JPH05106016A - Ceramic coat powder and method for coating base material by using this ceramic coat powder - Google Patents
Ceramic coat powder and method for coating base material by using this ceramic coat powderInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はセラミックスコートパウ
ダー及び該セラミックスコートパウダーを用いた母材の
コーティング方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic coating powder and a method for coating a base material using the ceramic coating powder.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２はジェットエンジンの燃焼室を構成
するコンバスションチャンバインナ１を示し、該コンバ
スションチャンバインナ１は強度的に優れたニッケル基
金属等により形成されている。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a combustion chamber inner 1 which constitutes a combustion chamber of a jet engine, and the combustion chamber inner 1 is made of nickel base metal or the like having excellent strength.
【０００３】図３は上記コンバスションチャンバインナ
１を構成する部材の断面を示し、２はニッケル基金属よ
りなる母材、３は母材２の表面にニッケル・コバルト・
クロム・アルミニゥーム・イットリア粉末をプラズマ溶
射法によって付着させたボンドコート層、４はボンドコ
ート層３の表面にジルコニア・イットリア粉末（ＺｒＯ
2 ・８％Ｙ2 Ｏ3 ）をプラズマ溶射法によって付着させ
たセラミックスコーティング層であり、コンバスション
チャンバインナ１は、ニッケル基金属よりなる母材２を
耐熱性に優れたセラミックスコーティング層４によって
高熱から保護している。FIG. 3 shows a cross section of a member constituting the combustion chamber inner 1, 2 is a base material made of a nickel-based metal, 3 is a surface of the base material 2, and nickel-cobalt.
Bond coat layer 4 made by depositing chrome-aluminum-yttria powder by plasma spraying method, and 4 is zirconia-yttria powder (ZrO 2) on the surface of bond coat layer 3.
The 2 · 8% Y 2 O 3 ) is a ceramic coating layer deposited by plasma spraying, con Bastion chamber inner 1, high heat by ceramic coating layer 4 the base material 2 having excellent heat resistance consisting of nickel base metal Protected from.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記母
材２、ボンドコート層３と、セラミックスコーティング
層４とは熱膨張率が異なるためセラミックスコーティン
グ層４が熱応力により剥離し、ボンドコート層３及び母
材２が焼損して図２に示すごとくコンバスションチャン
バインナ１に焼損部５が発生することがある。However, since the base material 2, the bond coat layer 3 and the ceramic coating layer 4 have different coefficients of thermal expansion, the ceramic coating layer 4 is peeled off by thermal stress, and the bond coat layer 3 and The base material 2 may be burned and a burnout part 5 may be generated in the combustion chamber inner 1 as shown in FIG.
【０００５】[0005]
【実験結果による知見】かかる問題を解決するため発明
者らは、多孔質材料の熱応力緩衝性及び熱気化性樹脂の
特性に着目してセラミックスコーティング層を多孔質に
形成することを試み、種々の実験を行った結果、セラミ
ックス粉末に熱気化性樹脂を混合したものを母材の表面
に溶射法により付着させてセラミックスコーティング層
を形成した後、前記母材を加熱することにより熱気化性
樹脂を昇華させると、セラミックスコーティング層内の
熱気化性樹脂があった部分に空孔が形成され、セラミッ
クスコーティング層が多孔質になる、という知見を得る
に至った。[Experimental findings] In order to solve such a problem, the inventors have tried to form the ceramic coating layer in a porous manner by paying attention to the thermal stress buffering property of the porous material and the property of the heat vaporizable resin. As a result of performing the experiment, a mixture of ceramic powder and a heat vaporizable resin is adhered to the surface of the base material by a thermal spraying method to form a ceramic coating layer, and then the base material is heated to heat the heat vaporizable resin. It has been found that when the sublimation is performed, pores are formed in a portion of the ceramic coating layer where the heat vaporizable resin was present, and the ceramic coating layer becomes porous.
【０００６】[0006]
【発明の目的】本発明は上述した知見に基づいて問題点
を解決するもので、セラミックスコーティング層を多孔
質に形成して熱応力緩衝性を具備させ、セラミックスコ
ーティング層の剥離を防止することを目的としている。An object of the present invention is to solve the problems based on the above-mentioned findings, and to prevent the peeling of the ceramic coating layer by forming the ceramic coating layer in a porous form so as to have a thermal stress buffering property. Has a purpose.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
したセラミックスコートパウダーは、セラミックス粉末
と熱気化性樹脂粉末を体積比６：４ないし７：３の割合
で混合したものである。The ceramic coat powder described in claim 1 of the present invention is a mixture of ceramic powder and heat vaporizable resin powder in a volume ratio of 6: 4 to 7: 3.
【０００８】本発明の請求項２に記載したセラミックス
コートパウダーを用いた母材のコーティング方法では、
母材の表面に金属粉末を溶射により付着させてボンドコ
ート層を形成し、該ボンドコート層の表面にセラミック
ス粉末と熱気化性樹脂粉末を体積比６：４ないし７：３
の割合で混合したセラミックスコートパウダーを溶射に
より付着させてセラミックスコーティング層を形成し、
前記母材を加熱してセラミックスコーティング層中の熱
気化性樹脂粉末を気化させ、セラミックスコーティング
層中に空孔を形成させる。In the base material coating method using the ceramic coating powder according to the second aspect of the present invention,
A metal powder is deposited on the surface of the base material by thermal spraying to form a bond coat layer, and a ceramic powder and a heat vaporizable resin powder are mixed on the surface of the bond coat layer in a volume ratio of 6: 4 to 7: 3.
The ceramic coating powder mixed in the ratio of is deposited by thermal spraying to form a ceramic coating layer,
The base material is heated to vaporize the heat-vaporizable resin powder in the ceramic coating layer to form pores in the ceramic coating layer.
【０００９】[0009]
【作用】母材に金属粉末を溶射して形成したボンドコー
ト層の表面に、セラミックス粉末と熱気化性樹脂粉末を
混合したセラミックスコートパウダーを溶射により付着
させてセラミックスコーティング層を形成した後、コー
ティングを行った母材を加熱してセラミックスコーティ
ング層中の熱気化性樹脂粉末を気化させ、セラミックス
コーティング層中に空孔を形成して熱応力緩衝性を具備
させる。[Operation] A ceramic coating layer is formed by spraying a ceramic coating powder, which is a mixture of ceramic powder and heat-vaporizable resin powder, onto the surface of a bond coat layer formed by spraying a metal powder on a base material, and then forming a ceramic coating layer. The heated base material is heated to vaporize the heat-vaporizable resin powder in the ceramic coating layer, and pores are formed in the ceramic coating layer to provide the thermal stress buffering property.
【００１０】[0010]
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１１】図１（ａ）（ｂ）によって、本発明のセラ
ミックスコートパウダーを用いた母材のコーティング方
法の一例の手順を説明する。A procedure of an example of a method for coating a base material using the ceramics coating powder of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００１２】ニッケル基金属よりなる母材２の表面Ｓ2
に、ニッケル・コバルト・クロム・アルミニゥーム・イ
ットリア粉末をプラズマ溶射法により付着させて、厚さ
約０．０８〜０．１５ｍｍのボンドコート層３を形成す
る。Surface S 2 of base material 2 made of nickel-based metal
Then, nickel-cobalt-chromium-aluminum-yttria powder is deposited by plasma spraying to form a bond coat layer 3 having a thickness of about 0.08 to 0.15 mm.
【００１３】ジルコニア・イットリア粉末（ＺｒＯ2 ・
８％Ｙ2 Ｏ3 ）と、粒径１０μ以上、好ましくは粒径７
０〜１２０μのポリアクリル樹脂を体積比６０：４０で
混合したセラミックスコートパウダーを、前記ボンドコ
ート層３の表面Ｓ3 にプラズマ溶射法により付着させ
て、内部にポリアクリル樹脂粒６を含有した厚さ約０．
２〜０．３ｍｍのセラミックスコーティング層７を形成
する（図１（ａ）参照）。Zirconia yttria powder (ZrO 2
8% Y 2 O 3 ) and a particle size of 10 μm or more, preferably 7
A ceramic coating powder prepared by mixing a polyacrylic resin of 0 to 120 μm in a volume ratio of 60:40 is adhered to the surface S 3 of the bond coat layer 3 by a plasma spraying method, and a thickness containing the polyacrylic resin particles 6 inside. About 0.
A ceramic coating layer 7 having a thickness of 2 to 0.3 mm is formed (see FIG. 1A).
【００１４】プラズマ溶射時には、上記セラミックスコ
ートパウダーは約１００００℃の高温条件下にさらされ
るが、セラミックスコートパウダーがプラズマ溶着装置
の粉末供給管から吐出されてボンドコート層３の表面Ｓ
3 に付着するまでの時間が非常に短いため、ポリアクリ
ル樹脂粒６の気化は進行するが、完全に気化してしまう
ことはほとんどない。At the time of plasma spraying, the ceramic coat powder is exposed to a high temperature condition of about 10,000 ° C., but the ceramic coat powder is discharged from the powder supply pipe of the plasma welding apparatus and the surface S of the bond coat layer 3 is discharged.
Since the time taken to adhere to 3 is extremely short, the polyacrylic resin particles 6 are vaporized, but they are hardly completely vaporized.
【００１５】上記ポリアクリル樹脂粒６の粒径を１０μ
以上とした理由は、ポリアクリル樹脂粒６の粒径を１０
μ以下であると、セラミックスコートパウダーを溶射す
る際に、プラズマ溶着装置の粉末供給管内においてポリ
アクリル樹脂粒６が固化し、セラミックスコートパウダ
ーを連続的に供給することができなくなることが実験に
より確認されたからである。The particle size of the polyacrylic resin particles 6 is 10 μm.
The reason for the above is that the particle size of the polyacrylic resin particles 6 is 10
It was confirmed by an experiment that when the ceramic coating powder is less than μ, the polyacrylic resin particles 6 are solidified in the powder supply pipe of the plasma welding device when the ceramic coating powder is sprayed, and the ceramic coating powder cannot be continuously supplied. Because it was done.
【００１６】セラミックスコーティング層７を形成した
母材２を、電気炉等により加熱処理してセラミックスコ
ーティング層７中のポリアクリル樹脂粒６を昇華させ、
セラミックスコーティング層７内に残留したポリアクリ
ル樹脂粒６があった部分に空孔８を完全に形成させる
（図１（ｂ）参照）。The base material 2 having the ceramic coating layer 7 formed thereon is heated by an electric furnace or the like to sublimate the polyacrylic resin particles 6 in the ceramic coating layer 7.
Voids 8 are completely formed in the portions where the polyacrylic resin particles 6 remained in the ceramic coating layer 7 (see FIG. 1B).
【００１７】セラミックスコーティング層７中のポリア
クリル樹脂粒６は、加熱処理温度約５００℃、処理時間
３０分程度で略完全に気化する。The polyacrylic resin particles 6 in the ceramic coating layer 7 are almost completely vaporized at a heat treatment temperature of about 500 ° C. and a treatment time of about 30 minutes.
【００１８】なお、ジルコニア・イットリア粉末と混合
する樹脂粉末に粉末ポリアクリル樹脂を用いたのは、該
粉末ポリアクリル樹脂は、溶射時に爆発的に燃焼してし
まうことがなく、また、ジルコニア・イットリア粉末と
混合する際に該ジルコニア・イットリア粉末中に均等に
分散することが実験により確認されたからである。The powder polyacrylic resin is used as the resin powder to be mixed with the zirconia-yttria powder, because the powder polyacrylic resin does not burn explosively during thermal spraying, and the zirconia-yttria powder is not used. This is because it was confirmed by experiments that the zirconia-yttria powder was uniformly dispersed when mixed with the powder.
【００１９】次に、上述した手順により行ったセラミッ
クスコーティング層７の機能について説明する。Next, the function of the ceramic coating layer 7 performed by the above procedure will be described.
【００２０】上述した手順によりコーティングを行った
母材２（試験片）を電気炉によって約１２００℃で５０
時間程度加熱して耐熱性試験を行ったところ、セラミッ
クスコーティング層７に剥離や亀裂は生じなかった。The base material 2 (test piece) coated by the above-mentioned procedure is heated at about 1200 ° C. for 50 minutes in an electric furnace.
When a heat resistance test was performed by heating for about an hour, no peeling or cracking occurred in the ceramic coating layer 7.
【００２１】また、試験片を約１０分間、１２００℃に
加熱した後、水に入れて急冷する耐酸化性試験を１３回
にわたって繰り返したところ、セラミックスコーティン
グ層７に剥離や亀裂は生じなかった。The test piece was heated at 1200 ° C. for about 10 minutes and then put in water and rapidly cooled, and the oxidation resistance test was repeated 13 times. No peeling or cracking occurred in the ceramic coating layer 7.
【００２２】このように、セラミックスコーティング層
７は多数の空孔８により熱緩衝性を具備しているので、
耐熱性及び耐酸化性に優れている。As described above, since the ceramic coating layer 7 has a large number of holes 8 and has a thermal buffering property,
Excellent heat resistance and oxidation resistance.
【００２３】更に、２つの試験片のセラミックスコーテ
ィング層７の表面同士を接着剤によって固着したうえ、
試験片を互いに離反する方向へ引張って引張強度試験を
行ったところ、セラミックスコーティング層７の引張強
度は約３７００ポンド／平方インチ程度あり、従来より
セラミックスコーティング層に対して要求されている引
張強度２５００ポンド／平方インチを上回っていること
がわかった。Further, the surfaces of the ceramic coating layers 7 of the two test pieces were fixed to each other with an adhesive,
When the tensile strength test was conducted by pulling the test pieces in directions away from each other, the tensile strength of the ceramic coating layer 7 was about 3700 pounds per square inch, and the tensile strength 2500 conventionally required for the ceramic coating layer was 2500. Turned out to be above pounds per square inch.
【００２４】なお、本発明のセラミックスコートパウダ
ー及び該セラミックスコートパウダーを用いた母材のコ
ーティング方法は、上述の実施例にのみ限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種
々変更を加え得ることは勿論である。The ceramic coating powder of the present invention and the coating method of the base material using the ceramic coating powder are not limited to the above-mentioned examples, but may be variously modified within the scope of the present invention. Of course, changes can be made.
【００２５】[0025]
【発明の効果】上記した本発明のセラミックスコートパ
ウダー及び該セラミックスコートパウダーを用いた母材
のコーティング方法によれば、下記のような種々の優れ
た効果を奏し得る。EFFECTS OF THE INVENTION According to the above-mentioned ceramic coat powder of the present invention and the method for coating a base material using the ceramic coat powder, various excellent effects as described below can be obtained.
【００２６】（１）セラミックスコーティング層に空孔
を形成させて熱応力緩衝性を具備させることができるの
で、セラミックスコーティング層が剥離することがなく
なり、母材に高温による焼損が生じない。(1) Since pores can be formed in the ceramic coating layer to provide a thermal stress buffering property, the ceramic coating layer does not peel off and the base material does not burn at high temperatures.
【００２７】（２）セラミックス粉末に熱気化性樹脂粉
末を混合することにより、セラミックスコートパウダー
の溶射性が従来品にくらべてよくなり、溶射作業時間を
短縮することができる。(2) By mixing the heat vaporizable resin powder with the ceramic powder, the thermal spraying property of the ceramic coat powder becomes better than that of the conventional product, and the thermal spraying work time can be shortened.
【００２８】（３）セラミックスコーティング層中に多
数の空孔が形成されるので、コーティング層の軽量化を
図ることができる。(3) Since many pores are formed in the ceramic coating layer, the weight of the coating layer can be reduced.
【図１】本発明のセラミックスコートパウダーを用いた
母材のコーティング方法の一例の手順を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a procedure of an example of a method for coating a base material using a ceramics coating powder of the present invention.
【図２】コンバスションチャンバインナの一例を示す斜
視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of a combustion chamber inner.
【図３】図２に示すコンバスションチャンバインナを構
成する部材の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of members forming the combustion chamber inner shown in FIG.
２ 母材 ３ ボンドコート層 ６ ポリアクリル樹脂粒（熱気化性樹脂粉末） ７ セラミックスコーティング層 ８ 空孔 2 Base material 3 Bond coat layer 6 Polyacrylic resin particles (heat vaporizable resin powder) 7 Ceramics coating layer 8 Voids
Claims (2)
体積比６：４ないし７：３の割合で混合したことを特徴
とするセラミックスコートパウダー。1. A ceramic coat powder, characterized in that ceramic powder and heat vaporizable resin powder are mixed in a volume ratio of 6: 4 to 7: 3.
させてボンドコート層を形成し、該ボンドコート層の表
面にセラミックス粉末と熱気化性樹脂粉末を体積比６：
４ないし７：３の割合で混合したセラミックスコートパ
ウダーを溶射により付着させてセラミックスコーティン
グ層を形成し、前記母材を加熱してセラミックスコーテ
ィング層中の熱気化性樹脂粉末を気化させ、セラミック
スコーティング層中に空孔を形成させることを特徴とす
る母材のコーティング方法。2. A bond coat layer is formed by depositing a metal powder on the surface of a base material by thermal spraying, and a ceramic powder and a heat vaporizable resin powder are mixed on the surface of the bond coat layer in a volume ratio of 6:
Ceramic coating powder mixed in a ratio of 4 to 7: 3 is applied by thermal spraying to form a ceramic coating layer, and the base material is heated to vaporize the heat-vaporizable resin powder in the ceramic coating layer, thereby forming a ceramic coating layer. A method for coating a base material, which comprises forming pores therein.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29096091A JP2970135B2 (en) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | Ceramic coat powder and method for coating base material using the ceramic coat powder |
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| JPH05106016A true JPH05106016A (en) | 1993-04-27 |
| JP2970135B2 JP2970135B2 (en) | 1999-11-02 |
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| JP29096091A Expired - Fee Related JP2970135B2 (en) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | Ceramic coat powder and method for coating base material using the ceramic coat powder |
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|---|---|
| JP (1) | JP2970135B2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6051279A (en) * | 1997-07-18 | 2000-04-18 | Finmeccanica S.P.A. Azienda Ansaldo | Method and device for forming porous ceramic coatings, in particular thermal barrier coating, on metal substrates |
| JP2006045674A (en) * | 2004-07-30 | 2006-02-16 | United Technol Corp <Utc> | Process for forming coating film, composition for forming coating film, and article having coating film |
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| CN111837005A (en) * | 2018-02-16 | 2020-10-27 | 考克利尔维修工程 | High performance thermally sprayed absorptive coating |
| CN113308682A (en) * | 2021-05-26 | 2021-08-27 | 长安大学 | Metal coating structure and preparation method |
-
1991
- 1991-10-09 JP JP29096091A patent/JP2970135B2/en not_active Expired - Fee Related
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