JPH0827581A - セラミックコーティング方法 - Google Patents
セラミックコーティング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温環境で長時間使用した場合にも、下地層
であるＭＣｒＡｌＹ皮膜が酸化され、この層から表面層
であるＺｒＯ2 皮膜が剥離することがないコーティング
方法を実現する。 【構成】 母材１表面にＭＣｒＡｌＹ合金をプラズマ溶
射して形成した下地層２の表面にアルコキシド法により
Ａｌ2 Ｏ3 中間層４を形成した後、中間層４の表面にＺ
ｒＯ2 をプラズマ溶射して表面層５を形成することによ
って、中間層４が極めて緻密なＡｌ2 Ｏ3 皮膜により形
成されるため、表面層５を通過した酸素イオンを遮断
し、下地層２が酸化されることがなく、また、中間層４
が極めて薄くその表面に下地層２の表面と同様の凹凸を
有するため、アンカー効果が働きその間が密着し、表面
層５が剥離することがなく、高温環境での長時間使用に
耐える皮膜の形成が可能なコーティング方法を実現す
る。
であるＭＣｒＡｌＹ皮膜が酸化され、この層から表面層
であるＺｒＯ2 皮膜が剥離することがないコーティング
方法を実現する。 【構成】 母材１表面にＭＣｒＡｌＹ合金をプラズマ溶
射して形成した下地層２の表面にアルコキシド法により
Ａｌ2 Ｏ3 中間層４を形成した後、中間層４の表面にＺ
ｒＯ2 をプラズマ溶射して表面層５を形成することによ
って、中間層４が極めて緻密なＡｌ2 Ｏ3 皮膜により形
成されるため、表面層５を通過した酸素イオンを遮断
し、下地層２が酸化されることがなく、また、中間層４
が極めて薄くその表面に下地層２の表面と同様の凹凸を
有するため、アンカー効果が働きその間が密着し、表面
層５が剥離することがなく、高温環境での長時間使用に
耐える皮膜の形成が可能なコーティング方法を実現す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンの翼、燃
焼筒、尾筒等の高温状態で使用される機器に適用される
セラミックコーティング方法に関する。
焼筒、尾筒等の高温状態で使用される機器に適用される
セラミックコーティング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガスタービンの燃焼筒等のように
高温状態で使用される機器は、主にＮｉ基耐熱合金が用
いられていたが、１０００℃をこえる高温ガスに曝され
る部分については、そのままでは耐熱性が十分ではない
ため、下地にＭＣｒＡｌＹ（ＭはＣｏ又はＮｉ）合金を
プラズマ溶射し、その上にジルコニア（ＺｒＯ2 ）をプ
ラズマ溶射し、耐熱表面層を形成して使用されていた。
高温状態で使用される機器は、主にＮｉ基耐熱合金が用
いられていたが、１０００℃をこえる高温ガスに曝され
る部分については、そのままでは耐熱性が十分ではない
ため、下地にＭＣｒＡｌＹ（ＭはＣｏ又はＮｉ）合金を
プラズマ溶射し、その上にジルコニア（ＺｒＯ2 ）をプ
ラズマ溶射し、耐熱表面層を形成して使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の高温状態で使用
する機器において、前記のようにＮｉ基耐熱合金にＭＣ
ｒＡｌＹ合金及びＺｒＯ2 をプラズマ溶射した場合、下
地のＭＣｒＡｌＹ合金は耐食性に優れているため、これ
が高温におけるＮｉ基合金の腐食を防止し、耐熱性はＺ
ｒＯ2 溶射皮膜により維持されていた。
する機器において、前記のようにＮｉ基耐熱合金にＭＣ
ｒＡｌＹ合金及びＺｒＯ2 をプラズマ溶射した場合、下
地のＭＣｒＡｌＹ合金は耐食性に優れているため、これ
が高温におけるＮｉ基合金の腐食を防止し、耐熱性はＺ
ｒＯ2 溶射皮膜により維持されていた。
【０００４】しかし、これを高温で長時間使用した場
合、ＭＣｒＡｌＹ皮膜とＺｒＯ2 皮膜の界面でＭＣｒＡ
ｌＹ皮膜が酸化され、脆弱な酸化スケールが発生してＺ
ｒＯ2皮膜が剥離するという課題があった。
合、ＭＣｒＡｌＹ皮膜とＺｒＯ2 皮膜の界面でＭＣｒＡ
ｌＹ皮膜が酸化され、脆弱な酸化スケールが発生してＺ
ｒＯ2皮膜が剥離するという課題があった。
【０００５】このＭＣｒＡｌＹ皮膜が酸化する原因は、
（１) ＺｒＯ2 プラズマ溶射皮膜が１〜２％の気孔を含
んでおり、この気孔を高温の燃焼ガスが通過して下地の
ＭＣｒＡｌＹ皮膜を酸化させること、（２）ＺｒＯ2 皮
膜が高温では酸素イオン導電体であり、酸素分圧の高い
燃焼ガス中から酸素を取り込み、この酸素が酸素分圧の
低いＭＣｒＡｌＹ皮膜側へ移動して、ＺｒＯ2 皮膜と接
するＭＣｒＡｌＹ皮膜を酸化させることがあげられる。
（１) ＺｒＯ2 プラズマ溶射皮膜が１〜２％の気孔を含
んでおり、この気孔を高温の燃焼ガスが通過して下地の
ＭＣｒＡｌＹ皮膜を酸化させること、（２）ＺｒＯ2 皮
膜が高温では酸素イオン導電体であり、酸素分圧の高い
燃焼ガス中から酸素を取り込み、この酸素が酸素分圧の
低いＭＣｒＡｌＹ皮膜側へ移動して、ＺｒＯ2 皮膜と接
するＭＣｒＡｌＹ皮膜を酸化させることがあげられる。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するため、ＭＣ
ｒＡｌＹ皮膜が酸化しないように燃焼ガス中の酸素を遮
断し、ＺｒＯ2 皮膜の剥離を防止することを目的とする
ものである。
ｒＡｌＹ皮膜が酸化しないように燃焼ガス中の酸素を遮
断し、ＺｒＯ2 皮膜の剥離を防止することを目的とする
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックコー
ティング方法は、母材の表面にＭＣｒＡｌＹ合金をプラ
ズマ溶射して下地層を形成した後、アルコキシド法によ
りＡｌ2 Ｏ3 中間層を形成し、その後、この中間層の表
面にＺｒＯ2 をプラズマ溶射して表面層を形成して耐熱
皮膜を形成することを特徴としている。
ティング方法は、母材の表面にＭＣｒＡｌＹ合金をプラ
ズマ溶射して下地層を形成した後、アルコキシド法によ
りＡｌ2 Ｏ3 中間層を形成し、その後、この中間層の表
面にＺｒＯ2 をプラズマ溶射して表面層を形成して耐熱
皮膜を形成することを特徴としている。
【０００８】
【作用】上記において、母材にＭＣｒＡｌＹ合金をプラ
ズマ溶射して形成された下地層の表面は、著しい凹凸を
有している。
ズマ溶射して形成された下地層の表面は、著しい凹凸を
有している。
【０００９】上記下地層の表面に形成されるＡｌ2 Ｏ3
中間層は、被コーティング体をアルコキシド溶液中に浸
漬し、被コーティング体を全面的にアルコキシド溶液に
接触させるため、ＭＣｒＡｌＹ皮膜の全表面にＡｌ2 Ｏ
3 皮膜を形成することが可能であり、また、この中間層
としてのＡｌ2 Ｏ3 皮膜は極めて薄いため、中間層の表
面はＭＣｒＡｌＹ皮膜と同様の凹凸を有している。
中間層は、被コーティング体をアルコキシド溶液中に浸
漬し、被コーティング体を全面的にアルコキシド溶液に
接触させるため、ＭＣｒＡｌＹ皮膜の全表面にＡｌ2 Ｏ
3 皮膜を形成することが可能であり、また、この中間層
としてのＡｌ2 Ｏ3 皮膜は極めて薄いため、中間層の表
面はＭＣｒＡｌＹ皮膜と同様の凹凸を有している。
【００１０】この中間層が極めて薄く、下地層の表面と
同様の凹凸を有して形成されることは、その上にＺｒＯ
2 をプラズマ溶射されて形成される表面層との間に機械
的なアンカー効果を得る上で有効であり、中間層と表面
層の間で良好な密着性を得ることができる。
同様の凹凸を有して形成されることは、その上にＺｒＯ
2 をプラズマ溶射されて形成される表面層との間に機械
的なアンカー効果を得る上で有効であり、中間層と表面
層の間で良好な密着性を得ることができる。
【００１１】また、中間層は、アルコキシド溶液中に浸
漬して形成されるため、プラズマ溶射によるものと異な
り、極めて緻密なＡｌ2 Ｏ3 皮膜であり、ガスタービン
運転中の高温の燃焼ガス等がＺｒＯ2 皮膜中の気孔を通
して浸入してもＭＣｒＡｌＹ皮膜は緻密なＡｌ2 Ｏ3 皮
膜で保護され、酸化されない。
漬して形成されるため、プラズマ溶射によるものと異な
り、極めて緻密なＡｌ2 Ｏ3 皮膜であり、ガスタービン
運転中の高温の燃焼ガス等がＺｒＯ2 皮膜中の気孔を通
して浸入してもＭＣｒＡｌＹ皮膜は緻密なＡｌ2 Ｏ3 皮
膜で保護され、酸化されない。
【００１２】更に、ＺｒＯ2 結晶内を通過してくる酸素
イオンもＡｌ2 Ｏ3 皮膜に遮断されるため、ＭＣｒＡｌ
Ｙ皮膜は酸化されない。そのため、薄いＡｌ2 Ｏ3 中間
層が形成されたコーティング皮膜は、溶射皮膜が剥離す
ることがなく、高温長時間の使用が可能となる。
イオンもＡｌ2 Ｏ3 皮膜に遮断されるため、ＭＣｒＡｌ
Ｙ皮膜は酸化されない。そのため、薄いＡｌ2 Ｏ3 中間
層が形成されたコーティング皮膜は、溶射皮膜が剥離す
ることがなく、高温長時間の使用が可能となる。
【００１３】
【実施例】本発明の一実施例に係るセラミックコーティ
ング方法を図１及び図２により説明する。図１及び図２
に示す本実施例においては、まず、図１（ａ）に示すよ
うに母材１であるＮｉ基耐熱合金材の片面にＭＣｒＡｌ
Ｙ合金をプラズマ溶射して下地層２を形成する。
ング方法を図１及び図２により説明する。図１及び図２
に示す本実施例においては、まず、図１（ａ）に示すよ
うに母材１であるＮｉ基耐熱合金材の片面にＭＣｒＡｌ
Ｙ合金をプラズマ溶射して下地層２を形成する。
【００１４】次に、図１（ｂ）に示すように下地層２を
形成した被コーティング体をアルコキシド溶液（アルミ
ナゾル）３中に浸漬し、その後、図１（ｃ）に示すよう
に溶液３中より引き上げて乾燥・加熱し、１μm 以下の
極めて薄い緻密なＡｌ2 Ｏ3皮膜である中間層４を下地
層２の表面に形成する。
形成した被コーティング体をアルコキシド溶液（アルミ
ナゾル）３中に浸漬し、その後、図１（ｃ）に示すよう
に溶液３中より引き上げて乾燥・加熱し、１μm 以下の
極めて薄い緻密なＡｌ2 Ｏ3皮膜である中間層４を下地
層２の表面に形成する。
【００１５】最後に、図１（ｄ）に示すように中間層４
の上にＺｒＯ2 をプラズマ溶射して表面層５を形成す
る。
の上にＺｒＯ2 をプラズマ溶射して表面層５を形成す
る。
【００１６】上記において、下地層２は母材１の表面に
ＭＣｒＡｌＹ合金をプラズマ溶射して形成されるもので
あり、その表面には著しい凹凸を有している。中間層４
は、上記下地層がアルコキシド溶液中に浸漬して形成さ
れるため、その厚さが、１μm 以下で極めて薄く、中間
層４の表面状況は図２（ａ）に示すように下地層２と同
様の凹凸を有しており、その上にＺｒＯ2 をプラズマ溶
射した場合、十分な密着性と機械的なアンカー効果が得
られ、表面層５は剥離や割れを生じることがない。
ＭＣｒＡｌＹ合金をプラズマ溶射して形成されるもので
あり、その表面には著しい凹凸を有している。中間層４
は、上記下地層がアルコキシド溶液中に浸漬して形成さ
れるため、その厚さが、１μm 以下で極めて薄く、中間
層４の表面状況は図２（ａ）に示すように下地層２と同
様の凹凸を有しており、その上にＺｒＯ2 をプラズマ溶
射した場合、十分な密着性と機械的なアンカー効果が得
られ、表面層５は剥離や割れを生じることがない。
【００１７】また、アルコキシド法で得られるＡｌ2 Ｏ
3 中間層４は、オングストローム単位の極めて微細なも
のであり、１０００℃の温度で１時間大気炉加熱すると
十分焼結し、緻密なセラミックス皮膜が得られる。
3 中間層４は、オングストローム単位の極めて微細なも
のであり、１０００℃の温度で１時間大気炉加熱すると
十分焼結し、緻密なセラミックス皮膜が得られる。
【００１８】この中間層４が酸素バリヤとして働く状況
を図２（ｂ）により説明する。すなわち、ＺｒＯ2 溶射
皮膜の表面層５の気孔を通過する燃焼ガス、酸素６及び
表面層５中を通過する酸素７は、すべてこのＡｌ2 Ｏ3
中間層４で遮断されることになり、下地層のＭＣｒＡｌ
Ｙ皮膜は酸化されることがない。したがって、表面層５
のＺｒＯ2 皮膜の剥離を防止することができる。
を図２（ｂ）により説明する。すなわち、ＺｒＯ2 溶射
皮膜の表面層５の気孔を通過する燃焼ガス、酸素６及び
表面層５中を通過する酸素７は、すべてこのＡｌ2 Ｏ3
中間層４で遮断されることになり、下地層のＭＣｒＡｌ
Ｙ皮膜は酸化されることがない。したがって、表面層５
のＺｒＯ2 皮膜の剥離を防止することができる。
【００１９】なお、中間層４を形成するためのアルコキ
シド法に用いるＡｌゾルには、一般にＡｌ（ｉＳＯ−Ｏ
Ｃ3 Ｈ7)3 の他に、Ａｌ（ＯＣＨ3)3 ，Ａｌ（ＯＣ2 Ｈ
5)3等があるが、ここではＡｌ（ｉＳＯ−ＯＣ3 Ｈ7)3
を用いた。
シド法に用いるＡｌゾルには、一般にＡｌ（ｉＳＯ−Ｏ
Ｃ3 Ｈ7)3 の他に、Ａｌ（ＯＣＨ3)3 ，Ａｌ（ＯＣ2 Ｈ
5)3等があるが、ここではＡｌ（ｉＳＯ−ＯＣ3 Ｈ7)3
を用いた。
【００２０】本実施例については、その効果を確認する
ため、本実施例の方法と従来の方法によりセラミックコ
ーティングした供試体を製作し、大気炉中で１１００℃
に加熱し、４００ｈ保持する高温加熱試験を行なった。
その結果を表１に示す。
ため、本実施例の方法と従来の方法によりセラミックコ
ーティングした供試体を製作し、大気炉中で１１００℃
に加熱し、４００ｈ保持する高温加熱試験を行なった。
その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１に示すように、従来の方法のものは、
ＭＣｒＡｌＹ／ＺｒＯ2 界面で剥離したが、本実施例の
方法のものは、異常が認められず、ガスタービン部品と
して十分な耐熱性を有することが確認された。
ＭＣｒＡｌＹ／ＺｒＯ2 界面で剥離したが、本実施例の
方法のものは、異常が認められず、ガスタービン部品と
して十分な耐熱性を有することが確認された。
【００２３】
【発明の効果】本発明のセラミックコーティング方法
は、母材表面にＭＣｒＡｌＹ合金をプラズマ溶射して形
成した下地層の表面にアルコキシド法によりＡｌ2 Ｏ3
中間層を形成した後、中間層の表面にＺｒＯ2 をプラズ
マ溶射して表面層を形成することによって、中間層が極
めて緻密なＡｌ2 Ｏ3 皮膜により形成されるため、表面
層を通過した酸素イオンを遮断し、下地層が酸化される
ことがなく、また、中間層が極めて薄くその表面に下地
層の表面と同様の凹凸を有するため、アンカー効果が働
きその間が密着し、表面層が剥離することがなく、高温
環境での長時間使用に耐える皮膜の形成が可能なコーテ
ィング方法を実現する。
は、母材表面にＭＣｒＡｌＹ合金をプラズマ溶射して形
成した下地層の表面にアルコキシド法によりＡｌ2 Ｏ3
中間層を形成した後、中間層の表面にＺｒＯ2 をプラズ
マ溶射して表面層を形成することによって、中間層が極
めて緻密なＡｌ2 Ｏ3 皮膜により形成されるため、表面
層を通過した酸素イオンを遮断し、下地層が酸化される
ことがなく、また、中間層が極めて薄くその表面に下地
層の表面と同様の凹凸を有するため、アンカー効果が働
きその間が密着し、表面層が剥離することがなく、高温
環境での長時間使用に耐える皮膜の形成が可能なコーテ
ィング方法を実現する。
【図１】本発明の一実施例に係るコーティング方法の説
明図で、（ａ）は下地層形成工程、（ｂ）はアルコキシ
ド法による中間層形成工程、（ｃ）は中間層が形成され
た状態、（ｄ）は表面層形成工程の説明図である。
明図で、（ａ）は下地層形成工程、（ｂ）はアルコキシ
ド法による中間層形成工程、（ｃ）は中間層が形成され
た状態、（ｄ）は表面層形成工程の説明図である。
【図２】図１の部分拡大図で、（ａ）は図１（ｃ）のＡ
部、（ｂ）は図１（ｄ）のＢ部の拡大図である。
部、（ｂ）は図１（ｄ）のＢ部の拡大図である。
１ 母材（Ｎｉ基耐熱合金） ２ 下地層 ３ アルコキシド溶液 ４ 中間層 ５ 表面層 ６ 燃焼ガス又は酸素 ７ 酸素
Claims (1)
- 【請求項１】 母材の表面にＭＣｒＡｌＹ合金をプラズ
マ溶射して下地層を形成した後、アルコキシド法により
Ａｌ2 Ｏ3 中間層を形成し、その後、この中間層の表面
にＺｒＯ2 をプラズマ溶射して表面層を形成して耐熱皮
膜を形成することを特徴とするセラミックコーティング
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6166747A JPH0827581A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | セラミックコーティング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6166747A JPH0827581A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | セラミックコーティング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0827581A true JPH0827581A (ja) | 1996-01-30 |
Family
ID=15837005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6166747A Withdrawn JPH0827581A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | セラミックコーティング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0827581A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1045635C (zh) * | 1996-06-06 | 1999-10-13 | 西安交通大学 | 防御液态排渣炉析铁熔蚀的金属陶瓷涂层 |
| JP2000087209A (ja) * | 1998-09-07 | 2000-03-28 | Sulzer Innotec Ag | 断熱被覆の製造のための高温噴霧方法の使用 |
-
1994
- 1994-07-19 JP JP6166747A patent/JPH0827581A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1045635C (zh) * | 1996-06-06 | 1999-10-13 | 西安交通大学 | 防御液态排渣炉析铁熔蚀的金属陶瓷涂层 |
| JP2000087209A (ja) * | 1998-09-07 | 2000-03-28 | Sulzer Innotec Ag | 断熱被覆の製造のための高温噴霧方法の使用 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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