JP6365969B2 - Thermal barrier coating material, turbine member having the same, and thermal barrier coating method - Google Patents

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Description

本発明は、遮熱コーティング材、これを有するタービン部材及び遮熱コーティング方法に関する。   The present invention relates to a thermal barrier coating material, a turbine member having the thermal barrier coating material, and a thermal barrier coating method.

ガスタービンでは、その効率を向上させるために、使用するガスの温度を高く設定している。このような高温のガスに晒されるタービン部材(動翼、静翼など)には、その表面に遮熱コーティング材(Thermal Barrier Coating:TBC)が施されている。遮熱コーティング材とは、被溶射物であるタービン部材の表面に、溶射により熱伝導率の小さい溶射材(例えば、熱伝導率の小さいセラミックス系材料)を被覆したものであり、タービン部材の遮熱性及び耐久性を向上させている。   In the gas turbine, in order to improve the efficiency, the temperature of the gas used is set high. A turbine member (a moving blade, a stationary blade, etc.) exposed to such a high-temperature gas is provided with a thermal barrier coating (TBC) on the surface thereof. The thermal barrier coating material is obtained by coating the surface of a turbine member, which is a sprayed material, with a thermal spray material having a low thermal conductivity (for example, a ceramic material having a low thermal conductivity) by thermal spraying. The heat and durability are improved.

一方、ガスタービンに用いられる燃料は多様化しており、従来のガスを用いるガスタービンだけでなく、重油を用いるガスタービンのニーズも高まっている。このような重油焚きのガスタービンでは、短時間の運転で遮熱コーティング材が損傷してしまうことが問題となっている。具体的には、重油焚きのガスタービンの場合、タービン部材が、重油に含有されるナトリウムや硫黄等によって生じる硫酸ナトリウムを含む溶融塩に曝されることで、その溶融塩が遮熱コーティング材の内部に浸透して遮熱コーティング材をタービン部材の表面から剥離させてしまう事象が発生することが知られている。そのため、溶融塩の存在する環境下において、高い信頼性を有する遮熱コーティング材が望まれている。   On the other hand, fuels used in gas turbines are diversified, and there is an increasing need for gas turbines using heavy oil as well as conventional gas turbines using gas. In such a heavy oil-fired gas turbine, there is a problem that the thermal barrier coating material is damaged in a short operation. Specifically, in the case of a heavy oil fired gas turbine, the turbine member is exposed to a molten salt containing sodium sulfate generated by sodium, sulfur, etc. contained in the heavy oil, so that the molten salt becomes a thermal barrier coating material. It is known that an event occurs that penetrates into the interior and peels off the thermal barrier coating material from the surface of the turbine member. Therefore, a thermal barrier coating material having high reliability is desired in an environment where molten salt is present.

このような遮熱コーティング材が、例えば、特許文献1に開示されている。特許文献1に記載の遮熱コーティング材は、トップコート層である遮熱層の表面にシリカを主成分とする環境遮蔽層を形成し、溶融塩が遮熱層に接触することを妨げている。具体的には、安定化ジルコニアで形成される遮熱層の表面に、セラミック系の接着剤を塗布して加熱することで、溶融塩の浸透を妨げる環境遮蔽層を形成している。   Such a thermal barrier coating material is disclosed in Patent Document 1, for example. The thermal barrier coating material described in Patent Document 1 forms an environmental shielding layer mainly composed of silica on the surface of the thermal barrier layer, which is a top coat layer, and prevents molten salt from coming into contact with the thermal barrier layer. . Specifically, an environmental shielding layer that prevents penetration of the molten salt is formed by applying and heating a ceramic adhesive on the surface of the heat shielding layer formed of stabilized zirconia.

また、特許文献2に開示されている遮熱コーティング材では、腐食成分浸透防止層をトップコート層であるセラミック層の表面に形成し、溶融塩等の腐食成分の浸透を防止している。   Further, in the thermal barrier coating material disclosed in Patent Document 2, a corrosion component permeation preventive layer is formed on the surface of the ceramic layer as the top coat layer to prevent permeation of corrosive components such as molten salt.

特開2012‐137073号公報JP 2012-137073 A 特許第4388466号公報Japanese Patent No. 4388466

しかしながら、上記のような遮熱コーティング材は、トップコート層の表面に溶融塩の浸透を防ぐ層を形成している。そのため、ガスタービンの運転中に異物等が飛来して接触することで、溶融塩の浸透を妨げる層が剥離してしまうおそれがある。このような場合には、溶融塩の浸透を防ぐことができずに遮熱コーティング材の一部が剥離してしまい、遮熱性が損なわれてしまう。即ち、ガスタービンの運転中に遮熱コーティング材の遮熱性を安定して確保することができないおそれがある。   However, the thermal barrier coating material as described above forms a layer that prevents the penetration of the molten salt on the surface of the topcoat layer. Therefore, there is a possibility that the layer that prevents the permeation of the molten salt may be peeled off due to foreign matters flying and contacting during operation of the gas turbine. In such a case, the penetration of the molten salt cannot be prevented, and a part of the thermal barrier coating material is peeled off, thereby impairing the thermal barrier property. That is, there is a possibility that the thermal barrier property of the thermal barrier coating material cannot be secured stably during operation of the gas turbine.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、遮熱性を安定して確保することが可能な遮熱コーティング材、これを備えるタービン部材、及び遮熱コーティング方法を提供するものである。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides a thermal barrier coating material capable of stably ensuring thermal barrier properties, a turbine member including the thermal barrier coating material, and a thermal barrier coating method. It is.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様に係る遮熱コーティング材は、 母材上に積層される金属結合層としてのボンドコート層と、該ボンドコート層上に積層されたセラミックを含むトップコート層と、前記トップコート層内において表面よりも内側に形成され、該トップコート層と同一の材料で形成されるとともに気孔率が前記トップコート層よりも小さい緻密層と、を備え、前記トップコート層は、前記緻密層を挟んで内側及び表面側がともに、同じ材料及び同じ気孔率で形成される。
また、本発明の他の態様に係る遮熱コーティング材では、前記同じ気孔率とは、前記緻密層を挟んで内側及び表面側の前記トップコート層の気孔率がそれぞれ8%〜15%の範囲内に収まっていることであってもよい。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The thermal barrier coating material according to the first aspect of the present invention includes a bond coat layer as a metal bonding layer laminated on a base material, a top coat layer containing ceramic laminated on the bond coat layer, and A dense layer that is formed on the inner side of the surface in the top coat layer, is formed of the same material as the top coat layer, and has a lower porosity than the top coat layer, and the top coat layer includes both the inner and surface sides of the dense layer, Ru is formed of the same material and the same porosity.
Further, in the thermal barrier coating material according to another aspect of the present invention, the same porosity is a range in which the porosity of the top coat layer on the inner side and the surface side with respect to the dense layer is 8% to 15%, respectively. may it der that fall within the limits.

このような構成によれば、トップコート層内に、気孔率がトップコート層よりも小さい緻密層を形成することで溶融塩の浸透が緻密層によって妨げられる。即ち、緻密層をトップコート層の表面に形成しないことで、緻密層を露出させずに形成できる。そのため、緻密層を表面側に形成された一部のトップコート層によって保護することができる。これにより、異物が飛来して接触した場合であっても、緻密層が損傷してしまうことを抑制することができ、溶融塩以外の異物等によって緻密層が損傷してしまうことを抑制できる。   According to such a configuration, a dense layer having a porosity smaller than that of the top coat layer is formed in the top coat layer, so that the penetration of the molten salt is prevented by the dense layer. That is, the dense layer can be formed without exposing the dense layer by not forming the dense layer on the surface of the topcoat layer. Therefore, the dense layer can be protected by a part of the top coat layer formed on the surface side. Thereby, even if it is a case where a foreign material flies and contacts, it can suppress that a dense layer is damaged, and it can suppress that a dense layer is damaged by foreign materials other than molten salt.

また、本発明の他の態様に係る遮熱コーティング材では、前記緻密層の気孔率が、1%以上4%未満の範囲内であってもよい。   In the thermal barrier coating material according to another aspect of the present invention, the dense layer may have a porosity of 1% or more and less than 4%.

このような構成によれば、気孔率が小さい緻密層を形成することで、トップコート層の内側への溶融塩の浸透を抑えることができる。   According to such a configuration, it is possible to suppress penetration of the molten salt into the top coat layer by forming a dense layer having a low porosity.

さらに、本発明の他の態様に係る遮熱コーティング材では、前記緻密層の膜厚が、0.1μm以上2μm以下の範囲内であってもよい。   Furthermore, in the thermal barrier coating material according to another aspect of the present invention, the dense layer may have a thickness in the range of 0.1 μm to 2 μm.

このような構成によれば、膜厚が非常に薄いためにトップコート層内の緻密層側の表面の凹凸形状をほとんど変化させることがない。そのため、緻密層を形成しても、緻密層を形成しなかった場合と同様の層間強度をトップコート層として維持することができる。したがって、緻密層を形成したとしても、トップコート層を強固に接合することができ、異なる層との境界で剥離してしまうことを抑制することができる。   According to such a configuration, since the film thickness is very thin, the uneven shape on the surface on the dense layer side in the top coat layer is hardly changed. Therefore, even when the dense layer is formed, the same interlayer strength as that when the dense layer is not formed can be maintained as the topcoat layer. Therefore, even if a dense layer is formed, the topcoat layer can be firmly bonded, and peeling at the boundary with different layers can be suppressed.

また、本発明の第二の態様に係るタービン部材では、前記遮熱コーティング材を表面に有する。   Moreover, in the turbine member which concerns on the 2nd aspect of this invention, it has the said thermal barrier coating material on the surface.

このような構成によれば、遮熱性を長期間にわたって確保することが可能な信頼性の高いタービン部材を形成することができる。   According to such a configuration, it is possible to form a highly reliable turbine member that can ensure heat insulation over a long period of time.

また、本発明の第三の態様に係るタービンでは、前記タービン部材を備える。   The turbine according to the third aspect of the present invention includes the turbine member.

このような構成によれば、タービン部材が損傷し難くなり、メンテナンス性を向上することができる。そのため、メンテナンスのためのガスタービンの稼動停止時間を短縮することができる。   According to such a structure, a turbine member becomes difficult to be damaged and a maintainability can be improved. Therefore, the operation stop time of the gas turbine for maintenance can be shortened.

また、本発明の第四の態様に係る遮熱コーティング方法では、母材上に金属結合層としてのボンドコート層を積層するボンドコート層積層工程と、前記ボンドコート層積層工程の後に実施され、前記ボンドコート層上に、セラミックを含む第一トップコート層を積層する第一トップコート層積層工程と、前記第一トップコート層積層工程の後に実施され、前記第一トップコート層と同一の材料で形成されるとともに気孔率が前記第一トップコート層よりも小さい緻密層を形成する緻密層積層工程と、前記緻密層積層工程の後に実施され、前記緻密層上にセラミックを含む第二トップコート層を前記第一トップコート層と同一材料及び同じ溶射距離で形成して積層させる第二トップコート層積層工程とを含む。 Further, in the thermal barrier coating method according to the fourth aspect of the present invention, a bond coat layer laminating step for laminating a bond coat layer as a metal bonding layer on a base material, and after the bond coat layer laminating step, The same material as the first topcoat layer, which is implemented after the first topcoat layer laminating step of laminating the first topcoat layer containing ceramic on the bond coat layer, and the first topcoat layer laminating step A dense layer laminating step for forming a dense layer having a lower porosity than the first top coat layer, and a second top coat comprising ceramic on the dense layer, which is performed after the dense layer laminating step A second topcoat layer laminating step in which a layer is formed by laminating with the same material and the same spraying distance as the first topcoat layer.

このような構成によれば、トップコート層内に、気孔率がトップコート層よりも小さい緻密層を形成することで溶融塩の浸透を妨げることができる遮熱コーティング材を形成できる。   According to such a configuration, it is possible to form a thermal barrier coating material that can prevent the penetration of the molten salt by forming a dense layer having a porosity smaller than that of the topcoat layer in the topcoat layer.

本発明によれば、溶融塩の浸透を妨げる緻密層をトップコート層内に形成することで、遮熱性を安定して確保することができる。   According to the present invention, the heat shielding property can be stably ensured by forming the dense layer in the top coat layer that prevents the penetration of the molten salt.

本発明の各実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the gas turbine which concerns on each embodiment of this invention. 本発明の各実施形態に係る動翼の概略構成斜視図である。It is a schematic structure perspective view of a moving blade concerning each embodiment of the present invention. 本発明の第一実施形態に係る動翼の要部断面拡大図である。It is a principal part cross-sectional enlarged view of the moving blade which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態における遮熱コーティング方法の工程を説明する工程図である。It is process drawing explaining the process of the thermal barrier coating method in 1st embodiment of this invention. 溶融塩が浸透した遮熱コーティング材を説明する拡大写真であって、同図(a)は、溶融塩が浸透前の遮熱コーティング材の拡大写真、同図(b)は溶融塩が浸透したことによって亀裂が生じた遮熱コーティング材の拡大写真である。It is the enlarged photograph explaining the thermal barrier coating material which the molten salt penetrate | infiltrated, Comprising: The same figure (a) is an enlarged photograph of the thermal barrier coating material before molten salt penetrate | infiltrated, The same figure (b) is the molten salt penetrated. It is an enlarged photograph of the thermal-insulation coating material in which the crack produced by this. トップコート層における融塩の成分の一つである硫黄の浸透度合いを分析した結果を示す図であって、同図(a)は気孔率が10〜12%の場合の分析結果であり、同図(b)は気孔率が5〜8%の場合の分析結果である。It is a figure which shows the result of having analyzed the penetration | permeation degree of sulfur which is one of the components of the molten salt in a topcoat layer, Comprising: The same figure (a) is an analysis result in case a porosity is 10-12%, FIG. (B) shows the analysis result when the porosity is 5 to 8%. 本発明の第二実施形態に係る動翼の要部断面拡大図である。It is a principal part cross-sectional enlarged view of the moving blade which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の実施例における緻密層を説明する拡大写真である。It is an enlarged photograph explaining the dense layer in the Example of this invention.

《第一実施形態》
以下、本発明に係る第一実施形態について図1から図6を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態のガスタービン1は、多量の空気を内部に取り入れて圧縮する圧縮機2と、この圧縮機2にて圧縮された圧縮空気Aに燃料を混合して燃焼させる燃焼器3と、燃焼器3から導入された燃焼ガスGの熱エネルギーを回転エネルギーに変換するタービン本体4と、タービン本体4の回転する動力の一部を圧縮機2に伝達して圧縮機2を回転させるロータ5とを備えている。
<< first embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the gas turbine 1 of the present embodiment combusts by mixing a fuel with a compressor 2 that takes in a large amount of air and compresses it, and compressed air A compressed by the compressor 2. A combustor 3 to be converted, a turbine main body 4 that converts thermal energy of the combustion gas G introduced from the combustor 3 into rotational energy, and a part of the rotating power of the turbine main body 4 is transmitted to the compressor 2 to compress the compressor. And a rotor 5 for rotating the motor 2.

タービン本体4は、ロータ5に設けられた動翼7に燃焼ガスGを吹き付けることで燃焼ガスGの熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換して動力を発生する。タービン本体4には、ロータ5側の複数の動翼7の他に、タービン本体4のケーシング6に複数の静翼8が設けられる。タービン本体4では、これら動翼7と静翼8とが、ロータ5の軸方向に交互に配列されている。   The turbine body 4 generates power by converting the thermal energy of the combustion gas G into mechanical rotational energy by blowing the combustion gas G onto the rotor blades 7 provided in the rotor 5. The turbine body 4 is provided with a plurality of stationary blades 8 in a casing 6 of the turbine body 4 in addition to the plurality of rotor blades 7 on the rotor 5 side. In the turbine body 4, the moving blades 7 and the stationary blades 8 are alternately arranged in the axial direction of the rotor 5.

本実施形態におけるタービン部材は、図2に示すように、タービン本体4の動翼7である。この動翼7は、タービン本体4のケーシング6内の燃焼ガスG流路内に配される動翼本体71と、この動翼本体71の基端に設けられたプラットホーム72と、このプラットホーム72から動翼本体71と反対側へ突出した翼根73と、動翼本体71の先端に設けられたシュラウド74と、を有している。   As shown in FIG. 2, the turbine member in the present embodiment is a moving blade 7 of the turbine body 4. The moving blade 7 includes a moving blade main body 71 disposed in the combustion gas G flow path in the casing 6 of the turbine main body 4, a platform 72 provided at the base end of the moving blade main body 71, and the platform 72. A blade root 73 protruding to the opposite side of the moving blade body 71 and a shroud 74 provided at the tip of the moving blade body 71 are provided.

図3に示すように、動翼7は、Ni基合金等の耐熱合金製の母材10と、この母材10の表面に形成される遮熱コーティング材20とを有している。
遮熱コーティング材20は、母材10上に積層されるボンドコート層21と、ボンドコート層21の表面に積層されるトップコート層22と、トップコート層22内においてその表面よりも母材10側である内側に形成される緻密層23とを有している。
As shown in FIG. 3, the moving blade 7 has a base material 10 made of a heat-resistant alloy such as a Ni-based alloy, and a thermal barrier coating material 20 formed on the surface of the base material 10.
The thermal barrier coating material 20 includes a bond coat layer 21 laminated on the base material 10, a top coat layer 22 laminated on the surface of the bond coat layer 21, and the base material 10 in the top coat layer 22 rather than the surface thereof. And a dense layer 23 formed on the inner side.

ボンドコート層21は、母材10とトップコート層22が剥離すること抑制し、耐食性及び耐酸化性に優れた金属結合層として形成される。ボンドコート層21は、例えば、溶射材としてMCrAlY合金の金属溶射粉を母材10の表面に対して溶射して積層される。ここで、ボンドコート層21を構成するMCrAlY合金の「M」は、金属元素を示し、例えば,NiCo,Ni、Co等の単独の金属元素又はこれらのうち2種以上の組み合わせを示している。   The bond coat layer 21 is formed as a metal bonding layer that suppresses the separation of the base material 10 and the top coat layer 22 and is excellent in corrosion resistance and oxidation resistance. The bond coat layer 21 is laminated, for example, by spraying a metal spray powder of MCrAlY alloy on the surface of the base material 10 as a spraying material. Here, “M” of the MCrAlY alloy constituting the bond coat layer 21 represents a metal element, for example, a single metal element such as NiCo, Ni, Co, or a combination of two or more thereof.

トップコート層22は、セラミックを含む溶射材をボンドコート層21の表面に対して溶射して形成される。トップコート層22は、緻密層23を挟んで、内側に形成される第一トップコート層22aと、表面側に形成される第二トップコート層22bとを有している。本実施形態における第一トップコート層22a及び第二トップコート層22bは、同一材料を用いて、同一条件によってそれぞれ形成されている。第一トップコート層22a及び第二トップコート層22bは、気孔率(単位体積当たりの気孔の占有率)が8〜15%の範囲に収まるように形成されることが好ましく、特に10%とされることが好ましい。トップコート層22を形成する際に用いられる溶射材は、例えば、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)や、酸化イッテルビウム(Yb)で部分安定化させたジルコニア(ZrO)であるイッテルビア安定化ジルコニア(YbSZ)が用いられる。 The top coat layer 22 is formed by spraying a thermal spray material containing ceramic on the surface of the bond coat layer 21. The topcoat layer 22 has a first topcoat layer 22a formed inside and a second topcoat layer 22b formed on the surface side with the dense layer 23 interposed therebetween. The first topcoat layer 22a and the second topcoat layer 22b in the present embodiment are formed using the same material and under the same conditions. The first top coat layer 22a and the second top coat layer 22b are preferably formed so that the porosity (occupancy ratio of the pores per unit volume) falls within the range of 8 to 15%, and particularly 10%. It is preferable. The thermal spray material used when forming the topcoat layer 22 is, for example, yttria-stabilized zirconia (YSZ) or ytterbium stabilized zirconia (ZrO 2 ) partially stabilized with ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ). Zirconia (YbSZ) is used.

第一トップコート層22aは、ボンドコート層21上を完全に覆うことが可能な膜厚以上に形成されていればよい。具体的には、本実施形態の第一トップコート層22aは、200μm程度の膜厚で形成される。
第二トップコート層22bは、緻密層23上を完全に覆うことが可能な膜厚以上に形成されていればよい。具体的には、本実施形態の第二トップコート層22bは、第一トップコート層22aと同様に、200μm程度の膜厚で形成される。
The first top coat layer 22a only needs to be formed to have a thickness that can completely cover the bond coat layer 21. Specifically, the first topcoat layer 22a of the present embodiment is formed with a film thickness of about 200 μm.
The second topcoat layer 22b only needs to be formed to have a film thickness that can cover the dense layer 23 completely. Specifically, the second topcoat layer 22b of the present embodiment is formed with a film thickness of about 200 μm, like the first topcoat layer 22a.

緻密層23は、第一トップコート層22aと第二トップコート層22bとの間に配置されることで、トップコート層22内において表面よりも内側に形成される。緻密層23は、トップコート層22と同一の材料で形成されるとともに、気孔率がトップコート層22よりも小さく形成される。具体的には、本実施形態の緻密層23は、トップコート層22と同じYSZやYbSZを溶射材として溶射することで形成される。本実施形態の緻密層23は、気孔率が1%以上4%未満の範囲内となるよう形成される。緻密層23は、第一トップコート層22aと第二トップコート層22bとの膜厚を足したトップコート層22全体としての膜厚に対して、20%を超えないような膜厚に形成される。例えば、本実施形態では、緻密層23は、トップコート層22の膜厚が500μm程度である場合、10μm以下の膜厚で形成されることが好ましい。   The dense layer 23 is disposed between the first top coat layer 22a and the second top coat layer 22b so as to be formed inside the top coat layer 22 from the surface. The dense layer 23 is formed of the same material as the top coat layer 22 and has a smaller porosity than the top coat layer 22. Specifically, the dense layer 23 of the present embodiment is formed by spraying the same YSZ or YbSZ as the top coat layer 22 as a thermal spray material. The dense layer 23 of the present embodiment is formed so that the porosity is in the range of 1% or more and less than 4%. The dense layer 23 is formed to have a film thickness that does not exceed 20% with respect to the film thickness of the entire top coat layer 22 obtained by adding the film thickness of the first top coat layer 22a and the second top coat layer 22b. The For example, in the present embodiment, the dense layer 23 is preferably formed with a thickness of 10 μm or less when the thickness of the topcoat layer 22 is about 500 μm.

次に、上記遮熱コーティング材20を母材10に積層させる遮熱コーティング方法S2について説明する。
まず、母材形成工程S1として、母材10を目的の形状(本実施形態においては動翼7形状)に形成する。本実施形態では、母材10には、前述したように、Ni基合金が用いられる。
Next, the thermal barrier coating method S2 for laminating the thermal barrier coating material 20 on the base material 10 will be described.
First, as the base material forming step S1, the base material 10 is formed into a target shape (in the present embodiment, the shape of the moving blade 7). In the present embodiment, the Ni base alloy is used for the base material 10 as described above.

遮熱コーティング方法S2は、母材形成工程S1後に実施される。遮熱コーティング方法S2は、ボンドコート層積層工程S21と、第一トップコート層積層工程S22と、緻密層積層工程S23と、第二トップコート層積層工程S24と、表面調整工程S25とを有する。   The thermal barrier coating method S2 is performed after the base material forming step S1. The thermal barrier coating method S2 includes a bond coat layer laminating step S21, a first top coat layer laminating step S22, a dense layer laminating step S23, a second top coat layer laminating step S24, and a surface adjustment step S25.

ボンドコート層積層工程S21は、母材形成工程S1後に実施される。ボンドコート層積層工程S21は、母材10の表面に対してボンドコート層21を積層させる。本実施形態のボンドコート層積層工程S21は、例えば、MCrAlY合金の金属溶射粉を用いて、低圧プラズマ溶射法により母材10の表面に溶射することで、ボンドコート層21を形成する。   The bond coat layer stacking step S21 is performed after the base material forming step S1. In the bond coat layer stacking step S <b> 21, the bond coat layer 21 is stacked on the surface of the base material 10. In the bond coat layer stacking step S21 of the present embodiment, for example, the bond coat layer 21 is formed by spraying the surface of the base material 10 by low pressure plasma spraying using a metal spray powder of MCrAlY alloy.

第一トップコート層積層工程S22は、ボンドコート層積層工程S21後に実施される。第一トップコート層積層工程S22は、ボンドコート層21上に第一トップコート層22aを積層させる。本実施形態の第一トップコート層積層工程S22は、例えば、溶射材としてYSZの粉末を用いて、大気圧プラズマ溶射法(ATMOSPHERIC pressure Plasma Spray:APS)により、第一トップコート層22aをボンドコート層21上に形成する。   The first top coat layer lamination step S22 is performed after the bond coat layer lamination step S21. In the first top coat layer laminating step S <b> 22, the first top coat layer 22 a is laminated on the bond coat layer 21. In the first topcoat layer laminating step S22 of the present embodiment, for example, a YSZ powder is used as a spraying material, and the first topcoat layer 22a is bond-coated by an atmospheric pressure plasma spraying method (ATMOSPHERIC pressure Plasma Spray: APS). Formed on layer 21.

緻密層積層工程S23は、第一トップコート層積層工程S22後に実施される。緻密層積層工程S23は、第一トップコート層22aに緻密層23を積層させる。本実施形態の緻密層積層工程S23は、例えば、第一トップコート層積層工程S22で用いた溶射材を使用して、第一トップコート層積層工程S22とは異なる条件で、大気圧プラズマ溶射法を行うことで、緻密層23を形成する。具体的には、本実施形態の緻密層積層工程S23は、溶射材を噴射する不図示の溶射装置のノズルの先端と母材10との距離である溶射距離を第一トップコート層積層工程S22よりも近づけて実施する。例えば、第一トップコート層積層工程S22における溶射距離を150mmに設定した場合、緻密層積層工程S23における溶射距離を100mm程度まで徐々に近づけるよう設定する。   The dense layer lamination step S23 is performed after the first topcoat layer lamination step S22. In the dense layer lamination step S23, the dense layer 23 is laminated on the first topcoat layer 22a. The dense layer laminating step S23 of the present embodiment uses, for example, the thermal spray material used in the first topcoat layer laminating step S22, and under the conditions different from those of the first topcoat layer laminating step S22, the atmospheric pressure plasma spraying method. As a result, the dense layer 23 is formed. Specifically, in the dense layer laminating step S23 of the present embodiment, the spraying distance, which is the distance between the tip of the nozzle of a thermal spraying apparatus (not shown) that sprays the thermal spraying material, and the base material 10 is set as the first topcoat layer laminating step S22. Implement closer. For example, when the spraying distance in the first topcoat layer stacking step S22 is set to 150 mm, the spraying distance in the dense layer stacking step S23 is set to be gradually reduced to about 100 mm.

なお、本実施形態の緻密層積層工程S23では、溶射距離を近づけることで緻密層23を形成したが、これに限定されるものでなく、気孔率がトップコート層22よりも小さくなるように形成することができればよい。例えば、溶射装置の溶射電流を増加させることで気孔率を小さくするように形成してもよい。   In the dense layer laminating step S23 of the present embodiment, the dense layer 23 is formed by reducing the spraying distance, but the present invention is not limited to this, and the porosity is formed so as to be smaller than that of the topcoat layer 22. I can do it. For example, the porosity may be reduced by increasing the spraying current of the spraying device.

第二トップコート層積層工程S24は、緻密層積層工程S23後に実施される。第二トップコート層積層工程S24は、緻密層23に第二トップコート層22bを積層させる。本実施形態の第二トップコート層積層工程S24は、第一トップコート層積層工程S22と同一の材料・条件で、実施され、第二トップコート層22bを緻密層23上に形成する。   The second top coat layer lamination step S24 is performed after the dense layer lamination step S23. In the second topcoat layer laminating step S24, the second topcoat layer 22b is laminated on the dense layer 23. The second topcoat layer lamination step S24 of the present embodiment is performed under the same materials and conditions as the first topcoat layer lamination step S22, and the second topcoat layer 22b is formed on the dense layer 23.

第二トップコート層積層工程S24を実施後に、遮熱コーティング材20の表面の状態を調整する表面調整工程S25を実施する。表面調整工程S25は、形成した遮熱コーティング材20全体としての膜厚を調整したり、表面をより滑らかにして動翼7への熱伝達係数を低下させたりするために、第二トップコート層22bをわずかに削って遮熱コーティング材20の表面の状態を調整する。本実施形態の表面調整工程S25は、第二トップコート層22bを数μm削り、第二トップコート層22bの表面を滑らかにするとともに、遮熱コーティング材20全体としての膜厚が均一となるよう調整する。   After performing 2nd topcoat layer lamination process S24, surface adjustment process S25 which adjusts the state of the surface of thermal barrier coating material 20 is implemented. In the surface adjustment step S25, in order to adjust the film thickness of the formed thermal barrier coating material 20 as a whole, or to make the surface smoother and reduce the heat transfer coefficient to the moving blade 7, the second topcoat layer The surface condition of the thermal barrier coating material 20 is adjusted by slightly shaving 22b. In the surface adjustment step S25 of the present embodiment, the second top coat layer 22b is scraped by several μm, the surface of the second top coat layer 22b is smoothed, and the film thickness of the entire thermal barrier coating material 20 is uniform. adjust.

上記のような遮熱コーティング材20や遮熱コーティング方法S2によれば、第一トップコート層22aと第二トップコート層22bの間に、気孔率が第一トップコート層22aや第二トップコート層22bよりも小さい緻密層23を形成することで、第一トップコート層22aへの溶融塩の浸透を妨げることができる。即ち、緻密層23を第二トップコート層22bの表面側に形成しないことで、緻密層23を表面に露出させずに形成できる。そのため、緻密層23を第二トップコート層22bによって保護することができる。これにより、ガスタービン1等の運転中に動翼7に対して異物が飛来して接触した場合や表面調整工程S25において遮熱コーティング材20全体としての膜厚を調整するために表面を一部削った場合であっても、緻密層23が損傷してしまうことを抑制することができる。したがって、溶融塩以外の異物等によって緻密層23が損傷してしまうことを抑制でき、長時間にわたって使用される動翼7等のタービン部材への遮熱性を安定して確保することができる。   According to the thermal barrier coating material 20 and the thermal barrier coating method S2 as described above, the porosity is between the first top coat layer 22a and the second top coat layer 22b. By forming the dense layer 23 smaller than the layer 22b, penetration of the molten salt into the first topcoat layer 22a can be prevented. That is, the dense layer 23 can be formed without being exposed on the surface by not forming the dense layer 23 on the surface side of the second top coat layer 22b. Therefore, the dense layer 23 can be protected by the second topcoat layer 22b. Thereby, a part of the surface is adjusted in order to adjust the film thickness of the thermal barrier coating material 20 as a whole when foreign matter comes into contact with the moving blade 7 during operation of the gas turbine 1 or the like or in the surface adjustment step S25. Even if it is a case where it cuts off, it can suppress that the dense layer 23 is damaged. Therefore, the dense layer 23 can be prevented from being damaged by foreign matters other than the molten salt, and the heat shielding property to the turbine member such as the moving blade 7 used for a long time can be stably secured.

また、従来、トップコート層22内には、図5(a)に示すように、遮熱性を確保するために10%程度の割合で気孔や層状欠陥が存在している。溶融塩が遮熱コーティング材20内に浸透すると、浸透した溶融塩がこの気孔や層状欠陥内に蓄積されてトップコート層22の強度が弱化する。そして、遮熱コーティング材20が表面に施された動翼7が高温高圧の環境下で使用されることで、トップコート層22に熱応力が働き、気孔や層状欠陥内に蓄積された溶融塩からき裂30が進展する。その後、進展したき裂30に溶融塩がさらに蓄積されて熱応力が働くことで、き裂30はより進展していく。これを繰り返すことで、トップコート層22内に大きなき裂30が形成され、図5(b)に示すように、トップコート層22の剥離を引き起こすと考えられている。   Conventionally, as shown in FIG. 5A, pores and layer defects are present in the top coat layer 22 at a rate of about 10% in order to ensure heat shielding properties. When the molten salt penetrates into the thermal barrier coating material 20, the penetrated molten salt is accumulated in the pores and layered defects, and the strength of the top coat layer 22 is weakened. Then, by using the moving blade 7 having the thermal barrier coating material 20 on the surface in a high temperature and high pressure environment, the top coat layer 22 is subjected to thermal stress, and the molten salt accumulated in the pores and layered defects. Crack 30 develops. Thereafter, the molten salt is further accumulated in the propagated crack 30 and thermal stress acts, whereby the crack 30 further develops. By repeating this, a large crack 30 is formed in the topcoat layer 22, and it is considered that the topcoat layer 22 is peeled off as shown in FIG.

そして、図6は、トップコート層22における溶融塩の成分の一つである硫黄の浸透度合いを分析した結果である。図6(a)に示すように、気孔率が10〜12%の場合は図中の白点で表されるように硫黄の浸透が認められる。一方、図6(b)に示すように、気孔率が3〜8%まで低下することで、図中にもほとんど白点がなくなり、硫黄の浸透が抑制されていることがわかる。即ち、気孔率を8%以下にすることで、溶融塩の浸透が抑制することができる。そのため、気孔率が小さい緻密層23を形成することで、緻密層23よりも内側への溶融塩の浸透を抑えることができる。したがって、本実施形態のように気孔率が1%以上4%未満の範囲内に収まるように緻密層23を形成することで、溶融塩の浸透を効果的に抑制することができる。その結果、溶融塩が第二トップコート層22bに浸透してしまったとしても、緻密層23によって第一トップコート層22aへの浸透を防ぐことができる。したがって、第一トップコート層22aの剥離等の損傷を抑え、トップコート層22が完全に剥離して遮熱効果等のトップコート層22の性能が完全に失われてしまうことを防ぐことができる。   FIG. 6 shows the result of analyzing the degree of penetration of sulfur, which is one of the components of the molten salt, in the top coat layer 22. As shown in FIG. 6 (a), when the porosity is 10 to 12%, the permeation of sulfur is recognized as indicated by the white dots in the figure. On the other hand, as shown in FIG. 6 (b), it can be seen that when the porosity is reduced to 3 to 8%, there are almost no white spots in the figure, and sulfur permeation is suppressed. That is, the penetration of the molten salt can be suppressed by setting the porosity to 8% or less. Therefore, by forming the dense layer 23 with a low porosity, it is possible to suppress the penetration of the molten salt to the inside of the dense layer 23. Therefore, the penetration of the molten salt can be effectively suppressed by forming the dense layer 23 so that the porosity falls within the range of 1% or more and less than 4% as in the present embodiment. As a result, even if the molten salt has penetrated into the second top coat layer 22b, the dense layer 23 can prevent the penetration into the first top coat layer 22a. Therefore, damage such as peeling of the first topcoat layer 22a can be suppressed, and the topcoat layer 22 can be completely peeled off to prevent the performance of the topcoat layer 22 such as a heat shielding effect from being completely lost. .

さらに、トップコート層22全体を緻密層23した場合、気孔率が小さいために十分な遮熱性を確保することが難しい。ところが、トップコート層22に対して緻密層23の膜厚が20%を超えないように形成することで、トップコート層22による遮熱性を確保しながら、溶融塩によるトップコート層22の剥離を抑えることができる。したがって、長期間にわたって損傷し難く、遮熱性を確保できるような信頼性の高い遮熱コーティング材20を形成することができる。   Further, when the dense top layer 23 is formed on the entire topcoat layer 22, it is difficult to ensure sufficient heat shielding properties due to the low porosity. However, by forming the dense layer 23 such that the film thickness of the dense layer 23 does not exceed 20% with respect to the top coat layer 22, the top coat layer 22 is peeled off by the molten salt while ensuring the heat shielding property by the top coat layer 22. Can be suppressed. Therefore, it is possible to form a highly reliable thermal barrier coating material 20 that is difficult to damage over a long period of time and can ensure thermal barrier properties.

また、このような遮熱コーティング材20を使用することで、遮熱性を長期間にわたって確保することが可能な信頼性の高い動翼7等のタービン部材を形成することができる。   Further, by using such a thermal barrier coating material 20, it is possible to form a turbine member such as the moving blade 7 with high reliability capable of ensuring thermal insulation over a long period of time.

さらに、上記構成からなるガスタービン1によれば、タービン部材が損傷し難くなり、メンテナンス性を向上することができる。そのため、メンテナンスのためのガスタービン1の稼動停止時間を短縮することができる。   Furthermore, according to the gas turbine 1 having the above-described configuration, the turbine member is hardly damaged, and the maintainability can be improved. Therefore, the operation stop time of the gas turbine 1 for maintenance can be shortened.

《第二実施形態》
次に、図7を参照して第二実施形態の遮熱コーティング材20aについて説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第二実施形態の遮熱コーティング材20aは、緻密層23について第一実施形態と相違する。
<< Second Embodiment >>
Next, the thermal barrier coating material 20a of the second embodiment will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The thermal barrier coating material 20a of the second embodiment is different from the first embodiment with respect to the dense layer 23.

即ち、第二実施形態では、第一実施形態の緻密層23よりも薄く密な構造の極薄緻密層230を形成する。極薄緻密層230は、その膜厚が0.1μm以上2μm以下の範囲内で形成される。極薄緻密層230は、サスペンションプラズマ溶射法(Suspension Plasma Spray :SPS)を利用して形成される。サスペンションプラズマ溶射法は、溶射材として粉末材料ではなく、ナノからサブミクロンの微粉末を溶媒に分散させた混濁液を直接プラズマ中に投入する方法である。   That is, in the second embodiment, the ultrathin dense layer 230 having a thinner and denser structure than the dense layer 23 of the first embodiment is formed. The ultra-thin dense layer 230 is formed within a thickness range of 0.1 μm to 2 μm. The ultrathin dense layer 230 is formed using a suspension plasma spray (SPS). The suspension plasma spraying method is a method in which a turbid liquid in which fine powders of nano to submicron are dispersed in a solvent is directly put into plasma instead of a powder material as a spraying material.

具体的には、第二実施形態で形成される極薄緻密層230は、トップコート層22を形成する際に用いた材料と同じ材料の粒子を用いて、サスペンションプラズマ溶射法によって形成される。例えば、極薄緻密層230は、YSZを分散させた混濁液を用いたサスペンションプラズマ溶射法によって、第一トップコート層22a上に形成される。極薄緻密層230は、気孔率がトップコート層22だけでなく第一実施形態の緻密層23よりも小さく形成される。そして、極薄緻密層230は、例えば、1μm程度の膜厚で形成される。   Specifically, the ultrathin dense layer 230 formed in the second embodiment is formed by suspension plasma spraying using particles of the same material as that used when forming the topcoat layer 22. For example, the ultrathin dense layer 230 is formed on the first topcoat layer 22a by a suspension plasma spraying method using a turbid liquid in which YSZ is dispersed. The ultrathin dense layer 230 is formed with a porosity smaller than that of the topcoat layer 22 as well as the dense layer 23 of the first embodiment. The ultrathin dense layer 230 is formed with a film thickness of about 1 μm, for example.

上記のような遮熱コーティング材20aによれば、膜厚が1μm程度の極薄緻密層230を第一トップコート層22a上に形成しても、膜厚が非常に薄いために第一トップコート層22aの極薄緻密層230側の表面の凹凸形状をほとんど変化させることがない。即ち、極薄緻密層230の第二トップコート層22b側の面の形状が、第一トップコート層22aの表面の凹凸を転写したような形状になる。そのため、第二トップコート層22bを極薄緻密層230上に形成しても、第一トップコート層22a上に極薄緻密層230を形成せずに第二トップコート層22bを直接形成した場合と同様の層間強度を、第一トップコート層22aと極薄緻密層230との間及び第一トップコート層22aと極薄緻密層230との間に生じさせることができる。したがって、第一トップコート層22aと第二トップコート層22bとを極薄緻密層230に強固に接合することができ、極薄緻密層230との境界で剥離してしまうことを抑制することができる。   According to the thermal barrier coating material 20a as described above, even if the ultrathin dense layer 230 having a film thickness of about 1 μm is formed on the first topcoat layer 22a, the film thickness is very thin. The uneven shape on the surface of the layer 22a on the ultrathin dense layer 230 side is hardly changed. That is, the shape of the surface of the ultrathin dense layer 230 on the second topcoat layer 22b side is such that the irregularities on the surface of the first topcoat layer 22a are transferred. Therefore, even when the second topcoat layer 22b is formed on the ultrathin dense layer 230, the second topcoat layer 22b is formed directly on the first topcoat layer 22a without forming the ultrathin dense layer 230. The same interlayer strength can be generated between the first topcoat layer 22a and the ultrathin dense layer 230 and between the first topcoat layer 22a and the ultrathin dense layer 230. Therefore, the first topcoat layer 22a and the second topcoat layer 22b can be firmly bonded to the ultrathin dense layer 230, and it is possible to suppress peeling at the boundary with the ultrathin dense layer 230. it can.

さらに、極薄緻密層230は、膜厚が1μm程度と非常に薄いために、第一トップコート層22aと第二トップコート層22bとの間での熱伝導を阻害しない。したがて、第一トップコート層22aと第二トップコート層22bとの間に極薄緻密層230が形成されても、トップコート層22全体として遮熱性が低下してしまうことを抑えることができる。   Furthermore, since the ultra-thin dense layer 230 has a very thin film thickness of about 1 μm, it does not hinder heat conduction between the first top coat layer 22a and the second top coat layer 22b. Therefore, even if the ultrathin dense layer 230 is formed between the first topcoat layer 22a and the second topcoat layer 22b, it is possible to suppress the heat shielding property from being lowered as a whole of the topcoat layer 22. it can.

また、サスペンションプラズマ溶射法によって形成されることで、層内に粒子が小さいことで非常に密な構造となり、気孔率のより小さな層として極薄緻密層230を形成できる。そのため、第一トップコート層22aへの溶融塩の浸透をより効果的に防ぐことができる。   In addition, since the particles are formed by the suspension plasma spraying method, the particles are small in the layer, so that a very dense structure is formed, and the ultrathin dense layer 230 can be formed as a layer having a smaller porosity. Therefore, it is possible to more effectively prevent the molten salt from penetrating into the first topcoat layer 22a.

[実施例]
以下、実施例によって第一トップコート層22aと第二トップコート層22bとの間に緻密層23を形成する方法を説明するが、本発明は以下の記載によって限定されない。
[Example]
Hereinafter, a method for forming the dense layer 23 between the first top coat layer 22a and the second top coat layer 22b will be described by way of example, but the present invention is not limited by the following description.

(実施方法)
本実施例では、第一トップコート層積層工程S22から第二トップコート層積層工程S24までを、溶射材としてYSZを用いる同一の溶射装置を使用して、大気圧プラズマ溶射法によって実施する。具体的には、本実施例では、溶射距離と溶射装置のノズルから母材10に対して溶射材を吹き付ける速度である溶射速度を変化させる。なお、溶射電流等のその他の溶射装置の設定を一定とする。そして、第一トップコート層積層工程S22から第二トップコート層積層工程S24までを溶射装置によって連続的に実施する。
(Implementation method)
In this embodiment, the first top coat layer laminating step S22 to the second top coat layer laminating step S24 are performed by the atmospheric pressure plasma spraying method using the same thermal spraying apparatus using YSZ as the thermal spray material. Specifically, in this embodiment, the spraying speed, which is the spraying speed of the spraying material to the base material 10 from the nozzle of the spraying device, is changed. It should be noted that the settings of other thermal spraying devices such as thermal spraying current are made constant. Then, the first top coat layer laminating step S22 to the second top coat layer laminating step S24 are continuously performed by a thermal spraying apparatus.

(第一トップコート層積層工程S22の実施条件)
溶射距離:150[mm]
溶射速度:300[mm/sec]
(緻密層積層工程S23の実施条件)
溶射距離:150[mm]
溶射速度:100〜120[mm/sec]
(第二トップコート層積層工程S24の実施条件)
溶射距離:150[mm]
溶射速度:300[mm/sec]
(Implementation conditions for the first topcoat layer lamination step S22)
Thermal spraying distance: 150 [mm]
Thermal spraying speed: 300 [mm / sec]
(Execution conditions for dense layer stacking step S23)
Thermal spraying distance: 150 [mm]
Thermal spraying speed: 100 to 120 [mm / sec]
(Implementation conditions for the second topcoat layer lamination step S24)
Thermal spraying distance: 150 [mm]
Thermal spraying speed: 300 [mm / sec]

上記条件で第一トップコート層積層工程S22から第二トップコート層積層工程S24までを実施した結果、図8に示すように、第一トップコート層22aや第二トップコート層22bよりも明らかに気孔率の小さい緻密層23が形成されていることが確認された。また、溶射装置等を変更しなくとも、条件を調整だけで、第一トップコート層22aと第二トップコート層22bとの間に緻密層23を積層させることができることが分かった。   As a result of performing the first topcoat layer laminating step S22 to the second topcoat layer laminating step S24 under the above-mentioned conditions, as shown in FIG. 8, it is clearer than the first topcoat layer 22a and the second topcoat layer 22b. It was confirmed that a dense layer 23 having a low porosity was formed. Further, it has been found that the dense layer 23 can be laminated between the first top coat layer 22a and the second top coat layer 22b only by adjusting the conditions without changing the thermal spraying apparatus or the like.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the configurations and combinations of the embodiments in the embodiments are examples, and the addition and omission of configurations are within the scope not departing from the gist of the present invention. , Substitutions, and other changes are possible. Further, the present invention is not limited by the embodiments, and is limited only by the scope of the claims.

なお、第一トップコート層22a及び第二トップコート層22bは、本実施形態のように、同一の材料を用いて同じ条件で形成されることに限定されるものではなく、別々の構成として形成されてもよい。例えば、第一トップコート層22aと第二トップコート層22bとの気孔率をそれぞれ別に形成したり、異なる材料を用いて形成したりしてもよい。   The first top coat layer 22a and the second top coat layer 22b are not limited to being formed under the same conditions using the same material as in the present embodiment, and are formed as separate structures. May be. For example, the porosity of the first top coat layer 22a and the second top coat layer 22b may be formed separately, or may be formed using different materials.

また、ボンドコート層21やトップコート層22は、本実施形態以外の方法で形成されてもよい。例えば、大気圧プラズマ溶射以外の電気式溶射として減圧プラズマ溶射を用いてもよく、ガス式溶射として、フレーム溶射法、高速フレーム溶射を用いてよい。また、溶射法以外の方法で形成してもよく、例えば、電子ビーム物理蒸着法を用いてもよい。   Further, the bond coat layer 21 and the top coat layer 22 may be formed by a method other than the present embodiment. For example, low-pressure plasma spraying may be used as electric spraying other than atmospheric pressure plasma spraying, and flame spraying or high-speed flame spraying may be used as gas spraying. Moreover, you may form by methods other than a thermal spraying method, for example, you may use an electron beam physical vapor deposition method.

さらに、第一トップコート層22aと第二トップコート層22bとは、本実施形態のように、同じ膜厚に形成されることに限定されるものではなく、使用される環境等の条件や遮熱コーティング材20において緻密層23を形成したい位置に応じて適宜設定されればよい。例えば、第二トップコート層22bを5μm程度と非常に薄く形成し、第一トップコート層22aを400μm程度と非常に厚く形成してもよく、また、この逆であってもよい。   Further, the first topcoat layer 22a and the second topcoat layer 22b are not limited to being formed to the same film thickness as in the present embodiment, but are not limited to conditions such as the environment in use and shielding. What is necessary is just to set suitably according to the position which wants to form the dense layer 23 in the thermal coating material 20. FIG. For example, the second topcoat layer 22b may be formed very thin as about 5 μm, and the first topcoat layer 22a may be formed very thick as about 400 μm, or vice versa.

さらに、上述した構成においては、動翼7に本発明を適用した場合について説明をしたが、他のタービン部材、例えば、ガスタービン1の静翼8や燃焼器3を構成するノズルや筒体等の部材に本発明を適用してもよい。   Furthermore, in the above-described configuration, the case where the present invention is applied to the moving blade 7 has been described. However, other turbine members, such as nozzles and cylinders constituting the stationary blade 8 of the gas turbine 1 and the combustor 3, etc. The present invention may be applied to these members.

1…ガスタービン 2…圧縮機 3…燃焼器 4…タービン本体 A…圧縮空気 G…燃焼ガス 5…ロータ 6…ケーシング 7…動翼 71…動翼本体 72…プラットホーム 73…翼根 74…シュラウド 8…静翼 10…母材 20、20a…遮熱コーティング材 21…ボンドコート層 22…トップコート層 22a…第一トップコート層 22b…第二トップコート層 23…緻密層 S1…母材形成工程 S2…遮熱コーティング方法 S21…ボンドコート層積層工程 S22…第一トップコート層積層工程 S23…緻密層積層工程 S24…第二トップコート層積層工程 S25…表面調整工程 30…き裂 230…極薄緻密層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas turbine 2 ... Compressor 3 ... Combustor 4 ... Turbine main body A ... Compressed air G ... Combustion gas 5 ... Rotor 6 ... Casing 7 ... Moving blade 71 ... Moving blade main body 72 ... Platform 73 ... Blade root 74 ... Shroud 8 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Static blade 10 ... Base material 20, 20a ... Thermal barrier coating material 21 ... Bond coat layer 22 ... Top coat layer 22a ... First top coat layer 22b ... Second top coat layer 23 ... Dense layer S1 ... Base material formation step S2 ... thermal barrier coating method S21 ... bond coat layer laminating step S22 ... first top coat layer laminating step S23 ... dense layer laminating step S24 ... second top coat layer laminating step S25 ... surface conditioning step 30 ... crack 230 ... ultra thin dense layer

Claims (7)

母材上に積層される金属結合層としてのボンドコート層と、
該ボンドコート層上に積層されたセラミックを含むトップコート層と、
前記トップコート層内において表面よりも内側に形成され、該トップコート層と同一の材料で形成されるとともに気孔率が前記トップコート層よりも小さい緻密層と、
を備え
前記トップコート層は、前記緻密層を挟んで内側及び表面側がともに、同じ材料及び同じ気孔率で形成される遮熱コーティング材。
A bond coat layer as a metal bonding layer laminated on the base material;
A topcoat layer comprising ceramic laminated on the bondcoat layer;
A dense layer that is formed inside the surface in the top coat layer, is formed of the same material as the top coat layer, and has a smaller porosity than the top coat layer,
Equipped with a,
The topcoat layer, said across the dense layer are both inside and surface, the same materials and thermal barrier coatings that are formed by the same porosity.
前記同じ気孔率とは、前記緻密層を挟んで内側及び表面側の前記トップコート層の気孔率がそれぞれ8%〜15%の範囲内に収まっていることである請求項1に記載の遮熱コーティング材。2. The heat shield according to claim 1, wherein the same porosity means that the porosity of the top coat layer on the inner side and the front side with respect to the dense layer is within a range of 8% to 15%, respectively. Coating material. 前記緻密層の気孔率が、1%以上4%未満の範囲内である請求項1又は請求項2に記載の遮熱コーティング材。 The thermal barrier coating material according to claim 1 or 2 , wherein a porosity of the dense layer is in a range of 1% or more and less than 4%. 前記緻密層の膜厚が、0.1μm以上2μm以下の範囲内である請求項1から請求項3の何れか一項に記載の遮熱コーティング材。 The thermal barrier coating material according to any one of claims 1 to 3, wherein a film thickness of the dense layer is in a range of 0.1 µm to 2 µm. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の前記遮熱コーティング材を表面に有するタービン部材。 The turbine member which has the said thermal barrier coating material as described in any one of Claims 1-4 on the surface. 請求項5に記載の前記タービン部材を備えるタービン。 A turbine comprising the turbine member according to claim 5 . 母材上に金属結合層としてのボンドコート層を積層するボンドコート層積層工程と、
前記ボンドコート層積層工程の後に実施され、前記ボンドコート層上に、セラミックを含む第一トップコート層を積層する第一トップコート層積層工程と、
前記第一トップコート層積層工程の後に実施され、前記第一トップコート層と同一の材料で形成されるとともに気孔率が前記第一トップコート層よりも小さい緻密層を形成する緻密層積層工程と、
前記緻密層積層工程の後に実施され、前記緻密層上にセラミックを含む第二トップコート層を前記第一トップコート層と同一材料及び同じ溶射距離で形成して積層させる第二トップコート層積層工程とを含む遮熱コーティング方法。
A bond coat layer laminating step of laminating a bond coat layer as a metal bonding layer on the base material;
A first topcoat layer laminating step, which is performed after the bond coat layer laminating step, and laminating a first topcoat layer containing ceramic on the bond coat layer;
A dense layer laminating step that is performed after the first topcoat layer laminating step and is formed of the same material as the first topcoat layer and has a smaller porosity than the first topcoat layer; ,
Second topcoat layer laminating step, which is performed after the dense layer laminating step, and is formed by laminating a second topcoat layer containing ceramic on the dense layer with the same material and the same spray distance as the first topcoat layer. A thermal barrier coating method comprising:
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