプラズマにより緻密化された粒子および約25重量%の噴霧乾燥粉末を含む二峰性分布を有する上記の方法。
プラズマにより緻密化された粉末の直径が約11μm〜約75μmであり、噴霧乾燥粉末の直径が約75μm〜約180μmである上記の方法。
さらに、粉末は、プラズマにより緻密化された粉末、凝集焼結粉末、融合粉砕粉末、または噴霧乾燥粉末、またはそれらの種々の割合の任意の組み合わせであってもよい。
遮熱被覆が、約3.0g/cc〜約5.5g/ccの密度、直線距離で1インチ当たり約5個〜約60個のマイクロクラック、および約5体積%〜最大約25体積%の気孔率を有する上記の物品。
遮熱被覆が、マグネシア、セリア、イットリア、イッテルビア、ジスポロシア、ガドリア、エルビア、ネオジミア、酸化ランタン、および/または酸化ストロンチウムのうちの1つまたは複数により安定化された酸化ジルコニウムを含む上記の物品。
酸化ジルコニウムの少なくとも一部が、酸化ハフニウムにより置換されている上記の物品。
遮熱被覆が、イットリア安定化ジルコニアである上記の物品。
物品上に少なくとも1つの耐酸化性ボンドコートを有する上記の物品。
高密度の従来型またはセグメント化されたイットリア安定化ジルコニア層をボンドコート上に有する上記の物品。
少なくとも1つの中間コートをボンドコート上に有する上記の物品。
少なくとも1つのトップコートをボンドコート上に有する上記の物品。
少なくとも1つの多孔質のセグメント化された被覆を中間コートとして有する上記の物品。
YSZ球状粉末をプラズマ溶射することにより、多孔質のセグメント化されたイットリア安定化ジルコニアの遮熱被覆を形成する。YSZ粉末は7重量%のイットリアおよび残部がジルコニアからなり、5μm〜180μmの範囲の粒径、好ましくは11μm〜125μmの範囲の粒径を有する。可能性のある二峰性分布としてプラズマにより緻密化された材料(11μm〜75μmの範囲の粒径)が75wt%で、噴霧乾燥材料(75μm〜180μmの範囲の粒径)が25wt%であるものを使用できる。可能性のある直接的材料としては、粒径が11μm〜110μmのプラズマにより緻密化されたYSZ粉末を使用できる。YSZ粉末を、プラズマトーチに半径方向から注入する。具体例としては、プラズマトーチは、カスケード銃が使用され、TriplexPro(商標)210プラズマ銃、SinplexPro(商標)プラズマ銃、またはOerlikon Metco社製のF4銃もしくは9MB銃等の従来型プラズマ銃でさえ使用することができる。金属基材またはセラミックス複合基材に被覆を行なう場合、カスケード銃技術を使用するプラズマ銃が好ましい。
噴霧乾燥粉末製造ルートまたは有機結合剤を用いたプロセス(0〜100wt%の事前合金化成分または0〜100wt%の未反応成分)を使用する製造プロセス、
噴霧乾燥焼結材料、
噴霧乾燥プラズマにより緻密化された材料、
種々の製造ルートの2つ以上の化学的沈殿混合物等。
これら3つの製造ルートの1つまたは複数により製作された溶融粉砕材料の混合物も使用できる。
粒径が、約10〜約176μmである。
見掛け密度が、約1.0g/cc〜約3.0g/ccである。
SiO2、Al2O3、酸化鉄、酸化ナトリウム、CaO、MgO、およびTiO2等の酸化物の不純物の合計が、0.5wt%未満、好ましくは0.15wt%未満である。
ウランおよびトリウムが0.05wt%未満、好ましくは0.02wt%未満である放射活性。
可能性にある二峰性分布は、プラズマにより緻密化された材料(11μm〜75μmの範囲の粒径)が75wt%であり、噴霧乾燥材料(75μm〜180μmの範囲の粒径)が25wt%であるものを使用できる。
被覆が、約4.9g/cc以下の密度を有する上記の物品。
被覆が、約4.2g/cc〜約4.9g/ccの密度を有する上記の物品。
被覆が、約3.0g/cc〜約5.5g/ccの密度を有する上記の物品。
被覆が、直線距離で1インチ当たり少なくとも約5個のマクロクラックを有する上記の物品。
被覆が、直線距離で1インチ当たり少なくとも約5〜約60個のマクロクラックを有する上記の物品。
被覆が、約5体積%を超え、好ましくは20体積%までの気孔率を有し、場合によっては気孔率が最大25体積%である上記の物品。
被覆が、マグネシア、セリア、イットリア、イッテルビア、ジスプロシア、ガドリニア、エルビア、ネオジミア、酸化ランタン、および/または酸化ストロンチウムのうちの1つまたは複数により安定化された酸化ジルコニウムを含む上記の物品。
酸化ハフニウムにより、酸化ジルコニウムの少なくとも一部が置換された上記の物品。
被覆が、イットリア安定化ジルコニアである上記の物品。
物品上に少なくとも1つの耐酸化性ボンドコートを有する上記の物品。
高密度従来型の7〜8重量%のイットリア安定化ジルコニア層をボンドコート上に有する上記の物品。
高密度のセグメント化されたイットリア安定化ジルコニア層をボンドコート上に有する上記の物品。
少なくとも1つの中間コートをボンドコート上に有する上記の物品。
少なくとも1つのトップコートをボンドコート上に有する上記の物品。
中間コートが、従来の多孔質のイットリア安定化ジルコニア、高密度被覆、多孔質のセグメント化された被覆、および/または高密度のセグメント化された被覆の少なくとも1つの層を含む上記の物品。
中間層が、1)従来の5〜10重量%のYSZ被覆構造、2)5%未満の気孔率を有する高密度YSZ、または3)高密度のセグメント化されたYSZであることができる上記の物品および方法。
トップコートが、従来の多孔質のイットリア安定化ジルコニア、高密度被覆、多孔質のセグメント化された被覆、および/または高密度のセグメント化された被覆の少なくとも1つの層を含む上記の物品。
少なくとも1つの多孔質のセグメント化された被覆を中間コートとして有する上記の物品。
少なくとも1つの多孔質のセグメント化された被覆をトップコートとして有する上記の物品。
ボンドコートが、最大約200μmの厚さを有する上記の物品。
中間コートが、最大約400μmの厚さを有する上記の物品。
中間コートが、約50μm〜400μmの厚さを有する上記の物品。
トップコートが、最大約800μmの厚さを有する上記の物品。
トップコートが、約100μm〜約800μmの厚さを有する上記の物品。
中間コートが、少なくとも1つの歪み許容性の被覆層を有する上記の物品。
ボンドコートが、MCrAlYを含み、Mが、Ni、Co、および/またはFeである上記の物品。
ボンドコートが、NiCr、NiAl、および/またはNiCrAlYである上記の物品。
ボンドコートが、少量の、例えば、微量から0.6重量%までのRe、Hf、および/またはSiを更に含有する上記の物品。
被覆が、従来型ジルコニア遮熱被覆と比較して熱伝導率が小さく、歪み許容性が大きく、難焼結性が高く、および/または熱サイクル寿命が向上している上記の物品。
Claims (20)
- 物品に遮熱被覆を付着させる方法であって、プラズマ加熱された粉末の被覆材料を、前記物品の表面に溶射して、理論密度の約88%未満の密度を有する多孔質のセグメント化された遮熱被覆を形成する段階を含む方法。
- 前記遮熱被覆が、約3.0g/cc〜約5.5g/ccの密度、直線距離で1インチ当たり約5個〜約60個のマイクロクラック、および約5体積%〜約25体積%の気孔率を有する、請求項1に記載された方法。
- 前記被覆材料が、マグネシア、セリア、イットリア、イッテルビア、ジスプロシア、ガドリニア、エルビア、ネオジミア、酸化ランタン、および/または酸化ストロンチウムのうちの1つまたは複数により安定化された酸化ジルコニウムを含む、請求項1に記載された方法。
- 前記酸化ジルコニウムの少なくとも一部が酸化ハフニウムにより置換されている、請求項1に記載された方法。
- 少なくとも1つの耐酸化性ボンドコートを前記物品に付着させる段階を含む、請求項1に記載された方法。
- 高密度の従来型の又はセグメント化されたイットリア安定化ジルコニア層を、ボンドコート上に付着させる段階を含む、請求項1に記載された方法。
- 少なくとも1つの中間コートを、ボンドコート上に付着させる段階を含む、請求項1に記載された方法。
- 少なくとも1つのトップコートを、ボンドコート上に付着させる段階を含む、請求項1に記載された方法。
- 少なくとも1つの多孔質のセグメント化された被覆を中間コートとして付着させる段階を含む、請求項7に記載された方法。
- 少なくとも1つの多孔質のセグメント化された被覆をトップコートとして付着させる段階を含む、請求項8に記載された方法。
- 多孔質のセグメント化された遮熱被覆により被覆された物品であって、前記遮熱被覆が、理論密度の約88%未満の密度を有する物品。
- 前記遮熱被覆が、約3.0g/cc〜約5.5g/ccの密度、直線距離で1インチ当たり約5個〜約60個のマイクロクラック、および約5体積%〜最大約25体積%の気孔率を有する、請求項11に記載された物品。
- 前記遮熱被覆が、マグネシア、セリア、イットリア、イッテルビア、ジスプロシア、ガドリニア、エルビア、ネオジミア、酸化ランタン、および/または酸化ストロンチウムのうちの1つまたは複数により安定化された酸化ジルコニウムを含む、請求項11に記載された物品。
- 前記酸化ジルコニウムの少なくとも一部が酸化ハフニウムに置換されている、請求項13に記載された物品。
- 前記遮熱被覆が、イットリア安定化ジルコニアを含む、請求項11に記載された物品。
- 前記物品上に少なくとも1つの耐酸化性ボンドコートを有する、請求項11に記載された物品。
- 高密度の従来型の又はセグメント化されたイットリア安定化ジルコニア層を、前記ボンドコート上に有する、請求項16に記載された物品。
- 少なくとも1つの中間コートを、前記ボンドコート上に有する、請求項16に記載された物品。
- 少なくとも1つのトップコートを、前記ボンドコート上に有する、請求項16に記載された物品。
- 少なくとも1つの多孔質のセグメント化された被覆を、中間コートまたはトップコートとして有する、請求項16に記載された物品。
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