JPH04362168A - 遮熱コーティング膜 - Google Patents
遮熱コーティング膜Info
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- JPH04362168A JPH04362168A JP13887491A JP13887491A JPH04362168A JP H04362168 A JPH04362168 A JP H04362168A JP 13887491 A JP13887491 A JP 13887491A JP 13887491 A JP13887491 A JP 13887491A JP H04362168 A JPH04362168 A JP H04362168A
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- thermal barrier
- barrier coating
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Links
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Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は遮熱コーティング膜に関
し、特にガスタービンのタービン動・静翼及び燃焼器（
内筒、尾筒）に有利に適用される遮熱コーティング膜に
関する。
し、特にガスタービンのタービン動・静翼及び燃焼器（
内筒、尾筒）に有利に適用される遮熱コーティング膜に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術によるガスタービン高温部品（
タービン動・静翼、燃焼器）用遮熱コーティング膜は、
図２及び図３に示すような構造になっている。すなわち
、母材１に金属層２及びセラミックス層４（図２参照）
あるいは母材１に金属層２、金属−セラミックスの混合
層３及びセラミックス層４が形成された多層構造（図３
参照）である。いずれの遮熱コーティング膜においても
最外層はセラミックス層４よりなっている。
タービン動・静翼、燃焼器）用遮熱コーティング膜は、
図２及び図３に示すような構造になっている。すなわち
、母材１に金属層２及びセラミックス層４（図２参照）
あるいは母材１に金属層２、金属−セラミックスの混合
層３及びセラミックス層４が形成された多層構造（図３
参照）である。いずれの遮熱コーティング膜においても
最外層はセラミックス層４よりなっている。
【０００３】これらの遮熱コーティング膜において、金
属層２は主に母材１とセラミックス層４あるいは、母材
１と金属−セラミックスの混合層３との熱膨張率の差を
小さくし、これにより熱応力緩和を図り、セラミックス
層４の剥離を防ぐためのものである。又金属−セラミッ
クス混合層３についても金属層２の役割を一層積極的に
狙ったものである。なお、この金属層２には高温での耐
食・耐酸化性に優れたＭＣｒＡｌＹ（Ｍ：Ｎｉ，Ｃｏ，
Ｆｅ）合金系が一般に使用され、セラミックス層４は遮
熱を目的とし、熱伝導率の低いＺｒＯ２ 系セラミック
ス（ＺｒＯ２ ・ＭｇＯ、ＺｒＯ２ ・Ｙ２ Ｏ３ 等
）が使用されている。
属層２は主に母材１とセラミックス層４あるいは、母材
１と金属−セラミックスの混合層３との熱膨張率の差を
小さくし、これにより熱応力緩和を図り、セラミックス
層４の剥離を防ぐためのものである。又金属−セラミッ
クス混合層３についても金属層２の役割を一層積極的に
狙ったものである。なお、この金属層２には高温での耐
食・耐酸化性に優れたＭＣｒＡｌＹ（Ｍ：Ｎｉ，Ｃｏ，
Ｆｅ）合金系が一般に使用され、セラミックス層４は遮
熱を目的とし、熱伝導率の低いＺｒＯ２ 系セラミック
ス（ＺｒＯ２ ・ＭｇＯ、ＺｒＯ２ ・Ｙ２ Ｏ３ 等
）が使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年ガスタービンは高
効率化のため、タービン入口ガス温度の高温化が進んで
いる。これに伴ない遮熱コーティング膜は燃焼器内筒の
他にガスタービン高温部品の中でも使用条件の厳しいタ
ービン静翼、燃焼器尾筒に適用されつつあり、さらによ
り使用条件の厳しいタービン動翼への適用が期待されて
いる。
効率化のため、タービン入口ガス温度の高温化が進んで
いる。これに伴ない遮熱コーティング膜は燃焼器内筒の
他にガスタービン高温部品の中でも使用条件の厳しいタ
ービン静翼、燃焼器尾筒に適用されつつあり、さらによ
り使用条件の厳しいタービン動翼への適用が期待されて
いる。
【０００５】ところで、ガスタービンの燃料は多種多様
であり、燃料中の微粒子（例えば高炉ガスを燃料とする
ガスタービンでは金属酸化物の微粒子等）、吸気から混
入した微粒子等が高速高温の燃焼ガス中に混入し、燃焼
器尾筒出口部、動・静翼前縁部等に衝突し、当該部の損
耗を引起こす場合がある。
であり、燃料中の微粒子（例えば高炉ガスを燃料とする
ガスタービンでは金属酸化物の微粒子等）、吸気から混
入した微粒子等が高速高温の燃焼ガス中に混入し、燃焼
器尾筒出口部、動・静翼前縁部等に衝突し、当該部の損
耗を引起こす場合がある。
【０００６】一方、遮熱コーティング膜に使用している
最外層のＺｒＯ２ 系セラミックスは非常に脆く、上述
の微粒子による損耗が金属より著しく、このような使用
条件下では遮熱コーティング膜の寿命が短かいという問
題があった。
最外層のＺｒＯ２ 系セラミックスは非常に脆く、上述
の微粒子による損耗が金属より著しく、このような使用
条件下では遮熱コーティング膜の寿命が短かいという問
題があった。
【０００７】本発明は上記事情を鑑み、上述の問題を解
決する遮熱コーティング膜を提供しようとするものであ
る。
決する遮熱コーティング膜を提供しようとするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は母材表面上に順
次密着して設けられてなる積層膜であって、耐食耐酸化
性の高い金属層、セラミック層及び耐摩耗性の高い金属
層からなることを特徴とする遮熱コーティング膜である
。
次密着して設けられてなる積層膜であって、耐食耐酸化
性の高い金属層、セラミック層及び耐摩耗性の高い金属
層からなることを特徴とする遮熱コーティング膜である
。
【０００９】本発明において、耐食耐酸化性の高い金属
層としてはＭＣｒＡｌＹ（但し、Ｍ：Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ
等）、セラミックス層としてはＺｒＯ２ ・ＭｇＯ、Ｚ
ｒＯ２ ・Ｙ２ Ｏ３ 等、耐摩耗性の高い金属層とし
ては上記のＭＣｒＡｌＹのほかＡｌ、ＭＣｒＡｌＨｆ、
ＭＣｒＡｌＳｉ（Ｍは上記と同じ）等が用いられる。
層としてはＭＣｒＡｌＹ（但し、Ｍ：Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ
等）、セラミックス層としてはＺｒＯ２ ・ＭｇＯ、Ｚ
ｒＯ２ ・Ｙ２ Ｏ３ 等、耐摩耗性の高い金属層とし
ては上記のＭＣｒＡｌＹのほかＡｌ、ＭＣｒＡｌＨｆ、
ＭＣｒＡｌＳｉ（Ｍは上記と同じ）等が用いられる。
【００１０】
【作用】本発明の遮熱コーティング膜は最外層にＭＣｒ
ＡｌＹ系などの金属が存在しているため、高温での使用
中に金属が酸化されて酸化物となる。この酸化物はＺｒ
Ｏ２ 系セラミックスより著しく耐摩耗性に優れている
ため、硬い微粒子飛来に対して損耗が少なく、遮熱コー
ティング膜の寿命が長くなる。
ＡｌＹ系などの金属が存在しているため、高温での使用
中に金属が酸化されて酸化物となる。この酸化物はＺｒ
Ｏ２ 系セラミックスより著しく耐摩耗性に優れている
ため、硬い微粒子飛来に対して損耗が少なく、遮熱コー
ティング膜の寿命が長くなる。
【００１１】
【実施例】本発明の遮熱コーティング膜の実施例を図１
によって説明する。図１に示すように、母材１の上に順
に、耐食耐酸化性の高い金属層２、セラミックス層４、
さらにその外層に耐摩耗性の高い金属層５が積層された
多層構造を有している。
によって説明する。図１に示すように、母材１の上に順
に、耐食耐酸化性の高い金属層２、セラミックス層４、
さらにその外層に耐摩耗性の高い金属層５が積層された
多層構造を有している。
【００１２】金属層２用溶射材はＣｏＮｉＣｒＡｌＹ（
Ｃｏ−３２Ｎｉ−２１Ｃｒ−３Ａｌ−０．５Ｙ）をセラ
ミックス層４用の溶射材はＺｒＯ２ ・８Ｙ２ Ｏ３
を、最外層の金属層５用の溶射材はＣｏＣｒＡｌＹ（Ｃ
ｏ−３０Ｃｒ−１０Ａｌ−１Ｙ）を用いた。
Ｃｏ−３２Ｎｉ−２１Ｃｒ−３Ａｌ−０．５Ｙ）をセラ
ミックス層４用の溶射材はＺｒＯ２ ・８Ｙ２ Ｏ３
を、最外層の金属層５用の溶射材はＣｏＣｒＡｌＹ（Ｃ
ｏ−３０Ｃｒ−１０Ａｌ−１Ｙ）を用いた。
【００１３】まず、母材１である耐熱合金（Ｃｏ基合金
：３０×５０×３ｍｍｔ）の表面をＡｌ２ Ｏ３ 粒で
グリットブラスト処理を施こし、耐熱合金表面をブラズ
マ溶射に適した状態にした。次に、耐食耐酸化性の高い
金属層、セラミックス層、最後に耐摩耗性の高い金属層
を表１に示した試料 Ｎｏ．１の条件で施工した。又比
較材として表１中の試料 Ｎｏ．２を製作した。
：３０×５０×３ｍｍｔ）の表面をＡｌ２ Ｏ３ 粒で
グリットブラスト処理を施こし、耐熱合金表面をブラズ
マ溶射に適した状態にした。次に、耐食耐酸化性の高い
金属層、セラミックス層、最後に耐摩耗性の高い金属層
を表１に示した試料 Ｎｏ．１の条件で施工した。又比
較材として表１中の試料 Ｎｏ．２を製作した。
【００１４】最後に、遮熱コーティングの付着強度を向
上させるために、拡散熱処理１２００℃×２時間（真空
中熱処理）を実施した。
上させるために、拡散熱処理１２００℃×２時間（真空
中熱処理）を実施した。
【００１５】上述の供試材を用いて、熱衝撃試験（９５
０℃＝２００℃の繰返し）、ブラストエロージョン試験
（試験温度：５５０℃、微粒子粒径：〜１０μｍ、流速
：２００ｍ／秒、試験時間：１００時間）を実施した。 ブラストエロージョン試験では、本発明による遮熱コー
ティング膜については上述の供試材に９５０℃×３００
時間、大気電気炉中加熱材についても実施した。これら
の試験結果を表１に併せて示した。
０℃＝２００℃の繰返し）、ブラストエロージョン試験
（試験温度：５５０℃、微粒子粒径：〜１０μｍ、流速
：２００ｍ／秒、試験時間：１００時間）を実施した。 ブラストエロージョン試験では、本発明による遮熱コー
ティング膜については上述の供試材に９５０℃×３００
時間、大気電気炉中加熱材についても実施した。これら
の試験結果を表１に併せて示した。
【００１６】以上、本発明の特殊な実施例をあげて本発
明の遮熱コーティング膜の効果を立証したが、他の材料
の組合せでも同様な効果が奏され、かつ従来技術に関し
て図３によって説明したような態様に適用することも可
能である。
明の遮熱コーティング膜の効果を立証したが、他の材料
の組合せでも同様な効果が奏され、かつ従来技術に関し
て図３によって説明したような態様に適用することも可
能である。
【表１】
【００１７】
【発明の効果】従来技術による遮熱コーティング膜では
、最外層が脆いセラミックス層であるため、Ａｌ２ Ｏ
３ 微粒子によるブラフトエロージョン試験でセラミッ
クス層が損耗し、遮熱コーティング膜の寿命が短かいが
、本発明の遮熱コーティング膜では最外層が金属であり
、又高温加熱では耐摩耗性に富む酸化物となるため、上
述のエロージョン試験での金属層の損耗が少なく、遮熱
コーティング膜の寿命が向上する。なお、最外層に金属
層を溶射することによる耐熱衝撃性の変化は認められず
、良好な特性を示した。
、最外層が脆いセラミックス層であるため、Ａｌ２ Ｏ
３ 微粒子によるブラフトエロージョン試験でセラミッ
クス層が損耗し、遮熱コーティング膜の寿命が短かいが
、本発明の遮熱コーティング膜では最外層が金属であり
、又高温加熱では耐摩耗性に富む酸化物となるため、上
述のエロージョン試験での金属層の損耗が少なく、遮熱
コーティング膜の寿命が向上する。なお、最外層に金属
層を溶射することによる耐熱衝撃性の変化は認められず
、良好な特性を示した。
【００１８】したがって、本発明による遮熱コーティン
グ膜を適用することにより、より厳しい使用環境である
いは又より長時間の使用に耐えるガスタービン高温部品
（タービン動・静翼、燃焼器内筒、尾筒）を提供するこ
とができる。
グ膜を適用することにより、より厳しい使用環境である
いは又より長時間の使用に耐えるガスタービン高温部品
（タービン動・静翼、燃焼器内筒、尾筒）を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の遮熱コーティング膜の断面模式図
【図
２】従来の遮熱コーティング膜の一態様の断面模式図
２】従来の遮熱コーティング膜の一態様の断面模式図
【図３】従来の遮熱コーティング膜の他の態様の断面模
式図
式図
Claims (1)
- 【請求項１】 母材表面上に順次密着して設けられて
なる積層膜であって、耐食耐酸化性の高い金属層、セラ
ミック層及び耐摩耗性の高い金属層からなることを特徴
とする遮熱コーティング膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13887491A JPH04362168A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 遮熱コーティング膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13887491A JPH04362168A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 遮熱コーティング膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04362168A true JPH04362168A (ja) | 1992-12-15 |
Family
ID=15232132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13887491A Pending JPH04362168A (ja) | 1991-06-11 | 1991-06-11 | 遮熱コーティング膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04362168A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8722144B2 (en) | 2002-08-02 | 2014-05-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Thermal barrier coating method, masking pin and combustor transition piece |
| KR20210113380A (ko) * | 2019-03-12 | 2021-09-15 | 미츠비시 파워 가부시키가이샤 | 터빈 동익 및 콘택트면 제조 방법 |
-
1991
- 1991-06-11 JP JP13887491A patent/JPH04362168A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8722144B2 (en) | 2002-08-02 | 2014-05-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Thermal barrier coating method, masking pin and combustor transition piece |
| US9051879B2 (en) | 2002-08-02 | 2015-06-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Thermal barrier coating method, masking pin and combustor transition piece |
| KR20210113380A (ko) * | 2019-03-12 | 2021-09-15 | 미츠비시 파워 가부시키가이샤 | 터빈 동익 및 콘택트면 제조 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990112 |