JPH11504075A - 保護被覆システムを有する超合金構成要素 - Google Patents
保護被覆システムを有する超合金構成要素Info
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- Y10T428/12618—Plural oxides
Abstract
(57)【要約】
ニッケルまたはコバルト主体の超合金基体が熱的、腐食性および浸食性作用に耐える保護システムにより覆われている。係留層が基体の上に施されている。係留層は窒素でドープされた酸化物化合物として形成されている。酸化物化合物は特にアルミナである。セラミック被覆が係留層の上に施されている。係留層の変更は係留層を通って熱障壁層への拡散元素の通過を防ぐ。
Description
【発明の詳細な説明】
保護被覆システムを有する超合金構成要素
本発明は、種々の層を有する保護被覆システムが着装されている超合金構成要
素に関する。
ステクラ（Ｓｔｅｃｕｒａ）ほかの米国特許第 4,055,705号、ウリオン（Ｕｌ
ｉｏｎ）ほかの米国特許第 4,321,310号およびストレングマン（Ｓｔｒａｎｇｍ
ａｎ）ほかの米国特許第 4,321,311号の明細書はニッケルまたはコバルト主体の
超合金から製造されたガスタービン構成要素に対する被覆システムを開示してい
る。記載されている被覆システムは、結合層または結合被覆の上に施された特に
柱状粒子構造を有するセラミックスから成る熱障壁層を含んでおり、結合層は基
体の上に置かれており、また熱障壁層を基体に結合する。結合層はＭＣｒＡｌＹ
形式の合金、すなわち少なくとも鉄、コバルトおよびニッケルの１つを含んでい
る主体中にクロム、アルミニウムおよびイットリウムのような希土類金属を含ん
でいる合金である。別の元素もＭＣｒＡｌＹ合金中に存在していてよく、その例
は後で示される。結合層の重要な特徴はＭＣｒＡｌＹ合金の上に生成され、熱障
壁層を係留するために使用される薄い層である。この層は、ＭＣｒＡｌＹ合金の
組成と層が生成される酸化環境の温度とに関係して、アルミナまたはクロム酸化
物と混合されたアルミナであってよい。場合によっては、アルミナ層は合目的的
にＰＶＤのような別の被覆プロセスにより施されてもよい。
デューダースタット（Ｄｕｄｅｒｓｔａｄｔ）ほかの米国特許第 5,238,752号
明細書は同じくセラミック熱障壁層およびそれを基体に結合する結合層または結
合被覆を組み入れているガスタービン構成要素に対する被覆システムを開示して
いる。結合層は金属間化合のアルミナイド化合物、特にニッケルアルミナイドま
たは白金アルミナイドから製造されている。結合層も熱障壁層を係留する役割を
する薄いアルミナ層を有する。
ウリオン（Ｕｌｉｏｎ）ほかの米国特許第 5,262,245号明細書は、ガスタービ
ン構成要素に対する熱障壁層を組み入れている被覆システムを、結合層が熱障壁
層の下に施される必要をなくすことにより、簡単化する努力の結果を開示してい
る。この目的で、ガスタービン構成要素の基体を形成するのに使用可能であり、
また適当な処理のもとにその外面上にアルミナ層を生成する超合金に対する組成
が開示されている。そのアルミナ層が基体の上に直接に熱障壁層を係留し、基体
と熱障壁層との間に挿入されるべき特別な結合層を不要にするのに使用されてい
る。その広い範囲で超合金はほぼ重量百分率で３〜１２％のＣｒ、３〜１０％の
Ｗ、６〜１２％のＴａ、４〜７％のＡｌ、０〜１５％のＣｏ、０〜３％のＭｏ、
０〜１５％のＲｅ、０〜０．００２０％のＢ、０〜０．０４５％のＣ、０〜０．
８％のＨｆ、０〜２％のＮｂ、０〜１％のＶ、０〜０．０１％のＺｒ、０〜０．
０７％のＴｉ、０〜１０％の貴金属、ＳｃおよびＹを含む０〜０．１％の希土類
金属、残余Ｎｉから成っている。
ギッギンス（Ｇｉｇｇｉｎｓ，Ｊｒ）ほかの米国特許第 5,087,477号明細書は
、電子ビームにより熱障壁層を形成する化合物を蒸発させ、また熱障壁層を受け
入れるべく構成要素に制御された酸素含有量を有する雰囲気を確立する過程を含
んでいるＰＶＤプロセスによりガスタービン構成要素の上にセラミック熱障壁層
を施すための方法を示している。
クツエチ（Ｃｚｅｃｈ）ほかの米国特許第 5,154,885号、第 5,268,238号、第
5,273,712号および第 5,401,307号明細書はガスタービン構成要素に対するＭＣ
ｒＡｌＹ合金の保護被覆を含んでいる改善された被覆システムを開示している。
開示されているＭＣｒＡｌＹ合金は腐食および酸化に対する例外的に良好な耐性
も基体に対して使用される超合金への例外的に良好な両立性も与えるべく注意深
くバランスをとられた組成を含んでいる。ＭＣｒＡｌＹ合金の主体はニッケルお
よび／またはコバルトにより形成されている。他の元素、特にシリコンおよびレ
ニウムの添加も論ぜられている。レニウムは特に非常に有利な添加物であること
が示されている。示されているすべてのＭＣｒＡｌＹ合金は特に後で説明する本
発明の主旨において熱障壁層を係留するための結合層としても非常に適している
。
上記の米国特許第 5,401,307号明細書は、作動中に高い機械的および熱的負荷
に曝されるガスタービン構成要素を形成するために有用と考えられる超合金に対
する展望をも含んでいる。特に、超合金の４つの分類が示されている。代表的な
超合金は主として重量百分率で下記の成分から成っている。
１．０．０３〜０．０５％のＣ、１８〜１９％のＣｒ、１２〜１５％のＣｏ、３
〜６％のＭｏ、１〜１．５％のＷ、２〜２．５％のＡｌ、３〜５％のＴｉ、オプ
ションによるＴａ、Ｎｂ、Ｂおよび／またはＺｒの少量の添加物、残余Ｎｉ。
２．０．１〜０．１５％のＣ、１８〜２２％のＣｒ、１８〜１９％のＣｏ、０〜
２％のＷ、０〜４％のＭｏ、０〜１．５％のＴａ、０〜１％のＮｂ、１〜３％の
Ａｌ、２〜４％のＴｉ、０〜０．７５％のＨｆ、オプションによるＢおよび／ま
たはＺｒの少量の添加物、残余Ｎｉ。
３．０．０７〜０．１％のＣ、１２〜１６％のＣｒ、８〜１０％のＣｏ、１．５
〜２％のＭｏ、２．５〜４％のＷ、１．５〜５％のＴａ、０〜１％のＮｂ、３〜
４％のＡｌ、３．５〜５％のＴｉ、０〜０．１％のＺｒ、０〜１％のＨｆ、オプ
ションによるＢの少量の添加物、残余Ｎｉ。
４．約０．２５％のＣ、２４〜３０％のＣｒ、１０〜１１％のＮｉ、７〜８％の
Ｗ、０〜４％のＴａ、０〜０．３％のＡｌ、０〜０．３％のＴｉ、０〜０．６％
のＺｒ、オプションによるＢの少量の添加物、残余コバルト。
変更されたアルミナ化合物、特に窒素によりドープされたアルミナ化合物に関
する情報は「フォルトシュリッツ‐ベリヒテ・ファウデーイー（Ｆｏｒｔｓｃｈ
ｒｉｔｔｓ‐Ｂｅｒｉｃｈｔｅ ＶＤＩ）」シリーズ番号５、シリアル番号３４
５、ファウデーイー（ＶＤＩ）出版、デュッセルドルフ、ドイツ、１９９４年に
収録の本願発明者による小論「熱機械での高温応用のための層生成」に記載され
ている。この小論も層の形態でこのようなアルミナを析出するプロセスに関する
情報を含んでいる。
変更されたアルミナ化合物に関する他の情報はパイクル（Ｌ．Ｐｅｉｃｈｌ）
およびベトリッジ（Ｄ．Ｂｅｔｔｒｉｄｇｅ）の小論「航空ガスタービンに対す
る上張りおよび拡散被覆」文献「マテリアルズ・フォー・アドヴァンスド・エン
ジニアリング（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｏｗｅｒ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）第１部」クーツオラディス（Ｄ．Ｃｏｕｔｓｏｕｒａ
ｄｉｓ）ほか編、クルワー・アカデミック（Ｋｕｌｗｅｒ Ａｃａｄｅｍｉｃ）
出版、ドルトレヒト、オランダ、１９９４年、第７１７〜７４０頁および「サー
フェス・アンド・コーティング・テクニクス（Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏａ
ｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）」第６８／６９巻（１９９４年）、第２２〜
２６頁に収録のノテック（Ｏ．Ｋｎｏｔｅｋ）、ラグシャイダー（Ｅ．Ｌｕｇｓ
ｃｈｎｅｉｄｅｒ）、レフラー（Ｆ．Ｌｏｅｆｆｌｅｒ）およびベーレ（Ｗ．Ｂ
ｅｅｌｅ）の小論に記載されている。
熱障壁被覆を製品の基体の上に置く標準的実際は、酸化条件のもとにその表面
の上に酸化物層を生成する適当な結合層を製品の上に施すことにより、もしくは
それ自体でその表面の上に酸化物層を生成し得る製品に対する材料を選ぶことに
より、製品の上に酸化物層を生成する過程を含んでいる。酸化物層は次いで、続
いてその上に置かれる熱障壁層を係留するのに使用される。
熱的負荷のもとに、拡散プロセスが製品において生ずる。特に、考察されてい
る製品に対して使用されるたいていの超合金の組成をなすハフニウム、チタン、
タングステンおよびシリコンのような拡散活性化学元素が酸化物層を通って熱障
壁層に移動し得る。拡散活性化学元素は熱障壁層の本質的な特性を変更し、また
場合によっては悪化させることにより熱障壁層を損傷させるおそれがある。その
ことは特に部分的に安定化されたジルコニアのようなジルコニア化合物から製造
された熱障壁層に当てはまる。なぜならば、ほとんどすべてのジルコニア化合物
はそれらの特別の性質を定めかつ安定化するのにいくつかの成分に頼らなければ
ならないからである。このような成分の作用はおそらく化合物への拡散などによ
り移動する化学元素により与えられるものであろう。
拡散活性化学元素を含んでいる基体の上に施された熱障壁層が所望の長い時間
にわたりその本質的な性質を維持することを保証するのには、熱障壁層への拡散
活性化学元素の移動を阻止することが重要である。
しかしこのような見方はまだ当業者により注目されていない。従って、酸化物
層のみが、化学元素を熱障壁層に拡散させるそれらの透過性にもかかわらず、超
合金基体の上に熱障壁層を係留するものとして考慮されてきた。
従って、本発明の課題は、保護被覆システムを有する超合金構成要素であって
、この一般的形式の公知の構成要素の上記の欠点を克服し、また係留層を適当に
変更することにより係留層を通って熱障壁層へ元素を拡散させる透過を最小に保
ち、
または阻止する構成要素を提供することにある。
上記および他の課題を解決するため、本発明によれば、ニッケルまたはコバル
ト主体の超合金から形成された基体と、この基体の上に施されておりまた窒素に
よりドープされた酸化物化合物を含んでいる係留層と、係留層の上に施されたセ
ラミック被覆とを含んでいる製品が提供される。
本発明の好ましい特徴によれば、酸化物化合物はアルミナおよび／またはクロ
ム酸化物を含んでいる。特に、酸化物化合物は主としてアルミナから成っている
。
本発明の追加された特徴によれば、製品は係留層により覆われた拡散活性化学
元素を含んでいる。拡散活性化学元素は好ましくはハフニウム、チタン、タング
ステンおよびシリコンから成る群から選ばれた元素である。特に、拡散活性元素
は基体またはその上に施された結合層に含まれている。
本発明の他の特徴によれば、セラミック被覆はＺｒＯ2を含んでいる。別の実
施例では、セラミック被覆は主としてＺｒＯ2とＹ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＬａＯおよび
ＭｇＯから成る群から選ばれた安定化用添加物とから成っている。
好ましい実施態様では、係留層は３μｍ以下の厚みを有する。
本発明の別の特徴によれば、係留層が１〜１０原子百分率の窒素を、また好ま
しくは２〜５原子百分率の窒素を含んでいる。
再び本発明の追加された特徴によれば、前記係留層が別の化学元素によっても
ドープされており、前記別の化学元素が前記係留層によっても覆われている。本
発明の１つの実施態様では、前記別の化学元素がクロムである。特に、前記別の
化学元素は基体またはその上に施された結合層に含まれている。
再び本発明の追加的な特徴によれば、前記係留層が別の化学元素によってもド
ープされており、前記別の化学元素がセラミック被覆にも存在している。
再び本発明の別の特徴によれば、製品は前記基体と前記係留層との間に挟まれ
た結合層を設けられている。
好ましい実施態様では、前記結合層は金属アルミナイドから形成されており、
またはそれはＭＣｒＡｌＹ合金から形成されている。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記係留層が別の化学元素によってもドー
プされており、前記別の化学元素が結合層にも存在している。
本発明のさらに追加された特徴によれば、前記基体、前記結合層（もし存在す
るならば）、前記係留層および前記セラミック被覆がガスタービン構成要素を形
成する。特に、前記ガスタービン構成要素は取付部分および翼部分を含んでいる
ガスタービン翼構成要素であり、前記取付部分が作動中に前記構成要素を固定保
持するべく構成されており、また前記翼部分が作動中に前記構成要素に沿って流
れるガス流に曝されるべく構成されており、前記係留層および前記セラミック層
が前記翼部分の上に置かれている。
上記および他の課題を視野に入れて、本発明によれば、ニッケルまたはコバル
ト主体の超合金から形成された基体を有する製品にセラミック被覆を着装する方
法も提案される。特に、基体は、上記のように、その上に施された結合層を有し
得る。本方法は、
−窒素によりドープされた酸化物化合物を含んでいる係留層を前記基体の上に施
す過程と、
−セラミック被覆を前記係留層の上に施す過程と
を含んでいる。
本発明の追加的な実施態様によれば、前記係留層を施す過程はＰＶＤプロセス
により実行される。好ましくは、スパッタリングまたは電子ビーム蒸着を含む物
理的蒸着プロセスが使用される。
本発明の他の実施態様によれば、前記係留層を施す過程は、
−主として窒素を含んでいない他の酸化物化合物を含んでいる層を前記基体の上
に施す過程と、
−前記層の周りに窒素を含んでいる雰囲気を形成する過程と、
−前記層および前記雰囲気を高められた温度に曝し、また窒素を前記層に拡散さ
せることにより、前記係留層を作る過程と
を含んでいる。
前記セラミック被覆は物理的蒸着（ＰＶＤ）プロセスによりシステムの上に施
されてもよい。
本発明に対して特徴的と考えられる他の特徴は添付の請求の範囲に記載されて
いる。
本発明はここでは保護被覆システムを有する超合金構成要素に実施されるもの
として図示かつ説明されているが、示されている詳細に限定されることは意図さ
れていない。なぜならば、種々の変更および構造的変更が本発明の精神から外れ
ることなく請求の範囲と等価な範囲内で行われ得るからである。
しかし本発明の構造は、その追加的な課題および利点と共に、特別な実施例の
下記の説明から、添付図面と結び付けて読まれる時、最もよく理解されよう。
図１はその上に施されたセラミック被覆を組み入れている保護被覆システムを
有する基体の部分的断面図、また
図２は図１に示されている基体および保護被覆システムを有する複数個のガス
タービン翼構成要素の斜視図である。
いま図面を詳細に、また先ず特に図１を参照すると、作動中に重い熱的負荷、
従ってまた腐食性および浸食性の作用に曝される製品、特にガスタービン構成要
素の基体１が示されている。基体１は重い熱的負荷および場合によっては遠心力
のような厳しい力による追加的な機械的負荷に曝される時に強度および構造的安
定性を与えるのに適した材料から形成されている。ガスタービンエンジンにおけ
るこのような課題に対して広く認識かつ使用されている材料はニッケルまたはコ
バルト主体の超合金である。
基体１に及ぼされる熱的負荷を制限するため、熱障壁層２がその上に施されて
いる。熱障壁層２は、上記のように、柱状粒子構造を有するセラミックスから製
造されており、特に本質的に安定化または部分的に安定化されたジルコニアから
成っている。熱障壁層２は中間層３によって基体１に係留されている。中間層３
は基体１の上に結合層４を施すことにより製造されている。ＭＣｒＡｌＹ合金、
好ましくは米国特許第 5,154,885号、第 5,268,238号、第 5,273,712号および第
5,401,307号明細書の１つに開示されているようなＭＣｒＡｌＹ合金から成る結
合層４を施すこと、また、続いて説明されるように、結合層４の上に係留層５を
生成させることにより製造されている。結合層４は従来技術から知られているよ
うな結合層と共通にいくつかの機能を有し、また特に基体１へのしっかりした結
合を有する。係留層５は熱障壁層２に対する係留体としての役割をする。結合層
４および係留層５の双方が中間層３を形成する。
図面は層４および５の厚みを正しい尺度で示すことを意図していない。係留層
５の厚みは実際には結合層４の厚みよりもはるかに少なく、以下に示されるよう
にいくつかの原子層であってよい。
係留層５は主として窒素によりドープされた酸化物化合物、少なくともアルミ
ナから成っている。窒素含有量は非常に高い必要はなく、また数原子％の窒素含
有量が有効であると考えられている。
係留層５に窒素をドープすることの効果は、正に荷電された金属イオンおよび
Ｏ2-イオンから成るイオン結晶である酸化物結晶中に分布させられた窒素原子が
イオン結晶中の電荷の分布に不均衡を導入し、またこうしてイオン結晶を通って
の原子の拡散を妨げるという事実に頼っている。結晶を構成する原子または関連
のあるイオンから有効に異なる少量の原子の追加は結晶中に不規則性を導入し、
またそれを結晶を通っての容易な浸透のために必須の成分の規則的なパターンを
もはや経験しない原子の拡散に対して不透過または不浸透にさせると言うことが
できる。かなり大量の、またドービングであるとみなされてよい追加をはるかに
越える窒素の追加は、もちろん、金属、酸素および窒素成分から成る結晶中への
酸化物結晶の完全な再構造化を生じさせ得よう。
係留層５はいくつかの方法により、特に電子ビームＰＶＤ、スパッタ‐イオン
プレーティングおよび陰極アークＰＶＤのような物理的蒸着プロセスにより、ま
たは窒素含有雰囲気中での酸化物化合物層の熱的トリートメントにより製造され
得る。このような熱的トリートメントは特に７００℃と１１００℃との間の範囲
内の温度において実行される。窒素含有雰囲気は、必要とされる金属および酸素
化合物を適当な源から蒸発させる過程と、窒素を雰囲気から追加する過程とを含
んでいるＰＶＤプロセスに対する窒素を与える役割をもし得る。特に、窒素含有
雰囲気は主として１０-2Ｐａと１Ｐａとの間の全圧力においてアルゴン、酸素お
よび窒素から成っている。
図２は完成したガスタービン構成要素、すなわちガスタービン翼構成要素６、
特にタービン羽根を示す。構成要素６は作動中にガスタービンエンジンの“能動
的部分”を形成する翼部分７と、構成要素６をその所定の位置に固定保持する取
付部分８と、作動中に翼部分７に沿って流れるガス流１０の逃げを防ぐべく隣の
構成要素の隣接するシーリング部分と共にシールを形成するシーリング部分９と
を有する。
図１の断面は図２中の線Ｉ‐Ｉに沿ってとられている。
再び図１を参照すると、係留層５と熱障壁層２との新規な組み合わせの特別な
利点は下記のように要約することができる。すなわち係留層５が窒素の変形作用
のために正確な化学式がほとんど与えられ得ない金属および酸素から成る高い含
有量の化合物を有するので、それは熱障壁層２を係留するために実によく適して
いる。熱障壁層２は係留層５を析出した直後に、また同一の設備において、また
係留層５を析出するために既に使用されてきた装置を可能なかぎり多く使用する
ことにより、基体１の上に析出される。こうして製造された係留層５と熱障壁層
２との組み合わせは従来技術から知られているこのような組み合わせの利点のす
べてを有し、また追加的に熱障壁層２への拡散活性元素の移動の抑制により寿命
が実質的に延長されるという特徴を有する。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ
Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＣＺ，ＪＰ，Ｋ
Ｒ，ＲＵ，ＳＧ，ＵＡ，ＵＳ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．ニッケルまたはコバルト主体の超合金から形成された基体と、 基体の上に施されておりまた窒素によりドープされた酸化物化合物を含んでい る係留層と、係留層の上に置かれたセラミック被覆とを含んでいることを特徴と する製品。 ２．前記酸化物化合物がアルミナおよび／またはクロム酸化物を含んでいること を特徴とする請求項１記載の製品。 ３．前記酸化物化合物が主としてアルミナから成っていることを特徴とする請求 項２記載の製品。 ４．前記係留層により覆われた拡散活性化学元素を含んでいることを特徴とする 請求項１ないし３の１つに記載の製品。 ５．前記拡散活性化学元素がハフニウム、チタン、タングステンおよびシリコン から成る群から選ばれた元素であることを特徴とする請求項４記載の製品。 ６．前記セラミック被覆がＺｒＯ2を含んでいることを特徴とする請求項１ない し５の１つに記載の製品。 ７．前記セラミック被覆が主としてＺｒＯ2とＹ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＬａＯおよびＭ ｇＯから成る群から選ばれた安定化用添加物とから成っていることを特徴とする 請求項６記載の製品。 ８．前記係留層が３μｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１ないし７ の１つに記載の製品。 ９．前記係留層が１〜１０原子百分率の窒素を含んでいることを特徴とする請求 項１ないし８の１つに記載の製品。 １０．前記係留層が２〜５原子百分率の窒素を含んでいることを特徴とする請求 項９記載の製品。 １１．前記係留層が別の化学元素によってもドープされており、前記別の化学元 素が前記係留層によっても覆われていることを特徴とする請求項１ないし１０の １つに記載の製品。 １２．前記別の化学元素がクロムであることを特徴とする請求項１１記載の製品 。 １３．前記係留層が別の化学元素によってもドープされており、前記別の化学元 素がセラミック被覆中にも存在していることを特徴とする請求項１ないし１２の １つに記載の製品。 １４．前記基体と前記係留層との間に挟まれた結合層を含んでいることを特徴と する請求項１ないし１３の１つに記載の製品。 １５．前記結合層が金属アルミナイドから形成されていることを特徴とする請求 項１４記載の製品。 １６．前記結合層がＭＣｒＡｌＹ合金から形成されていることを特徴とする請求 項１４または１５記載の製品。 １７．前記係留層が別の化学元素によってもドープされており、前記別の化学元 素が結合層中にも存在していることを特徴とする請求項１４ないし１６の１つに 記載の製品。 １８．前記基体、前記係留層および前記セラミック被覆がガスタービン構成要素 を形成することを特徴とする請求項１ないし１７の１つに記載の製品。 １９．前記ガスタービン構成要素が取付部分および翼部分を含んでいるガスター ビン翼構成要素であり、前記取付部分が作動中に前記構成要素を固定保持するべ く構成されており、また前記翼部分が作動中に前記構成要素に沿って流れるガス 流に曝されるべく構成されており、前記係留層および前記セラミック層が前記翼 部分の上に施されていることを特徴とする請求項１８記載の製品。 ２０．ニッケルまたはコバルト主体の超合金から形成された基体を有する製品に セラミック被覆を着装する方法において、窒素によりドープされた酸化物化合物 を含んでいる係留層を前記基体の上に施す過程と、セラミック被覆を前記係留層 の上に施す過程とを含んでいることを特徴とする方法。 ２１．前記係留層を施す過程がＰＶＤプロセスにより実行されることを特徴とす る請求項２０記載の方法。 ２２．前記係留層を施す過程が、本質的に窒素を含んでいない他の酸化物化合物 を含んでいる層を前記基体の上に施す過程と、前記層の周りに窒素を含んでいる 雰囲気を形成する過程と、前記層および前記雰囲気を高められた温度に曝しまた 窒素を前記層中に拡散させることにより前記係留層を作る過程とを含んでいるこ とを特徴とする請求項２０または２１記載の方法。 ２３．前記セラミック被覆を置く過程がＰＶＤプロセスにより実行されることを 特徴とする請求項２０ないし２２の１つに記載の方法。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005351183A (ja) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 高温耐湿構造部材およびガスタービン |
| JP2008303438A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Ihi Corp | 遮熱コーティング部材とその製造方法 |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000511974A (ja) | 1996-06-13 | 2000-09-12 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 改良された固着層を有する保護皮膜系を備えた製品およびその製造方法 |
| EP0914498B1 (en) * | 1996-07-25 | 2001-09-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Metal substrate with an oxide layer and an improved anchoring layer |
| US6132175A (en) * | 1997-05-29 | 2000-10-17 | Alliedsignal, Inc. | Compliant sleeve for ceramic turbine blades |
| US6214473B1 (en) * | 1998-05-13 | 2001-04-10 | Andrew Tye Hunt | Corrosion-resistant multilayer coatings |
| US6344282B1 (en) | 1998-12-30 | 2002-02-05 | General Electric Company | Graded reactive element containing aluminide coatings for improved high temperature performance and method for producing |
| US6427904B1 (en) * | 1999-01-29 | 2002-08-06 | Clad Metals Llc | Bonding of dissimilar metals |
| US6455167B1 (en) * | 1999-07-02 | 2002-09-24 | General Electric Company | Coating system utilizing an oxide diffusion barrier for improved performance and repair capability |
| US6296447B1 (en) * | 1999-08-11 | 2001-10-02 | General Electric Company | Gas turbine component having location-dependent protective coatings thereon |
| KR100325410B1 (ko) * | 1999-11-11 | 2002-03-04 | 유흥상 | 진공증착 코팅장치와 그의 코팅방법 및 코팅 적층체 |
| US6434876B1 (en) * | 2000-09-26 | 2002-08-20 | General Electric Company | Method of applying a particle-embedded coating to a substrate |
| JP2002167636A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-06-11 | United Technol Corp <Utc> | 接合被覆なしに断熱被覆を保持できる低密度耐酸化性超合金材料 |
| US6511762B1 (en) | 2000-11-06 | 2003-01-28 | General Electric Company | Multi-layer thermal barrier coating with transpiration cooling |
| JP3458849B2 (ja) * | 2001-08-03 | 2003-10-20 | 株式会社日立製作所 | コバルト基合金およびこの合金を用いた弁，原子炉プラント |
| US6380512B1 (en) | 2001-10-09 | 2002-04-30 | Chromalloy Gas Turbine Corporation | Method for removing coating material from a cooling hole of a gas turbine engine component |
| NO318580B1 (no) * | 2001-10-19 | 2005-04-11 | Norsk Hydro As | Keramisk varmeveksler |
| JP3865705B2 (ja) * | 2003-03-24 | 2007-01-10 | トーカロ株式会社 | 耐食性および耐熱性に優れる熱遮蔽皮膜被覆材並びにその製造方法 |
| US20060093849A1 (en) * | 2004-11-02 | 2006-05-04 | Farmer Andrew D | Method for applying chromium-containing coating to metal substrate and coated article thereof |
| US7140952B1 (en) | 2005-09-22 | 2006-11-28 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Oxidation protected blade and method of manufacturing |
| KR20090106887A (ko) * | 2008-04-07 | 2009-10-12 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자 및 그 제조방법 |
| DE102009010110B4 (de) * | 2009-02-21 | 2014-08-28 | MTU Aero Engines AG | Erosionsschutz-Beschichtungssystem für Gasturbinenbauteile |
| CN101876061B (zh) * | 2009-12-04 | 2012-01-25 | 北京科技大学 | 一种形成强结合热障涂层的方法 |
| CN102398049B (zh) * | 2010-09-09 | 2015-11-25 | 三菱综合材料株式会社 | 耐崩刀的表面包覆切削工具 |
| US8347636B2 (en) | 2010-09-24 | 2013-01-08 | General Electric Company | Turbomachine including a ceramic matrix composite (CMC) bridge |
| US10539039B2 (en) * | 2012-08-14 | 2020-01-21 | Safran Aircraft Engines | Method of measuring the temperature reached by a part, in particular a turbine engine part |
| US9103731B2 (en) | 2012-08-20 | 2015-08-11 | Unison Industries, Llc | High temperature resistive temperature detector for exhaust gas temperature measurement |
| EP2900964A4 (en) * | 2012-09-28 | 2016-06-29 | United Technologies Corp | OVER COOLED TURBINE CUT COMPONENTS MADE BY ADDITIVE MANUFACTURING |
| FR2996874B1 (fr) * | 2012-10-11 | 2014-12-19 | Turbomeca | Ensemble rotor-stator pour moteur a turbine a gaz |
| US9393620B2 (en) | 2012-12-14 | 2016-07-19 | United Technologies Corporation | Uber-cooled turbine section component made by additive manufacturing |
| EP3452629B1 (en) * | 2016-05-04 | 2023-06-28 | Blykalla AB | Pumps for hot and corrosive fluids |
| CN106167656B (zh) * | 2016-08-01 | 2019-05-14 | 大唐环境产业集团股份有限公司 | 一种抗硫酸氢铵腐蚀的传热元件涂层及其制备方法 |
| EP3610051A1 (en) * | 2017-04-13 | 2020-02-19 | Nitride Solutions Inc. | Device for thermal conduction and electrical isolation |
| CN115125479A (zh) * | 2022-05-30 | 2022-09-30 | 东莞市华升真空镀膜科技有限公司 | 硬质合金涂层刀具及其制备方法 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4055705A (en) * | 1976-05-14 | 1977-10-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Thermal barrier coating system |
| US4321311A (en) * | 1980-01-07 | 1982-03-23 | United Technologies Corporation | Columnar grain ceramic thermal barrier coatings |
| US4321310A (en) * | 1980-01-07 | 1982-03-23 | United Technologies Corporation | Columnar grain ceramic thermal barrier coatings on polished substrates |
| US4335190A (en) * | 1981-01-28 | 1982-06-15 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Thermal barrier coating system having improved adhesion |
| US4676994A (en) * | 1983-06-15 | 1987-06-30 | The Boc Group, Inc. | Adherent ceramic coatings |
| US5514482A (en) * | 1984-04-25 | 1996-05-07 | Alliedsignal Inc. | Thermal barrier coating system for superalloy components |
| US4904528A (en) * | 1987-12-24 | 1990-02-27 | United Technologies Corporation | Coated gas turbine engine compressor components |
| US5002834A (en) * | 1988-04-01 | 1991-03-26 | Inco Alloys International, Inc. | Oxidation resistant alloy |
| US5262245A (en) * | 1988-08-12 | 1993-11-16 | United Technologies Corporation | Advanced thermal barrier coated superalloy components |
| US4880614A (en) * | 1988-11-03 | 1989-11-14 | Allied-Signal Inc. | Ceramic thermal barrier coating with alumina interlayer |
| DE3926479A1 (de) * | 1989-08-10 | 1991-02-14 | Siemens Ag | Rheniumhaltige schutzbeschichtung, mit grosser korrosions- und/oder oxidationsbestaendigkeit |
| US5273712A (en) * | 1989-08-10 | 1993-12-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Highly corrosion and/or oxidation-resistant protective coating containing rhenium |
| US5268238A (en) * | 1989-08-10 | 1993-12-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Highly corrosion and/or oxidation-resistant protective coating containing rhenium applied to gas turbine component surface and method thereof |
| US5087477A (en) * | 1990-02-05 | 1992-02-11 | United Technologies Corporation | Eb-pvd method for applying ceramic coatings |
| US5238752A (en) * | 1990-05-07 | 1993-08-24 | General Electric Company | Thermal barrier coating system with intermetallic overlay bond coat |
| US5401307A (en) * | 1990-08-10 | 1995-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | High temperature-resistant corrosion protection coating on a component, in particular a gas turbine component |
| GB9426257D0 (en) * | 1994-12-24 | 1995-03-01 | Rolls Royce Plc | Thermal barrier coating for a superalloy article and method of application |
-
1996
- 1996-03-04 IN IN397CA1996 patent/IN187185B/en unknown
- 1996-04-12 DK DK96910964T patent/DK0832313T3/da active
- 1996-04-12 ES ES96910964T patent/ES2143190T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-12 DE DE69606708T patent/DE69606708T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-04-12 KR KR1019970707525A patent/KR19990008001A/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-04-12 CN CN96193451A patent/CN1182459A/zh active Pending
- 1996-04-12 CZ CZ19973399A patent/CZ289159B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1996-04-12 JP JP8532129A patent/JPH11504075A/ja not_active Ceased
- 1996-04-12 EP EP96910964A patent/EP0832313B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-04-12 UA UA97105207A patent/UA46760C2/uk unknown
-
1997
- 1997-10-27 US US08/958,260 patent/US5985467A/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-10-14 US US09/419,692 patent/US6071556A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005351183A (ja) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 高温耐湿構造部材およびガスタービン |
| JP4537123B2 (ja) * | 2004-06-10 | 2010-09-01 | 財団法人電力中央研究所 | 高温耐湿構造部材およびガスタービン |
| JP2008303438A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Ihi Corp | 遮熱コーティング部材とその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69606708D1 (de) | 2000-03-23 |
| CN1182459A (zh) | 1998-05-20 |
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