JP6917185B2 - Thermal radiation suppression film and covering member provided with it - Google Patents
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Description
本発明は、例えば火力発電設備等において敷設される高温物体としての高温配管の表面を覆う被覆部材と、その被覆部材を構成する被覆基材としてのステンレス鋼の箔の表面に設けられる熱輻射抑制膜に関する発明である。この熱輻射抑制膜により、赤外線領域における反射率を高め、すなわち輻射率を低減し、高温配管からの放熱ロスを低減させるものである。 In the present invention, for example, a coating member that covers the surface of a high-temperature pipe as a high-temperature object laid in a thermal power generation facility and the like, and heat radiation suppression provided on the surface of a stainless steel foil as a coating base material constituting the coating member. It is an invention relating to a membrane. This heat radiation suppression film increases the reflectance in the infrared region, that is, reduces the emissivity and reduces the heat dissipation loss from the high temperature piping.
従来、輻射伝熱を抑える膜としてセラミックスを多層に積層した積層膜が検討されている。この積層膜によれば、赤外線を反射することによって放熱ロスを減少させることができる。しかし、このようなセラミックスの積層膜では、赤外線の反射波長帯が狭く、反射率も低いことから、輻射伝熱の十分な抑制を図ることが難しい。 Conventionally, a laminated film in which ceramics are laminated in multiple layers has been studied as a film for suppressing radiant heat transfer. According to this laminated film, heat dissipation loss can be reduced by reflecting infrared rays. However, in such a laminated film of ceramics, since the reflection wavelength band of infrared rays is narrow and the reflectance is low, it is difficult to sufficiently suppress radiant heat transfer.
この種の熱輻射抑制膜として、例えば特許文献1には熱反射材が開示されている。この熱反射材は、チタン酸化物系材料層としてのA2Ti2O7層とアルミナ系材料層とが各2層以上交互に積層され、A2Ti2O7層が最表面側に配置されるものである。A2Ti2O7層のAとしては、イットリウム(Y)、サマリウム(Sm)等の希土類元素が用いられる。
As a heat radiation suppressing film of this kind, for example,
前述した特許文献1に記載されている従来構成の熱反射材において、その反射率は、光の波長が0.3〜0.7μm(300〜700nm)及び1.0〜1.4μm(1000〜1400nm)という狭い波長範囲で高くなっているに過ぎず、その反射率も50%未満という低いものであった。このため、基材表面の輻射率を十分に低減させることができず、輻射伝熱の抑制を図ることが難しいという欠点があった。
In the heat-reflecting material having the conventional structure described in
一方、一般的に、金、銀、銅などの赤外反射率の高い各種金属も輻射伝熱を抑制できる候補ではあるものの、高温環境下では蒸発や凝集などによる劣化、さらに酸素の存在する大気中では酸化劣化などを伴うことから耐熱寿命が短いという問題があった。 On the other hand, in general, various metals with high infrared reflectance such as gold, silver, and copper are also candidates that can suppress radiant heat transfer, but in a high temperature environment, deterioration due to evaporation and aggregation, and an atmosphere in which oxygen is present. Among them, there is a problem that the heat-resistant life is short because it is accompanied by oxidative deterioration and the like.
そこで、本発明の目的とするところは、高温物体の輻射伝熱を格段に抑制できるとともに、その効果を長期に亘って維持できる熱輻射抑制膜及びそれを備えた被覆部材を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a heat radiation suppression film capable of remarkably suppressing radiant heat transfer of a high-temperature object and maintaining its effect for a long period of time, and a coating member provided with the same. ..
上記の目的を達成するために、本発明の熱輻射抑制膜は、高温物体の輻射伝熱を抑制すべく、その高温物体を覆うステンレス鋼製の被覆基材の表面に設けられる熱輻射抑制膜であって、前記被覆基材の表面には成分の移行を抑制するバリア膜を介して光を反射する反射膜が設けられ、当該反射膜の表面には反射膜の酸化を抑制する酸化抑制膜が積層されて構成されている。 In order to achieve the above object, the heat radiation suppression film of the present invention is a heat radiation suppression film provided on the surface of a stainless steel coating substrate covering the high temperature object in order to suppress the radiant heat transfer of the high temperature object. A reflective film that reflects light via a barrier film that suppresses the migration of components is provided on the surface of the coating substrate, and an oxidation-suppressing film that suppresses oxidation of the reflective film is provided on the surface of the reflective film. Are laminated and configured.
一般に、輻射率(%)はキルヒホッフの法則により次式で表される。
輻射率(%)=吸収率(%)=100%−反射率(%)−透過率(%)
この関係より、反射率の高い反射膜表面では輻射率が低くなるため、被覆基材側からの熱エネルギーの伝達すなわち輻射伝熱が抑えられる。さらに、その反射膜は酸化抑制膜で覆われていることから、酸素の透過が遮られることにより反射膜の酸化が抑えられ、反射膜の劣化の進行が抑制される。
Generally, the emissivity (%) is expressed by the following equation according to Kirchhoff's law.
Emissivity (%) = Absorption rate (%) = 100% -Reflectance (%) -Transmittance (%)
From this relationship, since the emissivity is low on the surface of the reflective film having high reflectance, the transfer of heat energy from the coating substrate side, that is, the radiant heat transfer is suppressed. Further, since the reflective film is covered with an oxidation-suppressing film, the oxidation of the reflective film is suppressed by blocking the permeation of oxygen, and the progress of deterioration of the reflective film is suppressed.
加えて、反射膜と被覆基材との間にはバリア膜が設けられていることから、反射膜の成分と被覆基材の成分との間の両成分の移行が遮られ、両成分の反応を抑えることができ、反射膜の機能を長期間に亘って良好に発揮することができる。 In addition, since a barrier film is provided between the reflective film and the coating base material, the transfer of both components between the component of the reflective film and the component of the coating base material is blocked, and the reaction of both components is blocked. Can be suppressed, and the function of the reflective film can be satisfactorily exhibited over a long period of time.
本発明の熱輻射抑制膜によれば、高温物体の輻射伝熱を格段に抑制できるとともに、その効果を長期に亘って維持することができる。 According to the heat radiation suppression film of the present invention, the radiant heat transfer of a high temperature object can be remarkably suppressed, and the effect can be maintained for a long period of time.
以下、本発明の実施形態を図1〜図3に基づいて詳細に説明する。
図2(a)に示すように、例えば火力発電所設備における高温物体としての高温配管11の表面(外周面)には当該高温配管11の輻射伝熱を抑制するための被覆部材12が配置され、その被覆部材12の表面(外周面)には高温配管11からの放熱を抑えるための保温材(断熱材)13が配置されている。前記被覆部材12は箔状に形成され、高温配管11の外周に巻き付けられた後にその被覆部材12の外周に保温材13が被覆される。前記高温配管11は使用時には100〜600℃の高温に達し、そのような高温における輻射伝熱を抑制し、エネルギー効率を高めることが求められる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
As shown in FIG. 2A, for example, a covering
この高温配管11の材質は特に制限されず、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼等のほかシリカ、アルミナ等であってよい。前記高温物体としては、高温配管11以外に鉄鋼、自動車、航空宇宙等の分野における種々の材料が適用される。前記保温材13は、高温用断熱材であるセラミックファイバー等により数十mmの厚さに形成される。
The material of the high-
図2(b)に拡大して示すように、前記被覆部材12は被覆基材としてのステンレス鋼の箔14の表面に熱輻射抑制膜15が設けられて構成され、箔14が内周側すなわち高温配管11側に配置され、熱輻射抑制膜15が外周側すなわち保温材13側に配置されている。このように高温配管11の外周に被覆部材12を配置することにより、高温配管11の輻射伝熱を有効に抑制することができる。この被覆部材12を構成するステンレス鋼の箔14と熱輻射抑制膜15とを内外周逆に配置すると、熱輻射抑制膜15の性能が低下するとともにその機能を発揮できず輻射伝熱量が増大して好ましくない。
As shown enlarged in FIG. 2B, the
前記被覆基材のステンレス鋼としては、箔状に形成でき、その形状を保持しやすく、高温での安定性も高い点からオーステナイト系ステンレス鋼が好ましく、具体的にはSUS304、SUS316L等が好適に用いられる。SUS304は、鉄を主成分としニッケル8〜11質量%、クロム18〜20質量%等を含有する。SUS316Lは、鉄を主成分としニッケル12〜16質量%、クロム16〜18質量%及びモリブデン2〜3質量%等を含有する。
As the stainless steel of the coating base material, austenitic stainless steel is preferable because it can be formed into a foil shape, its shape can be easily maintained, and its stability at high temperature is high, and specifically, SUS304, SUS316L and the like are preferable. Used. SUS304 contains iron as a main component, nickel 8 to 11% by mass,
このステンレス鋼の箔14の厚さは1〜100μmであることが好ましく、10〜25μmであることがさらに好ましい。厚さが1μmを下回るステンレス鋼の箔14は製造が困難になる一方、厚さが100μmを上回るステンレス鋼の箔14は柔軟性が低下するとともに、製造コストも上昇する。
The thickness of the
図1(a)に示すように、前記熱輻射抑制膜15は、箔14の表面に成分の移行(拡散)を抑制するバリア膜16を介して光を反射する反射膜17が設けられ、当該反射膜17の表面に反射膜17の酸化を抑制する酸化抑制膜18が積層されて構成されている。
As shown in FIG. 1A, the thermal
図1(b)に示すように、この熱輻射抑制膜15は、前記図1(a)に示した熱輻射抑制膜15のバリア膜16を、反射膜17側の第1バリア膜16aと、箔14側の第2バリア膜16bとを積層して構成したものである。
As shown in FIG. 1 (b), the thermal
前記反射膜17は、金属シリサイドのうち非酸化物金属シリサイドが好ましく、その非酸化物金属シリサイドとしてはコバルトシリサイド(CoSi2)又はニッケルシリサイド(NiSix)が好ましい。ここで、ニッケルシリサイドのxは1〜2である。
The
図3のX線回折パターン結果に示すように、ニッケルとシリコン(珪素)を用いて同時スパッタリング法によりバリア膜16の表面に反射膜17を形成したとき、最も高い反射率を示すニッケルシリサイドとしてNiSi2とNiSiの2種類混在することが示された。従って、前記ニッケルシリサイド(NiSix)のxは1〜2の範囲である。
As shown in the X-ray diffraction pattern result of FIG. 3, when the
これらの金属シリサイドは、箔14表面における光の反射率を高めることができ、特に光の波長が1〜25μm(1000〜25000nm)という広範囲の赤外線領域における光の反射率を90%以上まで高めることができる。すなわち、輻射率を10%以下に抑え、輻射伝熱を格段に抑制することができる。
These metal silicides can increase the reflectance of light on the surface of the
前記反射膜17は、具体的にはスパッタリング法(直接スパッタリング法)又は同時スパッタリング法の常法に従って形成される。例えば、コバルトシリサイドを同時スパッタリング法で形成する場合には、コバルトとシリコン(珪素)をターゲットとし、アルゴン等の不活性ガスによりスパッタリングを行ってコバルトとシリコン(珪素)を反応させ、コバルトシリサイドの膜をバリア膜16上に形成することができる。
Specifically, the
この反射膜17の厚さは、反射率を高める観点から150〜300nmであることが好ましい。反射膜17の厚さが150nmを下回る場合には、十分な反射率が得られなかったり、反射膜17の強度が確保できなかったりして好ましくない。その一方、反射膜17の厚さが300nmを上回る場合には、反射膜17の厚さに見合う反射率の向上が望めなかったり、製造コストが嵩んだりして好ましくない。
The thickness of the
前記酸化抑制膜18は酸素の透過を抑えて反射膜17の酸化を抑制して保護するものである。酸化抑制膜18を構成する化合物のうち、酸素バリア性が高く、反射膜17の酸化抑制作用に優れる点から窒化物が好ましく、その窒化物の中で特に窒化珪素(Si3N4)が好ましい。この酸化抑制膜18により、600℃以上という高温領域における熱輻射抑制膜15の耐酸化性を発現できる。
The oxidation-suppressing
この酸化抑制膜18は、直接スパッタリング法又は反応性スパッタリング法の常法に従って形成される。例えば、窒化珪素の膜を反応性スパッタリング法で形成する場合には、珪素をターゲットとし、窒素ガスを流してスパッタリングを行い、珪素と窒素を反応させて窒化珪素の膜を反射膜17上に形成することができる。
The oxidation-suppressing
当該酸化抑制膜18の厚さは10〜100nmであることが好ましい。酸化抑制膜18の厚さが10nmより薄い場合には、十分な酸化抑制作用が得られなかったり、酸化抑制膜18の強度が確保できなかったりして好ましくない。その一方、酸化抑制膜18の厚さが100nmより厚い場合には、酸化抑制膜18の厚さに見合う酸化抑制作用が得られなかったり、製造コストが嵩んだりするだけでなく、反射膜17との積層体としたとき反射率を低下させるため好ましくない。
The thickness of the oxidation-suppressing
前記バリア膜16は反射膜17の機能を長期に亘って維持させることができ、熱輻射抑制膜15の寿命を例えば600℃で好ましくは5年以上、さらに好ましくは10年以上に延長することができる。
The
このバリア膜16を構成する材料としては、ステンレス鋼の箔14の成分と反射膜17の成分との間の反応を抑制するために、シリカ(SiO2)の膜又はシリカの膜と金属化合物の膜若しくはシリカの膜と金属の膜が好ましい。前記金属化合物としては酸化クロム(Cr2O3)等が好ましく、金属としてはタングステン(W)等が好ましい。当該バリア膜16を構成する材料は、前記酸化抑制膜18を構成する材料とは相違する材料が好適に使用される。このバリア膜16は前記材料により通常1層又は2層で構成される。具体的には、バリア膜16をシリカのみの1層で構成したり、第1バリア膜16aとしてシリカ、第2バリア膜16bとしてタングステンの2層で構成したり、第1バリア膜16aとしてシリカ、第2バリア膜16bとして酸化クロムの2層で構成したりしてもよい。
The material constituting the barrier film 16 is a silica (SiO 2 ) film or a silica film and a metal compound in order to suppress the reaction between the component of the
前記バリア膜16は、直接スパッタリング法又は反応性スパッタリング法の常法に従って形成される。このバリア膜16の厚さは10〜100nmであることが好ましい。バリア膜16の厚さが10nm未満の場合には、反射膜17の成分とステンレス鋼の箔14の成分との間の十分な反応抑制作用が得られなかったり、バリア膜16の強度が確保できなかったりして好ましくない。その一方、バリア膜16の厚さが100nmを超える場合には、バリア膜16の厚さに見合う反応抑制作用が得られなかったり、製造コストが上昇したりして好ましくない。
The
以上のように構成された熱輻射抑制膜15をステンレス鋼の箔14の外表面に設けることによって被覆部材12が得られ、その被覆部材12を高温配管11に巻いて被覆することにより高温配管11の輻射伝熱(輻射率)を低減させ、放熱ロスを減少させてエネルギー効率を向上させることができる。ここで、輻射率(%)は、キルヒホッフの法則に基づいて下式により算出される。
A coating
輻射率(%)=吸収率(%)=100%−反射率(%)−透過率(%)
なお、熱輻射抑制膜15の透過率は実質的に0である。
次に、前記のように構成された熱輻射抑制膜15について作用を説明する。
Emissivity (%) = Absorption rate (%) = 100% -Reflectance (%) -Transmittance (%)
The transmittance of the heat
Next, the action of the heat
さて、火力発電所の高温配管11内に高温流体が流通されると、高温流体の熱エネルギーの一部が輻射熱により高温配管11表面から失われる。しかしながら、本実施形態では、図2(a)、(b)に示すように、高温配管11の外周面に被覆部材12が巻き付けて被覆される。この被覆部材12は、高温配管11側のステンレス鋼の箔14と、その外表面の熱輻射抑制膜15とで構成されている。さらに、熱輻射抑制膜15は、箔14側からバリア膜16、反射膜17及び酸化抑制膜18が積層されて構成されている。この熱輻射抑制膜15は例えばバリア膜16がシリカの膜又はシリカの膜とタングステンの膜若しくはシリカの膜と酸化クロムの膜で構成され、反射膜17がコバルトシリサイドの膜又はニッケルシリサイドの膜で形成され、酸化抑制膜18が窒化珪素の膜で構成される。
When a high-temperature fluid is circulated in the high-
そして、高温配管11内の高温流体のもつ熱エネルギーは高温配管11の管壁に伝熱され、その管壁の外表面から被覆部材12の箔14を経て熱輻射抑制膜15に熱伝導される。このとき、熱エネルギーの多くは熱輻射抑制膜15内の反射膜17でコバルトシリサイド又はニッケルシリサイドの特性に基づいて大きく反射され、その反射率は90%以上に達する。言い換えれば、反射膜17の輻射率は10%以下であり、輻射伝熱が大幅に抑えられ、放熱損失の著しい低減を図ることができる。
Then, the heat energy of the high-temperature fluid in the high-
さらに、反射膜17の箔14側には、前述のバリア膜16が設けられている。このため、反射膜17の成分と箔14の成分との間の成分の拡散が抑えられる。その結果、反射膜17の成分であるコバルトシリサイド、ニッケルシリサイド等と箔14を構成するステンレス鋼の成分との反応が抑制され、反射膜17の機能を長期間に亘って発揮し続けることができる。
Further, the
加えて、反射膜17上には窒化珪素等で形成された酸化抑制膜18が設けられていることから、その酸化抑制膜18により大気中の酸素の透過が遮断され、反射膜17の酸化が抑えられる。その結果、反射膜17の酸化に基づく劣化が抑制され、熱輻射抑制膜15の寿命が延長される。
In addition, since the oxidation-suppressing
以上の実施形態により発揮される効果を以下にまとめて記載する。
(1)この実施形態の熱輻射抑制膜15は、ステンレス鋼の箔14の表面に成分の移行を抑制するバリア膜16を介して反射膜17が設けられ、当該反射膜17の表面に酸化を抑制する酸化抑制膜18が積層されて構成されている。
The effects exhibited by the above embodiments are summarized below.
(1) In the heat
このため、箔14側からの熱エネルギーは、反射膜17で大きく反射され、輻射伝熱が抑えられる。しかも、その反射膜17は酸化抑制膜18で覆われていることから、反射膜17の酸化が抑えられ、その劣化の進行が抑制される。
Therefore, the heat energy from the
さらに、反射膜17と箔14との間にはバリア膜16が設けられていることから、反射膜17の成分と箔14の成分の移行が遮られ、両成分の反応を抑えることができ、反射膜17の機能を長期間に亘って維持することができる。
Further, since the
従って、この実施形態の熱輻射抑制膜15によれば、高温配管11の輻射伝熱を格段に抑制できるとともに、600℃で好ましくは5年以上、600℃でさらに好ましくは10年以上という耐熱寿命を延長させることができる。その結果、例えば火力発電所における燃料(エネルギー)の利用効率を大幅に向上させることができる。
Therefore, according to the heat
(2)前記被覆基材はオーステナイト系ステンレス鋼の箔14である。そのため、高温配管11を覆う被覆部材12として良好な柔軟性と強度を発揮することができる。
(3)前記反射膜17は非酸化物金属シリサイドの膜で構成され、バリア膜16はシリカの膜又はシリカの膜と金属化合物の膜若しくはシリカの膜と金属の膜で構成されるとともに、酸化抑制膜18は窒化物の膜で構成されている。
(2) The coating base material is an austenitic
(3) The
従って、反射膜17により熱輻射抑制膜15の反射率を例えば90%以上に高めることができる。さらに、酸化抑制膜18を構成する窒化物の性質に基づいて優れた酸素バリア性が発現され、600℃以上という高温領域における反射膜17の酸化を抑えてその耐久性を向上させることができる。その上、バリア膜16により非酸化物金属シリサイドの成分とオーステナイト系ステンレス鋼の成分の移行を有効に遮蔽することができ、両成分の反応を抑制して反射膜17の機能を長期間維持させることができる。
Therefore, the reflectance of the heat
(4)前記被覆基材がSUS304の箔14である場合には、反射膜17はコバルトシリサイドの膜で構成され、バリア膜16はシリカの膜とタングステンの膜又はシリカの膜と酸化クロムの膜で構成されるとともに、酸化抑制膜18は窒化珪素の膜で構成される。或いは、反射膜17はニッケルシリサイドの膜で構成され、バリア膜16はシリカの膜又はシリカの膜とタングステンの膜で構成されるとともに、酸化抑制膜18は窒化珪素の膜で構成される。
(4) When the coating base material is the
このため、バリア膜16によりコバルトシリサイドとSUS304の成分との反応を阻害することができ、コバルトシリサイドによる反射膜17としての機能を良好に維持することができるとともに、酸化抑制膜18である窒化珪素により反射膜17の酸化を抑制してその耐久性を向上させることができる。
Therefore, the
(5)前記被覆基材がSUS316Lの箔である場合には、反射膜17はコバルトシリサイドの膜で構成され、バリア膜16はシリカの膜と酸化クロムの膜で構成されるとともに、酸化抑制膜18は窒化珪素の膜で構成される。
(5) When the coating base material is a SUS316L foil, the
そのため、バリア膜16によりコバルトシリサイドとSUS316Lの成分との反応を阻害することができ、コバルトシリサイドによる反射膜17としての機能を良好に維持することができるとともに、酸化抑制膜18である窒化珪素により反射膜17の酸化を抑制してその耐久性を向上させることができる。
Therefore, the
(6)前記被覆部材12は、高温配管11の輻射伝熱を抑制すべく、その高温配管11を覆うものであって、ステンレス鋼の箔14の表面に前述した熱輻射抑制膜15が設けられて構成されている。
(6) The covering
従って、熱輻射抑制膜15をステンレス鋼の箔14の片面に設けた被覆部材12で高温配管11を覆うだけで、高温配管11からの輻射伝熱を簡単に抑制することができ、エネルギーの利用効率を長期間に亘って高めることができる。
Therefore, the radiant heat transfer from the
以下に、実施例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
(実施例1)
実施例1では、下記に示す条件下で、被覆基材表面に直接スパッタリング法の常法により第2バリア膜16bとしてタングステンの膜を形成し、その表面に反応性スパッタリング法の常法により第1バリア膜16aとしてシリカの膜を形成した。さらに、同時スパッタリングの常法でその上に反射膜17としてコバルトシリサイドの膜を形成し、その上に反応性スパッタリング法の常法により酸化抑制膜18として窒化珪素の膜を形成して熱輻射抑制膜15を設け、被覆部材12を得た。
Hereinafter, the embodiment will be described in more detail with reference to examples.
(Example 1)
In Example 1, under the conditions shown below, a tungsten film was formed as the
被覆基材:ステンレス鋼としてSUS304の箔14、厚さ10μm
第2バリア膜16b:タングステンの膜、厚さ50nm
第1バリア膜16a:シリカの膜、厚さ50nm
反射膜17:コバルトシリサイドの膜:厚さ230nm
酸化抑制膜18:窒化珪素の膜、厚さ60nm
前記SUS304の箔14の表面に熱輻射抑制膜15が形成された被覆部材12について、分光器と検出器を用い、常法に従って光の波長(μm)を変化させて反射率(%)の変化を測定した。その結果を図4に示した。得られた反射率の測定結果から、光の波長(μm)に対する輻射率(%)の変化を求めることができる(輻射率(%)=100%−反射率(%))。
Coating base material:
Reflective film 17: Cobalt Silicide film: 230 nm thick
Oxidation suppression film 18: Silicon nitride film,
With respect to the
図4に示す結果より、波長1μm(1000nm)で反射率が約60%に達し、波長2μmで反射率が約85%に達するとともに、その後波長25μmに到るまで反射率約95%が維持された。 From the results shown in FIG. 4, the reflectance reaches about 60% at a wavelength of 1 μm (1000 nm), the reflectance reaches about 85% at a wavelength of 2 μm, and the reflectance is maintained at about 95% until the wavelength reaches 25 μm thereafter. rice field.
次に、この実施例1の熱輻射抑制膜15について、次に示す方法で加速劣化試験を行い、熱輻射抑制膜15の耐久性を評価した。
まず、図5に示すように、前記熱輻射抑制膜15を表面に設けたSUS304の箔14を加熱炉内に載置して大気中にて700℃(973K)に加熱し、1時間後、100時間後、750時間後及び900時間後における光の波長(nm)と反射率(%)との関係を求めた。
Next, the heat
First, as shown in FIG. 5, the
同様にして、図6に示すように、熱輻射抑制膜15を表面に設けたSUS304の箔14を加熱炉で750℃(1023K)に加熱し、所定時間経過後における光の波長(nm)と反射率(%)との関係を求めた。さらに同様にして、図7に示すように、熱輻射抑制膜15を表面に設けたSUS304の箔14を加熱炉で800℃(1073K)に加熱し、所定時間経過後における光の波長(nm)と反射率(%)との関係を求めた。
Similarly, as shown in FIG. 6, the
そして、各加熱温度において、反射率が10%低下するまでの時間(寿命)を測定した。すなわち、加熱温度が700℃では、図8に示すように、反射率が約86%から約76%まで低下して寿命は820時間(hr)であった。加熱温度が750℃では、図9に示すように、反射率が約86%から約76%まで低下して寿命は71時間であった。加熱温度が800℃では、図10に示すように、反射率が約85%から約75%まで低下して寿命は15.5時間であった。 Then, at each heating temperature, the time (life) until the reflectance decreased by 10% was measured. That is, when the heating temperature was 700 ° C., as shown in FIG. 8, the reflectance decreased from about 86% to about 76%, and the life was 820 hours (hr). At a heating temperature of 750 ° C., as shown in FIG. 9, the reflectance decreased from about 86% to about 76%, and the life was 71 hours. At a heating temperature of 800 ° C., as shown in FIG. 10, the reflectance decreased from about 85% to about 75%, and the life was 15.5 hours.
次いで、絶対温度の逆数〔1000/T(すなわち1000/K)〕と時間t(hr)の対数〔log(t)〕との関係(アレニウスプロット)により、その相関性を示す直線を外挿することで600℃における寿命を求め、その結果を図11に示した。 Next, the straight line showing the correlation is extrapolated by the relationship (Arrhenius plot) between the reciprocal of the absolute temperature [1000 / T (that is, 1000 / K)] and the logarithm [log (t)] of the time t (hr). Therefore, the life at 600 ° C. was obtained, and the result is shown in FIG.
図11の結果より、温度600℃という高温領域における熱輻射抑制膜15の寿命は、11.1年であった。
(実施例2)
前記実施例1において、バリア膜16として第1バリア膜16aがシリカの膜、第2バリア膜16bが酸化クロムの膜を用いた以外は実施例1と同様にしてSUS304の箔14上に熱輻射抑制膜15を形成して被覆部材12を得た。
From the result of FIG. 11, the life of the heat
(Example 2)
In Example 1, thermal radiation is radiated onto the
そして、実施例1と同様に熱輻射抑制膜15について、700℃、750℃及び800℃で加速劣化試験を実施した。各加速劣化試験の結果に基づいて、絶対温度の逆数〔1000/T(すなわち1000/K)〕と時間t(hr)の対数〔log(t)〕との関係を図12に示した。
Then, in the same manner as in Example 1, the thermal
図12の結果より、温度600℃という高温領域における熱輻射抑制膜15の寿命は、6.5年であった。
(実施例3)
前記実施例1において、反射膜17としてニッケルシリサイドの膜(厚さ230nm)を用い、バリア膜16としてシリカの膜を用いた以外は実施例1と同様にしてSUS304の箔14上に熱輻射抑制膜15を形成して被覆部材12を得た。
From the results of FIG. 12, the life of the heat
(Example 3)
In Example 1, heat radiation is suppressed on the
そして、実施例1と同様に熱輻射抑制膜15について、700℃、750℃及び800℃で加速劣化試験を実施した。各加速劣化試験の結果に基づいて、絶対温度の逆数〔1000/T(すなわち1000/K)〕と時間t(hr)の対数〔log(t)〕との関係を図13に示した。
Then, in the same manner as in Example 1, the thermal
図13の結果より、温度600℃という高温領域における熱輻射抑制膜15の寿命は、11.5年であった。
(実施例4)
前記実施例3において、バリア膜16として第1バリア膜16aがシリカの膜、第2バリア膜16bがタングステンの膜を用いた以外は実施例3と同様にしてSUS304の箔14上に熱輻射抑制膜15を形成して被覆部材12を得た。
From the result of FIG. 13, the life of the heat
(Example 4)
In Example 3, heat radiation is suppressed on the
そして、実施例3と同様に熱輻射抑制膜15について、700℃、750℃及び800℃で加速劣化試験を実施した。各加速劣化試験の結果に基づいて、絶対温度の逆数〔1000/T(すなわち1000/K)〕と時間t(hr)の対数〔log(t)〕との関係を図14に示した。
Then, in the same manner as in Example 3, the thermal
図14の結果より、温度600℃という高温領域における熱輻射抑制膜15の寿命は、7.0年であった。
(実施例5)
前記実施例1において、被覆基材としてSUS316Lの箔14(厚さ10μm)を用い、バリア膜16として第1バリア膜16aがシリカの膜、第2バリア膜16bが酸化クロムの膜を用いた以外は実施例1と同様にしてSUS316Lの箔14上に熱輻射抑制膜15を形成して被覆部材12を得た。
From the result of FIG. 14, the life of the heat
(Example 5)
In Example 1, SUS316L foil 14 (
そして、実施例1と同様に熱輻射抑制膜15について、700℃、750℃及び800℃で加速劣化試験を実施した。各加速劣化試験の結果に基づいて、絶対温度の逆数〔1000/T(すなわち1000/K)〕と時間t(hr)の対数〔log(t)〕との関係を図15に示した。
Then, in the same manner as in Example 1, the thermal
図15の結果より、温度600℃という高温領域における熱輻射抑制膜15の寿命は、6.9年であった。
なお、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
From the result of FIG. 15, the life of the heat
It is also possible to modify the embodiment as follows to embody it.
・前記熱輻射抑制膜15を構成するバリア膜16として、第1バリア膜16aと第2バリア膜16bの積層構成を逆にすることも可能である。例えば、第1バリア膜16aとしてのシリカをステンレス鋼の箔14側に配置し、第2バリア膜16bとしての酸化クロムを反射膜17側に配置してもよい。
-As the
・前記ステンレス鋼の箔14の両面に熱輻射抑制膜15を設けて被覆部材12を構成してもよい。
・前記実施例1〜5に示したバリア膜16、反射膜17又は酸化抑制膜18を、直接スパッタリング法等によって形成してもよい。
A heat
The
・前記図1(a)、(b)に示す熱輻射抑制膜15の構成において、最外表面の酸化抑制膜18上にさらにバリア膜16、反射膜17及び酸化抑制膜18を積層するように構成してもよい。
In the configuration of the thermal
11…高温物体としての高温配管、12…被覆部材、14…被覆基材としてのステンレス鋼の箔、15…熱輻射抑制膜、16…バリア膜、16a…第1バリア膜、16b…第2バリア膜、17…反射膜、18…酸化抑制膜
11 ... High temperature piping as a high temperature object, 12 ... Coating member, 14 ... Stainless steel foil as a coating base material, 15 ... Thermal radiation suppression film, 16 ... Barrier membrane, 16a ... First barrier membrane, 16b ... Second barrier Membrane, 17 ... Reflective membrane, 18 ... Antioxidant membrane
Claims (5)
前記被覆基材の表面には成分の移行を抑制するバリア膜を介して光を反射する反射膜が設けられ、当該反射膜の表面には反射膜の酸化を抑制する酸化抑制膜が積層されて構成されており、
前記被覆基材はオーステナイト系ステンレス鋼の箔である熱輻射抑制膜。 A heat radiation suppression film provided on the surface of a stainless steel coating base material that covers a high temperature object in order to suppress radiant heat transfer of the high temperature object.
A reflective film that reflects light via a barrier film that suppresses the migration of components is provided on the surface of the coating substrate, and an oxidation-suppressing film that suppresses oxidation of the reflective film is laminated on the surface of the reflective film. It is composed and
The coating base material is a heat radiation suppression film which is a foil of austenitic stainless steel.
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