JPS60190580A - 遮熱コ−テイング用粉末および遮熱コ−テイング層を有する金属部材 - Google Patents
遮熱コ−テイング用粉末および遮熱コ−テイング層を有する金属部材Info
- Publication number
- JPS60190580A JPS60190580A JP59044571A JP4457184A JPS60190580A JP S60190580 A JPS60190580 A JP S60190580A JP 59044571 A JP59044571 A JP 59044571A JP 4457184 A JP4457184 A JP 4457184A JP S60190580 A JPS60190580 A JP S60190580A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- heat
- yb2o3
- zro2
- metal member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 title abstract description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title abstract description 6
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 18
- FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N ytterbium(III) oxide Inorganic materials O=[Yb]O[Yb]=O FIXNOXLJNSSSLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- 239000012720 thermal barrier coating Substances 0.000 claims description 15
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 14
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 12
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 12
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 36
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 6
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 description 1
- 108091006629 SLC13A2 Proteins 0.000 description 1
- 108091006587 SLC13A5 Proteins 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 229910000946 Y alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009372 YVO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N dysprosium(III) oxide Inorganic materials O=[Dy]O[Dy]=O NLQFUUYNQFMIJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
- C23C4/11—Oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、高温に曝される金属部材、例えばガスタービ
ンの高温金属部材の遮熱コーティング用粉末ならびに遮
熱コーティング層を有する金祠部材に関するものである
。
ンの高温金属部材の遮熱コーティング用粉末ならびに遮
熱コーティング層を有する金祠部材に関するものである
。
ガスタービシの燃焼器ライナー、ブレード、ノズル等の
ような高温に曝される金属部材のための遮熱コーティン
グは、従来、Ｙ２Ｏ３（イツトリア）で安定化したＺｒ
０ｚ （ジルコニア）の粉末をグラダマ溶射法で金属部
材の表面に溶着したものが知られている。
ような高温に曝される金属部材のための遮熱コーティン
グは、従来、Ｙ２Ｏ３（イツトリア）で安定化したＺｒ
０ｚ （ジルコニア）の粉末をグラダマ溶射法で金属部
材の表面に溶着したものが知られている。
Ｙ２Ｏ５安定化Ｚ ｒＯ２は、Ｙ２Ｏ，量が約７ ｗｔ
％の部分安定化（−都立方晶で一部単斜晶であるもの
）したものが最も優れた耐熱衝撃性を示すことが知られ
ているが、ガスタービン部材のような急熱・急冷の過酷
な熱サイクルを受ける部材としては、耐熱衝撃性がまだ
十分でないという難点がある。
％の部分安定化（−都立方晶で一部単斜晶であるもの
）したものが最も優れた耐熱衝撃性を示すことが知られ
ているが、ガスタービン部材のような急熱・急冷の過酷
な熱サイクルを受ける部材としては、耐熱衝撃性がまだ
十分でないという難点がある。
またガスタービン部材では燃焼生成物中の溶融塩の付着
による高温腐食の問題があるので、遮熱コーティングは
耐熱衝撃性ばかシでなく耐高温腐食性にも優れている必
要がある。ガスタービンではＮａ ２ＳＯ４を主体とす
る溶融塩が腐食の原因になるが、更にこれにＮａＣ１、
Ｖ２Ｏ５などが含まれている場合には特に腐食が激しく
なる。Ｙ２Ｏ３安定化ＺｒＯ□は、Ｎａ２５Ｏ４−Ｎａ
Ｃｔ溶融塩に対しては安定であるが、Ｎ ａ Ｓｏ ４
−Ｙ２Ｏ５溶融塩に対してはＹ２Ｏ３とＶ２Ｏ５が反応
してＹＶＯ４を生成し劣化するという欠点がある。
による高温腐食の問題があるので、遮熱コーティングは
耐熱衝撃性ばかシでなく耐高温腐食性にも優れている必
要がある。ガスタービンではＮａ ２ＳＯ４を主体とす
る溶融塩が腐食の原因になるが、更にこれにＮａＣ１、
Ｖ２Ｏ５などが含まれている場合には特に腐食が激しく
なる。Ｙ２Ｏ３安定化ＺｒＯ□は、Ｎａ２５Ｏ４−Ｎａ
Ｃｔ溶融塩に対しては安定であるが、Ｎ ａ Ｓｏ ４
−Ｙ２Ｏ５溶融塩に対してはＹ２Ｏ３とＶ２Ｏ５が反応
してＹＶＯ４を生成し劣化するという欠点がある。
本発明の目的は、耐熱衝撃および耐高温腐食性に優れた
遮熱コーティング用粉末およびそれによる遮熱コーティ
ング層を有する金属部材を提供するにある。
遮熱コーティング用粉末およびそれによる遮熱コーティ
ング層を有する金属部材を提供するにある。
本発明の遮熱コーティング用粉末は、Ｚ ｒＯ２を主成
分とし、これにＹｂ２Ｏ３およびＡｔ２０５を含有して
おシ、Ｙｂ２Ｏ３とＺ ｒＯ２は固溶体を作っていて立
方晶および単斜晶Ｚ ｒ Ｏ２を形成しておシ、Ａｔ２
０３はＺ ｒＯ２と固溶体を作らず、立方晶および単斜
晶Ｚ ｒＯ２の粒内または粒界に分散して存在している
ような組織を有するセラミック粉末からなることを特徴
とするものである。
分とし、これにＹｂ２Ｏ３およびＡｔ２０５を含有して
おシ、Ｙｂ２Ｏ３とＺ ｒＯ２は固溶体を作っていて立
方晶および単斜晶Ｚ ｒ Ｏ２を形成しておシ、Ａｔ２
０３はＺ ｒＯ２と固溶体を作らず、立方晶および単斜
晶Ｚ ｒＯ２の粒内または粒界に分散して存在している
ような組織を有するセラミック粉末からなることを特徴
とするものである。
本発明者らは、従来より知られているＣａＯｒＹ２０．
、 ＭｇＯなどを添加する代シに、純Ｚ ｒＯ２と固
溶体を作シマルチンサイト変態を緩和すると予想される
希土類酸化物をＺ ｒＯ２に添加したセラミックスを作
り、その耐熱衝撃性を実験検討した結果、特ニ、ＺｒＯ
２−Ｙｂ２０．系セラミックスの耐熱衝撃性が良好でお
ることを見い出した。Ｙｂ２Ｏ３の含有量は８〜１５
ｗｔ ％程度が良い。この場合、ＥｒＯ２とＹｂ２Ｏ３
とは固溶体を形成し、単斜晶Ｚ ｒ Ｏ２と立方晶Ｚ
ｒ Ｏ２の混合組織となっている。
、 ＭｇＯなどを添加する代シに、純Ｚ ｒＯ２と固
溶体を作シマルチンサイト変態を緩和すると予想される
希土類酸化物をＺ ｒＯ２に添加したセラミックスを作
り、その耐熱衝撃性を実験検討した結果、特ニ、ＺｒＯ
２−Ｙｂ２０．系セラミックスの耐熱衝撃性が良好でお
ることを見い出した。Ｙｂ２Ｏ３の含有量は８〜１５
ｗｔ ％程度が良い。この場合、ＥｒＯ２とＹｂ２Ｏ３
とは固溶体を形成し、単斜晶Ｚ ｒ Ｏ２と立方晶Ｚ
ｒ Ｏ２の混合組織となっている。
ＹｂＯはＺｒＯ□と固溶体を作ってマルテンサイト３
変態を緩和する。他の希土類酸化物Ｎｄ２Ｏ５ｔＳｍ２
０３．Ｄｙ２０６．ＥｒＯなどもＺ ｒ Ｏ２と固溶体
を作５ リマルテンサイト変態を緩和することが実験で認められ
たが、Ｙｂ２Ｏ３の場合にだけ耐熱衝撃性が良好であっ
た。その原因は恐らく、単斜晶ｚｒ０２の形状、分散状
態、粒径なと、組織の違いによるものと考えられる。
０３．Ｄｙ２０６．ＥｒＯなどもＺ ｒ Ｏ２と固溶体
を作５ リマルテンサイト変態を緩和することが実験で認められ
たが、Ｙｂ２Ｏ３の場合にだけ耐熱衝撃性が良好であっ
た。その原因は恐らく、単斜晶ｚｒ０２の形状、分散状
態、粒径なと、組織の違いによるものと考えられる。
更に本発明者らは、上記ＺｒＯ２−Ｙｂ２０．系セラミ
ックスにＡｔ２０３を添加したＺｒ０２−Ｙｂ２０３−
Ａｔ２０．系セラミックスは、上記ＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ
３系に比較して、さらに耐熱衝撃性が向上することを見
い出した。
ックスにＡｔ２０３を添加したＺｒ０２−Ｙｂ２０３−
Ａｔ２０．系セラミックスは、上記ＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ
３系に比較して、さらに耐熱衝撃性が向上することを見
い出した。
Ａｔ２０．の含有量は帆５〜２．Ｏｗｔ％程度が適当で
ある。この場合、Ａｔ２０３は、Ｙｂ２Ｏ３とは異なフ
、Ｚ ｒＯ２とは固溶体を作らずにＺ ｒＯ２マトリク
ス中に分散している。分散したＡｔ２０５粒子によシ転
位の動きが妨げられ、そのために耐熱衝撃性がさらに向
上したものと考えられる。
ある。この場合、Ａｔ２０３は、Ｙｂ２Ｏ３とは異なフ
、Ｚ ｒＯ２とは固溶体を作らずにＺ ｒＯ２マトリク
ス中に分散している。分散したＡｔ２０５粒子によシ転
位の動きが妨げられ、そのために耐熱衝撃性がさらに向
上したものと考えられる。
上記Ｚｒ０２−Ｙｂ２Ｏ３系およびＺｒ０２−Ｙｂ２０
３−Ａｔ２０３系セラミツクスは、Ｎａ２ＳＯ４−Ｖ２
Ｏ５およびＮａ２５０４−ＮａＣＡ溶融塩による高温腐
食に対しても安定である。
３−Ａｔ２０３系セラミツクスは、Ｎａ２ＳＯ４−Ｖ２
Ｏ５およびＮａ２５０４−ＮａＣＡ溶融塩による高温腐
食に対しても安定である。
前記の組成および組織を有するセラミックスよりなる本
発明の遮熱コーティング用粉末は、例えば調合→焼結→
粉砕→整粒などの工程によって製造することができる。
発明の遮熱コーティング用粉末は、例えば調合→焼結→
粉砕→整粒などの工程によって製造することができる。
この遮熱コーティング用粉末を用いて金属部材にコーテ
ィングするにはグラダマ溶射法が好適であるが、その仙
、スフ４ツタリング法、ハック法、ＣＶＤ （ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法など
によることもできる。
ィングするにはグラダマ溶射法が好適であるが、その仙
、スフ４ツタリング法、ハック法、ＣＶＤ （ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法など
によることもできる。
金属部材表面にコーティングするに際しては、セラミッ
ク層と金属母層との間に結合力を高める中間金属層を介
在させることが好ましい。
ク層と金属母層との間に結合力を高める中間金属層を介
在させることが好ましい。
このようなしゃ熱コーティング層で被覆された金属部材
は、耐熱衝撃性および耐食性を要求される部材として好
適であシ、具体的には例えばガスタービンの燃焼器ライ
ナー、ブレード、ノズル等に好適である。
は、耐熱衝撃性および耐食性を要求される部材として好
適であシ、具体的には例えばガスタービンの燃焼器ライ
ナー、ブレード、ノズル等に好適である。
純Ｚ ｒ Ｏｚ粉末に、夫々、第１表に示すような希土
類酸化物粉末を同表中の添加量だけ混合し、１５００℃
で１時間焼結し、得られた焼結体を粉砕して微粉末にし
た。焼結中に同相拡散が起って固溶体が形成されている
ことが認められた。
類酸化物粉末を同表中の添加量だけ混合し、１５００℃
で１時間焼結し、得られた焼結体を粉砕して微粉末にし
た。焼結中に同相拡散が起って固溶体が形成されている
ことが認められた。
第１表
希土類酸化物の添加量（ｗｔ％）
次にこのようにして作成された粉末を耐熱合金板（ハス
テロイＸ）にプラズマ溶射によりコーティングして第１
図の如き熱衝撃試験片を夫々作成した。図中、耐熱合金
板３は直径１５閣、厚さ３簡の円板であシ、１は溶射さ
れたセラミックのコーティング層である。２は、母材で
ある合金板３とセラミック層１との結合力を高めるため
、予め板３にＮｉ −Ｃｒ−ＡＬ−Ｙ合金粉末を溶射し
て形成した厚さ１００μの中間金属層である。
テロイＸ）にプラズマ溶射によりコーティングして第１
図の如き熱衝撃試験片を夫々作成した。図中、耐熱合金
板３は直径１５閣、厚さ３簡の円板であシ、１は溶射さ
れたセラミックのコーティング層である。２は、母材で
ある合金板３とセラミック層１との結合力を高めるため
、予め板３にＮｉ −Ｃｒ−ＡＬ−Ｙ合金粉末を溶射し
て形成した厚さ１００μの中間金属層である。
これらの試験片について行なった熱＠撃試験の結果を第
２表に示す。また、第２表沖には、従来量も優れた耐熱
衝撃性を持つと言われているＺ ｒ Ｏ２−７％ Ｙ２
Ｏ，セラミックスについての試験結果も併せて示した。
２表に示す。また、第２表沖には、従来量も優れた耐熱
衝撃性を持つと言われているＺ ｒ Ｏ２−７％ Ｙ２
Ｏ，セラミックスについての試験結果も併せて示した。
また、希土類酸化物安定化Ｚ ｒＯ２は立方晶と単斜晶
Ｚ ｒ Ｏ２の二相混合となっているので、Ｘ線回折に
よりめた単斜晶Ｚ ｒＯ２の割合（ＩＭ ）を第２表中
にチで示しである。
Ｚ ｒ Ｏ２の二相混合となっているので、Ｘ線回折に
よりめた単斜晶Ｚ ｒＯ２の割合（ＩＭ ）を第２表中
にチで示しである。
第２表
熱衝撃試験は１１００℃に加熱した電気炉中に前のよう
な試験片を急速に入れ、３０分保持した後取出して室温
まで急冷（５００’Ｃａｎｏｎ ）するサイクルを１０
回くυ返した。熱衝撃試験後のセラミックスコーティン
グの破損、剥離などの状況から耐熱衝撃性を評価した。
な試験片を急速に入れ、３０分保持した後取出して室温
まで急冷（５００’Ｃａｎｏｎ ）するサイクルを１０
回くυ返した。熱衝撃試験後のセラミックスコーティン
グの破損、剥離などの状況から耐熱衝撃性を評価した。
熱衝撃試験を行なった試料数のうち何個が健全であった
かを表中に示した。なお、１２〜２９％ＬａＯ、１１〜
２９ ％Ｎｄ２Ｏ３゜９％ｓｍｚｏｇ 、 ４〜１３％
Ｇｄ２Ｏ３，６〜１１ ％Ｄｙ２Ｏ３添加の各セラミッ
クスは、プラズマ溶射直後に、熱衝撃試験を行う前に、
割れを発生したため、第２表中には示していない。
かを表中に示した。なお、１２〜２９％ＬａＯ、１１〜
２９ ％Ｎｄ２Ｏ３゜９％ｓｍｚｏｇ 、 ４〜１３％
Ｇｄ２Ｏ３，６〜１１ ％Ｄｙ２Ｏ３添加の各セラミッ
クスは、プラズマ溶射直後に、熱衝撃試験を行う前に、
割れを発生したため、第２表中には示していない。
第２表より、ＺｒＯ２−Ｙｂ２０３系の耐熱衝撃性が良
好であシ、特にＺｒ０２−８％Ｙｂ２Ｏ３では６個の試
験片のうち４個が健全であり 、Ｚｒ０２−７％ Ｙ２
Ｏ３に比較して耐熱衝撃性が優れていることが明らかで
ある。
好であシ、特にＺｒ０２−８％Ｙｂ２Ｏ３では６個の試
験片のうち４個が健全であり 、Ｚｒ０２−７％ Ｙ２
Ｏ３に比較して耐熱衝撃性が優れていることが明らかで
ある。
以上の試験よυ、ＺｒＯ２−Ｙｂ２０．系の耐熱衝撃性
が良好と思われたので、次にＹｂ２０６の添加量をさら
に詳しく変化させて同様の実験を行なった。第３表にそ
の熱衝撃試験結果を示す。同表より、Ｙｂ２０．の添加
量は８〜１２チ程度が良好であることがわかる。
が良好と思われたので、次にＹｂ２０６の添加量をさら
に詳しく変化させて同様の実験を行なった。第３表にそ
の熱衝撃試験結果を示す。同表より、Ｙｂ２０．の添加
量は８〜１２チ程度が良好であることがわかる。
第３表
＊熱＠撃試験：１ｔｏｏ℃；：室温１ｏ回次に、Ｚｒ０
２−８％Ｙｂ２ｏ３にＡｔ２ｏ３を夫々帆５゜１および
２ｗｔ％添加してさらに耐熱衝撃性を改善することを試
みた。すなわち、純ｚｒＯ２粉末にＹｂ２Ｏ３粉末を８
ｗｔ％、Ａｔ２ｏ３粉末を夫々帆５ ｗｔチ、１ ｗｔ
チ、Ｚ ｗｔチ混合して１５００℃で１時間焼結した後
に粉砕・微粉化したものをプラズマ溶射して第１図と同
様の試験片を作り、これら試験片について前記と同様の
熱衝撃試験を行なった。
２−８％Ｙｂ２ｏ３にＡｔ２ｏ３を夫々帆５゜１および
２ｗｔ％添加してさらに耐熱衝撃性を改善することを試
みた。すなわち、純ｚｒＯ２粉末にＹｂ２Ｏ３粉末を８
ｗｔ％、Ａｔ２ｏ３粉末を夫々帆５ ｗｔチ、１ ｗｔ
チ、Ｚ ｗｔチ混合して１５００℃で１時間焼結した後
に粉砕・微粉化したものをプラズマ溶射して第１図と同
様の試験片を作り、これら試験片について前記と同様の
熱衝撃試験を行なった。
この場合、ＺｒＯ２とＹｂ２０．は固溶体となって立方
晶Ｚ ｒＯ２および単斜晶Ｚ ｒＯ２の混合組織を形成
しているが、Ａｔ２０．は固溶体を作らず、それらはＺ
ｒＯ２マトリクス中に分散していることが確められた
。
晶Ｚ ｒＯ２および単斜晶Ｚ ｒＯ２の混合組織を形成
しているが、Ａｔ２０．は固溶体を作らず、それらはＺ
ｒＯ２マトリクス中に分散していることが確められた
。
熱衝撃試験結果を第４表に示す。Ａｔ２ｏ３無添加材で
は６ケのうち４ケが健全であるが、２％ＡＬ２ｏ３添加
材では６ケのうち６ケが健全であシ耐熱衝撃性がさらに
改善されていることが明らかである。
は６ケのうち４ケが健全であるが、２％ＡＬ２ｏ３添加
材では６ケのうち６ケが健全であシ耐熱衝撃性がさらに
改善されていることが明らかである。
第４表
＊熱衝撃試験：１１００℃＝室温１０回以上のようにＺ
ｒ０２−Ｙｂ２Ｏ３系およびＺｒ０２−Ｙｂ２０３−ｈ
ｔ２ｏ、系セラミクスの耐熱衝撃性が良好であることが
わかったので、次にその耐高温腐食性を調べた。溶融塩
としてはＮａ２ＳＯ４−２５％ ＮａＣ２，および２５
％ Ｎａ２ＳＯ４−７５％ Ｖ２Ｏ５を用い、溶融塩
とｙｂ、ｏ、。
ｒ０２−Ｙｂ２Ｏ３系およびＺｒ０２−Ｙｂ２０３−ｈ
ｔ２ｏ、系セラミクスの耐熱衝撃性が良好であることが
わかったので、次にその耐高温腐食性を調べた。溶融塩
としてはＮａ２ＳＯ４−２５％ ＮａＣ２，および２５
％ Ｎａ２ＳＯ４−７５％ Ｖ２Ｏ５を用い、溶融塩
とｙｂ、ｏ、。
Ｙ２Ｏ５＋ ＺｒＯ２＋ Ａｔ２０３粉末との反応性を
調べるために、これら粉末と溶融塩とをそれぞれ等重量
づつ混合して９５０℃の大気中で加熱して腐食試験を行
なった。その結果、Ｙ２Ｏ３とＶ２Ｏ５が反応してＹＶ
Ｏ４が形成された以外は、すべて溶融塩との間に反応性
は認゛められず、Ｚｒ０２−Ｙｂ２Ｏ３系およびＺ ｒ
Ｏ２−Ｙｂ２０．−Ａｔ２０．系セラミックスはいずれ
の溶融塩に対しても安定と考えられる。
調べるために、これら粉末と溶融塩とをそれぞれ等重量
づつ混合して９５０℃の大気中で加熱して腐食試験を行
なった。その結果、Ｙ２Ｏ３とＶ２Ｏ５が反応してＹＶ
Ｏ４が形成された以外は、すべて溶融塩との間に反応性
は認゛められず、Ｚｒ０２−Ｙｂ２Ｏ３系およびＺ ｒ
Ｏ２−Ｙｂ２０．−Ａｔ２０．系セラミックスはいずれ
の溶融塩に対しても安定と考えられる。
以上の結果からＺｒ０２−Ｙｂ２０５−Ａｔ２０．系の
耐熱ｉ撃性が優れていることが明らかとなったので、ガ
スタービン燃焼器ライナーを模擬した直径１００瓢、長
さ２００ｗ＋１肉厚１．５簡のハステロイＸの円筒の外
面に本発明によるＺｒＯ−８％Ｙｂ２０．−２チＡｔ２
０３セラミクス粉末をプラズマ溶射して１１００℃と３
００℃との間で温度サイクルを繰返す流動床試験を行な
った。
耐熱ｉ撃性が優れていることが明らかとなったので、ガ
スタービン燃焼器ライナーを模擬した直径１００瓢、長
さ２００ｗ＋１肉厚１．５簡のハステロイＸの円筒の外
面に本発明によるＺｒＯ−８％Ｙｂ２０．−２チＡｔ２
０３セラミクス粉末をプラズマ溶射して１１００℃と３
００℃との間で温度サイクルを繰返す流動床試験を行な
った。
第２図は流動床試験装置の略図でお９．４は高温炉（７
００〜１１００℃）、５は低温炉（１００−６００℃）
、６は加熱ヒータ、７は試験片移動装置、８は空気・都
市ガス入口、９は空気入口、Ｔは試験片である。結果を
第５表中に、セラミックコーティング層に破損が見られ
るまでの温度サイクル繰シ返し数として示した。本発明
によるＺ ｒ Ｏ２−Ｙｂ２０３−Ａｔ２０３系セラミ
ツクスコーテイングｊ＊は従来のＺｒＯ２−７％ Ｙ２
Ｏ，セラミックスコーティング層よシ明らかに優れた耐
熱衝撃性を示す。
００〜１１００℃）、５は低温炉（１００−６００℃）
、６は加熱ヒータ、７は試験片移動装置、８は空気・都
市ガス入口、９は空気入口、Ｔは試験片である。結果を
第５表中に、セラミックコーティング層に破損が見られ
るまでの温度サイクル繰シ返し数として示した。本発明
によるＺ ｒ Ｏ２−Ｙｂ２０３−Ａｔ２０３系セラミ
ツクスコーテイングｊ＊は従来のＺｒＯ２−７％ Ｙ２
Ｏ，セラミックスコーティング層よシ明らかに優れた耐
熱衝撃性を示す。
第５表
熱衝撃：１１００℃＝３００℃（流動床試験）〔発明の
効果〕 以上のように、本発明による遮熱コーティング用粉末は
耐熱衝撃性および溶融塩に対する耐高温腐食性に優れた
遮熱コーティングを形成することができるものであり、
これによる遮熱コーティングを被覆された本発明の金属
部材は耐熱衝撃性および耐高温腐食性が高められ、例え
ばガスタービンの燃焼器のライナーやブレード、ノズル
等に有効に用いることができる。
効果〕 以上のように、本発明による遮熱コーティング用粉末は
耐熱衝撃性および溶融塩に対する耐高温腐食性に優れた
遮熱コーティングを形成することができるものであり、
これによる遮熱コーティングを被覆された本発明の金属
部材は耐熱衝撃性および耐高温腐食性が高められ、例え
ばガスタービンの燃焼器のライナーやブレード、ノズル
等に有効に用いることができる。
第１図は熱衝撃試験に用いた試験片の断面図、第２図は
熱衝撃試験のための流動床試験装置の概要１イノを面図
である。 １・・・セラミクスコーティング層、 ２・・・中間金属層、 ３・・・耐熱合金板、４・・・
高温炉、 ５・・・低温炉、 ７・・・試験片移動装置、Ｔ・・・試験片〇第１図 第２図 ８ｃ／
熱衝撃試験のための流動床試験装置の概要１イノを面図
である。 １・・・セラミクスコーティング層、 ２・・・中間金属層、 ３・・・耐熱合金板、４・・・
高温炉、 ５・・・低温炉、 ７・・・試験片移動装置、Ｔ・・・試験片〇第１図 第２図 ８ｃ／
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｚ ｒ Ｏ２を主成分とし、これにＹｂ２ｏ３およ
びＡｔ２０３を含有しテオシ、Ｚ ｒｏ２がＹｂ２ｏ３
と固溶体を作って立方晶および単斜晶Ｚ ｒｏ ２を形
成しておシ、Ａｔ２０３がＺ ｒＯ２と固溶体を作らず
に立方晶および単斜晶Ｚ ｒＯ２の粒内又は粒界に分散
しているセラミクスよりなることを特徴とする遮熱コー
ティング用粉末。 ２、Ｙｂ２０．の含有量が８〜１５重量％であり、Ａｔ
２０３の含有；ｉ゛が帆５〜２．０重量％である特許請
求の範囲第１項の遮熱コーティング用粉末。 ３、ａＭ コ−ｆインク層で被覆されている金属部材で
あって、遮熱コーティング層は、ＺｒＯ２を主成分とし
、これにＹｂ２ｏ５およびＡｔ２０．を含有してお”
、ＺｒＣ）ｚがＹｂ２Ｏ３と固溶体を作って立方晶およ
び単斜晶Ｚ ｒ Ｏ２を形成しており、Ａｔ２ｏ３はＺ
ｒｏ ２と固溶体を作らずに立方晶および°単斜晶Ｚ
ｒＯ２の粒内又は粒界に分散しているセラミックスよ
りなることを特徴とする金属部材。 ４、金属部材と遮熱コーティング層との間に両者の結合
力を高める中間金属層が介在している特許請求の範囲第
３項の金属部材。 ５、遮熱コーティング層のＹｂ２０６の含有量が８〜１
５重量％であり、Ａｔ２０Ｓの含有量が０．５〜２．０
重量％である特許請求の範囲第３項又は第４項の金属部
材。 ６、 前記金属部材がガスタービン燃焼器ライナーであ
る特許請求の範囲第３．第４又は第５項の金属部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59044571A JPS60190580A (ja) | 1984-03-08 | 1984-03-08 | 遮熱コ−テイング用粉末および遮熱コ−テイング層を有する金属部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59044571A JPS60190580A (ja) | 1984-03-08 | 1984-03-08 | 遮熱コ−テイング用粉末および遮熱コ−テイング層を有する金属部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60190580A true JPS60190580A (ja) | 1985-09-28 |
| JPH0559195B2 JPH0559195B2 (ja) | 1993-08-30 |
Family
ID=12695186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59044571A Granted JPS60190580A (ja) | 1984-03-08 | 1984-03-08 | 遮熱コ−テイング用粉末および遮熱コ−テイング層を有する金属部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60190580A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0233836U (ja) * | 1988-08-23 | 1990-03-02 | ||
| JPH05271897A (ja) * | 1992-03-24 | 1993-10-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | セラミックス溶射皮膜 |
| WO1995011282A1 (de) * | 1993-10-18 | 1995-04-27 | Ica Innoconsult Ag | Korrosionsschutzverfahren für verbrennungsanlagen |
| JPH11222661A (ja) * | 1997-11-18 | 1999-08-17 | Sermatech Internatl Inc | 歪み許容性セラミックコーティング |
| WO2002103074A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Thermal barrier coating material and method for production thereof, gas turbine member using the thermal barrier coating material, and gas turbine |
| JP2005048283A (ja) * | 2003-06-09 | 2005-02-24 | Chubu Electric Power Co Inc | 遮熱コーティング部材およびその製造方法 |
| JP2005097727A (ja) * | 2003-08-07 | 2005-04-14 | Snecma Moteurs | 熱障壁組成、そのような組成を有するコーティングが施された超合金機械部品、セラミックコーティング、およびそのコーティングの作製方法 |
| JP2005133210A (ja) * | 2003-10-09 | 2005-05-26 | Snecma Moteurs | 電子ビームを受けて蒸発するターゲット、その製造方法、ターゲットから得られる遮熱材およびコーティング、ならびにこのコーティングを含む機械部品 |
| JP2005163172A (ja) * | 2000-06-16 | 2005-06-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 遮熱コーティング材、遮熱コーティング材を適用したガスタービン部材およびガスタービン |
| US7354663B2 (en) | 2004-04-02 | 2008-04-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Thermal barrier coating, manufacturing method thereof, turbine part and gas turbine |
| JP2012254914A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-12-27 | General Electric Co <Ge> | 耐高温腐食性皮膜及びそれにより保護された部品 |
| JP2015218379A (ja) * | 2014-05-20 | 2015-12-07 | 株式会社東芝 | 蒸気タービン用遮熱コーティング材料および発電用蒸気機器 |
| JP2019214750A (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 三菱重工業株式会社 | 耐環境コーティング、それを備える耐環境部品、及び耐環境コーティングの製造方法 |
| RU2744546C1 (ru) * | 2020-08-06 | 2021-03-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Керамический материал и способ его получения |
-
1984
- 1984-03-08 JP JP59044571A patent/JPS60190580A/ja active Granted
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0233836U (ja) * | 1988-08-23 | 1990-03-02 | ||
| JPH05271897A (ja) * | 1992-03-24 | 1993-10-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | セラミックス溶射皮膜 |
| WO1995011282A1 (de) * | 1993-10-18 | 1995-04-27 | Ica Innoconsult Ag | Korrosionsschutzverfahren für verbrennungsanlagen |
| JPH11222661A (ja) * | 1997-11-18 | 1999-08-17 | Sermatech Internatl Inc | 歪み許容性セラミックコーティング |
| JP4658273B2 (ja) * | 1997-11-18 | 2011-03-23 | サーマテック インターナショナル インコーポレイテッド | 歪み許容性セラミックコーティング |
| JP2005163172A (ja) * | 2000-06-16 | 2005-06-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 遮熱コーティング材、遮熱コーティング材を適用したガスタービン部材およびガスタービン |
| US7655326B2 (en) | 2001-06-15 | 2010-02-02 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Thermal barrier coating material and method for production thereof, gas turbine member using the thermal barrier coating material, and gas turbine |
| WO2002103074A1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Thermal barrier coating material and method for production thereof, gas turbine member using the thermal barrier coating material, and gas turbine |
| JP2005048283A (ja) * | 2003-06-09 | 2005-02-24 | Chubu Electric Power Co Inc | 遮熱コーティング部材およびその製造方法 |
| JP4492855B2 (ja) * | 2003-06-09 | 2010-06-30 | 中部電力株式会社 | 遮熱コーティング部材およびその製造方法 |
| JP4538276B2 (ja) * | 2003-08-07 | 2010-09-08 | スネクマ | 熱障壁組成、そのような組成を有するコーティングが施された超合金機械部品、セラミックコーティング、およびそのコーティングの作製方法 |
| JP2005097727A (ja) * | 2003-08-07 | 2005-04-14 | Snecma Moteurs | 熱障壁組成、そのような組成を有するコーティングが施された超合金機械部品、セラミックコーティング、およびそのコーティングの作製方法 |
| JP2010209472A (ja) * | 2003-10-09 | 2010-09-24 | Snecma | 電子ビームを受けて蒸発するターゲット、その製造方法、ターゲットから得られる遮熱材およびコーティング、ならびにこのコーティングを含む機械部品 |
| JP2005133210A (ja) * | 2003-10-09 | 2005-05-26 | Snecma Moteurs | 電子ビームを受けて蒸発するターゲット、その製造方法、ターゲットから得られる遮熱材およびコーティング、ならびにこのコーティングを含む機械部品 |
| JP4571472B2 (ja) * | 2003-10-09 | 2010-10-27 | スネクマ | 電子ビームを受けて蒸発するターゲット、その製造方法 |
| US7354663B2 (en) | 2004-04-02 | 2008-04-08 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Thermal barrier coating, manufacturing method thereof, turbine part and gas turbine |
| JP2012254914A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-12-27 | General Electric Co <Ge> | 耐高温腐食性皮膜及びそれにより保護された部品 |
| JP2015218379A (ja) * | 2014-05-20 | 2015-12-07 | 株式会社東芝 | 蒸気タービン用遮熱コーティング材料および発電用蒸気機器 |
| JP2019214750A (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 三菱重工業株式会社 | 耐環境コーティング、それを備える耐環境部品、及び耐環境コーティングの製造方法 |
| RU2744546C1 (ru) * | 2020-08-06 | 2021-03-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Керамический материал и способ его получения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0559195B2 (ja) | 1993-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5292284B2 (ja) | 高純度粉末及びそれから調製される被膜 | |
| US4861618A (en) | Thermal barrier coating system | |
| US9085490B2 (en) | High purity zirconia-based thermally sprayed coatings and processes for the preparation thereof | |
| US5894053A (en) | Process for applying a metallic adhesion layer for ceramic thermal barrier coatings to metallic components | |
| JPS60190580A (ja) | 遮熱コ−テイング用粉末および遮熱コ−テイング層を有する金属部材 | |
| JPS5950752B2 (ja) | 超合金下層を被覆する方法 | |
| WO2002103074A1 (en) | Thermal barrier coating material and method for production thereof, gas turbine member using the thermal barrier coating material, and gas turbine | |
| JPH06135768A (ja) | 耐火性酸化物被覆形成用粉末供給組成物、使用方法及び製品 | |
| JPS5887273A (ja) | セラミツク被覆層を有する部品とその製造方法 | |
| JPH0447018B2 (ja) | ||
| CN109415795A (zh) | 自修复热障层及其制造方法 | |
| JP2003342751A (ja) | 耐熱構造部材およびその製造方法 | |
| JPH09316622A (ja) | ガスタービン部材及びその遮熱コーティング方法 | |
| JP4388466B2 (ja) | ガスタービン、遮熱コーティング材、その製造方法及びタービン部材 | |
| JP3413096B2 (ja) | 耐熱部材およびその製造方法 | |
| Huang et al. | Compatibility of low thermal conductivity and high infrared emissivity of plasma-sprayed Sm2Hf2O7 and Pr2Hf2O7 coatings | |
| CN114480999A (zh) | 超高温长寿命热障涂层材料及超高温长寿命热障涂层的制备方法 | |
| JPS6141757A (ja) | しや熱コ−テイング用ＺｒＯ２系粉末 | |
| JP3319577B2 (ja) | 溶射材料とその製造方法、それを用いた耐熱被覆および耐熱部材 | |
| JPH09176821A (ja) | 遮熱コーティング部材及びその製造方法 | |
| JP3410955B2 (ja) | 耐熱部材およびその製造方法 | |
| JPH09287065A (ja) | 耐熱被覆部材 | |
| EP3184591B1 (en) | Corrosion protection of metals | |
| JP4644803B2 (ja) | 熱遮蔽コーティング部材の製造方法及び熱遮蔽コーティング部材 | |
| JPH0978257A (ja) | 遮熱被覆材料 |