JP3051395B2 - 熱遮断コ―トへのオ―バ―コ―トの方法及びそのオ―バ―コ―トされた物 - Google Patents
熱遮断コ―トへのオ―バ―コ―トの方法及びそのオ―バ―コ―トされた物Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱遮断コートに関
し、より詳細には、熱遮断コートの一体性とそれに関連
するコートされた構成体の寿命とを増強するようなオー
バーコートの熱遮断コートに関する。
し、より詳細には、熱遮断コートの一体性とそれに関連
するコートされた構成体の寿命とを増強するようなオー
バーコートの熱遮断コートに関する。
【０００２】
【従来の技術】空冷構成体の外部表面、例えば空冷ター
ビン構成体、にイットリア安定化ジルコニア（yttria s
tabilized zirconia、以下、ＹＳＺと略す）のような、
熱遮断コート（以下、ＴＢＣと略す）を形成することは
周知である。ストラングマンに付与された米国特許第
４，４０５，６５９号にはそのような記述があり、この
特許は本出願の出願人へ譲渡されており、本出願の引用
として密接に関連する。
ビン構成体、にイットリア安定化ジルコニア（yttria s
tabilized zirconia、以下、ＹＳＺと略す）のような、
熱遮断コート（以下、ＴＢＣと略す）を形成することは
周知である。ストラングマンに付与された米国特許第
４，４０５，６５９号にはそのような記述があり、この
特許は本出願の出願人へ譲渡されており、本出願の引用
として密接に関連する。
【０００３】上記ストラングマンの特許において、薄
く、画一的な金属結合層、例えば約１〜１０ミル（０．
０２５４〜０．２５４ｍｍ）が、超合金から製造される
タービン・ブレードのような金属構成体の外部表面に設
けられている。結合層はＭＣｒＡｌＹ合金（Ｍは任意の
元素）、アルミニウム合金、又は他の適切な金属として
もよい。比較的薄いアルミナ層、すなわち約０．０１〜
０．１ミル（０．０００２５４〜０．００２５４ｍｍ）
の範囲、は結合層上の酸化物によって形成される。
く、画一的な金属結合層、例えば約１〜１０ミル（０．
０２５４〜０．２５４ｍｍ）が、超合金から製造される
タービン・ブレードのような金属構成体の外部表面に設
けられている。結合層はＭＣｒＡｌＹ合金（Ｍは任意の
元素）、アルミニウム合金、又は他の適切な金属として
もよい。比較的薄いアルミナ層、すなわち約０．０１〜
０．１ミル（０．０００２５４〜０．００２５４ｍｍ）
の範囲、は結合層上の酸化物によって形成される。
【０００４】他方、アルミナ層は結合コート無しに合金
の直接上に形成され得る。さらに、ＹＳＺのようなＴＢ
Ｃは蒸着被覆法又は他の適切な処理方法によって個別の
柱状セグメント形状になるようにアルミナ層に形成さ
れ、それぞれの柱状セグメントは互いに結合するのでは
なく、構成体のアルミナ層にしっかりと結合する。下層
の金属とセラミックＴＢＣとは、一般に異なる熱膨張係
数を有する。従って、隣接する柱状セグメント間のギャ
ップは、下層金属の熱膨張によってＴＢＣが損傷されな
いようにする。
の直接上に形成され得る。さらに、ＹＳＺのようなＴＢ
Ｃは蒸着被覆法又は他の適切な処理方法によって個別の
柱状セグメント形状になるようにアルミナ層に形成さ
れ、それぞれの柱状セグメントは互いに結合するのでは
なく、構成体のアルミナ層にしっかりと結合する。下層
の金属とセラミックＴＢＣとは、一般に異なる熱膨張係
数を有する。従って、隣接する柱状セグメント間のギャ
ップは、下層金属の熱膨張によってＴＢＣが損傷されな
いようにする。
【０００５】構成体にコートされるＴＢＣの使用寿命に
わたって、とりわけ航空機における高温度環境における
使用では、ＴＢＣは破砕による欠陥を示す。ＴＢＣの劣
化は不可避的に進行するアルミナ層の生長及び厚みの増
加による応力の大きさに関連し、このことから、ＴＢＣ
の劣化は境界面へ浸透する酸素の量に関連する。前記酸
素の浸透はセラミック材料を通過するか、又は隣接する
柱状グレイン（塊状物）の間に形成されるギャップ（谷
間）を経由する。航空機への使用においては、アルミナ
層の成長の割合は比較的遅い。結果として、構成体に処
理されるＴＢＣは妥当な保守の寿命を一般に有するもの
であるが、さらなる寿命の延長が所望される。
わたって、とりわけ航空機における高温度環境における
使用では、ＴＢＣは破砕による欠陥を示す。ＴＢＣの劣
化は不可避的に進行するアルミナ層の生長及び厚みの増
加による応力の大きさに関連し、このことから、ＴＢＣ
の劣化は境界面へ浸透する酸素の量に関連する。前記酸
素の浸透はセラミック材料を通過するか、又は隣接する
柱状グレイン（塊状物）の間に形成されるギャップ（谷
間）を経由する。航空機への使用においては、アルミナ
層の成長の割合は比較的遅い。結果として、構成体に処
理されるＴＢＣは妥当な保守の寿命を一般に有するもの
であるが、さらなる寿命の延長が所望される。
【０００６】比較的薄いアルミナ層は、後に形成される
ＴＢＣの固着に関し、必須かつ重要であると考えられ
る。アルミナ層は、酸化や腐食から下層の結合コートと
基体を保護することを補助し、ＴＢＣは結合コートを覆
い、また結合コートと周辺環境からの不純物との間の緩
衝物として作用することにより、下層コート（たとえ少
量でも）と金属への浸食の減少を補助することは周知で
ある。アルミナ層は酸素の存在下において、時間ととも
に不可避的に成長し、厚くなり、この比較的厚いアルミ
ナ層はＴＢＣの破砕を促進することも周知である。ジル
コニアは酸素を比較的透過するので、ＹＳＺ−ＴＢＣは
アルミナ層の酸化防止には主要な役割は果たさない。
ＴＢＣの固着に関し、必須かつ重要であると考えられ
る。アルミナ層は、酸化や腐食から下層の結合コートと
基体を保護することを補助し、ＴＢＣは結合コートを覆
い、また結合コートと周辺環境からの不純物との間の緩
衝物として作用することにより、下層コート（たとえ少
量でも）と金属への浸食の減少を補助することは周知で
ある。アルミナ層は酸素の存在下において、時間ととも
に不可避的に成長し、厚くなり、この比較的厚いアルミ
ナ層はＴＢＣの破砕を促進することも周知である。ジル
コニアは酸素を比較的透過するので、ＹＳＺ−ＴＢＣは
アルミナ層の酸化防止には主要な役割は果たさない。
【０００７】前記ストラングマンに付与された特許から
明らかなように、結合コートを完全に覆うように、例え
ば隣接する柱状グレイン間のギャップを無くすようにセ
ラミックＴＢＣを形成することにより、酸化と浸食とを
単に減少させることは、全く望ましくない。そのような
調整は金属とセラミックとの間に異なる熱膨張率を生
じ、構成体の熱サイクルにおけるＴＢＣの急速な劣化を
伴う。より厚いアルミナ層を初期に生成することは、破
砕によるＴＢＣの前述の劣化を早めることになり、同様
に望まれないことである。
明らかなように、結合コートを完全に覆うように、例え
ば隣接する柱状グレイン間のギャップを無くすようにセ
ラミックＴＢＣを形成することにより、酸化と浸食とを
単に減少させることは、全く望ましくない。そのような
調整は金属とセラミックとの間に異なる熱膨張率を生
じ、構成体の熱サイクルにおけるＴＢＣの急速な劣化を
伴う。より厚いアルミナ層を初期に生成することは、破
砕によるＴＢＣの前述の劣化を早めることになり、同様
に望まれないことである。
【０００８】しかしながら、浸食はＴＢＣの劣化の一因
となる。航空機用燃料は、微粒子を形成し、かつＴＢＣ
の浸食を増加させる夾雑物から比較的フリーである。腐
食はＴＢＣと下層構成体の劣化をも引き起こし得る。産
業用タービンの使用環境において、前記タービン構成体
は経済的な理由からＴＢＣを一般的に有しておらず、ま
た、産業用ガス・タービンは歴史的に、より低温で運転
されている。これらパティキュレート（微粒子）等は、
例えばアルカリ硫化物などの高アルカリ塩であり、構成
体は、常に、腐食の原因となるパティキュレートや腐食
材デブリス（介在物）等にさらされる。これは運転環境
に特有のものだが、さらに不純物を比較的多く含有する
燃料の燃焼に伴い生成する燃焼物などを含む。
となる。航空機用燃料は、微粒子を形成し、かつＴＢＣ
の浸食を増加させる夾雑物から比較的フリーである。腐
食はＴＢＣと下層構成体の劣化をも引き起こし得る。産
業用タービンの使用環境において、前記タービン構成体
は経済的な理由からＴＢＣを一般的に有しておらず、ま
た、産業用ガス・タービンは歴史的に、より低温で運転
されている。これらパティキュレート（微粒子）等は、
例えばアルカリ硫化物などの高アルカリ塩であり、構成
体は、常に、腐食の原因となるパティキュレートや腐食
材デブリス（介在物）等にさらされる。これは運転環境
に特有のものだが、さらに不純物を比較的多く含有する
燃料の燃焼に伴い生成する燃焼物などを含む。
【０００９】高アルカリ塩は、最終的に構成体の露出表
面上で濃縮され、構成体の寿命を実質的に短くする。溶
解塩は酸化物被膜表面を溶解することにより金属を腐食
する。この腐食は硫化アタックや熱腐食と言われてお
り、破砕による前述の劣化をも誘導する。腐食の結果に
よる劣化は、産業用タービンの業界が何年もの間、悩ま
されてきた。
面上で濃縮され、構成体の寿命を実質的に短くする。溶
解塩は酸化物被膜表面を溶解することにより金属を腐食
する。この腐食は硫化アタックや熱腐食と言われてお
り、破砕による前述の劣化をも誘導する。腐食の結果に
よる劣化は、産業用タービンの業界が何年もの間、悩ま
されてきた。
【００１０】硫化アタックから産業用タービン構成体を
保護する１つの方法は、構成体の露出金属表面へクロミ
ア(chromia)を直接、生成することであり、例えば基体
中への直接拡散やクロミア化パック・コートによる。し
かしながら、クロミアによる保護にとって、航空機ター
ビンのような比較的高温の運転環境は適切でなものでは
ない。約９００℃を超えると、クロミアは不安定にな
り、周囲の酸素と反応し揮発性物質ＣｒＯ3を生成す
る。航空機において、空冷タービン構成体は約１３５０
℃を上回る環境において連続的に運転される。従って、
当業者であればクロミアを航空機タービンの構成体を保
護するために用いることはあり得ない。
保護する１つの方法は、構成体の露出金属表面へクロミ
ア(chromia)を直接、生成することであり、例えば基体
中への直接拡散やクロミア化パック・コートによる。し
かしながら、クロミアによる保護にとって、航空機ター
ビンのような比較的高温の運転環境は適切でなものでは
ない。約９００℃を超えると、クロミアは不安定にな
り、周囲の酸素と反応し揮発性物質ＣｒＯ3を生成す
る。航空機において、空冷タービン構成体は約１３５０
℃を上回る環境において連続的に運転される。従って、
当業者であればクロミアを航空機タービンの構成体を保
護するために用いることはあり得ない。
【００１１】ＴＢＣコートされた構成体にアルカリ塩が
露出すると、アルカリ塩はセラミック材料と干渉し、境
界面におけるアルミナ層の成長を加速することが見出さ
れている。本発明者の知る範囲において、腐食と酸化と
を減少させる目的に関してＴＢＣへオーバーコートを形
成する者はいない。
露出すると、アルカリ塩はセラミック材料と干渉し、境
界面におけるアルミナ層の成長を加速することが見出さ
れている。本発明者の知る範囲において、腐食と酸化と
を減少させる目的に関してＴＢＣへオーバーコートを形
成する者はいない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、酸素
が結合コートへ浸透するのを抑制するようにＴＢＣを有
する物へオーバーコートを形成し、それによりアルミナ
層の成長を減少させ、その物の寿命を延ばすことであ
る。
が結合コートへ浸透するのを抑制するようにＴＢＣを有
する物へオーバーコートを形成し、それによりアルミナ
層の成長を減少させ、その物の寿命を延ばすことであ
る。
【００１３】本発明の別の目的は、ＴＢＣを有する物へ
の腐食耐性オーバーコートを形成することである。
の腐食耐性オーバーコートを形成することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＴＢＣの完全
性を増強するようなオーバーコートに関連し、下層構成
体の寿命に関する。
性を増強するようなオーバーコートに関連し、下層構成
体の寿命に関する。
【００１５】本発明の１つの特徴によれば、超合金構成
体が開示される。この物は、超合金基体と、超合金基体
上のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）層と、アルミナ層は結合コー
トの一部として形成され、アルミナ層上にＴＢＣを形成
するセラミック材料の固着柱状層と、ＴＢＣに形成され
るオーバーコート層と、を含む。
体が開示される。この物は、超合金基体と、超合金基体
上のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）層と、アルミナ層は結合コー
トの一部として形成され、アルミナ層上にＴＢＣを形成
するセラミック材料の固着柱状層と、ＴＢＣに形成され
るオーバーコート層と、を含む。
【００１６】本発明の別の特徴によれば、柱状セラミッ
クＴＢＣを有する物へのオーバーコートを形成するため
の方法が開示される。ＴＢＣは隣接する柱状物間の比較
的小さなギャップを含む。
クＴＢＣを有する物へのオーバーコートを形成するため
の方法が開示される。ＴＢＣは隣接する柱状物間の比較
的小さなギャップを含む。
【００１７】本発明の方法は露出表面から介在物や不純
物を取り除き、露出表面の所定の粗度をもたらすように
ＴＢＣの露出表面を調整することを含む。さらに、材料
の層は露出表面へ微粒子形状に、例えばプラズマ・スプ
レ法によって形成され、ＴＢＣ上に腐食耐性、酸素耐性
オーバーコートを形成するように柱状セラミック・コー
トとギャップとを覆う。
物を取り除き、露出表面の所定の粗度をもたらすように
ＴＢＣの露出表面を調整することを含む。さらに、材料
の層は露出表面へ微粒子形状に、例えばプラズマ・スプ
レ法によって形成され、ＴＢＣ上に腐食耐性、酸素耐性
オーバーコートを形成するように柱状セラミック・コー
トとギャップとを覆う。
【００１８】本発明の１つの効果は、オーバーコートが
下層のアルミナ層への酸素の浸透を抑制することであ
る。アルミナとクロミア（Ｃｒ2Ｏ3）とを含有するオー
バーコートの部位では、酸素浸透は数桁の大きさで下回
り、そのことは構成体の寿命の延長に関係する。
下層のアルミナ層への酸素の浸透を抑制することであ
る。アルミナとクロミア（Ｃｒ2Ｏ3）とを含有するオー
バーコートの部位では、酸素浸透は数桁の大きさで下回
り、そのことは構成体の寿命の延長に関係する。
【００１９】本発明の別の効果は、オーバーコート、と
りわけクロミアを含むオーバーコートにおいて、腐食に
対して耐性を持つことである。それによって、オーバー
コートは構成体の寿命を延ばす。
りわけクロミアを含むオーバーコートにおいて、腐食に
対して耐性を持つことである。それによって、オーバー
コートは構成体の寿命を延ばす。
【００２０】さらに本発明の効果は、オーバーコートが
構成体の浸食耐性を増強することである。アルミナとク
ロミアとを含有するオーバーコートに関して、浸食耐性
が数桁の大きさで増強されることである。
構成体の浸食耐性を増強することである。アルミナとク
ロミアとを含有するオーバーコートに関して、浸食耐性
が数桁の大きさで増強されることである。
【００２１】さらに付け加えられる効果は、当業者が後
述の説明や添付の図面によって明らかになるであろう。
述の説明や添付の図面によって明らかになるであろう。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１において、本発明によるＴＢ
Ｃとオーバーコートとを有する超合金構成体の一部位を
図中の１０に概略示す。ストラングマンへ付与された米
国特許（米国特許番号第４，４０５，６５９号）及びジ
ギンスらに付与された米国特許（米国特許番号第５，０
８７，４７７号）には、結合コートの形成と構成体、た
とえば、超合金により製造される空冷タービン構成体な
ど、へのＴＢＣとの形成が概略開示される。前記特許に
おいて、ストラングマンとジギンスは、ＹＳＺへ形成さ
れるＴＢＣについて概略述べ、さらに、本発明に関連す
る試験にはＹＳＺを含有するＴＢＣを含む構成体を用い
るのだが、本発明は、ＹＳＺ以外の他の金属を含有する
ＴＢＣを前記特許と同等に使用できる。
Ｃとオーバーコートとを有する超合金構成体の一部位を
図中の１０に概略示す。ストラングマンへ付与された米
国特許（米国特許番号第４，４０５，６５９号）及びジ
ギンスらに付与された米国特許（米国特許番号第５，０
８７，４７７号）には、結合コートの形成と構成体、た
とえば、超合金により製造される空冷タービン構成体な
ど、へのＴＢＣとの形成が概略開示される。前記特許に
おいて、ストラングマンとジギンスは、ＹＳＺへ形成さ
れるＴＢＣについて概略述べ、さらに、本発明に関連す
る試験にはＹＳＺを含有するＴＢＣを含む構成体を用い
るのだが、本発明は、ＹＳＺ以外の他の金属を含有する
ＴＢＣを前記特許と同等に使用できる。
【００２３】例えば超合金構成体のような基体１２は以
下のような層１４によってコートされる。すなわち、Ｍ
ＣｒＡｌＹ、アルミニウム合金又は他の適切な材料であ
る。好ましくは、ただし必須ではないのだが、前記層の
厚みは、約２ミル〜１０ミル（０．０５０８ｍｍ〜０．
２５４ｍｍ）の間であり、その厚みは均一である。前記
層は、例えば、ピーニング及び／又は熱処理によって、
空隙を緻密化し、コートの構造の改良を行うように処理
もできる。一般に、アルミナ層１６は、結合コート１４
上に形成される。
下のような層１４によってコートされる。すなわち、Ｍ
ＣｒＡｌＹ、アルミニウム合金又は他の適切な材料であ
る。好ましくは、ただし必須ではないのだが、前記層の
厚みは、約２ミル〜１０ミル（０．０５０８ｍｍ〜０．
２５４ｍｍ）の間であり、その厚みは均一である。前記
層は、例えば、ピーニング及び／又は熱処理によって、
空隙を緻密化し、コートの構造の改良を行うように処理
もできる。一般に、アルミナ層１６は、結合コート１４
上に形成される。
【００２４】それとは別に、アルミナ層は結合コートを
用いずにＴＢＣの形成後あるいは基体の直接上に形成さ
れ得る。ＴＢＣ１８、例えばＹＳＺのようなセラミック
材料は、結合コート上に、例えば電子ビーム物理蒸着付
着法（electron beam physical vapor deposition:ＥＢ
−ＰＶＤ）を用いてさらに付着される。前述のように、
セラミックＴＢＣと下層の金属とは、熱膨張係数が異な
り、それゆえに、ＴＢＣには時間の経過とともにクラッ
ク（ひび）が発生する傾向にある。
用いずにＴＢＣの形成後あるいは基体の直接上に形成さ
れ得る。ＴＢＣ１８、例えばＹＳＺのようなセラミック
材料は、結合コート上に、例えば電子ビーム物理蒸着付
着法（electron beam physical vapor deposition:ＥＢ
−ＰＶＤ）を用いてさらに付着される。前述のように、
セラミックＴＢＣと下層の金属とは、熱膨張係数が異な
り、それゆえに、ＴＢＣには時間の経過とともにクラッ
ク（ひび）が発生する傾向にある。
【００２５】クラックは、酸素の浸透と腐食とを容易に
し、ＴＢＣの劣化を促進する。従って、本発明は、ＹＳ
Ｚ以外の他の構成成分を含有するか、又は、ＥＢ−ＰＶ
Ｄ以外の他の方法により形成するＴＢＣに有益である。
本発明は、ＴＢＣ１８上の被覆オーバーコート２０を含
む。好ましくは、但し必須ではないのだが、オーバーコ
ートは、アルミナとクロム化合物（例えばクロミア）と
の固溶体である。オーバーコートはＴＢＣを充分に覆う
ほど厚く、かつ所望の機能を果たさねばならないが、熱
サイクルの間に破砕が起こるほど厚くはない。
し、ＴＢＣの劣化を促進する。従って、本発明は、ＹＳ
Ｚ以外の他の構成成分を含有するか、又は、ＥＢ−ＰＶ
Ｄ以外の他の方法により形成するＴＢＣに有益である。
本発明は、ＴＢＣ１８上の被覆オーバーコート２０を含
む。好ましくは、但し必須ではないのだが、オーバーコ
ートは、アルミナとクロム化合物（例えばクロミア）と
の固溶体である。オーバーコートはＴＢＣを充分に覆う
ほど厚く、かつ所望の機能を果たさねばならないが、熱
サイクルの間に破砕が起こるほど厚くはない。
【００２６】その上、より厚いオーバーコートの重量、
とりわけ幾つものブレードを付け加えたときなどは、確
実に回転部材の質量を増し、そのため所望の機能のため
にまさしく充分な厚みのオーバーコートの形成が望まれ
る。アルミナ−クロミアのオーバーコートに関し、本発
明者らは、その厚みは、約２〜１０ミル（０．０５０８
〜０．２５４ｍｍ）であり、好ましくは約２〜５ミル
（０．０５０８〜０．１２７ｍｍ）であることを見出し
た。より厚いオーバーコートは所望の機能を果たすが、
熱サイクルの間に破砕する傾向である。
とりわけ幾つものブレードを付け加えたときなどは、確
実に回転部材の質量を増し、そのため所望の機能のため
にまさしく充分な厚みのオーバーコートの形成が望まれ
る。アルミナ−クロミアのオーバーコートに関し、本発
明者らは、その厚みは、約２〜１０ミル（０．０５０８
〜０．２５４ｍｍ）であり、好ましくは約２〜５ミル
（０．０５０８〜０．１２７ｍｍ）であることを見出し
た。より厚いオーバーコートは所望の機能を果たすが、
熱サイクルの間に破砕する傾向である。
【００２７】本発明者らは、ＴＢＣへのクロミアとアル
ミナとのオーバーコートの形成は、硫化アタックや腐食
への耐性ばかりでなく、酸素のＴＢＣと下層アルミナ層
との接合面への浸透に飛躍的な阻害をも提供することを
見出した。従って、オーバーコートは、腐食と酸化に対
する両方の耐性を提供し、それにより、構成体の運転寿
命を確実に延ばす。
ミナとのオーバーコートの形成は、硫化アタックや腐食
への耐性ばかりでなく、酸素のＴＢＣと下層アルミナ層
との接合面への浸透に飛躍的な阻害をも提供することを
見出した。従って、オーバーコートは、腐食と酸化に対
する両方の耐性を提供し、それにより、構成体の運転寿
命を確実に延ばす。
【００２８】オーバーコートに関して概略述べたが、Ｔ
ＢＣを備える構成体へオーバーコートを施す方法は、次
の通りである。ＴＢＣの露出表面は、ＴＢＣへのオーバ
ーコートの特有な結合を確実にするように好ましくは調
整され、そしてさらにオーバーコートはさまざまな適切
な方法、例えばアーク・プラズマ・スプレ法によって施
される。
ＢＣを備える構成体へオーバーコートを施す方法は、次
の通りである。ＴＢＣの露出表面は、ＴＢＣへのオーバ
ーコートの特有な結合を確実にするように好ましくは調
整され、そしてさらにオーバーコートはさまざまな適切
な方法、例えばアーク・プラズマ・スプレ法によって施
される。
【００２９】初期において、ＴＢＣの露出表面は、クリ
ーンであることが重要であり、例えば構成体を処理する
間に付着する介在物やオイルからフリーである。
ーンであることが重要であり、例えば構成体を処理する
間に付着する介在物やオイルからフリーである。
【００３０】金属構成体の露出表面をクリーンにするこ
とは周知であり、コートを形成するに先立って所定の温
度に加熱することによって構成体を“セルフクリーニン
グ”又はクリーニング溶液を用いるのか、のどちらかに
よって行われる。しかしながら、ＹＳＺ−ＴＢＣのよう
なセラミック材料の露出表面がセルフクリーニングでは
ないことは一般的には知られていないが、セラミック材
料の上に他の材料を施すのに先立ってクリーンにしてお
くべきである。アルコールやアセトンのようなクリーニ
ング溶液はＴＢＣの露出表面に施される。その後クリー
ニング溶液は、必須ではなく好ましくは、露出表面を充
分に乾燥するようなオーブンにおいて構成体を加熱する
ことによって取り除かれる。露出表面部位を加熱すると
きの温度は、本発明にとって重要ではないのだが、アル
コールやアセトンを施す部位は、少なくとも６５℃以上
に加熱されるべきである。
とは周知であり、コートを形成するに先立って所定の温
度に加熱することによって構成体を“セルフクリーニン
グ”又はクリーニング溶液を用いるのか、のどちらかに
よって行われる。しかしながら、ＹＳＺ−ＴＢＣのよう
なセラミック材料の露出表面がセルフクリーニングでは
ないことは一般的には知られていないが、セラミック材
料の上に他の材料を施すのに先立ってクリーンにしてお
くべきである。アルコールやアセトンのようなクリーニ
ング溶液はＴＢＣの露出表面に施される。その後クリー
ニング溶液は、必須ではなく好ましくは、露出表面を充
分に乾燥するようなオーブンにおいて構成体を加熱する
ことによって取り除かれる。露出表面部位を加熱すると
きの温度は、本発明にとって重要ではないのだが、アル
コールやアセトンを施す部位は、少なくとも６５℃以上
に加熱されるべきである。
【００３１】一旦、ＴＢＣ露出表面がクリーンになる
と、粗さがチェックされる。後述の通り、アーク・プラ
ズマ・スプレ法によって施されるアルミナ−クロミア含
有のオーバーコートに関しては、いくつかの化学的結合
は生じるのであるが、初期の結合の機構は物理的結合で
あることが見出されている。露出表面が滑らか過ぎた
り、粗過ぎやうねり過ぎているならば、アーク・プラズ
マ・スプレの間のオーバーコート材料は、露出表面に結
合できない。従って、ＴＢＣへのオーバーコートの充分
な結合は、特有の表面粗度によってもたらされる。
と、粗さがチェックされる。後述の通り、アーク・プラ
ズマ・スプレ法によって施されるアルミナ−クロミア含
有のオーバーコートに関しては、いくつかの化学的結合
は生じるのであるが、初期の結合の機構は物理的結合で
あることが見出されている。露出表面が滑らか過ぎた
り、粗過ぎやうねり過ぎているならば、アーク・プラズ
マ・スプレの間のオーバーコート材料は、露出表面に結
合できない。従って、ＴＢＣへのオーバーコートの充分
な結合は、特有の表面粗度によってもたらされる。
【００３２】ＴＢＣの表面粗度は、実際の粗さを決定す
るために、例えば少なくとも移動量０．１００インチ
に、うねりの切り捨てを約０．０３０インチにセットさ
れた側面計（profilometer）を用いて測定される。数多
くの他の許容される測定方法は、有用である。許容され
る平均粗度は、約８０〜１２５マイクロインチであり、
好ましくは約１００マイクロインチ（ＲＭＳ）である。
測定粗度が許容粗度よりも小さく、認識量よりも大きい
ときは、露出表面は滑らか過ぎてオーバーコートはＴＢ
Ｃへ確実に固着し得ない。露出表面は、許容される平均
的な粗度になるように粗くさせられる。測定粗度が許容
粗度を超えるときは、露出表面は許容される平均粗度以
内になるように研磨されるべきである。
るために、例えば少なくとも移動量０．１００インチ
に、うねりの切り捨てを約０．０３０インチにセットさ
れた側面計（profilometer）を用いて測定される。数多
くの他の許容される測定方法は、有用である。許容され
る平均粗度は、約８０〜１２５マイクロインチであり、
好ましくは約１００マイクロインチ（ＲＭＳ）である。
測定粗度が許容粗度よりも小さく、認識量よりも大きい
ときは、露出表面は滑らか過ぎてオーバーコートはＴＢ
Ｃへ確実に固着し得ない。露出表面は、許容される平均
的な粗度になるように粗くさせられる。測定粗度が許容
粗度を超えるときは、露出表面は許容される平均粗度以
内になるように研磨されるべきである。
【００３３】粗流吹き付けは、ＴＢＣ表面を処理する一
つの充分な方法であり、他の方法も有用である。例え
ば、露出表面は、吸引タイプの吹き付け機を用いて２５
p.s.i.の粗流搬送の６０グリット（０．０９ｍｍ）のア
ルミナ粗流による粗流吹き付けによって研磨される。ノ
ズルは表面から約４インチ離間され、粗流吹き付けは、
約１〜２分間の間、生じる。粗流媒体物の大きさの範囲
は、約４０グリット（０．０６ｍｍ）から約１００グリ
ット（０．１５ｍｍ）の間であり、好ましくは６０グリ
ット（０．０９ｍｍ）であり、それより大きな範囲や他
の粗流材料でさえも許容される結果をもたらす。媒体物
や搬送パラメータの変更によって、粗流吹き付けは表面
の研磨のためや、粗くするために用いられている。
つの充分な方法であり、他の方法も有用である。例え
ば、露出表面は、吸引タイプの吹き付け機を用いて２５
p.s.i.の粗流搬送の６０グリット（０．０９ｍｍ）のア
ルミナ粗流による粗流吹き付けによって研磨される。ノ
ズルは表面から約４インチ離間され、粗流吹き付けは、
約１〜２分間の間、生じる。粗流媒体物の大きさの範囲
は、約４０グリット（０．０６ｍｍ）から約１００グリ
ット（０．１５ｍｍ）の間であり、好ましくは６０グリ
ット（０．０９ｍｍ）であり、それより大きな範囲や他
の粗流材料でさえも許容される結果をもたらす。媒体物
や搬送パラメータの変更によって、粗流吹き付けは表面
の研磨のためや、粗くするために用いられている。
【００３４】ＴＢＣの露出表面が調整された後に、オー
バーコートは形成される。後述のオーバーコートの形成
は、プラズマ・スプレ法によるものであるものの、アー
ク・トランスファ法（arc transfer）やスパッタ法（sp
uttering）のような他の搬送方法でも、同等の効果を以
て使用し得る。ＴＢＣの調整された露出表面は、まず初
めに予備加熱される。染料浸透試験では、予備加熱され
ない構成体におけるオーバーコートのクラックを確実に
示す。
バーコートは形成される。後述のオーバーコートの形成
は、プラズマ・スプレ法によるものであるものの、アー
ク・トランスファ法（arc transfer）やスパッタ法（sp
uttering）のような他の搬送方法でも、同等の効果を以
て使用し得る。ＴＢＣの調整された露出表面は、まず初
めに予備加熱される。染料浸透試験では、予備加熱され
ない構成体におけるオーバーコートのクラックを確実に
示す。
【００３５】オーバーコートを受容するための表面全体
は、約５００℃に予備加熱され、局部加熱を避けること
は重要である。前記部位の大きさや幾何学的特徴によっ
て、前記部位の予備加熱の方法が定まる。加熱トーチや
プラズマ・ガンを用いる予備加熱は、より小さな部位、
例えば約４インチより小さい、に適用することができ、
他方、より大きな部位は局部加熱を避けるように外部の
トーチを用いて予備加熱される必要があろう。
は、約５００℃に予備加熱され、局部加熱を避けること
は重要である。前記部位の大きさや幾何学的特徴によっ
て、前記部位の予備加熱の方法が定まる。加熱トーチや
プラズマ・ガンを用いる予備加熱は、より小さな部位、
例えば約４インチより小さい、に適用することができ、
他方、より大きな部位は局部加熱を避けるように外部の
トーチを用いて予備加熱される必要があろう。
【００３６】一旦、ＴＢＣの露出表面が充分に予備加熱
されると、オーバーコートが形成される。後述の記載
は、クロミアとアルミナとの固溶体の形成に関するもの
であるのだが、他方、他の材料でも同一又は同等の効果
を以て使用し得る。
されると、オーバーコートが形成される。後述の記載
は、クロミアとアルミナとの固溶体の形成に関するもの
であるのだが、他方、他の材料でも同一又は同等の効果
を以て使用し得る。
【００３７】クロミアとアルミナとは相互に溶解し、こ
の相互の溶解がオーバーコート構成体の重要な特性と認
識される。さらに、クロミアの熱膨張は下層のジルコニ
アＴＢＣの熱膨張と同一であり、このことは熱サイクル
による破砕やクラックのようなものを低減する。
の相互の溶解がオーバーコート構成体の重要な特性と認
識される。さらに、クロミアの熱膨張は下層のジルコニ
アＴＢＣの熱膨張と同一であり、このことは熱サイクル
による破砕やクラックのようなものを低減する。
【００３８】前述のように、好ましいオーバーコートは
クロミアとアルミナとの固溶体である。材料はプラズマ
・スプレ・ガンに粉体形状にて供給される。溶解組成と
同様に、固溶体の粒子サイズは重要である。平均粒子径
は、約１５〜４５μｍであり、好ましくは２５μｍであ
る。平均粒子径が最大の場合、粒子径分布は、約２０〜
１００μｍとすべきである。一方、平均粒子径が最小の
場合、粒子径分布は、約５μｍ〜２５μｍとすべきであ
る。
クロミアとアルミナとの固溶体である。材料はプラズマ
・スプレ・ガンに粉体形状にて供給される。溶解組成と
同様に、固溶体の粒子サイズは重要である。平均粒子径
は、約１５〜４５μｍであり、好ましくは２５μｍであ
る。平均粒子径が最大の場合、粒子径分布は、約２０〜
１００μｍとすべきである。一方、平均粒子径が最小の
場合、粒子径分布は、約５μｍ〜２５μｍとすべきであ
る。
【００３９】より好ましい平均粒子径において、粒子径
分布は約１５μｍ〜４５μｍとすべきである。平均粒子
径が約１５μｍを下回るように低減されると、形成され
るオーバーコートは過密化を示し、後の熱サイクルの間
にクラックを起こす。平均粒子径が約４５μｍを超える
と、オーバーコートは、間隙率が過剰となり、粗くな
る。前述の粒子サイズはリーズ・アンド・ノースラップ
（Leeds & Northrop）社製のマイクロトラック・アナラ
イザのようなレーザ粒径分析器を用いて分析した。
分布は約１５μｍ〜４５μｍとすべきである。平均粒子
径が約１５μｍを下回るように低減されると、形成され
るオーバーコートは過密化を示し、後の熱サイクルの間
にクラックを起こす。平均粒子径が約４５μｍを超える
と、オーバーコートは、間隙率が過剰となり、粗くな
る。前述の粒子サイズはリーズ・アンド・ノースラップ
（Leeds & Northrop）社製のマイクロトラック・アナラ
イザのようなレーザ粒径分析器を用いて分析した。
【００４０】組成に関しては、前記粉体は、クロミアが
約５５重量％〜９３重量％であり、アルミナが約４５重
量％〜７重量％であり、好ましくはクロミア７０重量
％、アルミナ３０重量％の組成により構成されるが、こ
の範囲は、好ましい範囲として記載してあり、この範囲
外の組成でも、機能を果たすオーバーコートを形成する
粉体を生じる。
約５５重量％〜９３重量％であり、アルミナが約４５重
量％〜７重量％であり、好ましくはクロミア７０重量
％、アルミナ３０重量％の組成により構成されるが、こ
の範囲は、好ましい範囲として記載してあり、この範囲
外の組成でも、機能を果たすオーバーコートを形成する
粉体を生じる。
【００４１】クロミアとアルミナとは、充分に混合する
ように融合あるいは粉砕によって好ましくは混合され、
他の混合方法でも許容される結果をもたらす。しかしな
がら、粉体の機械的な混合や塊状集積は、クロミアとア
ルミナに関して充分ではない。このような混合はアルミ
ナとクロミアの島状特性を有するオーバーコートを生
じ、このコートはバルク・コートよりも熱膨張係数の相
違を生じ、破砕の促進やクラックの提供となり、熱サイ
クルを通じて早期に疲弊する。
ように融合あるいは粉砕によって好ましくは混合され、
他の混合方法でも許容される結果をもたらす。しかしな
がら、粉体の機械的な混合や塊状集積は、クロミアとア
ルミナに関して充分ではない。このような混合はアルミ
ナとクロミアの島状特性を有するオーバーコートを生
じ、このコートはバルク・コートよりも熱膨張係数の相
違を生じ、破砕の促進やクラックの提供となり、熱サイ
クルを通じて早期に疲弊する。
【００４２】実験例１ 好ましい平均粒子径の粉体をモデル９ＭＢのメトコ（Ｍ
ｅｔｃｏ）社製のエアー・ジェットによるスプレ・ガン
を用い、ＧＨノズルでナンバー２の粉体ポートより、構
成体とノズルとの間を約２．５〜３．０インチ離間し、
以下のパラメータに従ってアーク・プラズマ・スプレ法
により形成した。第１ガスはアルゴンであり、約１００
p.s.i.、８０毎時標準立方フィート（standard cubic f
eet per hour、以下scfhと略す）の割合にて供給され
た。第２ガスもアルゴンであり、７５p.s.i.、１５scfh
の割合にて供給された。電源は、６５〜７０ボルトで５
５０アンペアにて供給され、電圧は第２ガスの流量を±
５scfhの変化によって調整された。
ｅｔｃｏ）社製のエアー・ジェットによるスプレ・ガン
を用い、ＧＨノズルでナンバー２の粉体ポートより、構
成体とノズルとの間を約２．５〜３．０インチ離間し、
以下のパラメータに従ってアーク・プラズマ・スプレ法
により形成した。第１ガスはアルゴンであり、約１００
p.s.i.、８０毎時標準立方フィート（standard cubic f
eet per hour、以下scfhと略す）の割合にて供給され
た。第２ガスもアルゴンであり、７５p.s.i.、１５scfh
の割合にて供給された。電源は、６５〜７０ボルトで５
５０アンペアにて供給され、電圧は第２ガスの流量を±
５scfhの変化によって調整された。
【００４３】前記粉体は、シュルツァ・ツイン１０Ｃ
（Sultzer Twin 10C）、メトコ３ＭＰ（Metco 3MP）や
メトコ４ＭＰ（Metco 4MP）フィーダによってガンに送
付され、キャリア・ガスとしてアルゴンを用いた。キャ
リア・ガスは５．５scfhの割合で送られ、粉体は８lbs.
/hr.の割合で送られた。エア・ジェットは平行に調節さ
れ、４０p.s.i.にて操作された。
（Sultzer Twin 10C）、メトコ３ＭＰ（Metco 3MP）や
メトコ４ＭＰ（Metco 4MP）フィーダによってガンに送
付され、キャリア・ガスとしてアルゴンを用いた。キャ
リア・ガスは５．５scfhの割合で送られ、粉体は８lbs.
/hr.の割合で送られた。エア・ジェットは平行に調節さ
れ、４０p.s.i.にて操作された。
【００４４】メトコ７ＭＰ（Metco 7MP）やメトコ３Ｍ
Ｐ（Metco 3MP）においても前述のパラメータを用いて
使用可能である。
Ｐ（Metco 3MP）においても前述のパラメータを用いて
使用可能である。
【００４５】実験例２ 平均粒子径を最小とした粉体をモデル９ＭＢのメトコ
（Ｍｅｔｃｏ）社製のエアー・ジェットによるスプレ・
ガンを用い、ＧＰノズル又は７３３ノズルでナンバー２
の粉体ポートより、構成体とノズルとの間を約３．０〜
３．５インチ離間し、以下のパラメータに従ってアーク
・プラズマ・スプレ法により形成した。第１ガスはアル
ゴンであり、約１００p.s.i.、１２５scfhの割合にて供
給された。第２ガスもアルゴンであり、５０p.s.i.、１
５scfhの割合にて供給された。電源は、６５〜７０ボル
トで５００アンペアにて供給され、電圧は第２ガスの流
量を±５scfhの変化によって調整された。
（Ｍｅｔｃｏ）社製のエアー・ジェットによるスプレ・
ガンを用い、ＧＰノズル又は７３３ノズルでナンバー２
の粉体ポートより、構成体とノズルとの間を約３．０〜
３．５インチ離間し、以下のパラメータに従ってアーク
・プラズマ・スプレ法により形成した。第１ガスはアル
ゴンであり、約１００p.s.i.、１２５scfhの割合にて供
給された。第２ガスもアルゴンであり、５０p.s.i.、１
５scfhの割合にて供給された。電源は、６５〜７０ボル
トで５００アンペアにて供給され、電圧は第２ガスの流
量を±５scfhの変化によって調整された。
【００４６】前記粉体は、シュルツァ・ツイン１０Ｃ
（Sultzer Twin 10C）、メトコ３ＭＰ（Metco 3MP）や
メトコ４ＭＰ（Metco 4MP）フィーダによってガンに送
付され、キャリア・ガスとしてアルゴンを用いた。キャ
リア・ガスは８scfhの割合で送られ、粉体は６lbs./hr.
の割合で送られた。エア・ジェットは平行に調節され、
６０p.s.i.にて操作された。
（Sultzer Twin 10C）、メトコ３ＭＰ（Metco 3MP）や
メトコ４ＭＰ（Metco 4MP）フィーダによってガンに送
付され、キャリア・ガスとしてアルゴンを用いた。キャ
リア・ガスは８scfhの割合で送られ、粉体は６lbs./hr.
の割合で送られた。エア・ジェットは平行に調節され、
６０p.s.i.にて操作された。
【００４７】メトコ７ＭＰ（Metco 7MP）やメトコ３Ｍ
Ｐ（Metco 3MP）においても前述のパラメータを用いて
使用可能である。
Ｐ（Metco 3MP）においても前述のパラメータを用いて
使用可能である。
【００４８】実験例３ 平均粒子径を最大とした粉体をモデル９ＭＢのメトコ
（Ｍｅｔｃｏ）社製のエアー・ジェット無しのスプレ・
ガンを用い、ＧＨノズルでナンバー２の粉体ポートよ
り、構成体とノズルとの間を約２．５〜３．０インチ離
間し、以下のパラメータに従ってアーク・プラズマ・ス
プレ法により形成した。第１ガスはアルゴンであり、約
１００p.s.i.、８０scfhの割合にて供給された。第２ガ
スもアルゴンであり、７５p.s.i.、１５scfhの割合にて
供給された。電源は、７０〜７５ボルトで５５０アンペ
アにて供給され、電圧は第２ガスの流量を±５scfhの変
化によって調整された。前記粉体は、シュルツァ・ツイ
ン１０Ｃ（Sultzer Twin 10C）、メトコ３ＭＰ（Metco
3MP）やメトコ４ＭＰ（Metco 4MP）フィーダによってガ
ンに送付され、キャリア・ガスとしてアルゴンを用い
た。キャリア・ガスは５．５scfhの割合で送られ、粉体
は８lbs./hr.の割合で送られた。
（Ｍｅｔｃｏ）社製のエアー・ジェット無しのスプレ・
ガンを用い、ＧＨノズルでナンバー２の粉体ポートよ
り、構成体とノズルとの間を約２．５〜３．０インチ離
間し、以下のパラメータに従ってアーク・プラズマ・ス
プレ法により形成した。第１ガスはアルゴンであり、約
１００p.s.i.、８０scfhの割合にて供給された。第２ガ
スもアルゴンであり、７５p.s.i.、１５scfhの割合にて
供給された。電源は、７０〜７５ボルトで５５０アンペ
アにて供給され、電圧は第２ガスの流量を±５scfhの変
化によって調整された。前記粉体は、シュルツァ・ツイ
ン１０Ｃ（Sultzer Twin 10C）、メトコ３ＭＰ（Metco
3MP）やメトコ４ＭＰ（Metco 4MP）フィーダによってガ
ンに送付され、キャリア・ガスとしてアルゴンを用い
た。キャリア・ガスは５．５scfhの割合で送られ、粉体
は８lbs./hr.の割合で送られた。
【００４９】前述の通り、プラズマ・スプレされて試さ
れるクロミア−アルミナのオーバーコートは、初期の結
合機構が物理的な結合として現れることを示す。この事
実は、ＴＢＣ表面の調整が充分なオーバーコート、とり
わけ表面の粗さ、を得ることに関して重要であることを
見出させる。
れるクロミア−アルミナのオーバーコートは、初期の結
合機構が物理的な結合として現れることを示す。この事
実は、ＴＢＣ表面の調整が充分なオーバーコート、とり
わけ表面の粗さ、を得ることに関して重要であることを
見出させる。
【００５０】図２を参照すると、オーバーコート２０は
ＴＢＣ１８を覆うが、個別の柱状グレインのそれぞれの
間に見出されるギャップの下方までには拡がらない。こ
のようにして、オーバーコートは確実に結合でき、ＴＢ
Ｃに拡がり、熱サイクルに係る劣化の促進を起こすＴＢ
Ｃグレインの相互の固定は行われない。さらに、たとえ
オーバーコートの一部分にクラックを生じても、実質的
に全体のＴＢＣは依然としてオーバーコートによって覆
われ、従ってオーバーコート無しのＴＢＣと比較して酸
素のＹＳＺ内への浸透路をオーダーの大きさで制限す
る。
ＴＢＣ１８を覆うが、個別の柱状グレインのそれぞれの
間に見出されるギャップの下方までには拡がらない。こ
のようにして、オーバーコートは確実に結合でき、ＴＢ
Ｃに拡がり、熱サイクルに係る劣化の促進を起こすＴＢ
Ｃグレインの相互の固定は行われない。さらに、たとえ
オーバーコートの一部分にクラックを生じても、実質的
に全体のＴＢＣは依然としてオーバーコートによって覆
われ、従ってオーバーコート無しのＴＢＣと比較して酸
素のＹＳＺ内への浸透路をオーダーの大きさで制限す
る。
【００５１】１つのテストでは、セラミック試料が浸食
テストに供された。試料は以下の固溶体を含む。
テストに供された。試料は以下の固溶体を含む。
【００５２】（a）純粋なアルミナ試料 （b）６０重量％のアルミナと４０重量％のクロミアの
試料 （c）４０重量％のアルミナと６０重量％のクロミアの
試料 前記試料は溶解アルカリ硫化物によって被覆され、約１
０００℃にて５０時間露出された。
試料 （c）４０重量％のアルミナと６０重量％のクロミアの
試料 前記試料は溶解アルカリ硫化物によって被覆され、約１
０００℃にて５０時間露出された。
【００５３】前述の通り、溶解塩は表面酸化被膜を溶解
化することによって合金を腐食する。
化することによって合金を腐食する。
【００５４】アルミナに関する反応式は、Ｏ2-＋Ａｌ2
Ｏ3→２ＡｌＯ2 - イットリアに関する反応式は、Ｏ2-＋Ｙ2Ｏ3→２ＹＯ2 - 本発明のクロミアは次式に従い溶解塩の腐食反応を減衰
させる。
Ｏ3→２ＡｌＯ2 - イットリアに関する反応式は、Ｏ2-＋Ｙ2Ｏ3→２ＹＯ2 - 本発明のクロミアは次式に従い溶解塩の腐食反応を減衰
させる。
【００５５】すなわち、Ｃｒ 2 Ｏ 3 ＋２Ｏ 2- ＋（３／２）
Ｏ 2 →２ＣｒＯ 4 上述の化学式から明らかなように、クロミアは酸素イオ
ンを取り除く。付け加えて、クロミアは硫化物に対して
の共沸をも形成する。共沸は、クロミアの構成成分より
も揮発性であり、従って腐食塩の蒸散を促進する。
Ｏ 2 →２ＣｒＯ 4 上述の化学式から明らかなように、クロミアは酸素イオ
ンを取り除く。付け加えて、クロミアは硫化物に対して
の共沸をも形成する。共沸は、クロミアの構成成分より
も揮発性であり、従って腐食塩の蒸散を促進する。
【００５６】溶解アルカリ塩はＴＢＣをも腐食する。Ｙ
ＳＺを含有するＴＢＣの場合には、反応生成物の１つが
ＮａＹＯ2である。従って、試料の幾つかは溶解アルカ
リ塩にコートされ、さらに蒸留水のサンプルの中へ分離
して浸し、さまざまなイオンの組成を測定した。純粋ア
ルミナにコートされる試料はナトリウム、イットリウム
と硫化物イオンを生成し、腐食が発生していることを示
した。
ＳＺを含有するＴＢＣの場合には、反応生成物の１つが
ＮａＹＯ2である。従って、試料の幾つかは溶解アルカ
リ塩にコートされ、さらに蒸留水のサンプルの中へ分離
して浸し、さまざまなイオンの組成を測定した。純粋ア
ルミナにコートされる試料はナトリウム、イットリウム
と硫化物イオンを生成し、腐食が発生していることを示
した。
【００５７】クロミアとアルミナとの固溶体によってコ
ートされた試料はナトリウム、イットリウムと硫化物イ
オンを生成した。溶解液は黄色を呈し、クロムイオンの
存在を確認した。溶解イットリアの無いことは、腐食が
発生しないことを示す。さらに、実質的に全ての形成さ
れた塩はＴＢＣの硫化物から蒸散されたことを明確にし
た。
ートされた試料はナトリウム、イットリウムと硫化物イ
オンを生成した。溶解液は黄色を呈し、クロムイオンの
存在を確認した。溶解イットリアの無いことは、腐食が
発生しないことを示す。さらに、実質的に全ての形成さ
れた塩はＴＢＣの硫化物から蒸散されたことを明確にし
た。
【００５８】上述のように、腐食はＴＢＣの完全性をも
低下させる。ＴＢＣをオーバーコートすることは、構成
体の腐食耐性を概略数オーダーの大きさにて増加させ、
さらに構成体の浸食耐性も確実に増すことを見出した。
しかも、クロミアとアルミナとのオーバーコートはＹＺ
Ｓ−ＴＢＣよりも濃い色を提供することが確認された。
それゆえに、オーバーコートは加熱による黒体放射を増
強し、下層の構成体の温度をさらに低減させる。
低下させる。ＴＢＣをオーバーコートすることは、構成
体の腐食耐性を概略数オーダーの大きさにて増加させ、
さらに構成体の浸食耐性も確実に増すことを見出した。
しかも、クロミアとアルミナとのオーバーコートはＹＺ
Ｓ−ＴＢＣよりも濃い色を提供することが確認された。
それゆえに、オーバーコートは加熱による黒体放射を増
強し、下層の構成体の温度をさらに低減させる。
【００５９】本発明を詳細に亘って記述してきたのだ
が、請求の範囲又は本発明の技術的思想の範囲内におい
て本発明は数々の変更や置換が可能である。例えば、オ
ーバーコートの厚みについてのコートの組成は、オーバ
ーコートの露出表面上にクロミアを設けるように変更す
ることが望まれる場合もある。従って、本発明は図示の
ごとく記述されているが、制限をするものではないと解
すべきであろう。
が、請求の範囲又は本発明の技術的思想の範囲内におい
て本発明は数々の変更や置換が可能である。例えば、オ
ーバーコートの厚みについてのコートの組成は、オーバ
ーコートの露出表面上にクロミアを設けるように変更す
ることが望まれる場合もある。従って、本発明は図示の
ごとく記述されているが、制限をするものではないと解
すべきであろう。
【図１】本発明によるオーバーコートとＴＢＣとを有す
る物体の断面図である。
る物体の断面図である。
【図２】図１に係る物体のオーバーコートとＴＢＣとを
より詳細に示し、その結晶の構造を示す１０００倍拡大
の顕微鏡写真である。
より詳細に示し、その結晶の構造を示す１０００倍拡大
の顕微鏡写真である。
１０…超合金構成体 １２…基体 １４…結合コート １６…アルミナ層 １８…ＴＢＣ（熱遮断コート） ２０…オーバーコート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライモンド エフ．ザトースキー アメリカ合衆国，コネチカット，イース ト ハンプトン，ウォポウォグ ロード 77 (56)参考文献 特開 平８−225959（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 28/04 F02C 7/00
Claims (20)
- 【請求項１】 超合金構成体であって、 超合金基体と、 前記超合金基体上のアルミナ層と、 前記アルミナ層上に熱遮断コートを形成するセラミック
材料の固着柱状層と、前記熱遮断コート上に形成され、
かつ下層への酸素の浸透および腐食を抑制するオーバー
コート層と、を含むことを特徴とする超合金構成体。 - 【請求項２】 前記オーバーコート層は約０．０５０８
〜０．５０８ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求
項１記載の超合金構成体。 - 【請求項３】 前記オーバーコート層は約０．０５０８
〜０．１０１６ｍｍの厚みを有することを特徴とする請
求項２記載の超合金構成体。 - 【請求項４】 前記オーバーコート層はクロミアとアル
ミナとからなることを特徴とする請求項１記載の超合金
構成体。 - 【請求項５】 前記オーバーコート層は約５５重量％〜
９３重量％のクロミアと、約４５重量％〜７重量％のア
ルミナと、からなることを特徴とする請求項４記載の超
合金構成体。 - 【請求項６】 前記オーバーコート層は、粉体金属を熱
遮断コート上にプラズマ・スプレすることによって形成
されることを特徴とする請求項１記載の超合金構成体。 - 【請求項７】 前記オーバーコート層は、粉体金属を熱
遮断コート上にスパッタすることによって形成されるこ
とを特徴とする請求項１記載の超合金構成体。 - 【請求項８】 前記オーバーコート層を構成する固溶体
の組成は、前記ＴＢＣの近くよりも、前記オーバーコー
ト層の前記外部表面の近くにおいて、よりクロミアを含
有するようにオーバーコート層の厚みに亘って異なって
いることを特徴とする請求項１記載の超合金構成体。 - 【請求項９】 前記オーバーコート層は腐食耐性材料を
含むことを特徴とする請求項１記載の超合金構成体。 - 【請求項１０】 前記オーバーコート層は酸素阻害性材
料を含むことを特徴とする請求項１記載の超合金構成
体。 - 【請求項１１】 アルミナ層を有する結合コートと、前
記アルミナ層上の柱状セラミック熱遮断コートと、を備
えた超合金構成体であって、前記熱遮断コートは、隣接
した柱状セラミック間にギャップを有するものにおい
て、前記構成体は、 所定の粗度を与え、介在物や不純物を除去するように前
記熱遮断コートの露出表面を調整し、 前記柱状セラミック熱遮断コートと前記ギャップとを覆
い、前記熱遮断コート上に、連続するオーバーコート層
を形成するように前記露出表面上へ材料の層を形成して
得られる超合金構成体。 - 【請求項１２】 前記所定の粗度は約８０〜１２５マイ
クロインチであることを特徴とする請求項１１記載の超
合金構成体。 - 【請求項１３】 前記露出表面の調整ステップでは、前
記露出表面の粗度を測定し、所定の粗度と測定粗度との
差分を決定し、前記差分に基づいて 所定の粗度とおおよそ等しくなるま
で露出表面を研磨又は粗くすることを特徴とする請求項
１１記載の超合金構成体。 - 【請求項１４】 前記オーバーコート層はクロミアとア
ルミナとからなることを特徴とする請求項１１記載の超
合金構成体。 - 【請求項１５】 前記形成ステップは、プラズマ・スプ
レ法、スパッタ法、アーク・トランスファ法から選ばれ
る手段によって行なうことを特徴とする請求項１１記載
の超合金構成体。 - 【請求項１６】 前記形成ステップは、前記オーバーコ
ート層が約０．０５０８〜０．２５４ｍｍの厚みになる
まで行なうことを特徴とする請求項１１記載の超合金構
成体。 - 【請求項１７】 前記オーバーコート層を構成する固溶
体の組成は、前記ＴＢＣと前記オーバーコート層との間
の境界面においてよりも、前記オーバーコート層の前記
外部表面の近くにおいて、よりクロミアを含有するよう
にオーバーコート層の厚みに亘って異なっていることを
特徴とする請求項１１記載の超合金構成体。 - 【請求項１８】 前記オーバーコート層は腐食耐性材料
よりなることを特徴とする請求項１１記載の超合金構成
体。 - 【請求項１９】 前記オーバーコート層は前記熱遮断コ
ートや前記アルミナ層への酸素の浸透を抑制する材料よ
りなることを特徴とする請求項１１記載の超合金構成
体。 - 【請求項２０】 前記オーバーコート層は浸食耐性材料
よりなることを特徴とする請求項１１記載の超合金構成
体。
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