JPH08135469A - ガスタービン高温部品とその製造方法 - Google Patents
ガスタービン高温部品とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 実使用環境においても酸素の浸入に対してボ
ンド層への酸素の供給を抑制でき、ボンド層を構成する
ＭＣｒＡｌＹ中のＡｌが酸化され酸化物層の形成によっ
て発生した内部応力による熱遮蔽コーティングの剥離を
防ぐ。 【構成】 ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成分とする
基材１と、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成分としか
つＣｒとＡｌを含み基材の一面に結合されたボンド層２
と、Ａｌ層３を中間層としてボンド層２に結合されたＺ
ｒＯ2 を主成分とするセラミック層４とから構成され
る。
ンド層への酸素の供給を抑制でき、ボンド層を構成する
ＭＣｒＡｌＹ中のＡｌが酸化され酸化物層の形成によっ
て発生した内部応力による熱遮蔽コーティングの剥離を
防ぐ。 【構成】 ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成分とする
基材１と、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成分としか
つＣｒとＡｌを含み基材の一面に結合されたボンド層２
と、Ａｌ層３を中間層としてボンド層２に結合されたＺ
ｒＯ2 を主成分とするセラミック層４とから構成され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温あるいは高温腐食
環境下で用いられるガスタービン翼等のガスタービン高
温部品とその製造方法に関する。
環境下で用いられるガスタービン翼等のガスタービン高
温部品とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電用ガスタービンプラントの発電効率
を向上させるためには、ガスタービンの作動ガスの高温
化、すなわち、プラントの高温化技術が不可欠である。
これらの技術的動向から高温部品、特に動翼および静翼
をなす部材の耐熱温度を高める努力が行われている。そ
の方法として材料すなわち高温用耐熱合金の開発が行わ
れている。
を向上させるためには、ガスタービンの作動ガスの高温
化、すなわち、プラントの高温化技術が不可欠である。
これらの技術的動向から高温部品、特に動翼および静翼
をなす部材の耐熱温度を高める努力が行われている。そ
の方法として材料すなわち高温用耐熱合金の開発が行わ
れている。
【０００３】しかし、高温用耐熱合金の耐熱温度は、８
５０℃程度が限界であり、特に高温酸化や高温腐食を考
慮すると耐熱合金系では十分な寿命とはいえず、さらに
高温耐久性を高める目的からセラミックスが検討されて
いる。
５０℃程度が限界であり、特に高温酸化や高温腐食を考
慮すると耐熱合金系では十分な寿命とはいえず、さらに
高温耐久性を高める目的からセラミックスが検討されて
いる。
【０００４】しかしながら、高温回転体である動翼や飛
来する粒子に対する耐衝撃性を要求される静翼等では、
セラミックスは靭性等に問題があり本格的に適用するま
でには至っていない。そこで、高温化への対応として部
材表面を被覆する方法が注目されてきた。特に部材の表
面に熱伝導率の小さいセラミックスをコーティングする
熱遮蔽コーティング（Thermal Barrier Coating ）は、
合金系部材の実質温度を抑制でき、かつガスタービン高
温化に対応できる技術として研究され、その熱遮蔽効果
は、５０〜１００℃程度と報告されている。
来する粒子に対する耐衝撃性を要求される静翼等では、
セラミックスは靭性等に問題があり本格的に適用するま
でには至っていない。そこで、高温化への対応として部
材表面を被覆する方法が注目されてきた。特に部材の表
面に熱伝導率の小さいセラミックスをコーティングする
熱遮蔽コーティング（Thermal Barrier Coating ）は、
合金系部材の実質温度を抑制でき、かつガスタービン高
温化に対応できる技術として研究され、その熱遮蔽効果
は、５０〜１００℃程度と報告されている。
【０００５】ところが、熱遮蔽コーティング（ＴＢＣ）
は、現在のところガスタービンプラントにおいては燃焼
器に用いられている程度である。特に動翼では適用例は
認められない。このことはＴＢＣの技術課題に基づく事
象が原因と考えられる。すなわち、遮熱特性を有するセ
ラミックスは耐熱合金との物性値が異なることからセラ
ミックスのコーティング被膜の信頼性を高くすることは
難しい。このようにしてセラミックス層と耐熱合金との
間に金属材料からなるボンド層を形成することが見いだ
された。
は、現在のところガスタービンプラントにおいては燃焼
器に用いられている程度である。特に動翼では適用例は
認められない。このことはＴＢＣの技術課題に基づく事
象が原因と考えられる。すなわち、遮熱特性を有するセ
ラミックスは耐熱合金との物性値が異なることからセラ
ミックスのコーティング被膜の信頼性を高くすることは
難しい。このようにしてセラミックス層と耐熱合金との
間に金属材料からなるボンド層を形成することが見いだ
された。
【０００６】ボンド層は、基材合金とセラミックス層と
の物性差を緩和するものとして、Ｎｉ又はＣｏを主成分
としＣｒ、ＡｌさらにＹ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｓｉ等を適宜添
加した、いわゆるＭＣｒＡｌＹ系合金が最適とされてい
る。熱遮蔽コーティングは、一般に、大気溶射法等によ
り形成されており、特に熱遮蔽性の良いＺｒＯ2 を主成
分とするセラミックス層をＭＣｒＡｌＹ系合金からなる
ボンド層上に形成していた。
の物性差を緩和するものとして、Ｎｉ又はＣｏを主成分
としＣｒ、ＡｌさらにＹ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｓｉ等を適宜添
加した、いわゆるＭＣｒＡｌＹ系合金が最適とされてい
る。熱遮蔽コーティングは、一般に、大気溶射法等によ
り形成されており、特に熱遮蔽性の良いＺｒＯ2 を主成
分とするセラミックス層をＭＣｒＡｌＹ系合金からなる
ボンド層上に形成していた。
【０００７】しかし、高温の使用環境下において、セラ
ミックス層および外部から伝達供給される酸素によりボ
ンド層表層のＡｌやＣｒ元素が酸化されＡｌ2 Ｏ3 やＣ
ｒ2Ｏ3 等が生成し、これが新たな熱応力発生源となり
熱遮蔽コーティングの密着力を低下させ剥離寿命を短く
するという問題があった。従って、熱遮蔽コーティング
には熱遮蔽性が要求される一方で、ボンド層との密着性
が高いことが必要となる。
ミックス層および外部から伝達供給される酸素によりボ
ンド層表層のＡｌやＣｒ元素が酸化されＡｌ2 Ｏ3 やＣ
ｒ2Ｏ3 等が生成し、これが新たな熱応力発生源となり
熱遮蔽コーティングの密着力を低下させ剥離寿命を短く
するという問題があった。従って、熱遮蔽コーティング
には熱遮蔽性が要求される一方で、ボンド層との密着性
が高いことが必要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
高温の使用環境下における熱遮蔽コーティングのボンド
層との密着力は十分ではなく、特に、ガスタービン動翼
や静翼等の信頼性の要求される部品への適用は課題が多
い。特に剥離を誘発するボンド層と熱遮蔽コーティング
界面の酸化物生成は熱遮蔽コーティングのセラミックス
層が外部から酸素を伝達供給するため、この酸素のボン
ド層への到達を阻止することが重要な課題である。
高温の使用環境下における熱遮蔽コーティングのボンド
層との密着力は十分ではなく、特に、ガスタービン動翼
や静翼等の信頼性の要求される部品への適用は課題が多
い。特に剥離を誘発するボンド層と熱遮蔽コーティング
界面の酸化物生成は熱遮蔽コーティングのセラミックス
層が外部から酸素を伝達供給するため、この酸素のボン
ド層への到達を阻止することが重要な課題である。
【０００９】また、酸素の供給を助長する熱遮蔽コーテ
ィングのセラミックス層の多孔質を改善する必要があ
り、さらには、熱遮蔽コーティングのセラミックス層は
層状に形成されているため使用環境において高温と室温
の繰返しによる熱応力によって層間剥離を起こし、これ
による剥離の問題解決のためにはセラミック層内の密着
力を改善する必要がある。
ィングのセラミックス層の多孔質を改善する必要があ
り、さらには、熱遮蔽コーティングのセラミックス層は
層状に形成されているため使用環境において高温と室温
の繰返しによる熱応力によって層間剥離を起こし、これ
による剥離の問題解決のためにはセラミック層内の密着
力を改善する必要がある。
【００１０】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、使用中に熱遮蔽コーティングのセラミックス層
とボンド層の界面の酸化物生成を抑制し、加えて密着力
を高めて耐剥離性を向上させたガスタービン高温部品お
よびその製造方法を提供することを目的とする。
もので、使用中に熱遮蔽コーティングのセラミックス層
とボンド層の界面の酸化物生成を抑制し、加えて密着力
を高めて耐剥離性を向上させたガスタービン高温部品お
よびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のガス
タービン高温部品は、ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主
成分とする基材と、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成
分としかつＣｒとＡｌを含み基材の一面に結合されたボ
ンド層と、Ａｌ層を中間層としてボンド層に結合された
ＺｒＯ2 を主成分とするセラミック層とから構成され
る。
タービン高温部品は、ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主
成分とする基材と、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成
分としかつＣｒとＡｌを含み基材の一面に結合されたボ
ンド層と、Ａｌ層を中間層としてボンド層に結合された
ＺｒＯ2 を主成分とするセラミック層とから構成され
る。
【００１２】本発明の請求項２のガスタービン高温部品
は、請求項１に記載のガスタービン高温部品において、
ボンド層とセラミック層の中間層をボンド層側のＡｌ層
とセラミック層のＡｌ2 Ｏ3 層の複合層としたことを特
徴とする。
は、請求項１に記載のガスタービン高温部品において、
ボンド層とセラミック層の中間層をボンド層側のＡｌ層
とセラミック層のＡｌ2 Ｏ3 層の複合層としたことを特
徴とする。
【００１３】本発明の請求項３のガスタービン高温部品
は、請求項１に記載のガスタービン高温部品において、
ボンド層とセラミック層の中間層を、ボンド層側のＡｌ
層と、中間に位置するＡｌ2 Ｏ3 層と、セラミック層側
のＡｌ層の複合層としたことを特徴とする。
は、請求項１に記載のガスタービン高温部品において、
ボンド層とセラミック層の中間層を、ボンド層側のＡｌ
層と、中間に位置するＡｌ2 Ｏ3 層と、セラミック層側
のＡｌ層の複合層としたことを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項４のガスタービン高温部品
は、請求項１に記載のガスタービン高温部品において、
ボンド層とセラミック層の間の中間層を、ボンド層側の
Ａｌ層と、中間に位置するＡｌ2 Ｏ3 とＡｌの混合層、
Ａｌ2 Ｏ3 層、Ａｌ2 Ｏ3 とＡｌの混合層の３つの層
と、セラミック層側のＡｌ層の複合層としたことを特徴
とする。
は、請求項１に記載のガスタービン高温部品において、
ボンド層とセラミック層の間の中間層を、ボンド層側の
Ａｌ層と、中間に位置するＡｌ2 Ｏ3 とＡｌの混合層、
Ａｌ2 Ｏ3 層、Ａｌ2 Ｏ3 とＡｌの混合層の３つの層
と、セラミック層側のＡｌ層の複合層としたことを特徴
とする。
【００１５】本発明の請求項５のガスタービン高温部品
は、請求項３に記載のガスタービン高温部品において、
中間層の中間に位置する層を、Ａｌ2 Ｏ3 とＡｌの組成
比をボンド層界面より連続的に変化させ１００％のＡｌ
層から最終的に１００％Ａｌ2 Ｏ3 層をなす第１傾斜組
成層と、この第１傾斜組成層界面より連続的に変化させ
１００％Ａｌ2 Ｏ3 層から最終的に１００％のＡｌ層を
なす第２傾斜組成層としたことを特徴とする。
は、請求項３に記載のガスタービン高温部品において、
中間層の中間に位置する層を、Ａｌ2 Ｏ3 とＡｌの組成
比をボンド層界面より連続的に変化させ１００％のＡｌ
層から最終的に１００％Ａｌ2 Ｏ3 層をなす第１傾斜組
成層と、この第１傾斜組成層界面より連続的に変化させ
１００％Ａｌ2 Ｏ3 層から最終的に１００％のＡｌ層を
なす第２傾斜組成層としたことを特徴とする。
【００１６】本発明の請求項６のガスタービン高温部品
は、請求項１ないし５のいずれかに記載のガスタービン
高温部品において、中間層の膜厚を全体で８〜４０μｍ
としたことを特徴とするタービン高温部品。
は、請求項１ないし５のいずれかに記載のガスタービン
高温部品において、中間層の膜厚を全体で８〜４０μｍ
としたことを特徴とするタービン高温部品。
【００１７】本発明の請求項７のガスタービン高温部品
の製造方法は、ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成分と
する基材上に、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成分と
し、かつＣｒとＡｌを含むボンド層を設け、このボンド
層上にＡｌ層を含む中間層を設け、この中間層上にＺｒ
Ｏ2 を主成分とするセラミック層を設けることで構成さ
れる。
の製造方法は、ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成分と
する基材上に、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成分と
し、かつＣｒとＡｌを含むボンド層を設け、このボンド
層上にＡｌ層を含む中間層を設け、この中間層上にＺｒ
Ｏ2 を主成分とするセラミック層を設けることで構成さ
れる。
【００１８】本発明の請求項８のガスタービン高温部品
の製造方法は、請求項７のガスタービン高温部品の製造
方法において、中間層をＡｌターゲット材を用いて蒸着
法により形成することを特徴とする。
の製造方法は、請求項７のガスタービン高温部品の製造
方法において、中間層をＡｌターゲット材を用いて蒸着
法により形成することを特徴とする。
【００１９】本発明の請求項９のガスタービン高温部品
の製造方法は、請求項７のガスタービン高温部品の製造
方法において、中間層を、Ａｌターゲット材を反応ガス
である酸素を用いた蒸着法により、Ａｌ層とＡｌ2 Ｏ3
層の複合層とすることを特徴とする。
の製造方法は、請求項７のガスタービン高温部品の製造
方法において、中間層を、Ａｌターゲット材を反応ガス
である酸素を用いた蒸着法により、Ａｌ層とＡｌ2 Ｏ3
層の複合層とすることを特徴とする。
【００２０】本発明の請求項１０のガスタービン高温部
品の製造方法は、請求項７のガスタービン高温部品の製
造方法において、中間層を、Ａｌターゲット材と反応ガ
スである酸素の導入を用いた蒸着法により、Ａｌ層と、
Ａｌ2 Ｏ3 層の混合物からなる層と、Ａｌ層の複合層と
することを特徴とする。
品の製造方法は、請求項７のガスタービン高温部品の製
造方法において、中間層を、Ａｌターゲット材と反応ガ
スである酸素の導入を用いた蒸着法により、Ａｌ層と、
Ａｌ2 Ｏ3 層の混合物からなる層と、Ａｌ層の複合層と
することを特徴とする。
【００２１】本発明の請求項１１のガスタービン高温部
品の製造方法は、請求項７のガスタービン高温部品の製
造方法において、中間層を、Ａｌターゲット材と反応ガ
スである酸素の導入を用いた蒸着法により、Ａｌ2 Ｏ3
およびＡｌ2 Ｏ3 とＡｌの組成比をボンド層界面近傍よ
り連続的に酸素の導入量を変化させ、当該ボンド層界面
近傍はＡｌとし漸次Ａｌを減じＡｌ2 Ｏ3 を増加させ組
成比を変え最終的にＡｌ2 Ｏ3 単一層とし、さらにＺｒ
Ｏ2 近傍では漸次Ａｌ2 Ｏ3 を減じＡｌを増加させ傾斜
組成層とすることを特徴とする。
品の製造方法は、請求項７のガスタービン高温部品の製
造方法において、中間層を、Ａｌターゲット材と反応ガ
スである酸素の導入を用いた蒸着法により、Ａｌ2 Ｏ3
およびＡｌ2 Ｏ3 とＡｌの組成比をボンド層界面近傍よ
り連続的に酸素の導入量を変化させ、当該ボンド層界面
近傍はＡｌとし漸次Ａｌを減じＡｌ2 Ｏ3 を増加させ組
成比を変え最終的にＡｌ2 Ｏ3 単一層とし、さらにＺｒ
Ｏ2 近傍では漸次Ａｌ2 Ｏ3 を減じＡｌを増加させ傾斜
組成層とすることを特徴とする。
【００２２】本発明の請求項１２のガスタービン高温部
品の製造方法は、請求項７ないし１１のいずれかに記載
ののガスタービン高温部品の製造方法において、セラミ
ック層を、物理蒸着法により中間層と同一バッチで形成
することを特徴とする。
品の製造方法は、請求項７ないし１１のいずれかに記載
ののガスタービン高温部品の製造方法において、セラミ
ック層を、物理蒸着法により中間層と同一バッチで形成
することを特徴とする。
【００２３】
【作用】本発明においては、セラミック層とボンド層と
の界面にＡｌ層を含む中間層を形成することで、ボンド
層およびセラミック層の表面の密着力が向上する。
の界面にＡｌ層を含む中間層を形成することで、ボンド
層およびセラミック層の表面の密着力が向上する。
【００２４】また、中間層が、Ａｌ2 Ｏ3 層とＡｌ層の
複合層および傾斜組成層の場合はＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとの
界面がないため中間層内での密着力が期待できる。
複合層および傾斜組成層の場合はＡｌ2 Ｏ3 とＡｌとの
界面がないため中間層内での密着力が期待できる。
【００２５】Ａｌ等の活性金属を大気中で蒸着する場
合、蒸着中に酸化され純粋なＡｌを形成することができ
ず、このような方法で形成されたＡｌ層は当然ながら密
着力を期待することはできないので、活性金属の特性を
活かすには、本発明のような真空中における物理蒸着法
が最適である。物理蒸着法でＡｌ層を形成するときは、
真空中でＡｌ層を形成するためＡｌ層の酸化は無く、さ
らに活性状態でボンド層およびセラミック層を形成でき
るため密着力の向上が期待できる。
合、蒸着中に酸化され純粋なＡｌを形成することができ
ず、このような方法で形成されたＡｌ層は当然ながら密
着力を期待することはできないので、活性金属の特性を
活かすには、本発明のような真空中における物理蒸着法
が最適である。物理蒸着法でＡｌ層を形成するときは、
真空中でＡｌ層を形成するためＡｌ層の酸化は無く、さ
らに活性状態でボンド層およびセラミック層を形成でき
るため密着力の向上が期待できる。
【００２６】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面につき説明す
る。実使用環境下におかれたガスタービン動翼等の高温
部品は、基材の耐熱性を考慮して金属の表面温度を最高
８００〜９５０℃とするよう設計されている。すなわ
ち、ガスタービン高効率化のため、動作温度を従来の１
１００℃より高温度とする場合においても、基材の耐熱
性は、基材合金の特性から最高８００〜９５０℃の範囲
を越えることはできない。したがって、ガスタービン高
温化のため作動ガス温度を上昇させる場合には、部品基
材側の熱遮蔽コーティングのセラミックス層による遮熱
を利用し基材表面温度を最高８００〜９５０℃とするの
が一般的である。しかし、従来の熱遮蔽コーティングの
コーティングでは動作ガス中の酸素をセラミックス層が
供給するため熱遮蔽コーティングのセラミックス層とボ
ンド層の界面に酸化物の生成を防止することはできなか
った。そのため、剥離寿命が短く信頼性が低かった。
る。実使用環境下におかれたガスタービン動翼等の高温
部品は、基材の耐熱性を考慮して金属の表面温度を最高
８００〜９５０℃とするよう設計されている。すなわ
ち、ガスタービン高効率化のため、動作温度を従来の１
１００℃より高温度とする場合においても、基材の耐熱
性は、基材合金の特性から最高８００〜９５０℃の範囲
を越えることはできない。したがって、ガスタービン高
温化のため作動ガス温度を上昇させる場合には、部品基
材側の熱遮蔽コーティングのセラミックス層による遮熱
を利用し基材表面温度を最高８００〜９５０℃とするの
が一般的である。しかし、従来の熱遮蔽コーティングの
コーティングでは動作ガス中の酸素をセラミックス層が
供給するため熱遮蔽コーティングのセラミックス層とボ
ンド層の界面に酸化物の生成を防止することはできなか
った。そのため、剥離寿命が短く信頼性が低かった。
【００２７】これに対して、本発明者らは、ガスタービ
ン動翼の熱遮蔽コーティングのセラミックス層とボンド
層の界面の酸化物生成の抑制に着目し、界面のＡｌ層、
Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層、Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層＋Ａｌ
層、Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層とＡｌ層の複合層および傾斜
組成層＋Ａｌ層を中間層としてコーティングし、さらに
熱遮蔽コーティングのセラミックス層の形成評価を行っ
た。
ン動翼の熱遮蔽コーティングのセラミックス層とボンド
層の界面の酸化物生成の抑制に着目し、界面のＡｌ層、
Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層、Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層＋Ａｌ
層、Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層とＡｌ層の複合層および傾斜
組成層＋Ａｌ層を中間層としてコーティングし、さらに
熱遮蔽コーティングのセラミックス層の形成評価を行っ
た。
【００２８】従来から良く知られているように、高温化
は酸化物の生成速度を著しく上昇させ、特に、１０００
℃以上になるとボンド層と熱遮蔽コーティングのセラミ
ックス層の界面で生ずる酸化物は、ＭＣｒＡｌＹ中の酸
化物生成速度の早いＡｌとＣｒの両方が酸化物を生成す
るため剥離寿命が低下すると考えられている。
は酸化物の生成速度を著しく上昇させ、特に、１０００
℃以上になるとボンド層と熱遮蔽コーティングのセラミ
ックス層の界面で生ずる酸化物は、ＭＣｒＡｌＹ中の酸
化物生成速度の早いＡｌとＣｒの両方が酸化物を生成す
るため剥離寿命が低下すると考えられている。
【００２９】そこで、界面に予め物理蒸着法によりＡｌ
およびＡｌ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 層内部をＡｌ、Ａｌ2 Ｏ
3 の組成比を変えることにより複合層あるいは傾斜組成
層を形成した後さらに同一バッチ内で熱遮蔽コーティン
グのセラミックス層（ＺｒＯ2 を主成分とするトップコ
ート）を形成することでボンド層との界面の密着力を向
上し、使用中の酸素浸入に対してもＭＣｒＡｌＹへ到達
することを抑制でき、これにより、熱遮蔽コーティング
のセラミックス層の剥離寿命を飛躍的に改善できた。
およびＡｌ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 層内部をＡｌ、Ａｌ2 Ｏ
3 の組成比を変えることにより複合層あるいは傾斜組成
層を形成した後さらに同一バッチ内で熱遮蔽コーティン
グのセラミックス層（ＺｒＯ2 を主成分とするトップコ
ート）を形成することでボンド層との界面の密着力を向
上し、使用中の酸素浸入に対してもＭＣｒＡｌＹへ到達
することを抑制でき、これにより、熱遮蔽コーティング
のセラミックス層の剥離寿命を飛躍的に改善できた。
【００３０】つぎに、図１ないし図５を参照して、本発
明を具体的に説明する。図１に示すガスタービン高温部
品は、ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成分とする基材
１と、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成分としかつＣ
ｒとＡｌを含み基材の一面に結合されたボンド層２と、
Ａｌ層を中間層３としてボンド層に結合されたＺｒＯ2
を主成分とするセラミック層４とから構成されている。
明を具体的に説明する。図１に示すガスタービン高温部
品は、ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成分とする基材
１と、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成分としかつＣ
ｒとＡｌを含み基材の一面に結合されたボンド層２と、
Ａｌ層を中間層３としてボンド層に結合されたＺｒＯ2
を主成分とするセラミック層４とから構成されている。
【００３１】すなわち、図１に示すガスタービン高温部
品は、ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成分とする基材
１の表面に、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成分とし
かつＣｒとＡｌを含む、ＭＣｒＡｌＹ系合金のボンド層
２を形成し、その後、ボンド層２の上に、物理蒸着法に
よりＡｌ層３をコーティングした後、さらに、同一バッ
チ内で熱遮蔽コーティングのセラミックス層４を均一に
形成することで作られる。Ａｌからなる中間層３の厚さ
は３〜２０μｍ程度である。
品は、ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成分とする基材
１の表面に、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成分とし
かつＣｒとＡｌを含む、ＭＣｒＡｌＹ系合金のボンド層
２を形成し、その後、ボンド層２の上に、物理蒸着法に
よりＡｌ層３をコーティングした後、さらに、同一バッ
チ内で熱遮蔽コーティングのセラミックス層４を均一に
形成することで作られる。Ａｌからなる中間層３の厚さ
は３〜２０μｍ程度である。
【００３２】Ａｌからなる中間層３を形成する方法は、
気相拡散法、メッキ法、溶射法等多岐に渡るが層間の密
着力を維持させるためにＡｌを不要に酸化消耗させずに
成膜する方法としては蒸着法が望ましい。特に、物理蒸
着法にてＡｌ層に引続きＺｒＯ2 からなるセラミック層
を同一バッチで成膜すれば、さらに密着力は高く維持で
きる。
気相拡散法、メッキ法、溶射法等多岐に渡るが層間の密
着力を維持させるためにＡｌを不要に酸化消耗させずに
成膜する方法としては蒸着法が望ましい。特に、物理蒸
着法にてＡｌ層に引続きＺｒＯ2 からなるセラミック層
を同一バッチで成膜すれば、さらに密着力は高く維持で
きる。
【００３３】図２に示すガスタービン高温部品は、図１
に示すガスタービン高温部品と同様に物理蒸着法により
中間層３を形成するが、この中間層３の構成のみが異な
っている。
に示すガスタービン高温部品と同様に物理蒸着法により
中間層３を形成するが、この中間層３の構成のみが異な
っている。
【００３４】すなわち、図２に示すガスタービン高温部
品の中間層３は、Ａｌ層３ａとＡｌ2 Ｏ3 層３ｂから形
成されている。このＡｌ層３ａとＡｌ2 Ｏ3 層３ｂから
なる中間層３を形成する方法は、Ａｌの成膜については
図１と同様であるが、さらにＡｌ2 Ｏ3 を形成させる方
法としても蒸着法が優れている。Ａｌ層３ａの上にＡｌ
2 Ｏ3 層３ｂを形成させる方法としては、酸化法（大気
炉中等でＡｌを表面酸化させる方法）が一般的である
が、この場合、元の金属Ａｌが酸化するときに内部応力
を発生し、これが後のセラミック層成膜後の剥離を誘発
する。Ａｌ層３ａ上にＡｌ2 Ｏ3 層３ｂを形成させる方
法としては溶射法もあるが、この場合、４０〜５０μｍ
程度の大粒のＡｌ2 Ｏ3 粒子を機械的に堆積させる方法
であるため、Ａｌ2 Ｏ3 層３ｂを薄く均一に成膜するこ
とが難しい。従って４０μｍ以上の厚膜となる。
品の中間層３は、Ａｌ層３ａとＡｌ2 Ｏ3 層３ｂから形
成されている。このＡｌ層３ａとＡｌ2 Ｏ3 層３ｂから
なる中間層３を形成する方法は、Ａｌの成膜については
図１と同様であるが、さらにＡｌ2 Ｏ3 を形成させる方
法としても蒸着法が優れている。Ａｌ層３ａの上にＡｌ
2 Ｏ3 層３ｂを形成させる方法としては、酸化法（大気
炉中等でＡｌを表面酸化させる方法）が一般的である
が、この場合、元の金属Ａｌが酸化するときに内部応力
を発生し、これが後のセラミック層成膜後の剥離を誘発
する。Ａｌ層３ａ上にＡｌ2 Ｏ3 層３ｂを形成させる方
法としては溶射法もあるが、この場合、４０〜５０μｍ
程度の大粒のＡｌ2 Ｏ3 粒子を機械的に堆積させる方法
であるため、Ａｌ2 Ｏ3 層３ｂを薄く均一に成膜するこ
とが難しい。従って４０μｍ以上の厚膜となる。
【００３５】図３に示すガスタービン高温部品は、図１
に示すガスタービン高温部品と同様に物理蒸着法により
中間層３を形成するが、この中間層３の構成のみが異な
っている。
に示すガスタービン高温部品と同様に物理蒸着法により
中間層３を形成するが、この中間層３の構成のみが異な
っている。
【００３６】すなわち、図３に示すガスタービン高温部
品の中間層３は、Ａｌ2 Ｏ3 層３ｂをＡｌ層３ａ，Ａｌ
層３ａで挟んだ、Ａｌ層３ａとＡｌ2 Ｏ3 層３ｂとＡｌ
層３ａの３層構造をなしている。Ａｌ層３ａとＡｌ2 Ｏ
3 層３ｂとＡｌ層３ａの３層構造の中間層３は、従来の
メッキ法、溶射法、気相拡散法さらに酸化法およびこれ
らの組合せではＡｌ層を十分活性に維持し、かつその膜
厚を合計４０μｍ以下とすることが困難である。
品の中間層３は、Ａｌ2 Ｏ3 層３ｂをＡｌ層３ａ，Ａｌ
層３ａで挟んだ、Ａｌ層３ａとＡｌ2 Ｏ3 層３ｂとＡｌ
層３ａの３層構造をなしている。Ａｌ層３ａとＡｌ2 Ｏ
3 層３ｂとＡｌ層３ａの３層構造の中間層３は、従来の
メッキ法、溶射法、気相拡散法さらに酸化法およびこれ
らの組合せではＡｌ層を十分活性に維持し、かつその膜
厚を合計４０μｍ以下とすることが困難である。
【００３７】図４に示すガスタービン高温部品は、図１
に示すガスタービン高温部品と同様に物理蒸着法により
中間層３を形成するが、この中間層３の構成のみが異な
っている。
に示すガスタービン高温部品と同様に物理蒸着法により
中間層３を形成するが、この中間層３の構成のみが異な
っている。
【００３８】すなわち、図４に示すガスタービン高温部
品の中間層３は、Ａｌ層３ａと、Ａｌ2 Ｏ3 層５ｂをＡ
ｌ2 Ｏ3 とＡｌの混合層５ａ，混合層５ａで挟んだ複合
層５と、Ａｌ層３ａから構成されている。上記中間層３
は、Ａｌ層３ａとＡｌ層３ａの形成に加え、その中間に
混合層５ａを設けることで、金属とセラミックの線膨脹
差や内部応力差を緩和させるものであるが、従来の溶射
法では数十μｍ以上の厚さを要するため多層化は膜厚を
大きくしてしまい、また、気相拡散法でＡｌ層を形成し
徐々に酸化させる方法を用いても内部応力の上昇は避け
られないか、あるいは均一被膜でないため不均一部分か
ら剥離を誘発する。
品の中間層３は、Ａｌ層３ａと、Ａｌ2 Ｏ3 層５ｂをＡ
ｌ2 Ｏ3 とＡｌの混合層５ａ，混合層５ａで挟んだ複合
層５と、Ａｌ層３ａから構成されている。上記中間層３
は、Ａｌ層３ａとＡｌ層３ａの形成に加え、その中間に
混合層５ａを設けることで、金属とセラミックの線膨脹
差や内部応力差を緩和させるものであるが、従来の溶射
法では数十μｍ以上の厚さを要するため多層化は膜厚を
大きくしてしまい、また、気相拡散法でＡｌ層を形成し
徐々に酸化させる方法を用いても内部応力の上昇は避け
られないか、あるいは均一被膜でないため不均一部分か
ら剥離を誘発する。
【００３９】図５に示すガスタービン高温部品は、図１
に示すガスタービン高温部品と同様に物理蒸着法により
中間層３を形成するが、この中間層３の構成のみが異な
っている。
に示すガスタービン高温部品と同様に物理蒸着法により
中間層３を形成するが、この中間層３の構成のみが異な
っている。
【００４０】すなわち、図５に示すガスタービン高温部
品の中間層３は、Ａｌ層３ａと、Ａｌ2 Ｏ3 層６ｂを傾
斜層６ａ，６ａで挟んだ傾斜組成層６と、Ａｌ層３ａか
ら構成されている。傾斜層６ａは、１００％のＡｌ層か
ら最終的に１００％Ａｌ2 Ｏ3 層を形成している。上記
中間層３は、Ａｌ層３ａの形成に加え、その中間に傾斜
組成層６を設けることで、金属とセラミックの線膨脹差
や内部応力差を緩和させる方法であるが、従来の溶射法
では数十μｍ以上の厚さを要するため多層化は膜厚を大
きくしてしまう。また、気相拡散法でＡｌ層を形成し徐
々に酸化させる方法を用いても内部応力の上昇は避けら
れない。
品の中間層３は、Ａｌ層３ａと、Ａｌ2 Ｏ3 層６ｂを傾
斜層６ａ，６ａで挟んだ傾斜組成層６と、Ａｌ層３ａか
ら構成されている。傾斜層６ａは、１００％のＡｌ層か
ら最終的に１００％Ａｌ2 Ｏ3 層を形成している。上記
中間層３は、Ａｌ層３ａの形成に加え、その中間に傾斜
組成層６を設けることで、金属とセラミックの線膨脹差
や内部応力差を緩和させる方法であるが、従来の溶射法
では数十μｍ以上の厚さを要するため多層化は膜厚を大
きくしてしまう。また、気相拡散法でＡｌ層を形成し徐
々に酸化させる方法を用いても内部応力の上昇は避けら
れない。
【００４１】図６は、本発明をガスタービン動翼または
静翼に適用した例を示すものであり、この場合、ガスタ
ービン動翼または静翼１０の有効部の全部あるいは必要
に応じた部分に熱遮蔽コーティング１１が施される。
静翼に適用した例を示すものであり、この場合、ガスタ
ービン動翼または静翼１０の有効部の全部あるいは必要
に応じた部分に熱遮蔽コーティング１１が施される。
【００４２】すなわち、ガスタービン動翼または静翼１
０を、予め約３００〜５００℃程度の温度に加熱し約１
０-3〜１０-5Ｔｏｒｒの真空中でＡｌを蒸発させ、ＭＣ
ｒＡｌＹボンド層２上にＡｌと反応ガスである酸素を導
入し、Ａｌと酸素を反応させ図１から図５に示す構成で
成膜する。
０を、予め約３００〜５００℃程度の温度に加熱し約１
０-3〜１０-5Ｔｏｒｒの真空中でＡｌを蒸発させ、ＭＣ
ｒＡｌＹボンド層２上にＡｌと反応ガスである酸素を導
入し、Ａｌと酸素を反応させ図１から図５に示す構成で
成膜する。
【００４３】成膜の形成方法は、図１では、まず、Ａｌ
層３をボンド層２上に成膜した後、ＺｒＯ2 を主成分と
するセラミック層４を形成する。図２では、図１と同様
に、まず、Ａｌ層３ａをボンド層上に成膜した後、酸素
ガスを導入しＡｌ層３ａを酸素と反応させＡｌ2 Ｏ3 層
３ｂを形成する。図３では、図１と同様に、まず、Ａｌ
層３ａをボンド層上に成膜した後、酸素ガスを導入しＡ
ｌ層３ａを酸素と反応させＡｌ2 Ｏ3 層３ｂを形成し、
さらに酸素をしゃ断しにＡｌ層３ａを成膜する。図４お
よび図５では、Ａｌ2 Ｏ3 層とＡｌ層の構成は酸素の反
応ガスの分圧を変化（漸減させる）させることで傾斜膜
および複合膜を形成する。この場合、１００％のＡｌ層
から最終的に１００％Ａｌ2 Ｏ3 単一層を形成し再びＡ
ｌの組成比を高め傾斜膜および複合膜を形成する。
層３をボンド層２上に成膜した後、ＺｒＯ2 を主成分と
するセラミック層４を形成する。図２では、図１と同様
に、まず、Ａｌ層３ａをボンド層上に成膜した後、酸素
ガスを導入しＡｌ層３ａを酸素と反応させＡｌ2 Ｏ3 層
３ｂを形成する。図３では、図１と同様に、まず、Ａｌ
層３ａをボンド層上に成膜した後、酸素ガスを導入しＡ
ｌ層３ａを酸素と反応させＡｌ2 Ｏ3 層３ｂを形成し、
さらに酸素をしゃ断しにＡｌ層３ａを成膜する。図４お
よび図５では、Ａｌ2 Ｏ3 層とＡｌ層の構成は酸素の反
応ガスの分圧を変化（漸減させる）させることで傾斜膜
および複合膜を形成する。この場合、１００％のＡｌ層
から最終的に１００％Ａｌ2 Ｏ3 単一層を形成し再びＡ
ｌの組成比を高め傾斜膜および複合膜を形成する。
【００４４】ＡｌおよびＡｌ2 Ｏ3 形成後、熱遮蔽コー
ティング１１のセラミックス層として、ＺｒＯ2 を主成
分とするセラミックス層を形成する。以上の実施例は、
上述の物理蒸着法による成膜が最も望ましいが、これに
限定するものでなく中間層の各膜厚をＡｌ３〜２０μ
ｍ、Ａｌ2 Ｏ3 ２〜３５μｍに形成できる方法、さらに
その後のＺｒＯ2 を中間層と同一バッチで中間層を大気
に触れることなく成膜できる方法であれば同様の効果が
発揮できる。
ティング１１のセラミックス層として、ＺｒＯ2 を主成
分とするセラミックス層を形成する。以上の実施例は、
上述の物理蒸着法による成膜が最も望ましいが、これに
限定するものでなく中間層の各膜厚をＡｌ３〜２０μ
ｍ、Ａｌ2 Ｏ3 ２〜３５μｍに形成できる方法、さらに
その後のＺｒＯ2 を中間層と同一バッチで中間層を大気
に触れることなく成膜できる方法であれば同様の効果が
発揮できる。
【００４５】表１は、ＭＣｒＡｌＹボンド層への本発明
と従来のプラズマ溶射の耐剥離寿命試験結果を示す。
と従来のプラズマ溶射の耐剥離寿命試験結果を示す。
【００４６】 表 １ 熱サイクル試験結果 試料Ｎｏ． セラミックス層が剥離するまでの 熱サイクル回数（回） Ｎｏ．１ １１０５ Ｎｏ．２ １２１８ Ｎｏ．３ １５６３ Ｎｏ．４ １９２４ Ｎｏ．５ ２１６３ Ｎｏ．６ ５１３〜 ８５０ （プラズマ溶射品） Ｎｏ．７ ９１６〜１００３ 本試験は、熱遮蔽コーティング１１の表面をバーナー加
熱によって１２００℃に加熱保持（４０分）し、その
後、空冷にて１６０℃まで冷却することを１サイクルと
して、熱遮蔽コーティング１１のセラミックス層が剥離
するまでの熱サイクル数を示す。
熱によって１２００℃に加熱保持（４０分）し、その
後、空冷にて１６０℃まで冷却することを１サイクルと
して、熱遮蔽コーティング１１のセラミックス層が剥離
するまでの熱サイクル数を示す。
【００４７】Ｎｏ．６は、ボンド層および熱遮蔽コーテ
ィングをプラズマ溶射にて成膜したものであり、Ｎｏ．
７は、ボンド層上に物理蒸着法により直接熱遮蔽コーテ
ィングのセラミックス層を形成したものである。
ィングをプラズマ溶射にて成膜したものであり、Ｎｏ．
７は、ボンド層上に物理蒸着法により直接熱遮蔽コーテ
ィングのセラミックス層を形成したものである。
【００４８】本試験結果によれば、本発明によるＮｏ．
１（図１）からＮｏ．５（図５）に示す構成のもので
は、１１０５回〜２１６３回のサイクル試験で剥離した
のに対して、Ｎｏ．６のプラズマ溶射品（従来品）で
は、５１３〜８５０回のサイクルで剥離が生じ、また、
Ｎｏ．７に示す構成のものは、９１６〜１００３回のサ
イクル試験で剥離が生じた。
１（図１）からＮｏ．５（図５）に示す構成のもので
は、１１０５回〜２１６３回のサイクル試験で剥離した
のに対して、Ｎｏ．６のプラズマ溶射品（従来品）で
は、５１３〜８５０回のサイクルで剥離が生じ、また、
Ｎｏ．７に示す構成のものは、９１６〜１００３回のサ
イクル試験で剥離が生じた。
【００４９】このように、本発明によって得られた熱遮
蔽コーティングのセラミックス層の耐剥離性は、従来の
ものに比べて、耐剥離性が向上し、ガスタービン翼のよ
うに高温と室温の熱サイクルが負荷されるような箇所に
は最適である。
蔽コーティングのセラミックス層の耐剥離性は、従来の
ものに比べて、耐剥離性が向上し、ガスタービン翼のよ
うに高温と室温の熱サイクルが負荷されるような箇所に
は最適である。
【００５０】ここで、試験に供した各サンプルは、事前
の予備試験によって膜厚を適正に設定した。Ａｌ層の膜
厚設定にはＮｏ．１の被膜の密着力テストの結果を用い
たが、その結果を図７に示す。
の予備試験によって膜厚を適正に設定した。Ａｌ層の膜
厚設定にはＮｏ．１の被膜の密着力テストの結果を用い
たが、その結果を図７に示す。
【００５１】ここでは、Ａｌの膜厚を５〜１０μｍのと
きの密着力を１００％として示す。Ａｌの膜厚は３μｍ
以下では全面に均一にＡｌが成膜できず十分な密着力が
得られなかった。また、Ａｌの膜厚は２０μｍを越える
と軟質Ａｌが変形するためＡｌ2 Ｏ3 層から亀裂が生じ
て剥離した。２０μｍを越えるＡｌ層は高温酸化試験で
も急速酸化のため初期剥離を生じた。
きの密着力を１００％として示す。Ａｌの膜厚は３μｍ
以下では全面に均一にＡｌが成膜できず十分な密着力が
得られなかった。また、Ａｌの膜厚は２０μｍを越える
と軟質Ａｌが変形するためＡｌ2 Ｏ3 層から亀裂が生じ
て剥離した。２０μｍを越えるＡｌ層は高温酸化試験で
も急速酸化のため初期剥離を生じた。
【００５２】さらに、酸素遮断層として働くＡｌ2 Ｏ3
およびＡｌをその複合層および傾斜機能層について、高
温酸化試験にて酸化層の増大傾向および剥離傾向を評価
した。ここでは図３の被膜を１２００℃の高温酸化試験
に供した。結果を図８に示す。
およびＡｌをその複合層および傾斜機能層について、高
温酸化試験にて酸化層の増大傾向および剥離傾向を評価
した。ここでは図３の被膜を１２００℃の高温酸化試験
に供した。結果を図８に示す。
【００５３】図８において、横軸はＡｌ2 Ｏ3 層の初期
の膜厚、縦軸はＡｌ2 Ｏ3 層の下層すなわちＡｌ側に形
成された酸化膜の増分で、その増分が２μｍ以下の値を
１００％とした。
の膜厚、縦軸はＡｌ2 Ｏ3 層の下層すなわちＡｌ側に形
成された酸化膜の増分で、その増分が２μｍ以下の値を
１００％とした。
【００５４】２μｍ未満では、Ａｌ2 Ｏ3 の膜厚が薄す
ぎて全面が均一に成膜されないため、酸素遮蔽が不十分
なため密着力向上のために設けたＡｌ層が急速に酸化し
た。また、３５μｍを越えるＡｌ2 Ｏ3 の場合、酸化膜
増分は特に問題ない。
ぎて全面が均一に成膜されないため、酸素遮蔽が不十分
なため密着力向上のために設けたＡｌ層が急速に酸化し
た。また、３５μｍを越えるＡｌ2 Ｏ3 の場合、酸化膜
増分は特に問題ない。
【００５５】しかし、Ａｌ層とＡｌ2 Ｏ3 およびその複
合層および傾斜組成層との合計が４０μｍを越えると、
その後の熱サイクル試験での各種被膜（Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．５）データが表１に示したサイクル数に至る以前に
Ａｌ2 Ｏ3 層内で高い内部応力のために剥離してしまう
結果となってしまう。
合層および傾斜組成層との合計が４０μｍを越えると、
その後の熱サイクル試験での各種被膜（Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．５）データが表１に示したサイクル数に至る以前に
Ａｌ2 Ｏ3 層内で高い内部応力のために剥離してしまう
結果となってしまう。
【００５６】以上の結果から、Ａｌ層は３〜２０μｍ、
Ａｌ2 Ｏ3 および複合および傾斜層は２〜３５μｍ、合
計は最小膜厚の８μｍ（Ｎｏ．２では５μｍ）〜４０μ
ｍ程度が望ましい。
Ａｌ2 Ｏ3 および複合および傾斜層は２〜３５μｍ、合
計は最小膜厚の８μｍ（Ｎｏ．２では５μｍ）〜４０μ
ｍ程度が望ましい。
【００５７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によるガスター
ビンの高温部品は、ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成
分とする基材の一面に結合されたボンド層に、Ａｌ層お
よびＡｌ2 Ｏ3 層、Ａｌ2 Ｏ3 とＡｌの複合層あるいは
傾斜層を均一にコーティングすることで、実使用環境に
おいても酸素の浸入に対してボンド層への酸素の供給を
抑制でき、したがって、従来、ボンド層を構成するＭＣ
ｒＡｌＹ中のＡｌが酸化され酸化物層の形成によって発
生した内部応力によって熱遮蔽コーティングが剥離する
といった不具合が改善できる。
ビンの高温部品は、ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成
分とする基材の一面に結合されたボンド層に、Ａｌ層お
よびＡｌ2 Ｏ3 層、Ａｌ2 Ｏ3 とＡｌの複合層あるいは
傾斜層を均一にコーティングすることで、実使用環境に
おいても酸素の浸入に対してボンド層への酸素の供給を
抑制でき、したがって、従来、ボンド層を構成するＭＣ
ｒＡｌＹ中のＡｌが酸化され酸化物層の形成によって発
生した内部応力によって熱遮蔽コーティングが剥離する
といった不具合が改善できる。
【００５８】さらに、Ａｌはボンド層を構成するＭＣｒ
ＡｌＹと熱遮蔽コーティングの密着力を向上させるた
め、使用中に界面近傍で剥離するおそれがきわめて低
く、耐剥離性および信頼性の面で極めて有益なガスター
ビン翼に適用できる。
ＡｌＹと熱遮蔽コーティングの密着力を向上させるた
め、使用中に界面近傍で剥離するおそれがきわめて低
く、耐剥離性および信頼性の面で極めて有益なガスター
ビン翼に適用できる。
【図１】本発明によるガスタービン高温部品の中間層を
Ａｌ層とした断面図。
Ａｌ層とした断面図。
【図２】本発明によるガスタービン高温部品の中間層を
Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層とした断面図。
Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層とした断面図。
【図３】本発明によるガスタービン高温部品の中間層を
Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層＋Ａｌ層とした断面図。
Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層＋Ａｌ層とした断面図。
【図４】本発明によるガスタービン高温部品の中間層を
Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層＋Ａｌ2Ｏ3 層とＡｌ層の混合層
＋Ａｌ2 Ｏ3 層＋Ａｌ層とした断面図。
Ａｌ層＋Ａｌ2 Ｏ3 層＋Ａｌ2Ｏ3 層とＡｌ層の混合層
＋Ａｌ2 Ｏ3 層＋Ａｌ層とした断面図。
【図５】本発明によるガスタービン高温部品の中間層を
Ａｌ層＋ＡｌからＡｌ2 Ｏ3 への傾斜組成層＋Ａｌ2 Ｏ
3 層＋Ａｌ2 Ｏ3 からＡｌへの傾斜組成層層＋Ａｌ層と
した断面図。
Ａｌ層＋ＡｌからＡｌ2 Ｏ3 への傾斜組成層＋Ａｌ2 Ｏ
3 層＋Ａｌ2 Ｏ3 からＡｌへの傾斜組成層層＋Ａｌ層と
した断面図。
【図６】ガスタービン動翼への熱遮蔽コーティングのセ
ラミック層コーティングを示す図。
ラミック層コーティングを示す図。
【図７】Ａｌ層の膜厚と密着力との関係を示すグラフ。
【図８】Ａｌ2 Ｏ3 層の膜厚と酸化膜の増分との関係を
示すグラフ。
示すグラフ。
１ 基材 ２ ボンド層 ３ Ａｌ層 ３ａ Ａｌ層 ３ｂ Ａｌ2 Ｏ3 層 ４ セラミックス層 ５ ＡｌとＡｌ2 Ｏ3 の混合層 ６ 傾斜組成層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴 木 隆 夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 岡 村 隆 成 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 吉 倉 紅 子 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 松 本 一 秀 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内
Claims (12)
- 【請求項１】ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成分とす
る基材と、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成分としか
つＣｒとＡｌを含み基材の一面に結合されたボンド層
と、Ａｌ層を中間層としてボンド層に結合されたＺｒＯ
2 を主成分とするセラミック層とを有するガスタービン
高温部品。 - 【請求項２】中間層は、ボンド層側のＡｌ層とセラミッ
ク層のＡｌ2 Ｏ3 層の複合層であることを特徴とする請
求項１に記載のガスタービン高温部品。 - 【請求項３】中間層は、ボンド層側のＡｌ層と中間のＡ
ｌ2 Ｏ3 層とセラミック層側のＡｌ層の複合層であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のガスタービン高温部
品。 - 【請求項４】中間層は、ボンド層側のＡｌ層と、中間の
Ａｌ2 Ｏ3 とＡｌの混合層とＡｌ2Ｏ3 層とＡｌ2 Ｏ3
とＡｌの混合層からなる層と、セラミック層側のＡｌ層
の複合層であることを特徴とする請求項１に記載のガス
タービン高温部品。 - 【請求項５】中間層の中間の層は、Ａｌ2 Ｏ3 とＡｌの
組成比をボンド層界面より連続的に変化させ１００％の
Ａｌ層から最終的に１００％Ａｌ2 Ｏ3 層をなす第１傾
斜組成層とこの第１傾斜組成層界面より連続的に変化さ
せ１００％Ａｌ2 Ｏ3 層から最終的に１００％のＡｌ層
をなす第２傾斜組成層とであることを特徴とする請求項
３に記載のガスタービン高温部品。 - 【請求項６】中間層の膜厚が全体で８〜４０μｍである
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の
ガスタービン高温部品。 - 【請求項７】ＮｉあるいはＣｏのいずれかを主成分とす
る基材上に、ＮｉとＣｏの少なくとも一方を主成分とし
かつＣｒとＡｌを含むボンド層を設け、このボンド層上
にＡｌ層を含む中間層を設け、この中間層上にＺｒＯ2
を主成分とするセラミック層を設けることを特徴とする
ガスタービン高温部品の製造方法。 - 【請求項８】中間層を、Ａｌターゲット材を用いて蒸着
法により形成することを特徴とする請求項７に記載のガ
スタービン高温部品の製造方法。 - 【請求項９】中間層を、Ａｌターゲット材を反応ガスで
ある酸素を用いた蒸着法により、Ａｌ層とＡｌ2 Ｏ3 層
の複合層とすることを特徴とする請求項７に記載のガス
タービン高温部品の製造方法。 - 【請求項１０】中間層を、Ａｌターゲット材と反応ガス
である酸素の導入を用いた蒸着法により、Ａｌ層と、Ａ
ｌ2 Ｏ3 層の混合物からなる層と、Ａｌ層の複合層とす
ることを特徴とする請求項７に記載のガスタービン高温
部品の製造方法。 - 【請求項１１】中間層を、Ａｌターゲット材と反応ガス
である酸素の導入を用いた蒸着法により、Ａｌ2 Ｏ3 お
よびＡｌ2 Ｏ3 とＡｌの組成比をボンド層界面近傍より
連続的に酸素の導入量を変化させ、当該ボンド層界面近
傍はＡｌとし漸次Ａｌを減じＡｌ2 Ｏ3 を増加させ組成
比を変え最終的にＡｌ2 Ｏ3 単一層とし、さらにＺｒＯ
2 近傍では漸次Ａｌ2 Ｏ3 を減じＡｌを増加させ傾斜組
成層とすることを特徴とする請求項７に記載のガスター
ビン高温部品の製造方法。 - 【請求項１２】セラミック層を、物理蒸着法により中間
層と同一バッチで形成することを特徴とする請求項７な
いし１１のいずれかに記載のガスタービン高温部品の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27384894A JP3641500B2 (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | ガスタービン高温部品とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27384894A JP3641500B2 (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | ガスタービン高温部品とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08135469A true JPH08135469A (ja) | 1996-05-28 |
| JP3641500B2 JP3641500B2 (ja) | 2005-04-20 |
Family
ID=17533396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27384894A Expired - Fee Related JP3641500B2 (ja) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | ガスタービン高温部品とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3641500B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009003063A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Central Glass Co Ltd | 表面鏡 |
-
1994
- 1994-11-08 JP JP27384894A patent/JP3641500B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009003063A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Central Glass Co Ltd | 表面鏡 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3641500B2 (ja) | 2005-04-20 |
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