JPH10264294A - 複合セラミック遮熱コーティング及びその形成方法 - Google Patents
複合セラミック遮熱コーティング及びその形成方法Info
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- JPH10264294A JPH10264294A JP9155797A JP9155797A JPH10264294A JP H10264294 A JPH10264294 A JP H10264294A JP 9155797 A JP9155797 A JP 9155797A JP 9155797 A JP9155797 A JP 9155797A JP H10264294 A JPH10264294 A JP H10264294A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービン等の高温環境において使用され
る機器、部材の遮熱コーティングにおける皮膜剥離の主
要因である金属接合層の酸化を抑制する。 【解決手段】 金属基材１０を被覆する第１層がＮｉ基
合金、Ｃｏ基合金及びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかから
なる金属接合層１２であり、この第１層を被覆する第２
層が低熱伝導性のセラミックスからなるセラミックス遮
熱層２０であり、この第２層を被覆する第３層が低熱伝
導性のセラミックスとガラスとから構成される複合セラ
ミックス層であり、この複合セラミックス層は、ガラス
の割合が第２層側から表面部にかけて増加しているセラ
ミックス・ガラス傾斜組成構造層１４であるように構成
する。
る機器、部材の遮熱コーティングにおける皮膜剥離の主
要因である金属接合層の酸化を抑制する。 【解決手段】 金属基材１０を被覆する第１層がＮｉ基
合金、Ｃｏ基合金及びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかから
なる金属接合層１２であり、この第１層を被覆する第２
層が低熱伝導性のセラミックスからなるセラミックス遮
熱層２０であり、この第２層を被覆する第３層が低熱伝
導性のセラミックスとガラスとから構成される複合セラ
ミックス層であり、この複合セラミックス層は、ガラス
の割合が第２層側から表面部にかけて増加しているセラ
ミックス・ガラス傾斜組成構造層１４であるように構成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの動
静翼、燃焼器などの金属製部材を燃焼ガスによる高温環
境から保護するための複合セラミック遮熱コーティング
（皮膜）及びその形成方法に関するものである。
静翼、燃焼器などの金属製部材を燃焼ガスによる高温環
境から保護するための複合セラミック遮熱コーティング
（皮膜）及びその形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高温環境における金属製機器や部
材を保護するための遮熱コーティング（ｔｈｅｒｍａｌ
ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ、ＴＢＣ）は、金属
基材上に施工される１００ミクロン程度の金属接合層
（金属ボンド層）（ＭＣｒＡｌＹ、Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｏ）及
び燃焼ガスに曝される面に施工される安定化ジルコニア
に代表される低熱伝導性のセラミックスからなる２００
ミクロン程度のセラミックス遮熱層から構成される２層
構造が一般的である。通常、金属ボンド層は低圧溶射で
施工され、セラミックス遮熱層は大気プラズマ溶射で施
工される。プラズマ溶射で施工されたジルコニアセラミ
ックス遮熱層は、気孔あるいは微小クラックを多く含む
ため、セラミックス遮熱層を酸素あるいは燃焼ガス中の
腐食成分が透過し、金属ボンド層を酸化あるいは腐食さ
せ、これがセラミックス遮熱層の剥離を誘発する。金属
ボンド層の酸化あるいは腐食を防ぐために、ジルコニア
セラミックス遮熱層表面に緻密なセラミックス層を設置
する、あるいはガラスにより封孔処理を行う方法が提案
されている。
材を保護するための遮熱コーティング（ｔｈｅｒｍａｌ
ｂａｒｒｉｅｒ ｃｏａｔｉｎｇ、ＴＢＣ）は、金属
基材上に施工される１００ミクロン程度の金属接合層
（金属ボンド層）（ＭＣｒＡｌＹ、Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｏ）及
び燃焼ガスに曝される面に施工される安定化ジルコニア
に代表される低熱伝導性のセラミックスからなる２００
ミクロン程度のセラミックス遮熱層から構成される２層
構造が一般的である。通常、金属ボンド層は低圧溶射で
施工され、セラミックス遮熱層は大気プラズマ溶射で施
工される。プラズマ溶射で施工されたジルコニアセラミ
ックス遮熱層は、気孔あるいは微小クラックを多く含む
ため、セラミックス遮熱層を酸素あるいは燃焼ガス中の
腐食成分が透過し、金属ボンド層を酸化あるいは腐食さ
せ、これがセラミックス遮熱層の剥離を誘発する。金属
ボンド層の酸化あるいは腐食を防ぐために、ジルコニア
セラミックス遮熱層表面に緻密なセラミックス層を設置
する、あるいはガラスにより封孔処理を行う方法が提案
されている。
【０００３】例えば、米国特許公報第５，０８０，９７
７号明細書及び図面には、金属ボンド層を被覆するよう
にジルコニア遮熱層を設け、このジルコニア遮熱層を被
覆するようにガラス含有ジルコニア層を設けるか、又
は、金属ボンド層を被覆するようにガラス含有ジルコニ
ア層を設け、このガラス含有ジルコニア層を被覆するよ
うにジルコニア遮熱層を設け、さらにこのジルコニア遮
熱層を被覆するようにガラス含有ジルコニア層を設けて
形成した複合遮熱コーティングが記載されている。
７号明細書及び図面には、金属ボンド層を被覆するよう
にジルコニア遮熱層を設け、このジルコニア遮熱層を被
覆するようにガラス含有ジルコニア層を設けるか、又
は、金属ボンド層を被覆するようにガラス含有ジルコニ
ア層を設け、このガラス含有ジルコニア層を被覆するよ
うにジルコニア遮熱層を設け、さらにこのジルコニア遮
熱層を被覆するようにガラス含有ジルコニア層を設けて
形成した複合遮熱コーティングが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】セラミックス遮熱層の
最表面部分に緻密なセラミックス層を設置して酸素ある
いは腐食成分の浸透を防止する従来方法は、緻密質セラ
ミックスが熱衝撃に弱いことから亀裂が発生しやすく、
また、何らかの原因で亀裂が発生した場合に、そこから
酸素あるいは腐食成分が浸透する可能性がある。また、
ガラス成分により封孔処理を実施するか、あるいはガラ
ス成分を含む複合セラミックスにより酸素等の浸透を防
止する方法は、ガラス成分をなるべく多く含有させた方
がより効果的であるが、その量によってはコーティング
の特性を劣化させ、皮膜の寿命を短くする可能性があ
る。例えば、米国特許第５，０８０，９７７号明細書及
び図面においては、ガラス層の割合は１０vol ％とされ
ている。なお、この米国特許明細書及び図面には、積極
的なガラス含有割合の増加の意図は認められない。
最表面部分に緻密なセラミックス層を設置して酸素ある
いは腐食成分の浸透を防止する従来方法は、緻密質セラ
ミックスが熱衝撃に弱いことから亀裂が発生しやすく、
また、何らかの原因で亀裂が発生した場合に、そこから
酸素あるいは腐食成分が浸透する可能性がある。また、
ガラス成分により封孔処理を実施するか、あるいはガラ
ス成分を含む複合セラミックスにより酸素等の浸透を防
止する方法は、ガラス成分をなるべく多く含有させた方
がより効果的であるが、その量によってはコーティング
の特性を劣化させ、皮膜の寿命を短くする可能性があ
る。例えば、米国特許第５，０８０，９７７号明細書及
び図面においては、ガラス層の割合は１０vol ％とされ
ている。なお、この米国特許明細書及び図面には、積極
的なガラス含有割合の増加の意図は認められない。
【０００５】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、セラミックス遮熱層にガラス成分
を含有させるとともに、ガラス含有量を層（皮膜）内底
部から表面部にかけて徐々に増加させる傾斜組成構造と
することにより、層の健全性を維持したままガラス相の
割合を増やすか、又はガラス含有層の厚膜化を図り、酸
素浸透抑制効果を高めて、層（皮膜）剥離の主要因であ
る金属接合層（金属ボンド層）の酸化を効果的に抑制す
ることができる複合セラミック遮熱コーティング及びそ
の形成方法（製造方法）を提供することにある。
で、本発明の目的は、セラミックス遮熱層にガラス成分
を含有させるとともに、ガラス含有量を層（皮膜）内底
部から表面部にかけて徐々に増加させる傾斜組成構造と
することにより、層の健全性を維持したままガラス相の
割合を増やすか、又はガラス含有層の厚膜化を図り、酸
素浸透抑制効果を高めて、層（皮膜）剥離の主要因であ
る金属接合層（金属ボンド層）の酸化を効果的に抑制す
ることができる複合セラミック遮熱コーティング及びそ
の形成方法（製造方法）を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の複合セラミック遮熱コーティング（皮
膜）は、金属基材を被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃｏ
基合金及びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかからなる金属接
合層であり、この第１層を被覆する第２層が低熱伝導性
のセラミックスとガラスとから構成される複合セラミッ
クス層であり、この複合セラミックス層は、ガラスの割
合が第１層側から表面部にかけて増加しているセラミッ
クス・ガラス傾斜組成構造層であるように構成されてい
る（図１参照）。
めに、本発明の複合セラミック遮熱コーティング（皮
膜）は、金属基材を被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃｏ
基合金及びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかからなる金属接
合層であり、この第１層を被覆する第２層が低熱伝導性
のセラミックスとガラスとから構成される複合セラミッ
クス層であり、この複合セラミックス層は、ガラスの割
合が第１層側から表面部にかけて増加しているセラミッ
クス・ガラス傾斜組成構造層であるように構成されてい
る（図１参照）。
【０００７】また、本発明の複合セラミック遮熱コーテ
ィングは、金属基材を被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃ
ｏ基合金及びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかからなる金属
接合層であり、この第１層を被覆する第２層が低熱伝導
性のセラミックスからなるセラミックス遮熱層であり、
この第２層を被覆する第３層が低熱伝導性のセラミック
スとガラスとから構成される複合セラミックス層であ
り、この複合セラミックス層は、ガラスの割合が第２層
側から表面部にかけて増加しているセラミックス・ガラ
ス傾斜組成構造層であることを特徴としている（図２参
照）。
ィングは、金属基材を被覆する第１層がＮｉ基合金、Ｃ
ｏ基合金及びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかからなる金属
接合層であり、この第１層を被覆する第２層が低熱伝導
性のセラミックスからなるセラミックス遮熱層であり、
この第２層を被覆する第３層が低熱伝導性のセラミック
スとガラスとから構成される複合セラミックス層であ
り、この複合セラミックス層は、ガラスの割合が第２層
側から表面部にかけて増加しているセラミックス・ガラ
ス傾斜組成構造層であることを特徴としている（図２参
照）。
【０００８】これらの複合セラミック遮熱コーティング
において、セラミックス・ガラス傾斜組成構造層を被覆
する層として、低熱伝導性のセラミックスからなる表面
セラミックス遮熱層を設けることがある（図３、図４参
照）。また、セラミックス・ガラス傾斜組成構造層にお
いて、ガラスの割合が最底面部分では１５vol ％以下、
最表面部分では２５vol ％以上とすることが好ましい。
最表面部分におけるガラスの割合が２５vol ％以上、望
ましくは３０vol ％以上あれば、気孔又は微小亀裂を完
全に封入することができる。上限は５０vol ％で充分で
ある。また、最底面部分におけるガラスの割合は１５vo
l ％以下、望ましくは１０vol ％以下である。セラミッ
クス・ガラス傾斜組成構造層に含まれるガラスとして
は、Ａｌ2 Ｏ3−ＳｉＯ2 −ＣａＯ系ガラス、Ｎａ2 Ｏ
−ＳｉＯ2 −ＣａＯ系ガラス及びＳｉＯ2 −Ｎａ2 Ｏ−
Ｂ2 Ｏ3 系ガラスのいずれか、又は該ガラスを複合化し
たものが用いられる。また、低熱伝導性のセラミックス
としては、安定化ジルコニア及び部分安定化ジルコニア
のいずれかを用いることが好ましい。
において、セラミックス・ガラス傾斜組成構造層を被覆
する層として、低熱伝導性のセラミックスからなる表面
セラミックス遮熱層を設けることがある（図３、図４参
照）。また、セラミックス・ガラス傾斜組成構造層にお
いて、ガラスの割合が最底面部分では１５vol ％以下、
最表面部分では２５vol ％以上とすることが好ましい。
最表面部分におけるガラスの割合が２５vol ％以上、望
ましくは３０vol ％以上あれば、気孔又は微小亀裂を完
全に封入することができる。上限は５０vol ％で充分で
ある。また、最底面部分におけるガラスの割合は１５vo
l ％以下、望ましくは１０vol ％以下である。セラミッ
クス・ガラス傾斜組成構造層に含まれるガラスとして
は、Ａｌ2 Ｏ3−ＳｉＯ2 −ＣａＯ系ガラス、Ｎａ2 Ｏ
−ＳｉＯ2 −ＣａＯ系ガラス及びＳｉＯ2 −Ｎａ2 Ｏ−
Ｂ2 Ｏ3 系ガラスのいずれか、又は該ガラスを複合化し
たものが用いられる。また、低熱伝導性のセラミックス
としては、安定化ジルコニア及び部分安定化ジルコニア
のいずれかを用いることが好ましい。
【０００９】本発明の複合セラミック遮熱コーティング
の形成方法は、金属基材上にＮｉ基合金、Ｃｏ基合金及
びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかを溶射して金属接合層を
形成し、ついで、低熱伝導性のセラミックス中のガラス
の割合を変化させたセラミックス・ガラス混合物を表面
部のガラス含有量が多くなるように溶射被覆してセラミ
ックス・ガラス傾斜組成構造層を形成することを特徴と
している（図１、図３参照）。
の形成方法は、金属基材上にＮｉ基合金、Ｃｏ基合金及
びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかを溶射して金属接合層を
形成し、ついで、低熱伝導性のセラミックス中のガラス
の割合を変化させたセラミックス・ガラス混合物を表面
部のガラス含有量が多くなるように溶射被覆してセラミ
ックス・ガラス傾斜組成構造層を形成することを特徴と
している（図１、図３参照）。
【００１０】また、本発明の複合セラミック遮熱コーテ
ィングの形成方法は、金属基材上にＮｉ基合金、Ｃｏ基
合金及びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかを溶射して金属接
合層を形成した後、低熱伝導性のセラミックスを溶射被
覆してセラミックス遮熱層を形成し、ついで、低熱伝導
性のセラミックス中のガラスの割合を変化させたセラミ
ックス・ガラス混合物を表面部のガラス含有量が多くな
るように溶射被覆してセラミックス・ガラス傾斜組成構
造層を形成することを特徴としている（図２、図４参
照）。
ィングの形成方法は、金属基材上にＮｉ基合金、Ｃｏ基
合金及びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかを溶射して金属接
合層を形成した後、低熱伝導性のセラミックスを溶射被
覆してセラミックス遮熱層を形成し、ついで、低熱伝導
性のセラミックス中のガラスの割合を変化させたセラミ
ックス・ガラス混合物を表面部のガラス含有量が多くな
るように溶射被覆してセラミックス・ガラス傾斜組成構
造層を形成することを特徴としている（図２、図４参
照）。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は本発明の実施の第１形態による複合
セラミック遮熱コーティング（皮膜）を概念図として示
している。本実施形態は、金属基材１０の表面に、第１
層として金属接合層（金属ボンド層）１２、及び第２層
としてセラミックス・ガラス傾斜組成構造層１４からな
る遮熱コーティング（皮膜）を形成したものである。１
６はセラミックス、１８はガラス相である。
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することができる
ものである。図１は本発明の実施の第１形態による複合
セラミック遮熱コーティング（皮膜）を概念図として示
している。本実施形態は、金属基材１０の表面に、第１
層として金属接合層（金属ボンド層）１２、及び第２層
としてセラミックス・ガラス傾斜組成構造層１４からな
る遮熱コーティング（皮膜）を形成したものである。１
６はセラミックス、１８はガラス相である。
【００１２】金属接合層１２としては、通常、ＭＣｒＡ
ｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｏ）が用いられ、低圧溶射にて厚さ
５０〜１５０μm に施工される。セラミックスとして
は、安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアが用い
られるが、安定化剤として、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ
2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 及びＣｅＯのいずれかを使用した部
分安定化ジルコニアを用いることが好ましい。セラミッ
ク・ガラス傾斜組成構造層１４の施工方法としては、ガ
ラス粉末とジルコニア粉末との組成比を、例えば１０vo
l ％毎に変化させた混合粉末をボールミル等により準備
し、それを大気プラズマ溶射にて順次積層する方法、あ
るいは２種類の粉末供給ポートを持つ溶射装置から連続
的にガラスとジルコニアとの供給割合を変化させる方法
等があり、その厚さは１０〜２００μm である。第２層
に用いるガラス成分は、１０００℃以下の軟化点を持つ
Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −ＣａＯ系ガラス、Ｎａ2 Ｏ−Ｓ
ｉＯ2 −ＣａＯ系ガラス及びＳｉＯ2 −Ｎａ2 Ｏ−Ｂ2
Ｏ3 系ガラスのいずれか、あるいはそれを複合化したも
のである。以上の方法で施工した遮熱コーティングは、
高温環境下でガラス成分が軟化し、気孔あるいはジルコ
ニアセラミックスの微小亀裂を封入するため、第１層の
金属接合層１２の酸化あるいは腐食を防止することがで
きる。さらに単一のガラス／セラミックス組成比の皮膜
よりもガラス含有量の多いコーティングシステムを実現
でき、酸素あるいは腐食成分の浸透をより効果的に抑制
することができる。
ｌＹ（Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｏ）が用いられ、低圧溶射にて厚さ
５０〜１５０μm に施工される。セラミックスとして
は、安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアが用い
られるが、安定化剤として、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ
2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 及びＣｅＯのいずれかを使用した部
分安定化ジルコニアを用いることが好ましい。セラミッ
ク・ガラス傾斜組成構造層１４の施工方法としては、ガ
ラス粉末とジルコニア粉末との組成比を、例えば１０vo
l ％毎に変化させた混合粉末をボールミル等により準備
し、それを大気プラズマ溶射にて順次積層する方法、あ
るいは２種類の粉末供給ポートを持つ溶射装置から連続
的にガラスとジルコニアとの供給割合を変化させる方法
等があり、その厚さは１０〜２００μm である。第２層
に用いるガラス成分は、１０００℃以下の軟化点を持つ
Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −ＣａＯ系ガラス、Ｎａ2 Ｏ−Ｓ
ｉＯ2 −ＣａＯ系ガラス及びＳｉＯ2 −Ｎａ2 Ｏ−Ｂ2
Ｏ3 系ガラスのいずれか、あるいはそれを複合化したも
のである。以上の方法で施工した遮熱コーティングは、
高温環境下でガラス成分が軟化し、気孔あるいはジルコ
ニアセラミックスの微小亀裂を封入するため、第１層の
金属接合層１２の酸化あるいは腐食を防止することがで
きる。さらに単一のガラス／セラミックス組成比の皮膜
よりもガラス含有量の多いコーティングシステムを実現
でき、酸素あるいは腐食成分の浸透をより効果的に抑制
することができる。
【００１３】図２は本発明の実施の第２形態による複合
セラミック遮熱コーティングを概念図として示してい
る。本実施形態は、金属基材１０の表面に、第１層とし
て金属接合層１２、第２層としてセラミックス遮熱層２
０及び第３層としてセラミック・ガラス傾斜組成構造層
１４からなる遮熱コーティングを形成したものである。
セラミックス遮熱層２０を形成するセラミックスとして
は、安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアが用い
られるが、安定化剤として、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ
2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 及びＣｅＯのいずれかを使用した部
分安定化ジルコニアを用いることが好ましい。このセラ
ミックス遮熱層２０は大気溶射にて施工され、その厚さ
は１００〜５００μm である。他の構成及び作用は実施
の第１形態の場合と同様である。
セラミック遮熱コーティングを概念図として示してい
る。本実施形態は、金属基材１０の表面に、第１層とし
て金属接合層１２、第２層としてセラミックス遮熱層２
０及び第３層としてセラミック・ガラス傾斜組成構造層
１４からなる遮熱コーティングを形成したものである。
セラミックス遮熱層２０を形成するセラミックスとして
は、安定化ジルコニア又は部分安定化ジルコニアが用い
られるが、安定化剤として、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｙ
2 Ｏ3 、Ｙｂ2 Ｏ3 及びＣｅＯのいずれかを使用した部
分安定化ジルコニアを用いることが好ましい。このセラ
ミックス遮熱層２０は大気溶射にて施工され、その厚さ
は１００〜５００μm である。他の構成及び作用は実施
の第１形態の場合と同様である。
【００１４】図３は本発明の実施の第３形態による複合
セラミック遮熱コーティングを概念図として示してい
る。本実施形態は、実施の第１形態におけるセラミック
・ガラス傾斜組成構造層１４をセラミックスからなる表
面セラミックス遮熱層２２で被覆して遮熱コーティング
を形成したものである。表面セラミックス遮熱層２２に
用いられるセラミックス及び施工方法は、実施の第２形
態におけるセラミックス遮熱層２０の場合と同様であ
る。なお表面セラミックス遮熱層２２の厚さは１００〜
５００μm である。他の構成及び作用は実施の第１形態
の場合と同様である。
セラミック遮熱コーティングを概念図として示してい
る。本実施形態は、実施の第１形態におけるセラミック
・ガラス傾斜組成構造層１４をセラミックスからなる表
面セラミックス遮熱層２２で被覆して遮熱コーティング
を形成したものである。表面セラミックス遮熱層２２に
用いられるセラミックス及び施工方法は、実施の第２形
態におけるセラミックス遮熱層２０の場合と同様であ
る。なお表面セラミックス遮熱層２２の厚さは１００〜
５００μm である。他の構成及び作用は実施の第１形態
の場合と同様である。
【００１５】図４は本発明の実施の第４形態による複合
セラミック遮熱コーティングを概念図として示してい
る。本実施形態は、実施の第２形態におけるセラミック
・ガラス傾斜組成構造層１４をセラミックスからなる表
面セラミックス遮熱層２２で被覆して遮熱コーティング
を形成したものである。表面セラミックス遮熱層２２に
用いられるセラミックス及び施工方法は、実施の第２形
態におけるセラミックス遮熱層２０の場合と同様であ
る。なお表面セラミックス遮熱層２２の厚さは１００〜
５００μm である。他の構成及び作用は実施の第２形態
の場合と同様である。
セラミック遮熱コーティングを概念図として示してい
る。本実施形態は、実施の第２形態におけるセラミック
・ガラス傾斜組成構造層１４をセラミックスからなる表
面セラミックス遮熱層２２で被覆して遮熱コーティング
を形成したものである。表面セラミックス遮熱層２２に
用いられるセラミックス及び施工方法は、実施の第２形
態におけるセラミックス遮熱層２０の場合と同様であ
る。なお表面セラミックス遮熱層２２の厚さは１００〜
５００μm である。他の構成及び作用は実施の第２形態
の場合と同様である。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるもの
ではなく、適宜変更して実施することができるものであ
る。 実施例１ ガスタービン翼に用いられる超合金基材上に、第１層と
して減圧プラズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を１
００μm 施工した後、その上に第２層としてＹ2 Ｏ3 で
安定化したジルコニアを大気プラズマ溶射にて１５０μ
m 施工し、さらに第３層としてＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −
ＣａＯ系ガラスの割合を１０vol ％〜３０vol ％まで１
０vol ％毎に変化させたガラス・ジルコニア複合セラミ
ックス層を大気プラズマ溶射にて５０μm 施工した。こ
のようにして形成した遮熱コーティングを有する超合金
基材について、１０００℃、１００時間の酸化試験を実
施した。このときの酸化による重量増加率を図５に示す
に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるもの
ではなく、適宜変更して実施することができるものであ
る。 実施例１ ガスタービン翼に用いられる超合金基材上に、第１層と
して減圧プラズマ溶射にてＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金を１
００μm 施工した後、その上に第２層としてＹ2 Ｏ3 で
安定化したジルコニアを大気プラズマ溶射にて１５０μ
m 施工し、さらに第３層としてＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −
ＣａＯ系ガラスの割合を１０vol ％〜３０vol ％まで１
０vol ％毎に変化させたガラス・ジルコニア複合セラミ
ックス層を大気プラズマ溶射にて５０μm 施工した。こ
のようにして形成した遮熱コーティングを有する超合金
基材について、１０００℃、１００時間の酸化試験を実
施した。このときの酸化による重量増加率を図５に示す
【００１７】比較例１ 実施例１において用いられたものと同じガスタービン翼
に用いられる超合金基材上に、第１層としてＮｉＣｏＣ
ｒＡｌＹ１００μm 、第２層としてＹ2 Ｏ3 安定化ジル
コニアを２００μm 施工した。このようにして形成した
遮熱コーティングを有する超合金基材について、実施例
１の場合と同様の１０００℃、１００時間の酸化試験を
実施した。このときの酸化による重量増加率を図５に示
す。
に用いられる超合金基材上に、第１層としてＮｉＣｏＣ
ｒＡｌＹ１００μm 、第２層としてＹ2 Ｏ3 安定化ジル
コニアを２００μm 施工した。このようにして形成した
遮熱コーティングを有する超合金基材について、実施例
１の場合と同様の１０００℃、１００時間の酸化試験を
実施した。このときの酸化による重量増加率を図５に示
す。
【００１８】比較例２ 実施例１において用いられたものと同じガスタービン翼
に用いられる超合金基材上に、第１層としてＮｉＣｏＣ
ｒＡｌＹ１００μm 、第２層としてＹ2 Ｏ3 安定化ジル
コニアを１５０μm 、第３層としてＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ
2 −ＣａＯ系ガラスを均一に１０vol ％含むＹ2 Ｏ3 安
定化ジルコニアを５０μm 施工した。このようにして形
成した遮熱コーティングを有する超合金基材について、
実施例１の場合と同様の１０００℃、１００時間の酸化
試験を実施した。このときの酸化による重量増加率を図
５に示す。
に用いられる超合金基材上に、第１層としてＮｉＣｏＣ
ｒＡｌＹ１００μm 、第２層としてＹ2 Ｏ3 安定化ジル
コニアを１５０μm 、第３層としてＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ
2 −ＣａＯ系ガラスを均一に１０vol ％含むＹ2 Ｏ3 安
定化ジルコニアを５０μm 施工した。このようにして形
成した遮熱コーティングを有する超合金基材について、
実施例１の場合と同様の１０００℃、１００時間の酸化
試験を実施した。このときの酸化による重量増加率を図
５に示す。
【００１９】図５から明らかなように、１００時間酸化
処理後の重量増加率は、ガラス相を含まない比較例１が
最も多く、ガラス含有層付与による酸化抑制効果が認め
られる。また、ガラス含有層を含む場合でも、実施例１
の方が比較例２に比べて重量増加率が低く、より酸化抑
制効果が大きいことがわかる。
処理後の重量増加率は、ガラス相を含まない比較例１が
最も多く、ガラス含有層付与による酸化抑制効果が認め
られる。また、ガラス含有層を含む場合でも、実施例１
の方が比較例２に比べて重量増加率が低く、より酸化抑
制効果が大きいことがわかる。
【００２０】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１） ガラス含有層をセラミック・ガラス傾斜組成構
造層にしているので、ガラス含有層を均一層として形成
した従来方法の場合に比べて、コーティング（皮膜）の
健全性を維持したままガラス含有量の増加を図ることが
でき、また、ガラス含有層の厚膜化を図ることができ、
このため、酸素浸透抑制効果が増加し、ガスタービン等
の高温環境において使用される機器、部材の遮熱コーテ
ィングにおける皮膜剥離の主要因である金属接合層の酸
化を効果的に抑制することができる。
で、つぎのような効果を奏する。 （１） ガラス含有層をセラミック・ガラス傾斜組成構
造層にしているので、ガラス含有層を均一層として形成
した従来方法の場合に比べて、コーティング（皮膜）の
健全性を維持したままガラス含有量の増加を図ることが
でき、また、ガラス含有層の厚膜化を図ることができ、
このため、酸素浸透抑制効果が増加し、ガスタービン等
の高温環境において使用される機器、部材の遮熱コーテ
ィングにおける皮膜剥離の主要因である金属接合層の酸
化を効果的に抑制することができる。
【図１】本発明の実施の第１形態による複合セラミック
遮熱コーティングの概念断面図である。
遮熱コーティングの概念断面図である。
【図２】本発明の実施の第２形態による複合セラミック
遮熱コーティングの概念断面図である。
遮熱コーティングの概念断面図である。
【図３】本発明の実施の第３形態による複合セラミック
遮熱コーティングの概念断面図である。
遮熱コーティングの概念断面図である。
【図４】本発明の実施の第４形態による複合セラミック
遮熱コーティングの概念断面図である。
遮熱コーティングの概念断面図である。
【図５】実施例１、比較例１及び比較例２における酸化
試験結果を示し、大気中酸化試験による重量増加率を示
す線図である。
試験結果を示し、大気中酸化試験による重量増加率を示
す線図である。
１０ 金属基材 １２ 金属接合層 １４ セラミックス・ガラス傾斜組成構造層 １６ セラミックス １８ ガラス相 ２０ セラミックス遮熱層 ２２ 表面セラミックス遮熱層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 章三 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 岡本 隆治 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内
Claims (8)
- 【請求項１】 金属基材を被覆する第１層がＮｉ基合
金、Ｃｏ基合金及びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかからな
る金属接合層であり、この第１層を被覆する第２層が低
熱伝導性のセラミックスとガラスとから構成される複合
セラミックス層であり、この複合セラミックス層は、ガ
ラスの割合が第１層側から表面部にかけて増加している
セラミックス・ガラス傾斜組成構造層であることを特徴
とする複合セラミック遮熱コーティング。 - 【請求項２】 金属基材を被覆する第１層がＮｉ基合
金、Ｃｏ基合金及びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかからな
る金属接合層であり、この第１層を被覆する第２層が低
熱伝導性のセラミックスからなるセラミックス遮熱層で
あり、この第２層を被覆する第３層が低熱伝導性のセラ
ミックスとガラスとから構成される複合セラミックス層
であり、この複合セラミックス層は、ガラスの割合が第
２層側から表面部にかけて増加しているセラミックス・
ガラス傾斜組成構造層であることを特徴とする複合セラ
ミック遮熱コーティング。 - 【請求項３】 セラミックス・ガラス傾斜組成構造層を
被覆する層として、低熱伝導性のセラミックスからなる
表面セラミックス遮熱層を設けた請求項１又は２記載の
複合セラミック遮熱コーティング。 - 【請求項４】 セラミックス・ガラス傾斜組成構造層に
おいて、ガラスの割合が最底面部分では１５vol ％以
下、最表面部分では２５vol ％以上である請求項１、２
又は３記載の複合セラミック遮熱コーティング。 - 【請求項５】 セラミックス・ガラス傾斜組成構造層に
含まれるガラスは、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 −ＣａＯ系ガ
ラス、Ｎａ2 Ｏ−ＳｉＯ2 −ＣａＯ系ガラス及びＳｉＯ
2 −Ｎａ2 Ｏ−Ｂ2 Ｏ3 系ガラスのいずれか、又は該ガ
ラスを複合化したものである請求項１〜４のいずれかに
記載の複合セラミック遮熱コーティング。 - 【請求項６】 低熱伝導性のセラミックスが、安定化ジ
ルコニア及び部分安定化ジルコニアのいずれかである請
求項１〜５のいずれかに記載の複合セラミック遮熱コー
ティング。 - 【請求項７】 金属基材上にＮｉ基合金、Ｃｏ基合金及
びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかを溶射して金属接合層を
形成し、ついで、低熱伝導性のセラミックス中のガラス
の割合を変化させたセラミックス・ガラス混合物を表面
部のガラス含有量が多くなるように溶射被覆してセラミ
ックス・ガラス傾斜組成構造層を形成することを特徴と
する複合セラミック遮熱コーティングの形成方法。 - 【請求項８】 金属基材上にＮｉ基合金、Ｃｏ基合金及
びＮｉ−Ｃｏ基合金のいずれかを溶射して金属接合層を
形成した後、低熱伝導性のセラミックスを溶射被覆して
セラミックス遮熱層を形成し、ついで、低熱伝導性のセ
ラミックス中のガラスの割合を変化させたセラミックス
・ガラス混合物を表面部のガラス含有量が多くなるよう
に溶射被覆してセラミックス・ガラス傾斜組成構造層を
形成することを特徴とする複合セラミック遮熱コーティ
ングの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9155797A JP2933160B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 複合セラミック遮熱コーティング及びその形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9155797A JP2933160B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 複合セラミック遮熱コーティング及びその形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10264294A true JPH10264294A (ja) | 1998-10-06 |
| JP2933160B2 JP2933160B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=14029818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9155797A Expired - Fee Related JP2933160B2 (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 複合セラミック遮熱コーティング及びその形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2933160B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002530525A (ja) * | 1998-11-13 | 2002-09-17 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | ガラス−金属／セラミック−断熱層 |
| CN103264542A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-08-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种钛铝-陶瓷层状材料及其制备方法 |
| CN104441836A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-03-25 | 常熟市佳泰金属材料有限公司 | 耐热性好的法兰锻件 |
| JP2017177564A (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | クリナップ株式会社 | 表面処理金属部材、加熱器具 |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP9155797A patent/JP2933160B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002530525A (ja) * | 1998-11-13 | 2002-09-17 | フォルシュングスツェントルム・ユーリッヒ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | ガラス−金属／セラミック−断熱層 |
| CN103264542A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-08-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种钛铝-陶瓷层状材料及其制备方法 |
| CN104441836A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-03-25 | 常熟市佳泰金属材料有限公司 | 耐热性好的法兰锻件 |
| JP2017177564A (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | クリナップ株式会社 | 表面処理金属部材、加熱器具 |
| WO2017170586A1 (ja) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | クリナップ株式会社 | 表面処理金属部材、加熱器具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2933160B2 (ja) | 1999-08-09 |
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