JP6908973B2 - 遮熱コーティング、タービン部材、ガスタービン、ならびに遮熱コーティングの製造方法 - Google Patents

遮熱コーティング、タービン部材、ガスタービン、ならびに遮熱コーティングの製造方法 Download PDF

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4486—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by producing an aerosol and subsequent evaporation of the droplets or particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
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Description

本発明は、遮熱コーティング、遮熱コーティングを備えるタービン部材およびガスタービンに関する。
例えば、特許文献１には、耐熱基材上に金属結合層を形成する工程と、金属結合層上にセラミックス層を形成する工程と、を備え、セラミックス層を形成する工程が、金属結合層上に、溶射により気孔を含む高気孔層を形成する段階と、高気孔層上に、高気孔層よりも緻密な組織を有する緻密層を形成する段階と、緻密層が所定厚さとなるよう緻密層の上面を研磨する段階と、を含む遮熱コーティングの製造方法により製造された遮熱コーティングについて示されている。
例えば、特許文献２には、金属部品上に設けられた化学安定化ジルコニア材料を含有する遮熱コーティングと、遮熱コーティング上に設けられた溶射アルミナ系皮膜とを含み、アルミナ系皮膜がその総重量に基づいて８７重量％以上のアルミナを含有し、またカルシウム−マグネシウム−アルミニウム−ケイ素混合酸化物系を含有する汚染物質の融点を上昇させるのに有効な厚みを有し、さらに溶射アルミナ系皮膜の平均表面粗さが４．０μｍ未満〜約０．７５μｍである皮膜系について示されている。
特許第５７３７９９６号公報 特許第５５５４４８８号公報
特許文献１には、一般的な従来の遮熱コーティング（ＴＢＣ：Thermal Barrier Coating）は、金属結合層とセラミックス層とが順にコーティングされた２層構造となっていて、この遮熱コーティングに対し、優れた遮熱性を確保しつつ、耐エロージョン性が高く、かつ滑らかな表面を形成することを目的としている。そこで、特許文献１では、上述したように、セラミックス層を高気孔層とその層上の緻密層とで構成している。
しかし、石油を燃料とした油焚きガスタービンプラントにおいては、タービン部材であるタービン動翼およびタービン静翼が高温腐食性物質（Ｎａ２ＳＯ４、ＣａＳＯ４など）を含む環境に曝される。高温腐食性物質は、遮熱コーティング内に浸透して遮熱コーティングの寿命を低下させるため、遮熱コーティングが剥離するおそれがある。
本発明は上述した課題を解決するものであり、遮熱性および耐エロージョン性を確保しつつ、耐腐食性を向上することのできる遮熱コーティング、タービン部材およびガスタービンを提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る遮熱コーティングは、耐熱基材上に形成されたセラミックスからなる気孔を含む高気孔層と、前記高気孔層上に形成されてセラミックスからなり気孔率が前記高気孔層以下の０．９体積％以下とされ、層厚さが０．０５ｍｍ以下とされ、ビッカース硬さが８００Ｈｖ以上とされた緻密層と、を備える。
この遮熱コーティングによれば、高気孔層において耐熱基材に対する遮熱性を確保することができる。また、高気孔層上に形成された緻密層の気孔率およびビッカース硬さにおいて緻密な硬質膜を有することで耐エロージョン性を確保することができる。しかも、緻密層の気孔率において緻密性を有することで腐食性成分の浸透を防止して耐腐食性を向上することができる。この結果、高温腐食環境における遮熱コーティングの耐久性を向上することができる。
上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係る遮熱コーティングは、耐熱基材上に形成された金属結合層と、前記金属結合層上に形成されたセラミックスからなる気孔を含む高気孔層と、前記高気孔層上に形成されてセラミックスからなり気孔率が前記高気孔層以下の０．９体積％以下とされ、層厚さが０．０５ｍｍ以下とされ、ビッカース硬さが８００Ｈｖ以上とされた緻密層と、を備える。
この遮熱コーティングによれば、金属結合層により耐熱基材に結合された高気孔層において耐熱基材に対する遮熱性を確保することができる。また、高気孔層上に形成された緻密層の気孔率およびビッカース硬さにおいて緻密な硬質膜を有することで耐エロージョン性を確保することができる。しかも、緻密層の気孔率において緻密性を有することで腐食性成分の浸透を防止して耐腐食性を向上することができる。この結果、高温腐食環境における遮熱コーティングの耐久性を向上することができる。
また、本発明の一態様に係る遮熱コーティングでは、前記緻密層上に前記緻密層が溶融された溶融層をさらに備えることが好ましい。
この遮熱コーティングによれば、気孔率０．９体積％以下の緻密層の表層を溶融した溶融層は、溶融により緻密層の表面をより緻密化する。このため、耐腐食性を向上する効果をさらに高めることができる。この結果、高温腐食環境における遮熱コーティングの耐久性をさらに高めることができる。
また、本発明の一態様に係る遮熱コーティングでは、前記溶融層下の前記緻密層の層厚さが０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。
この遮熱コーティングによれば、溶融層は、高い緻密化により強度が低下するおそれがあるが、溶融層下の緻密層の層厚さを０．０１ｍｍ以上確保することで、強度低下を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る遮熱コーティングでは、前記高気孔層または前記緻密層のいずれか一方がイットリア安定化ジルコニア材料にて構成され、いずれか他方がイッテルビア安定化ジルコニア材料にて構成されることが好ましい。
この遮熱コーティングによれば、高気孔層または緻密層のいずれか一方がイットリア安定化ジルコニア材料にて構成され、いずれか他方がイッテルビア安定化ジルコニア材料にて構成されることで、高気孔層において耐熱基材に対する遮熱性を確保する効果を顕著に得ることができる。また、緻密層において耐エロージョン性を確保しつつ、耐腐食性を向上する効果を顕著に得ることができる。この結果、高温腐食環境における遮熱コーティングの耐久性を向上することができる。
また、本発明の一態様に係る遮熱コーティングでは、前記高気孔層および前記緻密層がイッテルビア安定化ジルコニア材料にて構成されることが好ましい。
この遮熱コーティングによれば、高気孔層および緻密層がイッテルビア安定化ジルコニア材料にて構成されることで、高い遮熱機能、耐久機能および耐腐食機能を有することができる。
上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係るタービン部材は、表面に上述したいずれか１つの遮熱コーティングを備える。
このタービン部材によれば、上述したいずれか１つの遮熱コーティングは、高い遮熱性、耐エロージョン性、および耐腐食性を兼ね備えたものであるため、例えば、１６００℃級のガスタービン部材などに適用することができる。
上述の目的を達成するために、本発明の一態様に係るガスタービンは、上述したタービン部材を備える。
このガスタービンによれば、上述した高い遮熱性、耐エロージョン性、および耐腐食性を兼ね備えたガスタービン部材を備えることで、耐久性を向上することができる。
本発明によれば、遮熱性および耐エロージョン性を確保しつつ、耐腐食性を向上することができる。
図１は、本発明の実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る遮熱コーティングの概略断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る遮熱コーティングの他の例の概略断面図である。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
図１は、本実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
本実施形態では、図１に示す産業用のガスタービン１０を一例とするが、他に、航空用ガスタービンなどのガスタービンを含む。
図１に示すように、ガスタービン１０は、圧縮機１と燃焼器２とタービン３とを備えている。このガスタービン１０は、圧縮機１、燃焼器２およびタービン３の中心部に、回転軸であるタービン軸４が貫通して配置されている。圧縮機１、燃焼器２およびタービン３は、タービン軸４の軸心Ｒに沿い、空気の流れの前側から後側に向かって順に並設されている。なお、以下の説明において、軸方向とは軸心Ｒに平行な方向をいい、周方向とは軸心Ｒを中心とした周り方向をいい、径方向とは軸心Ｒに直交する方向をいう。
圧縮機１は、空気を圧縮して圧縮空気とするものである。圧縮機１は、空気を取り込む空気取入口１１を有した圧縮機ケーシング１２内に圧縮機静翼１３および圧縮機動翼１４が設けられている。圧縮機静翼１３は、圧縮機ケーシング１２側に取り付けられて周方向に複数並設されている。また、圧縮機動翼１４は、タービン軸４側に取り付けられて周方向に複数並設されている。これら圧縮機静翼１３と圧縮機動翼１４とは、軸方向に沿って交互に設けられている。
燃焼器２は、圧縮機１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給することで、高温・高圧の燃焼ガスを生成するものである。燃焼器２は、燃焼筒として、圧縮空気と燃料を混合して燃焼させる内筒２１と、内筒２１から燃焼ガスをタービン３に導く尾筒２２と、内筒２１の外周を覆い、圧縮機１からの圧縮空気を内筒２１に導く空気通路２５をなす外筒２３とを有している。この燃焼器２は、燃焼器ケーシング２４に対し周方向に複数（例えば１６個）並設されている。
タービン３は、燃焼器２で燃焼された燃焼ガスにより回転動力を生じるものである。タービン３は、タービンケーシング３１内にタービン静翼３２およびタービン動翼３３が設けられている。タービン静翼３２は、タービンケーシング３１側に取り付けられて周方向に複数並設されている。また、タービン動翼３３は、タービン軸４側に取り付けられて周方向に複数並設されている。これらタービン静翼３２とタービン動翼３３とは、軸方向に沿って交互に設けられている。また、タービンケーシング３１の後側には、タービン３に連続する排気ディフューザ３４ａを有した排気室３４が設けられている。
タービン軸４は、圧縮機１側の端部が軸受部４１により支持され、排気室３４側の端部が軸受部４２により支持されて、軸心Ｒを中心として回転自在に設けられている。そして、タービン軸４は、図には明示しないが、圧縮機１側の端部に発電機の駆動軸が連結されている。
このようなガスタービン１０は、圧縮機１の空気取入口１１から取り込まれた空気が、複数の圧縮機静翼１３と圧縮機動翼１４とを通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。この圧縮空気に対し、燃焼器２において燃料が混合されて燃焼されることで高温・高圧の燃焼ガスが生成される。そして、この燃焼ガスがタービン３のタービン静翼３２とタービン動翼３３とを通過することでタービン軸４が回転駆動され、このタービン軸４に連結された発電機に回転動力を付与することで発電を行う。そして、タービン軸４を回転駆動した後の排気ガスは、排気室３４の排気ディフューザ３４ａを経て排気ガスとして大気に放出される。
図２は、本実施形態に係る遮熱コーティングの概略断面図である。
本実施形態の遮熱コーティングは、上述したガスタービン１０などに適用される。具体的に、遮熱コーティングは、図２に示すように、耐熱基材１００の表面１００ａに施工される。耐熱基材１００は、タービン部材として、例えば、上述したガスタービン１０に適用されるタービン動翼やタービン静翼などがある。
図２に示す遮熱コーティングは、耐熱基材１００の表面１００ａ上に、表面１００ａから上に、金属結合層５と、高気孔層６と、緻密層７と、を備える。
金属結合層５は、ＭＣｒＡｌＹ合金（Ｍは、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅなどの金属元素またはこれらのうち２種類以上の組合せを示す）などとされる。金属結合層５は、耐熱基材１００の表面１００ａ上に、溶射施工（低圧プラズマ溶射法（ＬＰＰＳ：Low Pressure Plasma Spraying）、高速フレーム溶射法（ＨＶＯＦ：High Velocity Oxygen Fuel）、大気プラズマ溶射法（ＡＰＳ：Atmospheric Plasma Spraying））により施すことができる。ＭＣｒＡｌＹ合金を金属結合層５として耐熱基材１００の表面１００ａ上に積層することで、耐熱基材１００への耐食機能および高気孔層６の結合剤としての機能を有する。
高気孔層６は、セラミックスからなり、ＹｂＳＺ（イッテルビア安定化ジルコニア、Ｙｂ２Ｏ３の添加割合が０．０１重量％以上１７．００重量％以下）、またはＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）などとされる。高気孔層６は、積算粒度１０％粒径が３０μｍ以上１５０μｍ以下とされる粒度分布を有するＹｂＳＺ粉末またはＹＳＺ粉末を用いて大気プラズマ溶射法により金属結合層５の表面５ａに施すことができる。高気孔層６は、皮膜組織としては、気孔６ａを多く含み遮熱性に優れるポーラス組織とされる。ここでいう「多く含む」とは、緻密層７と比較して気孔率（体積％）が高いことを意味する。高気孔層６の気孔率は、１体積％以上３０体積％以下（好ましくは１０体積％以上１５体積％以下）とする。高気孔層６の層厚さＡは、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とする。高気孔層６のビッカース硬さ（ＪＩＳ Ｚ ２２４４ ビッカース硬さ試験−試験方法に準ずる）は、８００Ｈｖ以上（好ましくは１０００Ｈｖ以上）とする。また、高気孔層６は、その表面６ｂに耐久性に優れる縦割れ組織を有する。縦割れ組織は、高気孔層６の厚さ方向に、高気孔層６の層厚さＡの５％以上１００％以下の範囲で縦割れを有し、高気孔層６の断面における単位長さ（１ｍｍ）あたりの縦割れの数が１本以上１０本以下である。従って、高気孔層６を設けることで、遮熱機能および耐久機能を有する。
緻密層７は、ＹｂＳＺ（イッテルビア安定化ジルコニア、Ｙｂ２Ｏ３の添加割合が０．０１重量％以上１７．００重量％以下）、またはＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）などとされる。緻密層７は、平均粒径２０μｍ以下の粒度分布を有するＹｂＳＺ粉末またはＹＳＺ粉末を用いて大気プラズマ溶射法で近距離溶射（１００ｍｍ以下）により高気孔層６の表面６ｂに施すことができる。また、緻密層７は、セラミックス微粒子を高温で焼結することなく常温で固化・緻密化できる公知の方法（例えば、コールドスプレー法やエアロゾルデポジション法）により高気孔層６の表面６ｂに施すことも可能である。緻密層７は、皮膜組織としては、気孔７ａの少ないポーラス組織とされる。ここでいう「少ない」とは、高気孔層６と比較して気孔率（体積％）が低いことを意味する。緻密層７の気孔率は、０．９体積％以下（好ましくは０．５体積％未満）とする。緻密層７の層厚さＢは、０．０５ｍｍ以下とする。緻密層７のビッカース硬さ（ＪＩＳ Ｚ ２２４４ ビッカース硬さ試験−試験方法に準ずる）は、８００Ｈｖ以上（好ましくは１０００Ｈｖ以上）とする。従って、緻密層７を設けることで、表層に緻密性を備えることができ、これにより浸透防止性能が向上し耐腐食機能を有する。
このように、本実施形態の遮熱コーティングは、耐熱基材１００上に形成された金属結合層５と、金属結合層５上に形成されたセラミックスからなり気孔６ａを含む高気孔層６と、高気孔層６上に形成されてセラミックスからなり気孔率が高気孔層６以下の０．９体積％以下とされ、層厚さが０．０５ｍｍ以下とされ、ビッカース硬さが８００Ｈｖ以上とされた緻密層７と、を備える。
この遮熱コーティングによれば、金属結合層５により耐熱基材１００に結合された高気孔層６において耐熱基材１００に対する遮熱性を確保することができる。また、高気孔層６上に形成された緻密層７の気孔率およびビッカース硬さにおいて緻密な硬質膜を有することで耐エロージョン性を確保することができる。しかも、緻密層７の気孔率において緻密性を有することで腐食性成分の浸透を防止して耐腐食性を向上することができる。この結果、高温腐食環境における遮熱コーティングの耐久性を向上することができる。
また、本実施形態の遮熱コーティングでは、高気孔層６と緻密層７とは、いずれか一方がＹｂＳＺ（イッテルビア安定化ジルコニア）材料にて構成され、いずれか他方がＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）材料にて構成されることが好ましい。いずれか他方がＹＳＺ材料にて構成されることで、ＹｂＳＺ材料と比較して材料コストを低減できる。ＹＳＺ材料は、ＹｂＳＺ材料と比較して耐剥離性が低下する傾向ではあるが、耐腐食機能である浸透防止性能はほぼ同等である。
図２に示す構成で、高気孔層６をＹｂＳＺ材料で構成し、緻密層７をＹＳＺ材料で構成した場合に、緻密層７の表面７ｂに付着させた腐食性成分（Ｎａ２ＳＯ４）を９２０℃の高温環境にて腐食成分を溶融させて遮熱コーティングへの浸透状況を電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe Micro Analyzer）で評価した高温腐食試験において、腐食性成分の浸透は認められなかった。なお、緻密層７を有さない構成の遮熱コーティングにおいては、腐食性成分の浸透が認められた。また、高温腐食試験後の遮熱コーティングに対して、レーザ熱サイクル試験を行い、耐剥離性を評価した結果、緻密層７を有さない構成の遮熱コーティングと同等の耐剥離性を示した。
この遮熱コーティングによれば、高気孔層６または緻密層７のいずれか一方がＹＳＺ材料にて構成され、いずれか他方がＹｂＳＺ材料にて構成されることで、高気孔層６において耐熱基材１００に対する遮熱性を確保する効果を顕著に得ることができる。また、緻密層７において耐エロージョン性を確保しつつ、耐腐食性を向上する効果を顕著に得ることができる。この結果、高温腐食環境における遮熱コーティングの耐久性をより向上することができる。
また、本実施形態の遮熱コーティングでは、高気孔層６と緻密層７とは、互いにＹｂＳＺ（イッテルビア安定化ジルコニア）材料にて構成されることが好ましい。双方がＹｂＳＺ材料にて構成されることで、高い遮熱機能、耐久機能および耐腐食機能を有することができる。
図２に示す構成で、高気孔層６および緻密層７をＹｂＳＺ材料にて構成した場合に、緻密層７の表面７ｂに付着させた腐食性成分（Ｎａ２ＳＯ４）を９２０℃の高温環境にて腐食成分を溶融させて遮熱コーティングへの浸透状況を電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe Micro Analyzer）で評価した高温腐食試験において、腐食性成分の浸透は認められなかった。なお、緻密層７を有さない構成の遮熱コーティングにおいては、腐食性成分の浸透が認められた。また、高温腐食試験後の遮熱コーティングに対して、レーザ熱サイクル試験を行い、耐剥離性を評価した結果、緻密層７を有さない構成の遮熱コーティングと同等の耐剥離性を示した。
この遮熱コーティングによれば、高気孔層６および緻密層７がＹｂＳＺ材料にて構成されることで、高気孔層６において耐熱基材１００に対する遮熱性を確保する効果をより顕著に得ることができる。また、緻密層７において耐エロージョン性を確保しつつ、耐腐食性を向上する効果をより顕著に得ることができる。この結果、高温腐食環境における遮熱コーティングの耐久性をより向上することができる。
図３は、本実施形態に係る遮熱コーティングの他の例の概略断面図である。
図３に示す遮熱コーティングは、耐熱基材１００の表面１００ａ上に、表面１００ａから上に、金属結合層５と、高気孔層６と、緻密層７と、溶融層８と、を備える。
金属結合層５、高気孔層６、および緻密層７は、上述した構成であり説明を省略する。ただし、緻密層７は、平均粒径２０μｍ以下の粒度分布を有するＹｂＳＺ粉末またはＹＳＺ粉末を用いて大気プラズマ溶射法で近距離溶射（１００ｍｍ以下）により高気孔層６の表面６ｂに施す。
溶融層８は、上記のように溶射にて施された緻密層７の表層を高速レーザスキャニングにより溶融することで形成される。このとき、高気孔層６の表面６ｂに施されている緻密層７を残すようにする。溶融層８下の緻密層７の層厚さＤは、上述した効果を損なわないために０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。従って、緻密層７の層厚さＢが０．０５ｍｍ以下であるため、溶融層８の層厚さＣは、溶融層８下の緻密層７の層厚さＤを残しつつ０．０４ｍｍ以下（好ましくは０．０３ｍｍ以下）となる。
ＹＳＺ材料またはＹｂＳＺ材料からなる気孔率０．９体積％以下（好ましくは０．５体積％未満）の緻密層７の表層を溶融した溶融層８は、溶融により緻密層７の表面７ｂをより緻密化する。このため、耐腐食性を向上する効果をさらに高めることができる。この結果、高温腐食環境における遮熱コーティングの耐久性をさらに高めることができる。
溶融層８は、高い緻密化により強度が低下するおそれがあるが、溶融層８下の緻密層７の層厚さＤを０．０１ｍｍ以上確保することで、強度低下を抑制することができる。
なお、上述した実施形態では、金属結合層５を耐熱基材１００上に施して高気孔層６を耐熱基材１００上に結合させているが、耐熱基材１００の材質によっては金属結合層５を施さず高気孔層６を耐熱基材１００の表面１００ａに結合することができる。従って、図２および図３に示す構成において金属結合層５を施さない構成であってもよく、図２および図３に示す構成と同等の効果を得ることができる。
１ 圧縮機
１１ 空気取入口
１２ 圧縮機ケーシング
１３ 圧縮機静翼
１４ 圧縮機動翼
２ 燃焼器
２１ 内筒
２２ 尾筒
２３ 外筒
２４ 燃焼器ケーシング
２５ 空気通路
３ タービン
３１ タービンケーシング
３２ タービン静翼
３３ タービン動翼
３４ 排気室
３４ａ 排気ディフューザ
４ タービン軸
４１，４２ 軸受部
５ 金属結合層
５ａ 表面
６ 高気孔層
６ａ 気孔
６ｂ 表面
７ 緻密層
７ａ 気孔
７ｂ 表面
８ 溶融層
１０ ガスタービン
１００ 耐熱基材
Ｒ 軸心

Claims (8)

  1. 耐熱基材上に形成されたセラミックスからなる気孔を含む層であって、層厚さが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、気孔率が１体積％以上３０体積％以下であり、ビッカース硬さが８００Ｈｖ以上である、イッテルビア安定化ジルコニア材料にて構成された高気孔層と、
    前記高気孔層上に形成されてセラミックスからなり、イッテルビア安定化ジルコニア材料またはイットリア安定化ジルコニア材料にて構成され、層厚さが０．０５ｍｍ以下とされ、気孔率が前記高気孔層未満の０．９体積％以下とされ、ビッカース硬さが８００Ｈｖ以上である、緻密層と、
    前記緻密層上に前記緻密層が溶融された溶融層と、
    を備え、
    前記溶融層下の前記緻密層の層厚さが０．０１ｍｍ以上であり、前記溶融層の層厚さが前記緻密層以上で０．０４ｍｍ以下である、遮熱コーティング。
  2. 前記高気孔層は、前記緻密層が設けられた表面に単位長さ１ｍｍ当たり１本以上１０本以下で厚さ方向に縦割れを有する、請求項１に記載の遮熱コーティング。
  3. 前記緻密層は、平均粒径２０μｍ以下の前記セラミックスの粒度分布を有する、請求項１または２に記載の遮熱コーティング。
  4. 前記耐熱基材と前記高気孔層との間に形成された金属結合層をさらに備える、請求項１から３のいずれか１つに記載の遮熱コーティング。
  5. 表面に請求項１から４のいずれか１つに記載の遮熱コーティングを備える、タービン部材。
  6. 請求項５に記載のタービン部材を備える、ガスタービン。
  7. 耐熱基材上に大気プラズマ溶射法によってセラミックスからなる気孔を含む層であって、層厚さが０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であり、気孔率が１体積％以上３０体積％以下であり、ビッカース硬さが８００Ｈｖ以上である、イッテルビア安定化ジルコニア材料にて構成された高気孔層を形成し、前記高気孔層上に大気プラズマ溶射法、コールドスプレー法、またはエアロゾルデポジション法によってセラミックスからなり、イッテルビア安定化ジルコニア材料またはイットリア安定化ジルコニア材料にて構成され、気孔率が前記高気孔層未満の０．９体積％以下とされ、ビッカース硬さが８００Ｈｖ以上である、緻密層を形成し、前記緻密層上に前記緻密層が溶融された溶融層を形成し、前記溶融層下の前記緻密層の層厚さが０．０１ｍｍ以上であり、前記溶融層の層厚さが前記緻密層以上で０．０４ｍｍ以下とする、遮熱コーティングの製造方法。
  8. 前記緻密層を大気プラズマ溶射法によって形成する場合、１００ｍｍ以下の近距離溶射により前記高気孔層の表面に施す、請求項７に記載の遮熱コーティングの製造方法。
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