JPS60243259A - 耐熱構造体 - Google Patents

耐熱構造体

Info

Publication number
JPS60243259A
JPS60243259A JP59096581A JP9658184A JPS60243259A JP S60243259 A JPS60243259 A JP S60243259A JP 59096581 A JP59096581 A JP 59096581A JP 9658184 A JP9658184 A JP 9658184A JP S60243259 A JPS60243259 A JP S60243259A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
resistant
heat resisting
alloy
coating layer
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.)
Pending
Application number
JP59096581A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Suzuki
隆夫 鈴木
Masayuki Ito
伊藤 昌行
Yoshikazu Takahashi
高橋 由和
Hiromitsu Takeda
博光 竹田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59096581A priority Critical patent/JPS60243259A/ja
Publication of JPS60243259A publication Critical patent/JPS60243259A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、耐熱合金部品の高温耐久性向上技術i二係
シ、特にセラミック耐熱被覆層を改良した耐熱構造体に
関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
耐熱合金部品(=要求される高温特性は、年々苛酷にな
ってゆく。なかでもガスタービン部材としての耐熱合金
部品は、ガスタービンの高温化に伴ない、1400℃以
上のガス温度に耐えることも要求され始めている。しか
し、従来の耐熱合金ではその高温に耐えることは難しく
、タービン部材にSi、N、やSiCのセラミック材料
が考えられているが、その実用化にはまだ時間を要する
。そこで耐熱合金を冷却しながら高温部材として使用す
る方法がとられているが、冷却に伴なう熱効率低下が問
題となっている。そして、現在は、セラミックスの低熱
伝導性を利用した耐熱被覆が重要視され始めてい・る〇 耐熱被覆は、従来の耐熱合金上(:熱伝導度の低いセラ
ミックを被覆し、基材合金を高熱よ)保護する方法であ
る。セラミックは一般に熱膨張係数が小さく、セラミッ
ク被覆後基材合金との熱膨張差によシセラミック層は剥
離を生じ易い。したがって、耐熱被覆に適用されるセラ
ミック材料は、単に熱伝導度が低いだけでなく、熱膨張
係数も耐熱合金のそれに近い値を有することが好ましい
そこで、そのようなセラミック材料を耐熱被覆した耐熱
構造体が望まれていた。
〔発明の目的〕
本発明は上記の点に鑑み、しや熱効果の優れた耐熱被覆
を具備し、しかも温度変化の激しい高温度下で使用して
も劣化の生じることの少ない熱衝撃特性の優れた耐熱構
造体を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は所定形状の耐熱合金からなる構造体表面に、結
合層を介して5〜55mo1%の酸化セリウムと35〜
95mo1% (奸才しく #i 20〜5Qmo1%
 )の酸化ジルコニウムとを含む耐熱被覆層を具備した
ことを特徴とする。耐熱構造体である。
才ず本発明における耐熱合金としては、用魂等(二よシ
従来から知られた耐熱合金を適宜選択できるが、実用上
lN939 、lN738LCなどのNi基耐熱合金、
またはX −40、MAR−M−509表どのCO基耐
熱合金を用いる事が好ましい。次に前記耐熱合金からな
る構造体の被覆層を設ける表面は必要(:応じ、入/、
0.粒等によシサンドブラスト処、理を施し、表面な溶
射被覆に適した状態とした後、例えば高耐食性のN1−
Cr−AI−Y系等のNi基合金。
Co−Cr−AI −Y系等のCO基合金、又ハN1c
ocrAl!Y等の粉末を300μm 以下被覆して結
合層を形成する。との結合層は、■耐熱合金からなる構
造体の高温耐腐食特性を向上させる、■耐熱合金からな
る構造体と複合酸化物被覆層との熱膨張差l二起因する
熱応力を緩和する、02点の役割をなす。
したがって、結合iは、優れた高温耐腐食特性を有し、
その熱膨張係数が耐熱合金基材のそれと複合酸化物被覆
層のそれとの中間の値を有する、材料が適切であシ、本
発明では特に高耐食性のNi基またはCe基の合金が好
ましい。
また、この結合層の形成手段としては上述した2点の役
割を有した方法であれば適宜選択でき、溶射法、、CV
D法、PVD法等を用いる事ができる。実用上は溶射法
を用いる事により特に優れたものとなる。
また耐熱被覆層は、酸化セリウムと酸化ジルコニウムと
を主成分とする粉末を例えば溶射して、5〜55no 
1 %の酸化セリウムと35〜95mo 1 %の酸化
ジルコニウムからなる耐熱被覆層1龍厚さ以下形成する
。辷の耐熱被覆層は、酸化セリウムと酸化ジルコニウム
とを合わせ、上述した範囲に々るように、溶射等で被覆
形成することで初めて、優れたじゃ熱特性を有するもの
となる。
なお、本発明における耐熱゛被覆層としての酸化セリウ
ム−酸化ジルコニウム層は、酸化セリウム−酸化ジルコ
ニラ文自体でも良いし、さらにimol係以下、好まし
くは10mol %以下のY、O8,CaO、MgO等
を含むものでも本願効果を逸脱しないものであれば適宜
選択できることは言うまでもない。
さらに本発明においては、前記耐熱被覆層の下地として
、つまシ結合層と前記耐熱被覆層との間に100〜30
0μm程度の酸化セリウムを設ける事ができる。この様
に酸化セリウム層を設ける事にょシ結合層、酸化セリウ
ム層、耐熱被援層と熱膨張係数が大きいものから順次積
層された事となル°、熱膨張係数の差に起因する熱応力
の発生を最少限C:抑える効果を生じる。
〔発明の効果〕
以上の如く構成された、本発明蓋:係る耐熱構造体に右
いては、前述の如き特定の耐熱被覆層を形成したために
、極めて低い熱伝導度と適切な熱膨張係数を有する耐熱
被覆層が実現し、優れた熱衝撃特性と優れたしゃ熱、耐
熱特性を有する耐・熱構造体を得ることができる。
〔発明の実施例1〕 耐熱合金からなる構造体として第1表に示す組成を有す
るNi基合金を(資)x 10 X 3 (11113
)に切断加工し、その表面を約1n粒径のA403粒子
によルサンドブラスト処理した。そして、そのNi基合
金表面C;結合層としてのNi−170r −6AI!
−0,6Y合金粉末をプラズマ溶射装置によシ溶射距離
125m1%電流値700A、電圧値34Vの条件で約
100μm厚さとなるよう溶射被覆した。さらに、前記
結合層上へ酸化セリウム−酸化ジルコニウム粉末を同装
置によシ溶射距@95wx、電流値80QAlii圧値
asv。
条件で約300μm厚さとなるように溶射を施し、25
 CeO,−75Zrotの耐熱被覆層を形成し耐熱構
造体を得た。また、第2表に合わせ示す耐熱被覆層を有
する耐熱構造体も、上記と同様な方法にょシ得た。第2
表中、B、C,Dが本発明に係る耐熱構造体であシ、F
、Gが従来の耐熱被覆を有する耐熱構造体である。
次いで、それらの耐熱構造体の熱衝撃試験を行なった。
これは、大気中で1250℃×(資)−加熱、250℃
×60m+冷却の熱衝撃試験なく)返し、肉眼C:よシ
龜裂発生が観察されるまでの〈)返し回数を測定するも
のである。第3表にその結果を示す。
第 1 表 (以下余白) 第2表 第 3 表 〔実施例2〕 Mを8φ×6φx50(−) 寸法のパイプ形状に切断
加工し、その外表面を約111I11粒径のA401粒
子によ如すンドブラスト熟理した。そして、そのMパイ
プ外側表面1: 50ZrO,−45CeO,−5Y、
0.粉末を実施例1と同様な条件で約500μm厚さと
なるよう溶射被覆した。
上記のようにして得た構造体を、16N塩酸中に、浸し
て、 A/パイプを溶解除去し、耐熱被覆層だけヨ)成
るパイプを得た。次いでそのパイプを用いて、押棒式示
差熱膨張計によp、その熱膨張率を測定した。その結果
を、第2表中F、G耐熱構造体の耐熱被覆層の測定結果
と合わせ、第1図に示す。なお図中曲線aは第2表中C
を、曲線すは第2表Fを、曲線Cは第2表中Gの耐熱構
造体をそれぞれ示す。
この結果によシ、本発明に係る耐熱構造体の耐熱被覆層
の熱膨張率が、従来の安定化ZrO,耐熱被覆層のそれ
よJ)4大きく、且つ、従来のCeO。
耐熱被覆層のそれよシも温度(:対する変化の小さいこ
とが判る。辷れは、本発明に係る耐熱構造体が優れた熱
衝撃特性を有することの理論的裏付けを示すものと言え
る。
〔実施例3〕 A/を8φx3(at)の円板状に切断加工し、その表
面を約1m粒径のA40.粒子によ)サンドブ2スト処
理した。そして、その片表面に50ZrO,−45Ce
O1−5Y、 0.粉末を実施例1と同様な条件で約I
m厚さとなるよう溶射被覆した。次いで、16N塩酸中
に浸して、M板を溶解除去し、耐熱被覆層だけよシ成る
円板を得た。
上記のようにして得た耐熱被覆層の円板の熱伝導度を、
レーザフラッシュ法によ)測定した。また、比較例とし
て、第2表中F、G耐熱構造体の耐熱被覆層の測定結果
と合わせ、第2図に示す。
なお図中の曲線符号は第1図と同じ亀のを用いた。
この結果によシ、本発明に係る耐熱構造体の耐熱被覆層
の熱伝導度が、従来の安定化ZrO,耐熱被覆層のそれ
、および従来のCe O,耐熱被覆層のそれよりも、高
温に2いては低い熱伝導度を有し、耐熱被覆として優れ
なしや熱特性を有することが判る。
〔実施例4〕 実施例1と同様の条件でサンドブラスト処理したNi基
合金表面に200 torrアルゴン雰囲気中、37V
 800 A (7)条件でNi ′−170 r −
6AI!−0,6Y合金粉末を約100μm厚さとなる
よう溶射被覆し結合層を得た。さらにとの結合層上に同
装置によシ溶射路離100間、電流値800 A 、電
圧値あ■の条件でCeO鵞被覆層を約150μm 得た
。次いで、その表面に45CeO,・50ZrO2・4
y、o3粉末を、37V 、 800 Aの条件で約関
μm 被覆した後、さらC″−ZrO,−sy、o、被
覆層を約100pm 被覆した。Ce O,とZr0t
−sy、o。
よシなる、いわゆるグレーディング構造の耐熱被覆層を
得た。
上記のようにして得た本発明に係る耐熱構造体の耐酸化
試験を行った。これは耐熱構造体を大気中で1080℃
炉中保持し、肉眼によシ亀裂発生が観察されるまでの時
間を測定したものである。同時に耐熱被覆層がCe O
,単体からなる耐熱構造体の耐酸化試験を同様にして行
った。結果を第4表に示す。
第4表
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明(二係る耐熱構造体の耐熱被覆層の熱
伝導度を示す曲線図、 第2図は、本発明に係る耐熱構造体の耐熱被覆層の熱膨
張係数を示す曲線図。 代理人 弁理士 則近憲佑(他1名) 第 1 図 且崖tK] 第2図 3乱崖 [K)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 、l) 耐熱合金からなる構造体と、前記構造体表面に
    、結合層を介して、b〜55mo1 %の酸化セリウム
    と35〜95mo1 %の酸化ジルコニウムとを含む耐
    熱被覆層を具備したことを特徴とする耐熱構造体。 2)耐熱被覆層が茄〜’7mo1 %の酸化セリウムを
    含む事を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の耐熱構
    造体。
JP59096581A 1984-05-16 1984-05-16 耐熱構造体 Pending JPS60243259A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59096581A JPS60243259A (ja) 1984-05-16 1984-05-16 耐熱構造体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59096581A JPS60243259A (ja) 1984-05-16 1984-05-16 耐熱構造体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60243259A true JPS60243259A (ja) 1985-12-03

Family

ID=14168916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59096581A Pending JPS60243259A (ja) 1984-05-16 1984-05-16 耐熱構造体

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60243259A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5147731A (en) * 1990-08-30 1992-09-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Stabilized zirconia/CoCRAlY high temperature coating
JPH07144971A (ja) * 1993-11-18 1995-06-06 Chichibu Onoda Cement Corp 溶射材料

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5147731A (en) * 1990-08-30 1992-09-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Stabilized zirconia/CoCRAlY high temperature coating
JPH07144971A (ja) * 1993-11-18 1995-06-06 Chichibu Onoda Cement Corp 溶射材料

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7998601B2 (en) Sandwich thermal insulation layer system and method for production
JPH0118994B2 (ja)
JP2002522646A (ja) 多層断熱被膜システム
JPH01279781A (ja) セラミック被覆耐熱部材
JPS5887273A (ja) セラミツク被覆層を有する部品とその製造方法
JPH0715141B2 (ja) 耐熱部品
JP7232295B2 (ja) 基材上に高温保護層を接合するための付着促進層、並びにそれの製造方法
KR101681195B1 (ko) 자가치유능을 갖는 열차폐 코팅 시스템
JP3700766B2 (ja) 熱遮蔽皮膜被覆部材並びに溶射用粉体
JPS63118059A (ja) 断熱コーティング法及びガスタービン燃焼器
JPH06306640A (ja) 高温被曝材料
WO1992005298A1 (en) Columnar ceramic thermal barrier coating with improved adherence
JPH0563555B2 (ja)
JPS60243259A (ja) 耐熱構造体
JPS62211387A (ja) セラミツク被覆耐熱部材の製造方法
JP3876176B2 (ja) 熱遮蔽コーティング膜用セラミック組成物
JPH05263212A (ja) 耐熱被覆
JPS62211390A (ja) セラミツク被覆耐熱部材およびその製造方法
JPS62211389A (ja) セラミツク被覆タ−ボチヤ−ジヤ−及びその製造方法
JPH07214723A (ja) 熱遮蔽材料
JP2933160B2 (ja) 複合セラミック遮熱コーティング及びその形成方法
JPS61243164A (ja) 耐熱被覆の形成方法
JPH11124662A (ja) 自己修復性断熱皮膜およびその製造方法
JPH0610354B2 (ja) セラミツク被覆耐熱部材およびその製造方法
JPS58161777A (ja) 耐熱構造体