JP3224028B2 - 遮熱コーティング多層膜 - Google Patents
遮熱コーティング多層膜Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの動
静翼（動翼、静翼）、燃焼器などの金属製部材を燃焼ガ
スによる高温環境から保護するための遮熱コーティング
多層膜に関するものである。
静翼（動翼、静翼）、燃焼器などの金属製部材を燃焼ガ
スによる高温環境から保護するための遮熱コーティング
多層膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンの動静翼、燃焼器などの金
属製部材を燃焼ガスによる高温環境から保護するための
遮熱コーティング（ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｒｉｅｒ
ｃｏａｔｉｎｇ、ＴＢＣ）は、金属母材上に施工される
１００〜１５０μm程度の金属層（ＭＣｒＡｌＹ：Ｍ＝
Ｎｉ及び／又はＣｏ）、及び燃焼ガスに曝される面に施
工される安定化ジルコニアに代表される低熱伝導率セラ
ミックスからなる２００〜３００μm程度のセラミック
ス遮熱層から構成される２層構造が一般的である。 通
常、金属層は減圧プラズマ溶射で施工され、セラミック
ス遮熱層は大気プラズマ溶射で施工される。大気プラズ
マ溶射で施工されたセラミックス遮熱層は、気孔あるい
は微小クラックを多く含むため、セラミックス層を酸素
あるいは燃焼ガス中の腐食成分が透過し、金属層を酸化
あるいは腐食させ、これがセラミックス遮熱層の剥離を
誘発する。
属製部材を燃焼ガスによる高温環境から保護するための
遮熱コーティング（ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｒｒｉｅｒ
ｃｏａｔｉｎｇ、ＴＢＣ）は、金属母材上に施工される
１００〜１５０μm程度の金属層（ＭＣｒＡｌＹ：Ｍ＝
Ｎｉ及び／又はＣｏ）、及び燃焼ガスに曝される面に施
工される安定化ジルコニアに代表される低熱伝導率セラ
ミックスからなる２００〜３００μm程度のセラミック
ス遮熱層から構成される２層構造が一般的である。 通
常、金属層は減圧プラズマ溶射で施工され、セラミック
ス遮熱層は大気プラズマ溶射で施工される。大気プラズ
マ溶射で施工されたセラミックス遮熱層は、気孔あるい
は微小クラックを多く含むため、セラミックス層を酸素
あるいは燃焼ガス中の腐食成分が透過し、金属層を酸化
あるいは腐食させ、これがセラミックス遮熱層の剥離を
誘発する。
【０００３】また、上記の２層構造の遮熱コーティング
において、金属とセラミックスの熱膨張率の差を緩和す
るために、金属層の上に金属・セラミックス混合傾斜層
を施工する方法があるが、混合傾斜層の金属表面積が大
きいため、金属の酸化及び腐食が促進される。また、上
記の２層構造の遮熱コーティングでのセラミックス遮熱
層の摩耗を防ぐために、例えば、特開平４−３６２１６
８号公報に記載されているような、セラミックス遮熱層
の外側表面に金属層を施工して３層構造とする方法が提
案されている。この３層構造の遮熱コーティングは、図
８に示すように、金属母材１０上に内側金属層１２（第
１層）、セラミックス遮熱層１４（第２層）、外側金属
層１６（第３層）を施工したものである。
において、金属とセラミックスの熱膨張率の差を緩和す
るために、金属層の上に金属・セラミックス混合傾斜層
を施工する方法があるが、混合傾斜層の金属表面積が大
きいため、金属の酸化及び腐食が促進される。また、上
記の２層構造の遮熱コーティングでのセラミックス遮熱
層の摩耗を防ぐために、例えば、特開平４−３６２１６
８号公報に記載されているような、セラミックス遮熱層
の外側表面に金属層を施工して３層構造とする方法が提
案されている。この３層構造の遮熱コーティングは、図
８に示すように、金属母材１０上に内側金属層１２（第
１層）、セラミックス遮熱層１４（第２層）、外側金属
層１６（第３層）を施工したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】セラミックス層の剥離
を誘発する金属層の酸化及び腐食を抑制するために、金
属母材上に施工した金属層（第１層）とセラミックス遮
熱層（第２層）の間に、酸素あるいは腐食成分の浸透防
止を目的としたＰｔ、Ｉｒ、Ａｕなどから構成される中
間層を施工する方法があるが、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕなどの
中間層は高温雰囲気に曝されると比較的短時間で金属層
内に拡散し、高温暴露の初期段階において中間層が拡散
するので酸化抑制等の効果が十分に得られない。
を誘発する金属層の酸化及び腐食を抑制するために、金
属母材上に施工した金属層（第１層）とセラミックス遮
熱層（第２層）の間に、酸素あるいは腐食成分の浸透防
止を目的としたＰｔ、Ｉｒ、Ａｕなどから構成される中
間層を施工する方法があるが、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕなどの
中間層は高温雰囲気に曝されると比較的短時間で金属層
内に拡散し、高温暴露の初期段階において中間層が拡散
するので酸化抑制等の効果が十分に得られない。
【０００５】また、図８のように、セラミックス遮熱層
（第２層）の外側表面のみに金属層（第３層）を施工す
るだけでは、皮膜端面、特にセラミックス遮熱層端面か
ら酸素あるいは燃焼ガス中の腐食成分が透過して、金属
層（第１層及び第３層）を酸化あるいは腐食させ、これ
がセラミックス遮熱層の剥離を誘発する。また、図８に
示すような遮熱コーティングでは、セラミックス遮熱層
（第２層）と金属層（第１層及び第３層）で熱膨張率の
差が大きいため、熱衝撃によりセラミックス遮熱層（第
２層）と金属層（第１層及び第３層）の剥離が生じ易
い。一方、金属層（第１層）の上に金属・セラミックス
混合傾斜層（第２層）のみを施工するだけでは、混合傾
斜層（第２層）内の金属表面積が大きいため、金属の酸
化及び腐食が促進され、混合傾斜層（第２層）の剥離寿
命が短縮される。
（第２層）の外側表面のみに金属層（第３層）を施工す
るだけでは、皮膜端面、特にセラミックス遮熱層端面か
ら酸素あるいは燃焼ガス中の腐食成分が透過して、金属
層（第１層及び第３層）を酸化あるいは腐食させ、これ
がセラミックス遮熱層の剥離を誘発する。また、図８に
示すような遮熱コーティングでは、セラミックス遮熱層
（第２層）と金属層（第１層及び第３層）で熱膨張率の
差が大きいため、熱衝撃によりセラミックス遮熱層（第
２層）と金属層（第１層及び第３層）の剥離が生じ易
い。一方、金属層（第１層）の上に金属・セラミックス
混合傾斜層（第２層）のみを施工するだけでは、混合傾
斜層（第２層）内の金属表面積が大きいため、金属の酸
化及び腐食が促進され、混合傾斜層（第２層）の剥離寿
命が短縮される。
【０００６】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、内側金属層（第１層）、金属・セ
ラミックス混合遮熱層又は金属・セラミックス混合傾斜
遮熱層（第２層）、外側金属層（第３層）からなる３層
構造の遮熱コーティングとすることにより、金属とセラ
ミックスとの間の熱応力を緩和するとともに、金属層の
酸化及び腐食を抑制して、遮熱層（第２層）の剥離を防
止し、皮膜の長寿命化を図ることができる遮熱コーティ
ング多層膜を提供することにある。また、本発明の目的
は、第３層である外側金属層を第２層、第１層及び金属
母材の積層された端面が被覆されるように施工すること
により、皮膜端面から酸素や燃焼ガス中の腐食成分が浸
透するのを抑制し、金属層の酸化及び腐食を防止して、
遮熱層（第２層）の剥離寿命を延長させることができ、
皮膜の長寿命化を図ることができる遮熱コーティング多
層膜を提供することにある。
で、本発明の目的は、内側金属層（第１層）、金属・セ
ラミックス混合遮熱層又は金属・セラミックス混合傾斜
遮熱層（第２層）、外側金属層（第３層）からなる３層
構造の遮熱コーティングとすることにより、金属とセラ
ミックスとの間の熱応力を緩和するとともに、金属層の
酸化及び腐食を抑制して、遮熱層（第２層）の剥離を防
止し、皮膜の長寿命化を図ることができる遮熱コーティ
ング多層膜を提供することにある。また、本発明の目的
は、第３層である外側金属層を第２層、第１層及び金属
母材の積層された端面が被覆されるように施工すること
により、皮膜端面から酸素や燃焼ガス中の腐食成分が浸
透するのを抑制し、金属層の酸化及び腐食を防止して、
遮熱層（第２層）の剥離寿命を延長させることができ、
皮膜の長寿命化を図ることができる遮熱コーティング多
層膜を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の遮熱コーティング多層膜は、金属母材を
被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ
基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいずれかからなる内側金
属層であり、この第１層を被覆する第２層が金属と低熱
伝導性のセラミックスとを混合した金属・セラミックス
混合遮熱層であり、この第２層を被覆する第３層がＮｉ
基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ
基合金のいずれかからなる外側金属層であるように構成
されている（図１参照）。
めに、本発明の遮熱コーティング多層膜は、金属母材を
被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ
基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいずれかからなる内側金
属層であり、この第１層を被覆する第２層が金属と低熱
伝導性のセラミックスとを混合した金属・セラミックス
混合遮熱層であり、この第２層を被覆する第３層がＮｉ
基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ
基合金のいずれかからなる外側金属層であるように構成
されている（図１参照）。
【０００８】また、本発明の遮熱コーティング多層膜
は、金属母材を被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合
金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいずれか
からなる内側金属層であり、この第１層を被覆する第２
層が内側金属層と接する面に向かって金属の混合比が多
くなるように金属と低熱伝導性のセラミックスとの混合
比を略連続的に変化させた金属・セラミックス混合傾斜
遮熱層であり、この第２層を被覆する第３層がＮｉ基合
金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合
金のいずれかからなる外側金属層であることを特徴とし
ている（図２参照）。
は、金属母材を被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合
金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいずれか
からなる内側金属層であり、この第１層を被覆する第２
層が内側金属層と接する面に向かって金属の混合比が多
くなるように金属と低熱伝導性のセラミックスとの混合
比を略連続的に変化させた金属・セラミックス混合傾斜
遮熱層であり、この第２層を被覆する第３層がＮｉ基合
金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合
金のいずれかからなる外側金属層であることを特徴とし
ている（図２参照）。
【０００９】また、本発明の遮熱コーティング多層膜
は、金属母材を被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合
金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいずれか
からなる内側金属層であり、この第１層を被覆する第２
層が内側金属層と接する面及び外側金属層と接する面の
両側に向かって金属の混合比が多くなるように金属と低
熱伝導性のセラミックスとの混合比を略連続的に変化さ
せた金属・セラミックス混合傾斜遮熱層であり、この第
２層を被覆する第３層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ
−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいずれかからなる
外側金属層であることを特徴としている（図３参照）。
これらの本発明の遮熱コーティング多層膜において、第
３層である外側金属層を第２層、第１層及び金属母材の
積層された端面を被覆するように施工することが好まし
い（図５、図６、図７参照）。
は、金属母材を被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合
金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいずれか
からなる内側金属層であり、この第１層を被覆する第２
層が内側金属層と接する面及び外側金属層と接する面の
両側に向かって金属の混合比が多くなるように金属と低
熱伝導性のセラミックスとの混合比を略連続的に変化さ
せた金属・セラミックス混合傾斜遮熱層であり、この第
２層を被覆する第３層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ
−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいずれかからなる
外側金属層であることを特徴としている（図３参照）。
これらの本発明の遮熱コーティング多層膜において、第
３層である外側金属層を第２層、第１層及び金属母材の
積層された端面を被覆するように施工することが好まし
い（図５、図６、図７参照）。
【００１０】また、本発明の遮熱コーティング多層膜
は、金属母材を被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合
金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいずれか
からなる内側金属層であり、この第１層を被覆する第２
層が低熱伝導性のセラミックスからなるセラミックス遮
熱層であり、この第２層を被覆する第３層がＮｉ基合
金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合
金のいずれかからなる外側金属層であり、第３層である
外側金属層が第２層、第１層及び金属母材の積層された
端面を被覆するように施工されてなることを特徴として
いる（図４参照）。
は、金属母材を被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合
金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいずれか
からなる内側金属層であり、この第１層を被覆する第２
層が低熱伝導性のセラミックスからなるセラミックス遮
熱層であり、この第２層を被覆する第３層がＮｉ基合
金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合
金のいずれかからなる外側金属層であり、第３層である
外側金属層が第２層、第１層及び金属母材の積層された
端面を被覆するように施工されてなることを特徴として
いる（図４参照）。
【００１１】これらの本発明の遮熱コーティング多層膜
において、第１層である内側金属層の厚さは５０〜１５
０μmの範囲とすることが好ましい。なお、より好まし
い内側金属層の厚さは、下限値が７５μmであり、上限
値が１２５μmである。内側金属層の厚さが下限値未満
の場合は、酸素又は腐食成分の透過抑制効果が小さくな
り、一方、内側金属層の厚さが上限値を超える場合は、
内側金属層の剥離寿命が短くなる。また、これらの本発
明の遮熱コーティング多層膜において、第３層である外
側金属層の厚さは５０〜１５０μmの範囲とすることが
好ましい。なお、より好ましい外側金属層の厚さは、下
限値が７５μmであり、上限値が１２５μmである。外側
金属層の厚さが下限値未満の場合は、酸素又は腐食成分
の透過抑制効果が小さくなり、一方、外側金属層の厚さ
が上限値を超える場合は、第２層セラミックス皮膜の剥
離寿命が短くなる。また、これらの本発明の遮熱コーテ
ィング多層膜において、第２層の厚さは１００〜５００
μmの範囲とすることが好ましい。なお、より好ましい
第２層の厚さは、下限値が２００μmであり、上限値が
３００μmである。第２層の厚さが下限値未満の場合
は、遮熱効果が十分でなく、一方、第２層の厚さが上限
値を超える場合は、剥離寿命が短くなる。
において、第１層である内側金属層の厚さは５０〜１５
０μmの範囲とすることが好ましい。なお、より好まし
い内側金属層の厚さは、下限値が７５μmであり、上限
値が１２５μmである。内側金属層の厚さが下限値未満
の場合は、酸素又は腐食成分の透過抑制効果が小さくな
り、一方、内側金属層の厚さが上限値を超える場合は、
内側金属層の剥離寿命が短くなる。また、これらの本発
明の遮熱コーティング多層膜において、第３層である外
側金属層の厚さは５０〜１５０μmの範囲とすることが
好ましい。なお、より好ましい外側金属層の厚さは、下
限値が７５μmであり、上限値が１２５μmである。外側
金属層の厚さが下限値未満の場合は、酸素又は腐食成分
の透過抑制効果が小さくなり、一方、外側金属層の厚さ
が上限値を超える場合は、第２層セラミックス皮膜の剥
離寿命が短くなる。また、これらの本発明の遮熱コーテ
ィング多層膜において、第２層の厚さは１００〜５００
μmの範囲とすることが好ましい。なお、より好ましい
第２層の厚さは、下限値が２００μmであり、上限値が
３００μmである。第２層の厚さが下限値未満の場合
は、遮熱効果が十分でなく、一方、第２層の厚さが上限
値を超える場合は、剥離寿命が短くなる。
【００１２】また、これらの本発明の遮熱コーティング
多層膜において、第２層における低熱伝導性のセラミッ
クスは、安定化剤としてＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ
2Ｏ3及びＣｅＯのいずれかを使用した部分安定化ジルコ
ニアとすることが好ましい。また、これらの本発明の遮
熱コーティング多層膜において、第２層における金属
は、ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及び／又はＣｏ）とするこ
とが好ましい。また、これらの本発明の遮熱コーティン
グ多層膜において、第２層における金属は、Ｐｔ、Ｉｒ
及びＡｕの少なくともいずれかとすることができる。ま
た、これらの本発明の遮熱コーティング多層膜におい
て、第２層における金属は、ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及
び／又はＣｏ）粉末の表面をＰｔ、Ｉｒ及びＡｕの少な
くともいずれかで被覆したものとすることができる。
多層膜において、第２層における低熱伝導性のセラミッ
クスは、安定化剤としてＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ
2Ｏ3及びＣｅＯのいずれかを使用した部分安定化ジルコ
ニアとすることが好ましい。また、これらの本発明の遮
熱コーティング多層膜において、第２層における金属
は、ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及び／又はＣｏ）とするこ
とが好ましい。また、これらの本発明の遮熱コーティン
グ多層膜において、第２層における金属は、Ｐｔ、Ｉｒ
及びＡｕの少なくともいずれかとすることができる。ま
た、これらの本発明の遮熱コーティング多層膜におい
て、第２層における金属は、ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及
び／又はＣｏ）粉末の表面をＰｔ、Ｉｒ及びＡｕの少な
くともいずれかで被覆したものとすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は、本発明の実施の第１形態による遮
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として耐食
・耐酸化性の高い金属の内側金属層１２、第１層につい
で施工される第２層として安定化ジルコニアあるいは部
分安定化ジルコニアと金属とを混合した金属・セラミッ
クス混合遮熱層１８、さらに、第３層として耐食・耐酸
化性及び耐摩耗性の高い金属の外側金属層１６からなる
遮熱コーティングシステムである。
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は、本発明の実施の第１形態による遮
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として耐食
・耐酸化性の高い金属の内側金属層１２、第１層につい
で施工される第２層として安定化ジルコニアあるいは部
分安定化ジルコニアと金属とを混合した金属・セラミッ
クス混合遮熱層１８、さらに、第３層として耐食・耐酸
化性及び耐摩耗性の高い金属の外側金属層１６からなる
遮熱コーティングシステムである。
【００１４】第１層である内側金属層１２及び第３層で
ある外側金属層１６としては、ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ
及び／又はＣｏ）が一般的に用いられ、第１層及び第３
層の厚さはそれぞれ５０〜１５０μm、望ましくは７５
〜１２５μmである。内側金属層１２及び外側金属層１
６は、例えば、減圧プラズマ溶射等の溶射又は物理蒸着
（ＰＶＤ）等にて施工される。また、第２層である金属
・セラミックス混合遮熱層１８は、セラミックス２０と
して、通常、安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニ
アが用いられるが、特に、安定化剤としてＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3及びＣｅＯのいずれかを使用した
部分安定化ジルコニアを用いることが好ましい。また、
第２層に用いる金属２２は、ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及
び／もしくはＣｏ）が好ましく、その他に、Ｐｔ、Ｉ
ｒ、Ａｕなど、又はＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及び／もし
くはＣｏ）粉末の表面をＰｔ、Ｉｒ、Ａｕ等で被覆した
ものを用いることができる。金属・セラミックス混合遮
熱層１８は、例えば、大気プラズマ溶射等の溶射又は物
理蒸着（ＰＶＤ）等にて、厚さ１００〜５００μm、望
ましくは２００〜３００μmに施工される。
ある外側金属層１６としては、ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ
及び／又はＣｏ）が一般的に用いられ、第１層及び第３
層の厚さはそれぞれ５０〜１５０μm、望ましくは７５
〜１２５μmである。内側金属層１２及び外側金属層１
６は、例えば、減圧プラズマ溶射等の溶射又は物理蒸着
（ＰＶＤ）等にて施工される。また、第２層である金属
・セラミックス混合遮熱層１８は、セラミックス２０と
して、通常、安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニ
アが用いられるが、特に、安定化剤としてＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3及びＣｅＯのいずれかを使用した
部分安定化ジルコニアを用いることが好ましい。また、
第２層に用いる金属２２は、ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及
び／もしくはＣｏ）が好ましく、その他に、Ｐｔ、Ｉ
ｒ、Ａｕなど、又はＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及び／もし
くはＣｏ）粉末の表面をＰｔ、Ｉｒ、Ａｕ等で被覆した
ものを用いることができる。金属・セラミックス混合遮
熱層１８は、例えば、大気プラズマ溶射等の溶射又は物
理蒸着（ＰＶＤ）等にて、厚さ１００〜５００μm、望
ましくは２００〜３００μmに施工される。
【００１５】図２は、本発明の実施の第２形態による遮
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として内側
金属層１２、第１層についで施工される第２層として安
定化ジルコニアあるいは部分安定化ジルコニアと金属と
の混合比を変化させた金属・セラミックス混合傾斜遮熱
層２４、さらに、第３層として外側金属層１６からなる
遮熱コーティングシステムである。第１層である内側金
属層１２及び第３層である外側金属層１６としては、Ｍ
ＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及び／又はＣｏ）が一般的に用い
られ、第１層及び第３層の厚さはそれぞれ５０〜１５０
μm、望ましくは７５〜１２５μmである。また、第２層
である金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２４は、内側
金属層１２と接する面に向かって金属２２の混合比が多
くなるように金属２２とセラミックス２０との混合比を
略連続的に変化させている。これにより、第１層と第２
層の間の熱膨張係数の差を緩和することができる。金属
・セラミックス混合傾斜遮熱層２４の施工方法として
は、金属粉末とセラミックス粉末との組成比を、例えば
１０vol％毎に変化させた混合粉末をボールミル等によ
り準備し、それを大気プラズマ溶射にて順次積層する方
法、又は２種類の粉末供給ポートを持つ溶射装置から連
続的に金属とセラミックスとの供給割合を変化させて積
層する方法等があり、その厚さは１００〜５００μm、
望ましくは２００〜３００μmである。他の構成及び作
用は、実施の第１形態の場合と同様である。
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として内側
金属層１２、第１層についで施工される第２層として安
定化ジルコニアあるいは部分安定化ジルコニアと金属と
の混合比を変化させた金属・セラミックス混合傾斜遮熱
層２４、さらに、第３層として外側金属層１６からなる
遮熱コーティングシステムである。第１層である内側金
属層１２及び第３層である外側金属層１６としては、Ｍ
ＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及び／又はＣｏ）が一般的に用い
られ、第１層及び第３層の厚さはそれぞれ５０〜１５０
μm、望ましくは７５〜１２５μmである。また、第２層
である金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２４は、内側
金属層１２と接する面に向かって金属２２の混合比が多
くなるように金属２２とセラミックス２０との混合比を
略連続的に変化させている。これにより、第１層と第２
層の間の熱膨張係数の差を緩和することができる。金属
・セラミックス混合傾斜遮熱層２４の施工方法として
は、金属粉末とセラミックス粉末との組成比を、例えば
１０vol％毎に変化させた混合粉末をボールミル等によ
り準備し、それを大気プラズマ溶射にて順次積層する方
法、又は２種類の粉末供給ポートを持つ溶射装置から連
続的に金属とセラミックスとの供給割合を変化させて積
層する方法等があり、その厚さは１００〜５００μm、
望ましくは２００〜３００μmである。他の構成及び作
用は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００１６】図３は、本発明の実施の第３形態による遮
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として内側
金属層１２、第１層についで施工される第２層として安
定化ジルコニアあるいは部分安定化ジルコニアと金属と
の混合比を変化させた金属・セラミックス混合傾斜遮熱
層２６、さらに、第３層として外側金属層１６からなる
遮熱コーティングシステムである。第１層である内側金
属層１２及び第３層である外側金属層１６としては、Ｍ
ＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及び／又はＣｏ）が一般的に用い
られ、第１層及び第３層の厚さはそれぞれ５０〜１５０
μm、望ましくは７５〜１２５μmである。また、第２層
である金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２６は、内側
金属層１２と接する面及び外側金属層１６と接する面の
両側に向かって金属２２の混合比が多くなるように金属
２２とセラミックス２０との混合比を略連続的に変化さ
せている。これにより、第１層と第２層の間及び第２層
と第３層の間の熱膨張係数の差を緩和することができ
る。第２層の厚さは１００〜５００μm、望ましくは２
００〜３００μmである。他の構成及び作用は、実施の
第１、第２形態の場合と同様である。
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として内側
金属層１２、第１層についで施工される第２層として安
定化ジルコニアあるいは部分安定化ジルコニアと金属と
の混合比を変化させた金属・セラミックス混合傾斜遮熱
層２６、さらに、第３層として外側金属層１６からなる
遮熱コーティングシステムである。第１層である内側金
属層１２及び第３層である外側金属層１６としては、Ｍ
ＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及び／又はＣｏ）が一般的に用い
られ、第１層及び第３層の厚さはそれぞれ５０〜１５０
μm、望ましくは７５〜１２５μmである。また、第２層
である金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２６は、内側
金属層１２と接する面及び外側金属層１６と接する面の
両側に向かって金属２２の混合比が多くなるように金属
２２とセラミックス２０との混合比を略連続的に変化さ
せている。これにより、第１層と第２層の間及び第２層
と第３層の間の熱膨張係数の差を緩和することができ
る。第２層の厚さは１００〜５００μm、望ましくは２
００〜３００μmである。他の構成及び作用は、実施の
第１、第２形態の場合と同様である。
【００１７】図４は、本発明の実施の第４形態による遮
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として耐食
・耐酸化性の高い金属の内側金属層１２、第１層につい
で施工される第２層として安定化ジルコニアあるいは部
分安定化ジルコニアからなるセラミックス遮熱層１４、
さらに、第３層としてセラミックス遮熱層１４の表面及
び端面を被覆するように施工された耐食・耐酸化性及び
耐摩耗性の高い金属の外側金属層２８からなる遮熱コー
ティングシステムである。外側金属層２８は、セラミッ
クス遮熱層１４、内側金属層１２及び金属母材１０の積
層された端面を被覆するように施工される。第１層であ
る内側金属層１２及び第３層である外側金属層２８とし
ては、ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及び／又はＣｏ）が一般
的に用いられ、第１層及び第３層の厚さはそれぞれ５０
〜１５０μm、望ましくは７５〜１２５μmである。ま
た、端面に施工される第３層の厚さは５０〜１５０μ
m、望ましくは６０〜１２０μmである。内側金属層１２
及び外側金属層２８は、例えば、減圧プラズマ溶射等の
溶射又は物理蒸着（ＰＶＤ）等にて施工される。
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として耐食
・耐酸化性の高い金属の内側金属層１２、第１層につい
で施工される第２層として安定化ジルコニアあるいは部
分安定化ジルコニアからなるセラミックス遮熱層１４、
さらに、第３層としてセラミックス遮熱層１４の表面及
び端面を被覆するように施工された耐食・耐酸化性及び
耐摩耗性の高い金属の外側金属層２８からなる遮熱コー
ティングシステムである。外側金属層２８は、セラミッ
クス遮熱層１４、内側金属層１２及び金属母材１０の積
層された端面を被覆するように施工される。第１層であ
る内側金属層１２及び第３層である外側金属層２８とし
ては、ＭＣｒＡｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ及び／又はＣｏ）が一般
的に用いられ、第１層及び第３層の厚さはそれぞれ５０
〜１５０μm、望ましくは７５〜１２５μmである。ま
た、端面に施工される第３層の厚さは５０〜１５０μ
m、望ましくは６０〜１２０μmである。内側金属層１２
及び外側金属層２８は、例えば、減圧プラズマ溶射等の
溶射又は物理蒸着（ＰＶＤ）等にて施工される。
【００１８】第３層である外側金属層２８は、金属母材
１０、内側金属層１２（第１層）及びセラミックス遮熱
層１４（第２層）が基材端面で露出する露出することが
ないよう施工される。これにより、金属層（第１層及び
第３層）の酸化及び腐食を防止することができ、セラミ
ックス遮熱層（第２層）の剥離寿命が延長される。ま
た、第２層であるセラミックス遮熱層１４は、セラミッ
クスとして、通常、安定化ジルコニア又は部分安定化ジ
ルコニアが用いられるが、特に、安定化剤としてＭｇ
Ｏ、ＣａＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3及びＣｅＯのいずれかを
使用した部分安定化ジルコニアを用いることが好まし
い。セラミックス遮熱層１４は、例えば、大気プラズマ
溶射等の溶射又は物理蒸着（ＰＶＤ）等にて、厚さ１０
０〜５００μm、望ましくは２００〜３００μmに施工さ
れる。
１０、内側金属層１２（第１層）及びセラミックス遮熱
層１４（第２層）が基材端面で露出する露出することが
ないよう施工される。これにより、金属層（第１層及び
第３層）の酸化及び腐食を防止することができ、セラミ
ックス遮熱層（第２層）の剥離寿命が延長される。ま
た、第２層であるセラミックス遮熱層１４は、セラミッ
クスとして、通常、安定化ジルコニア又は部分安定化ジ
ルコニアが用いられるが、特に、安定化剤としてＭｇ
Ｏ、ＣａＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3及びＣｅＯのいずれかを
使用した部分安定化ジルコニアを用いることが好まし
い。セラミックス遮熱層１４は、例えば、大気プラズマ
溶射等の溶射又は物理蒸着（ＰＶＤ）等にて、厚さ１０
０〜５００μm、望ましくは２００〜３００μmに施工さ
れる。
【００１９】図５は、本発明の実施の第５形態による遮
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として内側
金属層１２、第１層についで施工される第２層として安
定化ジルコニアあるいは部分安定化ジルコニアと金属と
を混合した金属・セラミックス混合遮熱層１８、さら
に、第３層として金属・セラミックス混合遮熱層１８の
表面及び端面を被覆するように施工された外側金属層２
８からなる遮熱コーティングシステムである。外側金属
層２８は、金属・セラミックス混合遮熱層１８、内側金
属層１２及び金属母材１０の積層された端面を被覆する
ように施工される。他の構成及び作用は、実施の第１、
第４形態の場合と同様である。
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として内側
金属層１２、第１層についで施工される第２層として安
定化ジルコニアあるいは部分安定化ジルコニアと金属と
を混合した金属・セラミックス混合遮熱層１８、さら
に、第３層として金属・セラミックス混合遮熱層１８の
表面及び端面を被覆するように施工された外側金属層２
８からなる遮熱コーティングシステムである。外側金属
層２８は、金属・セラミックス混合遮熱層１８、内側金
属層１２及び金属母材１０の積層された端面を被覆する
ように施工される。他の構成及び作用は、実施の第１、
第４形態の場合と同様である。
【００２０】図６は、本発明の実施の第６形態による遮
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として内側
金属層１２、第１層についで施工される第２層として安
定化ジルコニアあるいは部分安定化ジルコニアと金属と
の混合比を変化させた金属・セラミックス混合傾斜遮熱
層２４、さらに、第３層として金属・セラミックス混合
傾斜遮熱層２４の表面及び端面を被覆するように施工さ
れた外側金属層２８からなる遮熱コーティングシステム
である。金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２４（第２
層）は、内側金属層１２と接する面に向かって金属２２
の混合比が多くなるように金属２２とセラミックス２０
との混合比を略連続的に変化させている。外側金属層２
８は、金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２４、内側金
属層１２及び金属母材１０の積層された端面を被覆する
ように施工される。他の構成及び作用は、実施の第１、
第２、第４形態の場合と同様である。
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として内側
金属層１２、第１層についで施工される第２層として安
定化ジルコニアあるいは部分安定化ジルコニアと金属と
の混合比を変化させた金属・セラミックス混合傾斜遮熱
層２４、さらに、第３層として金属・セラミックス混合
傾斜遮熱層２４の表面及び端面を被覆するように施工さ
れた外側金属層２８からなる遮熱コーティングシステム
である。金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２４（第２
層）は、内側金属層１２と接する面に向かって金属２２
の混合比が多くなるように金属２２とセラミックス２０
との混合比を略連続的に変化させている。外側金属層２
８は、金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２４、内側金
属層１２及び金属母材１０の積層された端面を被覆する
ように施工される。他の構成及び作用は、実施の第１、
第２、第４形態の場合と同様である。
【００２１】図７は、本発明の実施の第７形態による遮
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として内側
金属層１２、第１層についで施工される第２層として安
定化ジルコニアあるいは部分安定化ジルコニアと金属と
の混合比を変化させた金属・セラミックス混合傾斜遮熱
層２６、さらに、第３層として金属・セラミックス混合
傾斜遮熱層２６の表面及び端面を被覆するように施工さ
れた外側金属層２８からなる遮熱コーティングシステム
である。金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２６（第２
層）は、内側金属層１２と接する面及びその対面である
外側金属層２８と接する面の両側に向かって金属２２の
混合比が多くなるように金属２２とセラミックス２０と
の混合比を略連続的に変化させている。外側金属層２８
は、金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２６、内側金属
層１２及び金属母材１０の積層された端面を被覆するよ
うに施工される。他の構成及び作用は、実施の第１、第
２、第３、第４形態の場合と同様である。
熱コーティング多層膜を概念図として示している。本実
施の形態は、金属母材１０の表面に、第１層として内側
金属層１２、第１層についで施工される第２層として安
定化ジルコニアあるいは部分安定化ジルコニアと金属と
の混合比を変化させた金属・セラミックス混合傾斜遮熱
層２６、さらに、第３層として金属・セラミックス混合
傾斜遮熱層２６の表面及び端面を被覆するように施工さ
れた外側金属層２８からなる遮熱コーティングシステム
である。金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２６（第２
層）は、内側金属層１２と接する面及びその対面である
外側金属層２８と接する面の両側に向かって金属２２の
混合比が多くなるように金属２２とセラミックス２０と
の混合比を略連続的に変化させている。外側金属層２８
は、金属・セラミックス混合傾斜遮熱層２６、内側金属
層１２及び金属母材１０の積層された端面を被覆するよ
うに施工される。他の構成及び作用は、実施の第１、第
２、第３、第４形態の場合と同様である。
【００２２】なお、本発明の遮熱コーティング多層膜
を、ガスタービン部品等の高温環境で使用される金属製
部材に対して適用する場合は、施工コストを考慮し、タ
ービン部品等に施される遮熱コーティング全体に本発明
を適用する必要はなく、特に使用条件の厳しい部位（例
えば、タービン翼におけるリーディングエッジ部）にの
み本発明の遮熱コーティングを採用し、その他の部位は
従来コーティングで対応することも可能である。
を、ガスタービン部品等の高温環境で使用される金属製
部材に対して適用する場合は、施工コストを考慮し、タ
ービン部品等に施される遮熱コーティング全体に本発明
を適用する必要はなく、特に使用条件の厳しい部位（例
えば、タービン翼におけるリーディングエッジ部）にの
み本発明の遮熱コーティングを採用し、その他の部位は
従来コーティングで対応することも可能である。
【００２３】
【実施例】以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴とするところをより一層明確にする。 実施例１ 図２を参照して説明すると、ガスタービン翼に用いられ
る超合金からなる丸棒母材上に、第１層として減圧プラ
ズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施
工した後、第２層として、安定化剤にＹ2Ｏ3を用いた部
分安定化ジルコニアと金属（ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ）の混
合傾斜遮熱層を大気プラズマ溶射にて約２５０μm施工
し、さらに第３層として、減圧プラズマ溶射にてＮｉＣ
ｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施工した。混合傾斜遮
熱層は、第１層と接する面に向かって金属の混合比が多
くなるように金属と部分安定化ジルコニアとの混合比を
略連続的に変化させた。
徴とするところをより一層明確にする。 実施例１ 図２を参照して説明すると、ガスタービン翼に用いられ
る超合金からなる丸棒母材上に、第１層として減圧プラ
ズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施
工した後、第２層として、安定化剤にＹ2Ｏ3を用いた部
分安定化ジルコニアと金属（ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ）の混
合傾斜遮熱層を大気プラズマ溶射にて約２５０μm施工
し、さらに第３層として、減圧プラズマ溶射にてＮｉＣ
ｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施工した。混合傾斜遮
熱層は、第１層と接する面に向かって金属の混合比が多
くなるように金属と部分安定化ジルコニアとの混合比を
略連続的に変化させた。
【００２４】実施例２ 図６を参照して説明すると、ガスタービン翼に用いられ
る超合金からなる丸棒母材上に、第１層として減圧プラ
ズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施
工した後、第２層として、安定化剤にＹ2Ｏ3を用いた部
分安定化ジルコニアと金属（ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ）の混
合傾斜遮熱層を大気プラズマ溶射にて約２５０μm施工
し、さらに第３層として、減圧プラズマ溶射にてＮｉＣ
ｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施工した。混合傾斜遮
熱層は、第１層と接する面に向かって金属の混合比が多
くなるように金属と部分安定化ジルコニアとの混合比を
略連続的に変化させた。また、第３層のＮｉＣｏＣｒＡ
ｌＹ合金は、第２層、第１層及び母材の積層された端面
が被覆されるように施工した。
る超合金からなる丸棒母材上に、第１層として減圧プラ
ズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施
工した後、第２層として、安定化剤にＹ2Ｏ3を用いた部
分安定化ジルコニアと金属（ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ）の混
合傾斜遮熱層を大気プラズマ溶射にて約２５０μm施工
し、さらに第３層として、減圧プラズマ溶射にてＮｉＣ
ｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施工した。混合傾斜遮
熱層は、第１層と接する面に向かって金属の混合比が多
くなるように金属と部分安定化ジルコニアとの混合比を
略連続的に変化させた。また、第３層のＮｉＣｏＣｒＡ
ｌＹ合金は、第２層、第１層及び母材の積層された端面
が被覆されるように施工した。
【００２５】実施例３ 図７を参照して説明すると、ガスタービン翼に用いられ
る超合金からなる丸棒母材上に、第１層として減圧プラ
ズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施
工した後、第２層として、安定化剤にＹ2Ｏ3を用いた部
分安定化ジルコニアと金属（ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ）の混
合傾斜遮熱層を大気プラズマ溶射にて約２５０μm施工
し、さらに第３層として、減圧プラズマ溶射にてＮｉＣ
ｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施工した。混合傾斜遮
熱層は、第１層と接する面及び第３層と接する面の両側
に向かって金属の混合比が多くなるように金属と部分安
定化ジルコニアとの混合比を略連続的に変化させた。ま
た、第３層のＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金は、第２層、第１
層及び母材の積層された端面が被覆されるように施工し
た。
る超合金からなる丸棒母材上に、第１層として減圧プラ
ズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施
工した後、第２層として、安定化剤にＹ2Ｏ3を用いた部
分安定化ジルコニアと金属（ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ）の混
合傾斜遮熱層を大気プラズマ溶射にて約２５０μm施工
し、さらに第３層として、減圧プラズマ溶射にてＮｉＣ
ｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施工した。混合傾斜遮
熱層は、第１層と接する面及び第３層と接する面の両側
に向かって金属の混合比が多くなるように金属と部分安
定化ジルコニアとの混合比を略連続的に変化させた。ま
た、第３層のＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金は、第２層、第１
層及び母材の積層された端面が被覆されるように施工し
た。
【００２６】比較例１ 図８を参照して説明すると、ガスタービン翼に用いられ
る超合金からなる丸棒母材上に、第１層として減圧プラ
ズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施
工した後、第２層として、安定化剤にＹ2Ｏ3を用いた部
分安定化ジルコニアからなる遮熱層を大気プラズマ溶射
にて約２５０μm施工し、さらに第３層として、減圧プ
ラズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm
施工した。
る超合金からなる丸棒母材上に、第１層として減圧プラ
ズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm施
工した後、第２層として、安定化剤にＹ2Ｏ3を用いた部
分安定化ジルコニアからなる遮熱層を大気プラズマ溶射
にて約２５０μm施工し、さらに第３層として、減圧プ
ラズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を約１２０μm
施工した。
【００２７】これらの４種類のサンプルを１１００℃の
高温大気炉中に放置する酸化試験を行った。耐酸化性評
価は、第２層のセラミック層が第１層の金属層からマク
ロ的に剥離する時間により評価した。表１に皮膜の剥離
時間の測定結果を示す。表１に示す結果から、本発明の
実施例１、２、３の製品の方が、比較例１の製品に比較
して、皮膜のマクロ的剥離時間が長く、皮膜の剥離寿命
が延長されることがわかった。
高温大気炉中に放置する酸化試験を行った。耐酸化性評
価は、第２層のセラミック層が第１層の金属層からマク
ロ的に剥離する時間により評価した。表１に皮膜の剥離
時間の測定結果を示す。表１に示す結果から、本発明の
実施例１、２、３の製品の方が、比較例１の製品に比較
して、皮膜のマクロ的剥離時間が長く、皮膜の剥離寿命
が延長されることがわかった。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 内側金属層（第１層）、金属・セラミックス混
合遮熱層又は金属・セラミックス混合傾斜遮熱層（第２
層）、外側金属層（第３層）からなる３層構造の遮熱コ
ーティングとすることにより、金属とセラミックスとの
間の熱応力を緩和するとともに、金属層の酸化及び腐食
を抑制して、遮熱層（第２層）の剥離を防止し、皮膜の
長寿命化を図ることができる。 （２） 上記の３層構造の遮熱コーティングにおいて、
特に、第２層を金属とセラミックスの混合比を変化させ
て傾斜機能化した金属・セラミックス混合傾斜遮熱層と
することにより、金属とセラミックスとの間の熱応力が
より緩和され、遮熱層と金属層の剥離が生じ難くなり、
皮膜寿命の延長化が図れる。 （３） ３層構造の遮熱コーティングにおいて、第３層
の外側金属層を第２層、第１層及び金属母材の積層され
た端面が被覆されるように施工することにより、皮膜端
面から酸素や燃焼ガス中の腐食成分が浸透するのを抑制
し、金属層の酸化及び腐食を防止して、遮熱層（第２
層）の剥離寿命を延長させることができ、皮膜の長寿命
化を図ることができる。特に、酸素バリアーとしてセラ
ミックス層の外側及び端面に金属層を施すことにより、
セラミックス層の剥離を誘発してコーティングシステム
の寿命を支配する金属下地層（第１層）の酸化を抑制す
ることができ、遮熱コーティングシステムの長寿命化が
図れる。 （４） 本発明の遮熱コーティング多層膜を、ガスター
ビンの動静翼（動翼、静翼）、燃焼器などの金属製部材
に適用する場合は、これらの部材の長寿命化による性能
向上が図れる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） 内側金属層（第１層）、金属・セラミックス混
合遮熱層又は金属・セラミックス混合傾斜遮熱層（第２
層）、外側金属層（第３層）からなる３層構造の遮熱コ
ーティングとすることにより、金属とセラミックスとの
間の熱応力を緩和するとともに、金属層の酸化及び腐食
を抑制して、遮熱層（第２層）の剥離を防止し、皮膜の
長寿命化を図ることができる。 （２） 上記の３層構造の遮熱コーティングにおいて、
特に、第２層を金属とセラミックスの混合比を変化させ
て傾斜機能化した金属・セラミックス混合傾斜遮熱層と
することにより、金属とセラミックスとの間の熱応力が
より緩和され、遮熱層と金属層の剥離が生じ難くなり、
皮膜寿命の延長化が図れる。 （３） ３層構造の遮熱コーティングにおいて、第３層
の外側金属層を第２層、第１層及び金属母材の積層され
た端面が被覆されるように施工することにより、皮膜端
面から酸素や燃焼ガス中の腐食成分が浸透するのを抑制
し、金属層の酸化及び腐食を防止して、遮熱層（第２
層）の剥離寿命を延長させることができ、皮膜の長寿命
化を図ることができる。特に、酸素バリアーとしてセラ
ミックス層の外側及び端面に金属層を施すことにより、
セラミックス層の剥離を誘発してコーティングシステム
の寿命を支配する金属下地層（第１層）の酸化を抑制す
ることができ、遮熱コーティングシステムの長寿命化が
図れる。 （４） 本発明の遮熱コーティング多層膜を、ガスター
ビンの動静翼（動翼、静翼）、燃焼器などの金属製部材
に適用する場合は、これらの部材の長寿命化による性能
向上が図れる。
【図１】本発明の実施の第１形態による遮熱コーティン
グ多層膜の概念断面図である。
グ多層膜の概念断面図である。
【図２】本発明の実施の第２形態による遮熱コーティン
グ多層膜の概念断面図である。
グ多層膜の概念断面図である。
【図３】本発明の実施の第３形態による遮熱コーティン
グ多層膜の概念断面図である。
グ多層膜の概念断面図である。
【図４】本発明の実施の第４形態による遮熱コーティン
グ多層膜の概念断面図である。
グ多層膜の概念断面図である。
【図５】本発明の実施の第５形態による遮熱コーティン
グ多層膜の概念断面図である。
グ多層膜の概念断面図である。
【図６】本発明の実施の第６形態による遮熱コーティン
グ多層膜の概念断面図である。
グ多層膜の概念断面図である。
【図７】本発明の実施の第７形態による遮熱コーティン
グ多層膜の概念断面図である。
グ多層膜の概念断面図である。
【図８】従来の遮熱コーティング多層膜の一例の概念断
面図である。
面図である。
１０ 金属母材 １２ 内側金属層 １４ セラミックス遮熱層 １６、２８ 外側金属層 １８ 金属・セラミックス混合遮熱層 ２０ セラミックス ２２ 金属 ２４、２６ 金属・セラミックス混合傾斜遮熱層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 4/10 Ｃ２３Ｃ 4/10 28/00 28/00 Ｂ Ｆ０１Ｄ 5/28 Ｆ０１Ｄ 5/28 (72)発明者 苧野 兵衛 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 平10−272722（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 4/00 B32B 15/01 C23C 28/00 F01D 5/28
Claims (12)
- 【請求項１】 金属母材を被覆する第１層がＮｉ基合
金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合
金のいずれかからなる内側金属層であり、この第１層を
被覆する第２層が金属と低熱伝導性のセラミックスとを
混合した金属・セラミックス混合遮熱層であり、この第
２層を被覆する第３層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ
−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいずれかからなる
外側金属層であることを特徴とする遮熱コーティング多
層膜。 - 【請求項２】 金属母材を被覆する第１層がＮｉ基合
金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合
金のいずれかからなる内側金属層であり、この第１層を
被覆する第２層が内側金属層と接する面に向かって金属
の混合比が多くなるように金属と低熱伝導性のセラミッ
クスとの混合比を略連続的に変化させた金属・セラミッ
クス混合傾斜遮熱層であり、この第２層を被覆する第３
層がＮｉ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣ
ｏ−Ｎｉ基合金のいずれかからなる外側金属層であるこ
とを特徴とする遮熱コーティング多層膜。 - 【請求項３】 金属母材を被覆する第１層がＮｉ基合
金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合
金のいずれかからなる内側金属層であり、この第１層を
被覆する第２層が内側金属層と接する面及び外側金属層
と接する面の両側に向かって金属の混合比が多くなるよ
うに金属と低熱伝導性のセラミックスとの混合比を略連
続的に変化させた金属・セラミックス混合傾斜遮熱層で
あり、この第２層を被覆する第３層がＮｉ基合金、Ｃｏ
基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合金のいず
れかからなる外側金属層であることを特徴とする遮熱コ
ーティング多層膜。 - 【請求項４】 金属母材を被覆する第１層がＮｉ基合
金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ−Ｎｉ基合
金のいずれかからなる内側金属層であり、この第１層を
被覆する第２層が低熱伝導性のセラミックスからなるセ
ラミックス遮熱層であり、この第２層を被覆する第３層
がＮｉ基合金、Ｃｏ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ基合金及びＣｏ
−Ｎｉ基合金のいずれかからなる外側金属層であり、第
３層である外側金属層が第２層、第１層及び金属母材の
積層された端面を被覆するように施工されてなることを
特徴とする遮熱コーティング多層膜。 - 【請求項５】 第３層である外側金属層が第２層、第１
層及び金属母材の積層された端面を被覆するように施工
されてなる請求項１、２又は３記載の遮熱コーティング
多層膜。 - 【請求項６】 第１層である内側金属層の厚さが５０〜
１５０μmの範囲である請求項１〜５のいずれかに記載
の遮熱コーティング多層膜。 - 【請求項７】 第３層である外側金属層の厚さが５０〜
１５０μmの範囲である請求項１〜６のいずれかに記載
の遮熱コーティング多層膜。 - 【請求項８】 第２層の厚さが１００〜５００μmの範
囲である請求項１〜７のいずれかに記載の遮熱コーティ
ング多層膜。 - 【請求項９】 第２層における低熱伝導性のセラミック
スが、安定化剤としてＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｙｂ2
Ｏ3及びＣｅＯのいずれかを使用した部分安定化ジルコ
ニアである請求項１〜８のいずれかに記載の遮熱コーテ
ィング多層膜。 - 【請求項１０】 第２層における金属が、ＭＣｒＡｌＹ
である請求項１〜９のいずれかに記載の遮熱コーティン
グ多層膜。 - 【請求項１１】 第２層における金属が、Ｐｔ、Ｉｒ及
びＡｕの少なくともいずれかである請求項１〜９のいず
れかに記載の遮熱コーティング多層膜。 - 【請求項１２】 第２層における金属が、ＭＣｒＡｌＹ
粉末の表面をＰｔ、Ｉｒ及びＡｕの少なくともいずれか
で被覆したものである請求項１〜９のいずれかに記載の
遮熱コーティング多層膜。
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| JP2000093795A JP3224028B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 遮熱コーティング多層膜 |
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| JP2000093795A JP3224028B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 遮熱コーティング多層膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001279419A JP2001279419A (ja) | 2001-10-10 |
| JP3224028B2 true JP3224028B2 (ja) | 2001-10-29 |
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| JP2000093795A Expired - Fee Related JP3224028B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 遮熱コーティング多層膜 |
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| JP (1) | JP3224028B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101920565B1 (ko) * | 2017-07-04 | 2018-11-20 | 두산중공업 주식회사 | 우수한 열적 내구성을 가지는 열차폐 코팅층 및 이의 제조방법 |
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| US20110297358A1 (en) * | 2010-06-07 | 2011-12-08 | The Boeing Company | Nano-coating thermal barrier and method for making the same |
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2000
- 2000-03-30 JP JP2000093795A patent/JP3224028B2/ja not_active Expired - Fee Related
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