JP4533719B2 - Tbc用溶射原料およびその製造方法、ガスタービン部材並びにガスタービン - Google Patents
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Description
図11は、従来の遮熱コーティング膜の構成を示す断面図である。
従来、遮熱コーティング膜は、動翼等の基材11上にMCrAlY合金よりなる金属結合層12が積層され、さらにその上にトップコートとしてZrO2(ジルコニア)系セラミックス層13、例えばY2O3を6〜8wt%の割合で添加した部分安定化ZrO2(以下、YSZとする。)層、が積層された構成となっている。ここでMCrAlYのMは、NiやCoやFe等の単独元素またはそれらの2種類以上の元素の組み合わせである。
この場合に単斜晶と正方晶の熱膨張率の違いにより、内部に熱応力を生ずる問題
がある。
また、本発明の第一の態様の他の目的は、より高い遮熱性とより高い耐剥離性とを兼ね備えた遮熱コーティング材を適用することによって、温度環境が従来よりも高温であっても十分な耐久性を有するガスタービン部材を提供することである。
また、本発明の第二の態様の他の目的は、トップコートにYSZを用いた場合と比べてより高い遮熱性とより高い耐剥離性とを兼ね備えた遮熱コーティング材を適用することによって、温度環境が従来よりも高温であっても十分な耐久性を有するガスタービン部材を提供することである。
(1)前記セラミックス層の多孔質部分における気孔率は、1%以上30%以下であること。
(2)前記セラミックス層の多孔質部分における密度は、4g/mm3以上6.5g/mm3以下であること。
(3)前記セラミックス層の熱伝導率は、0.5w/m・K以上5w/m・K以下であること。
(4)前記セラミックス層の断面における単位長さ(1mm)あたりの前記き裂の数は、1本以上10本以下であること。
(1)前記Dy2O3の添加割合は、0.01wt%以上16.00wt%以下であり、前記Yb2O3の添加割合は、0.01wt%以上17.00wt%以下であり、かつDy2O3の添加割合とYb2O3の添加割合との合計は10wt%以上20wt%以下であり、安定化剤以外のZrO2の添加割合は、80wt%以上90wt%以下であること。
(2)前記セラミックス層は、ZrO2粉末、Dy2O3粉末およびYb2O3粉末を混合し、それを固溶化させてなるZrO2−Dy2O3−Yb2O3粉末の溶射により形成された皮膜であること。
(3)前記セラミックス層は、所定の組成を有するインゴットを電子ビーム物理蒸着により形成された皮膜であること。
図1は、本発明の第一の態様にかかる遮熱コーティング材を適用した遮熱コーティング膜の構成を示す断面図である。
遮熱コーティング膜は、動翼等の基材21の上に、耐食性および耐酸化性に優れた金属結合層22としてMCrAlY合金層が積層され、さらにその上にトップコートとして、たとえば、Y2O3、Dy2O3もしくはYb2O3のいずれか一つまたは2つ以上で部分安定化させたZrO2系セラミックス層23が積層された構成となっている。このセラミックス層23は多孔質であり、かつセラミックス層23には厚さ方向に伸びる微細なき裂24が生じている。
金属結合層の厚さは、基材21とZrO2系セラミックス層23との熱膨張係数の差を小さくして熱応力を緩和する機能を有する厚さであればよい。
図2は、遮熱コーティング膜の製造手順の一例を示すフローチャートである。
図3〜図5は、それぞれ、その遮熱コーティング膜の製造段階の一状態を示す断面図である。
図6は、本発明にかかる遮熱コーティング材を適用した遮熱コーティング膜の構成を示す断面図である。
遮熱コーティング膜は、動翼等の基材121の上に、耐食性および耐酸化性に優れた金属結合層としてMCrAlY合金層122が積層され、さらにその上にトップコートとして、Dy2O3およびYb2O3で部分安定化させたZrO2(以下、ZrO2−(Dy2O3+Yb2O3)とする)層123が積層された構成となっている。ここでMCrAlYのMは、NiやCoやFe等の単独元素またはそれらの2種類以上の元素の組み合わせである。
図7は、ZrO2−Dy2O3−Yb2O3粉末の製造手順を示すフローチャートである。
用いるバインダーとしては、特に限定されないが、水系や樹脂系バインダーが挙げられる。用いる分散剤としては、粉体を分散できるものであればよい。混合手段としては、ボールミルに限られず、アトライター等の通常の方法を用いることができる。造粒手段としては、スプレードライヤーに限られず、溶融、粉砕等の通常の方法を用いることができる。また、電子ビーム物理蒸着で用いるインゴットは、所定の組成を有する原料を焼結または電融固化して使用する。
図8は、本発明にかかるTBC用溶射原料を溶射した遮熱コーティング膜の構成の一例を示す断面図である。
遮熱コーティング膜は、動翼等の基材221の上に、耐食性および耐酸化性に優れた金属結合層として、例えばMCrAlY合金層222が積層され、さらにその上にトップコートとして、希土類酸化物で安定化させたZrO2(以下、ZrO2−希土類酸化物とする)層223が積層された構成となっている。ここでMCrAlYのMは、NiやCoやFe等の単独元素またはそれらの2種類以上の元素の組み合わせである。
ZrO2−希土類酸化物層223の厚さは、好ましくは0.1〜1.5mmである。0.1mmより薄いと遮熱性が充分でない場合があり、1.5mmより厚いと耐久性が著しく低下する場合があるからである。金属結合層の厚さは、基材221とZrO2−希土類酸化物層223との熱膨張係数の差を小さくして熱応力を緩和する機能を有する厚さであればよく、好ましくは0.03〜1.0mmである。
比表面積10m2/g以上のジルコニア粉体は、市販されている。現在、比表面積の最大のものとして50m2/gまでのジルコニア粉体が製造されており、好適に使用できる。
比表面積10m2/g以上の希土類酸化物の粉体は、希土類の炭酸塩を熱分解して得られることが知られている。現在、比表面積の最大のものとして30m2/gまでの希土類酸化物の粉体が製造されており、好適に使用できる。例えば、炭酸イットリウムや炭酸ジスプロシウム等の希土類の炭酸塩を700〜1000℃で熱分解して得る。1000℃を超えると粒子成長して粒径が大きくなり比表面積が小さくなる場合があり、700℃未満では炭酸塩の分解が不十分である場合がある。また、希土類酸化物の製造方法としては、希土類のシュウ酸塩の熱分解が一般的であるが、シュウ酸塩の熱分解では比表面積が数m2/g程度の希土類酸化物しか得られない。
希土類酸化物としては、好ましくは、イットリア(Y2O3)、ジスプロシア(Dy2O3)、イッテルビア(Yb2O3)、ネオジア(Nd2O3)、サマリア(Sm2O3)、ユーロピア(Eu2O3)、ガドリア(Gd2O3)、エルビア(Er2O3)、ルテシア(Lu2O3)等が挙げられ、単独またはこれらの混合物として用いることができる。さらに好ましくは、イットリア、ジスプロシア、イッテルビアである。
図9は、ZrO2−希土類酸化物粉末の製造手順の一例を示すフローチャートである。
用いるバインダーとしては、特に限定されないが、水系や樹脂系バインダーが挙げられる。用いる分散剤としては、粉体を分散できるものであればよい。混合手段としては、ボールミルに限られず、アトライター等の通常の方法を用いることができる。造粒手段としては、スプレードライヤーに限られず、溶融、粉砕等の通常の方法を用いることができる。
図12に示すガスタービン動翼4は、デイスク側に固定されるダブテイル41、プラットフォーム42、翼部43等を備えている。
また、図13に示すガスタービン静翼5は、内シュラウド51、外シュラウド52、翼部53等を備えており、翼部53には、シールフィン冷却孔54、スリット55等が形成されている。
これらガスタービン動翼4およびガスタービン静翼5は、いずれも図10に示すガスタービンに適用可能なものである。
このガスタービン6は、互いに直結された圧縮機61とタービン62とを備える。圧縮機61は例えば軸流圧縮機として構成されており、大気または所定のガスを吸込口から作動流体として吸い込んで昇圧させる。この圧縮機61の吐出口には、燃焼器63が接続されており、圧縮機61から吐出された作動流体は、燃焼器63によって所定のタービン入口温度まで加熱される。そして所定温度まで昇温された作動流体は、タービン62に供給される。図10に示すように、タービン62のケーシング内部には、上述したガスタービン静翼5が数段(図では4段)固定されている。また、上述したガスタービン動翼4が各静翼5と一組の段を形成するように主軸64に取り付けられている。主軸64の一端は、圧縮機61の回転軸65に接続されており、その他端には、図示しない発電機の回転軸に接続されている。
また、ガスタービンの高温部品などをこの遮熱コーティング材で被覆することによって、温度環境が従来よりも高温であっても十分な耐久性を有するガスタービン部材等を得ることができる。
また、ガスタービンの高温部品などをこの遮熱コーティング材で被覆することによって、温度環境が従来よりも高温であっても十分な耐久性を有するガスタービン部材等を得ることができる。
以下の各実施例および各比較例では、基材である耐熱合金としてNi基合金(Ni−16Cr−8.5Co−1.7Mo−2.6W−1.7Ta−0.9Nb−3.4Al−3.4Ti)を用いた。基材のサイズは30mm角で厚さ5mmとした。また、金属結合層はCoNiCrAlY(Co−32Ni−21Cr−8Al−0.5Y)とした。
以下に示すNo.1〜15の試料を作製した。
(試料No.1)
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、添加剤として8wt%のY2O3を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ100回照射し、繰り返しの熱サイクルを与えた。その際、セラミックス層の表面は最高で1400℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2(ビーム径15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として8wt%のY2O3を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ800回照射し、セラミックス層の表面を1000℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2(ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として8wt%のY2O3を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ5回照射し、セラミックス層の表面を1700℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2(ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として10wt%のDy2O3を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ100回照射し、セラミックス層の表面を1400℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2(ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として10wt%のDy2O3を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ800回照射し、セラミックス層の表面を1000℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2(ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として10wt%のDy2O3を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ5回照射し、セラミックス層の表面を1700℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2(ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として12wt%のDy2O3を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ100回照射し、セラミックス層の表面を1400℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2(ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として12wt%のDy2O3を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ800回照射し、セラミックス層の表面を1000℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2 (ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として12wt%のDy2O3 を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ5回照射し、セラミックス層の表面を1700℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2(ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2 O3 粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として14wt%のYb2O3を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ100回照射し、セラミックス層の表面を1400℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2 (ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として14wt%のYb2O3 を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ800回照射し、セラミックス層の表面を1000℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2 (ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として14wt%のYb2O3を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ5回照射し、セラミックス層の表面を1700℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2(ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として16wt%のYb2O3を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ100回照射し、セラミックス層の表面を1400℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2(ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として16wt%のYb2O3 を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ800回照射し、セラミックス層の表面を1000℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2 (ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として16wt%のYb2O3 を用いて部分安定化させた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。その後、基材の裏面を冷却しながら、セラミックス層の表面に、炭酸ガスレーザーによるレーザービームを1回あたり30秒間ずつ5回照射し、セラミックス層の表面を1700℃に加熱した。レーザービームの1箇所あたりの照射面積は、177mm2(ビーム径φ15mm)であった。その後、試料全体を室温まで冷却した。
比較として、つぎのNo.16の試料を作製した。
(試料No.16)
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、安定化剤として8wt%のY2O3を用いて部分安定化褪せた多孔質の部分安定化ZrO2よりなるセラミックス層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
以下に示すNo.101〜136の試料を作製した。
(試料No.101)
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−10wt%Dy2O3−0.1wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−10wt%Dy2O3−6wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−10wt%Dy2O3−10wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−12wt%Dy2O3−0.1wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−12wt%Dy2O3−6wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−12wt%Dy2O3−8wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−14wt%Dy2O3−0.1wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−14wt%Dy2O3−4wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−14wt%Dy2O3−6wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−0.1wt%Dy2O3−12wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−6wt%Dy2O3−12wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−8wt%Dy2O3−12wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−0.1wt%Dy2O3−14wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−4wt%Dy2O3−14wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−6wt%Dy2O3−14wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−0.1wt%Dy2O3−16wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−2wt%Dy2O3−16wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−4wt%Dy2O3−16wt%Yb2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−10wt%Dy2O3−0.1wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−10wt%Dy2O3−6wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−10wt%Dy2O3−10wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−12wt%Dy2O3−0.1wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−12wt%Dy2O3−6wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−12wt%Dy2O3−8wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−14wt%Dy2O3−0.1wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−14wt%Dy2O3−4wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−14wt%Dy2O3−6wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−0.1wt%Dy2O3−12wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−6wt%Dy2O3−12wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−8wt%Dy2O3−12wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−0.1wt%Dy2O3−14wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−4wt%Dy2O3−14wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−6wt%Dy2O3−14wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−0.1wt%Dy2O3−16wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−2wt%Dy2O3−16wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
基材の表面をAl2O3粒でグリッドブラスト処理して、低圧プラズマ溶射に適した状態にした。ついで、CoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、表面研磨をおこない電子ビーム物理蒸着法に適した状態とした後に、ZrO2−4wt%Dy2O3−16wt%Yb2O3層を電子ビーム物理蒸着法により0.5mmの厚さで成膜した。
比較として、つぎのNo.137の試料を作製した。
(試料No.137)
基材上にCoNiCrAlY合金層を低圧プラズマ溶射法により0.1mmの厚さで成膜した。ついで、ZrO2−8wt%Y2O3層を大気圧プラズマ溶射法により0.5mmの厚さで成膜した。
以上の試料No.101〜137はいずれも成膜後、850℃で24時間、真空熱処理を行っている。
12 金属結合層
13 セラミックス層
21 基材
22 金属結合層
23 多孔質ZrO2系セラミックス層
24 微細縦割れき裂
25 レーザービーム
121 基材
122 金属結合層(MCrAlY合金層)
123 ZrO2−(Dy2O3+Yb2O3)層
221 基材
222 金属結合層(MCrAlY合金層)
223 ZrO2−希土類酸化物層
4 動翼
41 ダブテイル
42 プラットフォーム
43 翼部
5 静翼
51 内シュラウド
52 外シュラウド
53 翼部
54 シールフィン冷却孔
55 スリット
6 ガスタービン
61 圧縮機
62 タービン
63 燃焼器
64 主軸
Claims (4)
- 比表面積10m2/g以上のジルコニア粉体と、希土類の炭酸塩の熱分解により得られた比表面積10m2/g以上の希土類酸化物の粉体を添加してなるTBC用溶射原料。
- 比表面積10m2/g以上のジルコニア粉体と、希土類の炭酸塩の熱分解により得られた比表面積10m2/g以上の希土類酸化物の粉体とをバインダー又は分散剤とともに混合し、スラリー状にした後、平均粒径10〜100μmに造粒し、1300〜1600℃で1〜10時間の条件で熱処理することを特徴とするTBC用溶射原料の製造方法。
- 請求項1に記載のTBC用溶射原料を溶射して得られる被膜を有するガスタービン部材。
- 請求項3に記載のガスタービン部材を有するガスタービン。
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