JP5606125B2 - Thermal spray powder manufacturing method, turbine member, and gas turbine - Google Patents
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Description
本発明は、溶射粉末の製造方法、タービン部材及びガスタービンに関し、詳細には耐久性に優れる遮熱コーティングのトップコーティングとして用いられる溶射粉末の製造方法、タービン部材及びガスタービンに関する。 The present invention relates to a thermal spray powder manufacturing method, a turbine member, and a gas turbine, and more particularly, to a thermal spray powder manufacturing method, a turbine member, and a gas turbine used as a top coating of a thermal barrier coating having excellent durability.
近年、省エネルギー対策の一つとして、火力発電の熱効率を高めることが検討されている。発電用ガスタービンの発電効率を向上させるためには、ガス入口温度を上昇させることが有効であり、その温度は1500℃程度とされる場合もある。そして、このように発電装置の高温化を実現するためには、ガスタービンを構成する静翼や動翼、あるいは燃焼器の壁材などを耐熱部材で構成する必要がある。しかし、タービン翼の材料は耐熱金属であるが、それでもこのような高温には耐えられないために、この耐熱金属の基材上に金属結合層を介して溶射等の成膜方法によって酸化物セラミックスからなるセラミックス層を積層した遮熱コーティング(Thermal Barrier Coating,TBC)を形成して、耐熱金属基材を高温から保護することが行われている。セラミックス層としてはZrO2系の材料、特にY2O3で部分安定化又は完全安定化したZrO2であるYSZ(イットリア安定化ジルコニア)が、セラミックス材料の中では比較的低い熱伝導率と比較的高い熱膨張率を有しているためによく用いられている。 In recent years, increasing the thermal efficiency of thermal power generation has been studied as one of the energy saving measures. In order to improve the power generation efficiency of the power generation gas turbine, it is effective to raise the gas inlet temperature, and the temperature may be about 1500 ° C. in some cases. And in order to implement | achieve high temperature of an electric power generating apparatus in this way, it is necessary to comprise the stationary blade and moving blade which comprise a gas turbine, or the wall material of a combustor with a heat-resistant member. However, although the material of the turbine blade is a refractory metal, it still cannot withstand such a high temperature. Therefore, the oxide ceramics is formed on the base material of the refractory metal by a film forming method such as thermal spraying through a metal bonding layer. A thermal barrier coating (Thermal Barrier Coating, TBC) is formed by laminating ceramic layers made of the above material to protect the refractory metal substrate from high temperatures. Comparison material ZrO 2 system as the ceramic layer, in particular Y 2 O 3 in partially stabilized or fully stabilized a ZrO 2 YSZ (yttria-stabilized zirconia) is a relatively low thermal conductivity in the ceramic material It is often used because of its high coefficient of thermal expansion.
ガスタービンの種類によっては、タービンの入口温度が1500℃を越える温度に上昇することが考えられている。上記YSZからなるセラミックス層を備えた遮熱コーティングによりガスタービンの動翼や静翼などを被覆した場合、1500℃を超える過酷な運転条件の下ではガスタービンの運転中に上記セラミックス層の一部が剥離し、耐熱性が損なわれるおそれがあった。また、近年環境対策の関係から、より熱効率の高いガスタービンの開発が進められており、タービンの入口温度が1600℃〜1700℃に達すると考えられ、タービン翼の表面温度は1300℃もの高温になることが予想される。従って、遮熱コーティングには、更に高い耐熱性及び遮熱性が要求される状況にある。 Depending on the type of gas turbine, it is considered that the inlet temperature of the turbine rises to a temperature exceeding 1500 ° C. When a moving blade or stationary blade of a gas turbine is covered with a thermal barrier coating provided with the ceramic layer made of YSZ, a part of the ceramic layer is operated during the operation of the gas turbine under severe operating conditions exceeding 1500 ° C. May peel off and heat resistance may be impaired. In recent years, gas turbines with higher thermal efficiency have been developed due to environmental measures, and it is considered that the inlet temperature of the turbine reaches 1600 ° C to 1700 ° C, and the surface temperature of the turbine blades is as high as 1300 ° C. It is expected to be. Accordingly, the thermal barrier coating is required to have higher heat resistance and thermal barrier properties.
上記YSZからなるセラミックス層の剥離の問題は、高温環境下におけるYSZの結晶安定性が十分でなく、また大きな熱応力に対して十分な耐久性を有していないことによるものである。そのため、高温環境下での結晶安定性に優れ、高い熱耐久性を有するセラミックス層として、例えば、Yb2O3添加ZrO2(特許文献1)、Dy2O3添加ZrO2(特許文献2)、Er2O3添加ZrO2(特許文献3)、SmYbZrO7(特許文献4)などが開発されている。 The problem of peeling of the ceramic layer made of YSZ is due to insufficient crystal stability of YSZ in a high temperature environment and insufficient durability against a large thermal stress. Therefore, Yb 2 O 3 -added ZrO 2 (Patent Document 1), Dy 2 O 3 -added ZrO 2 (Patent Document 2), for example, are ceramic layers having excellent crystal stability in a high temperature environment and high thermal durability. , Er 2 O 3 -added ZrO 2 (Patent Document 3), SmYbZrO 7 (Patent Document 4) and the like have been developed.
特許文献5に開示されるように、セラミックス層は、平均粒径10〜100μmの粒子を用い、溶射法により成膜することが一般的である。 As disclosed in Patent Document 5, the ceramic layer is generally formed by thermal spraying using particles having an average particle diameter of 10 to 100 μm.
ところで、所望の粒径の溶射粉末は、一般的に、最終工程にてふるいによる分級作業を行うことで得られている。このような溶射粉末の製造方法では、製造時間の増加により製造効率が低下し、製造コストの増加を招いていた。 By the way, the thermal spray powder having a desired particle diameter is generally obtained by performing classification work by sieving in the final process. In such a method for producing a thermal spray powder, the production efficiency is lowered due to an increase in production time, and the production cost is increased.
以上のことから、本発明は前述した課題を解決するために為されたものであって、比較的簡易な作業にて、所望の粒径の粉末を効率良く製造することができる溶射粉末の製造方法、タービン部材及びガスタービンを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention has been made to solve the above-described problems, and is capable of producing a thermal spray powder capable of efficiently producing a powder having a desired particle diameter by a relatively simple operation. It is an object to provide a method, a turbine component and a gas turbine.
上述した課題を解決する第1の発明に係る溶射粉末の製造方法は、
タービン部材を構成する耐熱性合金基材の上に金属結合層を介して積層されるセラミック層を形成する溶射粉末を製造する方法であって、
溶射粉末の原料及び水並びに分散剤を混合してなるスラリーの固形分濃度を70重量%以上86重量%以下に調整し、
前記スラリーを噴霧乾燥装置の円盤状のアトマイザに供給し、
前記アトマイザの回転速度を調整して、前記アトマイザから前記スラリーが突出する突出速度を42m/秒以上110m/秒以下にし、
前記スラリーが前記噴霧乾燥器内で乾燥して溶射粉末本体を形成し、これを熱処理し積算粒度分布10%粒径が30μm以上150μm以下の溶射粉末を得る
ことを特徴とする。
The manufacturing method of the thermal spray powder which concerns on 1st invention which solves the subject mentioned above,
A method for producing a thermal spraying powder that forms a ceramic layer laminated via a metal bonding layer on a heat-resistant alloy substrate constituting a turbine member,
The solid content concentration of the slurry formed by mixing the raw material of sprayed powder and water and the dispersant is adjusted to 70 wt% or more and 86 wt% or less,
Supplying the slurry to a disk-shaped atomizer of a spray dryer;
Adjusting the rotation speed of the atomizer, the protrusion speed at which the slurry protrudes from the atomizer is set to 42 m / second or more and 110 m / second or less,
The slurry a spray powder body formed by drying in the spray dryer, which was heat-treated cumulative
上述した課題を解決する第2の発明に係るタービン部材は、
第1の発明に係る溶射粉末の製造方法で得られた溶射粉末により形成されたセラミック層を有す遮熱コーティングを備える
ことを特徴とする。
The turbine member according to the second invention for solving the above-described problem is
Characterized in that it comprises a thermal barrier coating having a ceramic layer formed by thermal spraying powder was produced by the method of thermal spraying powder according to the first invention.
上述した課題を解決する第3の発明に係るガスタービンは、
第2の発明に係るタービン部材を備える
ことを特徴とする。
A gas turbine according to a third invention for solving the above-described problem is as follows.
A turbine member according to the second invention is provided.
本発明によれば、スラリーの固形分濃度の調整、及びアトマイザの回転速度の調整自体が比較的簡易な作業であり、分級作業を行う必要が無く、噴霧乾燥装置により所望の粒径の溶射粉末を効率良く得ることができる。 According to the present invention, the adjustment of the solid content concentration of the slurry and the adjustment of the rotation speed of the atomizer are relatively simple operations, and it is not necessary to carry out the classification operation. Can be obtained efficiently.
本発明に係る溶射粉末の製造方法の一実施形態について図1〜図6を参照して具体的に説明する。 An embodiment of a method for producing a thermal spray powder according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS.
本実施形態に係る溶射粉末の製造方法で得られた溶射粉末により形成した遮熱コーティングは、図1に示すように、ガスタービンの動翼等を構成する耐熱性合金基材(母材)1の上に、耐食性及び耐酸化性に優れた金属結合層2を積層し、さらにその上に、強度及び靭性に優れたセラミックス層3を積層した構成となっている。
As shown in FIG. 1, the thermal barrier coating formed by the thermal spray powder obtained by the thermal spray powder manufacturing method according to the present embodiment is a heat-resistant alloy base material (base material) 1 that constitutes a moving blade or the like of a gas turbine. Further, a
金属結合層2は、耐熱性合金基材1とセラミックス層3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しており、セラミックス層3が耐熱性合金基材1から剥離するのを防いでいる。金属結合層2は、従来と同様に、MCrAlY合金(Mは、Ni,Co,Fe等の金属元素またはこれらのうち2種類以上の組合せ)により構成される。
The
セラミックス層3は、YbSZ(イッテルビア安定化ジルコニア)、YSZ(イットリア安定化ジルコニア)、SmYbZr2O7、DySZ(ジスプロシア安定化ジルコニア)、ErSZ(エルビア安定化ジルコニア)等で構成される。 The ceramic layer 3 is composed of YbSZ (Ytterbia stabilized zirconia), YSZ (Yttria stabilized zirconia), SmYbZr 2 O 7 , DySZ (Dysprusia stabilized zirconia), ErSZ (Elvia stabilized zirconia), or the like.
金属結合層2は大気圧プラズマ溶射法、高速フレーム溶射法、低圧プラズマ溶射法または電子ビーム物理蒸着法により形成される。セラミックス層3は大気圧プラズマ溶射法により形成される。大気圧プラズマ溶射法で使用される溶射粉末(溶射粒子)は、積算粒度10%粒径が30μm以上150μm以下の粒度分布を有するものである。
The
上述した粒度分布を有する溶射粉末は、図2に示す手順にて製造される。図2に示すように、最初に、溶射粉末を構成する各種原料(溶射粉末の原料)を、スラリー作製時の各種方法に応じて目的の組成となるように秤量する(ステップS1)。続いて、ステップS1で秤量した各種原料を用いて、混練(固相混合)、共沈法、溶融法のいずれかの方法にてスラリー(粉末、水及び分散剤の混合物)を作製する。スラリーの固形分濃度は、60重量%以上86重量%以下、好適には70重量%以上86重量%以下、更に好適には80重量%以上86重量%以下になるように調整される。固形分濃度は、スラリー(粉末と水と分散剤)中における粉末の割合を重量%にて表される。 The thermal spray powder having the particle size distribution described above is manufactured by the procedure shown in FIG. As shown in FIG. 2, first, various raw materials (raw material of the thermal spray powder) constituting the thermal spray powder are weighed so as to have a target composition according to various methods at the time of slurry preparation (step S1). Subsequently, a slurry (a mixture of powder, water, and a dispersing agent) is prepared by any one of kneading (solid phase mixing), coprecipitation method, and melting method using the various raw materials weighed in step S1. The solid content concentration of the slurry is adjusted to be 60% by weight to 86% by weight, preferably 70% by weight to 86% by weight, and more preferably 80% by weight to 86% by weight. The solid content concentration is expressed as a percentage by weight of the powder in the slurry (powder, water, and dispersant).
混練は、ステップS1にて秤量した粉末、分散剤、純水、及びボールをポット(容器)に投入し、ボールミルで1時間以上混練し、均一なスラリーを作製する方法である(ステップS2−1)。 Kneading is a method in which the powder, dispersant, pure water, and balls weighed in step S1 are put into a pot (container) and kneaded for 1 hour or more in a ball mill to produce a uniform slurry (step S2-1). ).
共沈法では、ステップS1にて秤量した金属塩溶液にアンモニア等の中和剤を添加して沈殿物を形成し、これを熱処理した後に粉砕することにより粉末を得る。例えば、8重量%のY2O3安定化ジルコニア粉末を共沈法にて得る場合には、YCl3及びZrOCl2溶液(酸性)にアンモニア水を加えて中性にする。このとき、沈澱物(Zr,Y)OHが形成される。この沈澱物をろ取し熱処理を行い粉砕することにより粉末を得る。これを混練法と同様に、分散剤及び純水を混合してスラリーを作製する方法である(ステップS2−2)。 In the coprecipitation method, a neutralizer such as ammonia is added to the metal salt solution weighed in step S1 to form a precipitate, which is heat treated and then pulverized to obtain a powder. For example, when 8% by weight of Y 2 O 3 stabilized zirconia powder is obtained by a coprecipitation method, ammonia water is added to a YCl 3 and ZrOCl 2 solution (acidic) to make it neutral. At this time, a precipitate (Zr, Y) OH is formed. The precipitate is collected by filtration, heat-treated and pulverized to obtain a powder. Similar to the kneading method, this is a method of preparing a slurry by mixing a dispersant and pure water (step S2-2).
溶融法では、ステップS1にて秤量した粉末を混合し、これにアーク放電により溶融した後、冷却してインゴットを作製する。例えば、8重量%のY2O3安定化ジルコニア粉末を溶融法にて得る場合には、8重量%のY2O3と92重量%のZrO2を混合した粉をアーク放電で溶融した後、冷却し、YSZのインゴットを作製する。そして、インゴットを粉砕し、混練法と同様に、分散剤及び純水を混合してスラリーを作製する方法である(ステップS2−3)。 In the melting method, the powder weighed in step S1 is mixed, melted by arc discharge, and then cooled to produce an ingot. For example, when 8% by weight of Y 2 O 3 stabilized zirconia powder is obtained by a melting method, a powder obtained by mixing 8% by weight of Y 2 O 3 and 92% by weight of ZrO 2 is melted by arc discharge. Then, the YSZ ingot is manufactured by cooling. And it is the method of grind | pulverizing an ingot and mixing a dispersing agent and a pure water like a kneading method, and producing a slurry (step S2-3).
上述したステップS2−1、S2−2、S2−3で得られたスラリーを用いてスプレードライにより溶射粉末本体を作製する(ステップS3)。 A thermal spray powder body is prepared by spray drying using the slurry obtained in steps S2-1, S2-2, and S2-3 (step S3).
ここで、スプレードライに用いられる噴霧乾燥装置について図3を参照して説明する。噴霧乾燥装置10は、図3に示すように、乾燥室11、ガス供給管17、ガス排出管19、捕集器21を具備する。ガス供給管17は、乾燥室11の側壁部における天井部近傍に連通して設けられる。これにより、系外からガス16が乾燥室11内へ供給される。ガス排出管19は、乾燥室11の側壁部の略中央部分に連通して設けられる。これにより、乾燥室11内にて旋回したガス18が系外へ排出される。捕集器21は、乾燥室11の底部の略中央部分に連通する連通管20に接続して設けられる。また、乾燥室11の内部には詳細につき後述するアトマイザ12が設けられており、アトマイザ12により乾燥室11内にて乾燥室11の中央部分を中心とする旋回流を生成している。これにより、アトマイザ12からスラリー13が突出すると、乾燥室11内にて旋回するガス18と共に旋回しながら下降していく。このとき、スラリー13の水分が乾燥していき、溶射粉末本体22が造粒される。そして、溶射粉末本体22が捕集器21内に溜まる。乾燥室11としては、直径D1が1m以上であり、乾燥室11の天井部から捕集器21の底板部までの高さH1が数m〜十数m程度であり、ガス供給管17からガス排出管19までの高さH2がH1の1/1.5〜1/4程度のものが挙げられる。
Here, a spray drying apparatus used for spray drying will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the
乾燥室11の天井部の略中央部分にはアトマイザ12が設けられ、アトマイザ12には、上述したステップで作製されたスラリー13を供給するスラリー供給管14が連通して設けられる。スラリー供給管14の途中には、スラリーを送給するポンプ15が設けられる。
An
アトマイザ12は、図4(a)及び図4(b)に示すように、円盤状であって、天井板とこれに対向して設けられる底板の輪郭部近傍に複数の縦板12aが所定の間隔(スリット)12bで隣接して設けられたものである。アトマイザ12としては、その直径d1が50mm以上150mm以下、好適には50mmであり、高さh1が5mm〜20mm、好適には10mmであるものが挙げられる。アトマイザ12には、供給口(図示せず)を通じて内部へスラリー13が供給される。アトマイザ12は、図示しない制御装置によりその回転速度、言い換えると、アトマイザ12からのスラリー13の突出速度が30m/秒以上110m/秒以下、好適には42m/秒以上になるように制御されている。これにより、スラリー13は、アトマイザ12から突出し、乾燥室11内にて旋回しながら下降していき、連通管20を通じて捕集器21にて、積算粒度10%粒径が30μm以上150μm以下の粒度分布を有する溶射粉末本体22が捕集される。そして、捕集した溶射粉末本体22をさやに入れ、厚みを5cm以下として炉内に入れ、1300〜1600℃で1〜10時間の条件で熱処理する。これにより、焼結と同時に固融が行なわれる。熱処理により、やわらかい塊になるので、乳鉢中に乳棒などでやわらかくたたくことで塊は割れ、溶射粉末が得られる。なお、この作業を行っても、溶射粉末は、積算粒度10%粒径が30μm以上150μm以下の粒度分布を有するものであって、粉末が粉砕されて粒径が小さくなることは無い。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
したがって、本実施形態に係る溶射粉末の製造方法によれば、溶射粉末の原料及び水並びに分散剤を混合してなるスラリー13の固形分濃度を60重量%以上86重量%以下に調整し、スラリー13を噴霧乾燥装置10の円盤状のアトマイザ12に供給し、アトマイザ12の回転速度を調整して、アトマイザ12からスラリー13が突出する突出速度を30m/秒以上110m/秒以下にし、スラリー13が噴霧乾燥器10内で乾燥して溶射粉末本体22を形成し、これを焼結し、積算粒度10%粒径が30μm以上150μm以下となる粒度分布を有する溶射粉末、すなわち、所望の粒径の溶射粉末を得ることができる。よって、分級作業を行う必要が無く、噴霧乾燥装置10により所望の粒径の溶射粉末を効率良く得ることができる。また、スラリー13の固形分濃度の調整、およびアトマイザ12の回転速度の調整自体が比較的簡易な作業である。
Therefore, according to the manufacturing method of the thermal spraying powder concerning this embodiment, the solid content concentration of the
本発明に係る溶射粉末の製造方法の効果を確認するために行った確認試験を以下に説明するが、本発明は以下に説明する確認試験のみに限定されるものではない。 Although the confirmation test performed in order to confirm the effect of the manufacturing method of the thermal spraying powder concerning this invention is demonstrated below, this invention is not limited only to the confirmation test demonstrated below.
[確認試験1]
本試験にて、アトマイザからのスラリーの突出速度を63m/秒(アトマイザの回転速度を12000rpm)とした場合における、スラリーの固形分濃度wt%(重量%)と回収率との関係について評価試験を行った。この評価試験結果を図5に示す。
[Verification test 1]
In this test, an evaluation test was conducted on the relationship between the solid content concentration wt% (% by weight) of the slurry and the recovery rate when the protruding speed of the slurry from the atomizer was 63 m / second (the rotating speed of the atomizer was 12000 rpm). went. The evaluation test results are shown in FIG.
よって、固形分濃度を60wt%以上86wt%以下に調整することにより、回収率が50%以上となり、また好適には固形分濃度を70wt%以上86wt%以下に調整することにより回収率が70%以上となり、溶射粉末を効率良く製造できることが分かった。すなわち、スラリーの固形分濃度を所定の範囲に調整することにより、所望の粒径分布の溶射粉末を得ることができることが分かった。なお、スラリーの固形分濃度を86wt%より高くすると、スラリーがアトマイザへ適切に供給できなくなるためこれを上限値としている。 Therefore, the recovery rate is 50% or more by adjusting the solid content concentration to 60 wt% or more and 86 wt% or less, and preferably the recovery rate is 70% by adjusting the solid content concentration to 70 wt% or more and 86 wt% or less. Thus, it was found that the thermal spray powder can be efficiently produced. That is, it was found that a thermal spray powder having a desired particle size distribution can be obtained by adjusting the solid content concentration of the slurry to a predetermined range. Note that if the solid content concentration of the slurry is higher than 86 wt%, the slurry cannot be properly supplied to the atomizer, so this is set as the upper limit.
[確認試験2]
本試験にて、スラリーの固形分濃度を85wt%(重量%)とし、アトマイザの直径を50mmとした場合における、アトマイザからのスラリーの突出速度(アトマイザの回転速度)と回収率との関係について評価試験を行った。この評価試験結果を図6に示す。なお、図6に示すアトマイザからのスラリー突出速度とアトマイザの回転速度(送り速度)の関係は、表1に示すようになる。
[Confirmation test 2]
In this test, the relationship between the slurry protrusion speed (atomizer rotation speed) and the recovery rate when the solid content concentration of the slurry is 85 wt% (weight%) and the atomizer diameter is 50 mm was evaluated. A test was conducted. The evaluation test results are shown in FIG. The relationship between the slurry protrusion speed from the atomizer shown in FIG. 6 and the rotation speed (feed speed) of the atomizer is as shown in Table 1.
よって、アトマイザの回転速度を調整してアトマイザからのスラリーの突出速度を30m/秒以上110m/秒以下にすることにより、回収率が10%以上となり、また好適にはアトマイザの回転速度を調整してアトマイザからのスラリーの突出速度を42m/秒以上110m/秒以下にすることにより回収率が70%以上となり、更に好適にはアトマイザの回転速度を調整してアトマイザからのスラリーの突出速度を63m/秒以上110m/秒以下にすることにより回収率が90%以上となり、溶射粉末を効率良く製造できることが分かった。すなわち、アトマイザの回転速度を調整してアトマイザからのスラリーの突出速度を所定の範囲にすることにより、所望の粒径分布の溶射粉末を得ることができることが分かった。なお、アトマイザの回転速度を調整してアトマイザからのスラリーの突出速度を110m/秒より速くすると、アトマイザから突出するスラリーは小さな粒となる。アトマイザからのスラリーの突出速度を30m/秒より遅くすると乾燥室の側壁部に付きやすくなる。その結果、積算粒度10%粒径が30μm以上150μm以下の粒子の回収率が低下する。そのためこれらをそれぞれ上限値、下限値としている。 Therefore, by adjusting the rotation speed of the atomizer so that the protruding speed of the slurry from the atomizer is 30 m / second or more and 110 m / second or less, the recovery rate is 10% or more, and preferably the rotation speed of the atomizer is adjusted. The recovery rate becomes 70% or more by setting the slurry protruding speed from the atomizer to 42 m / second or more and 110 m / second or less, and more preferably, the rotation speed of the atomizer is adjusted to adjust the slurry protruding speed from the atomizer to 63 m / second. It was found that the recovery rate was 90% or more by making the flow rate / second or more and 110 m / second or less, and the sprayed powder could be produced efficiently. That is, it was found that a sprayed powder having a desired particle size distribution can be obtained by adjusting the rotation speed of the atomizer so that the protruding speed of the slurry from the atomizer is within a predetermined range. Note that when the rotation speed of the atomizer is adjusted so that the protruding speed of the slurry from the atomizer is higher than 110 m / sec, the slurry protruding from the atomizer becomes small particles. When the protruding speed of the slurry from the atomizer is made slower than 30 m / sec, it becomes easy to adhere to the side wall of the drying chamber. As a result, the recovery rate of particles having an integrated particle size of 10% and a particle size of 30 μm or more and 150 μm or less decreases. Therefore, these are set as the upper limit value and the lower limit value, respectively.
上述した構成の遮熱コーティングは、産業用ガスタービンの動翼や静翼、分割環、燃焼器等の高温部品に適用して有用である。また、産業用ガスタービンに限らず、自動車やジェット機等のエンジンの高温部品の遮熱コーティングに適用することも可能である。 The thermal barrier coating having the above-described configuration is useful when applied to high-temperature parts such as a moving blade, a stationary blade, a split ring, and a combustor of an industrial gas turbine. Further, the present invention can be applied not only to industrial gas turbines but also to thermal barrier coatings for high-temperature parts of engines such as automobiles and jet aircraft.
本発明に係る溶射粉末の製造方法、タービン部材及びガスタービンは、スラリーの固形分濃度の調整、およびアトマイザの回転速度の調整自体が比較的簡易な作業であり、分級作業を行う必要が無く、噴霧乾燥装置により所望の粒径の溶射粉末を効率良く得ることができるため、ガスタービンなどの高温部品を製造する産業にとって有用である。 The thermal spray powder manufacturing method, turbine member, and gas turbine according to the present invention are relatively simple operations in which the adjustment of the solid content concentration of the slurry and the rotation speed of the atomizer itself are relatively simple, and there is no need to perform a classification operation. A spray-drying apparatus can efficiently obtain a thermal spray powder having a desired particle size, which is useful for industries that manufacture high-temperature parts such as gas turbines.
1 耐熱性合金基材
2 金属結合層
3 セラミック層
10 噴霧乾燥装置
11 乾燥室
12 アトマイザ
13 スラリー
14 スラリー供給管
15 ポンプ
16 ガス
17 ガス供給管
18 旋回したガス
19 ガス排出管
20 連通管
21 捕集器
22 溶射粉末本体
DESCRIPTION OF
Claims (3)
溶射粉末の原料及び水並びに分散剤を混合してなるスラリーの固形分濃度を70重量%以上86重量%以下に調整し、
前記スラリーを噴霧乾燥装置の円盤状のアトマイザに供給し、
前記アトマイザの回転速度を調整して、前記アトマイザから前記スラリーが突出する突出速度を42m/秒以上110m/秒以下にし、
前記スラリーが前記噴霧乾燥器内で乾燥して溶射粉末本体を形成し、これを熱処理し積算粒度分布10%粒径が30μm以上150μm以下の溶射粉末を得る
ことを特徴とする溶射粉末の製造方法。 A method for producing a thermal spraying powder that forms a ceramic layer laminated via a metal bonding layer on a heat-resistant alloy substrate constituting a turbine member,
The solid content concentration of the slurry formed by mixing the raw material of sprayed powder and water and the dispersant is adjusted to 70 wt% or more and 86 wt% or less,
Supplying the slurry to a disk-shaped atomizer of a spray dryer;
Adjusting the rotation speed of the atomizer, the protrusion speed at which the slurry protrudes from the atomizer is set to 42 m / second or more and 110 m / second or less,
The slurry a spray powder body formed by drying in the spray dryer, which was heat-treated cumulative particle size distribution 10% particle size and wherein the resulting Ru <br/> that the 150μm or less of the thermal spray powder than 30μm Manufacturing method of thermal spraying powder.
ことを特徴とするタービン部材。 A turbine member comprising a thermal barrier coating having a ceramic layer formed of a thermal spray powder obtained by the thermal spray powder manufacturing method according to claim 1 .
ことを特徴とするガスタービン。 A gas turbine comprising the turbine member according to claim 2 .
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