JPS6267160A - 耐熱構造体 - Google Patents
耐熱構造体Info
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- JPS6267160A JPS6267160A JP60204403A JP20440385A JPS6267160A JP S6267160 A JPS6267160 A JP S6267160A JP 60204403 A JP60204403 A JP 60204403A JP 20440385 A JP20440385 A JP 20440385A JP S6267160 A JPS6267160 A JP S6267160A
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- heat
- resistant
- heat resistant
- coating layer
- oxide
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- Pending
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (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に係り
、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。
、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〕
耐熱合金部品に要求される８温特性は、／■−々苛酷に
なってゆく。なかでもカスタービン部材としての耐熱合
金部品は、カスタービンの高温化に伴ない、１４００°
Ｃ以上のガス温用に耐えることも要求され始めている。
なってゆく。なかでもカスタービン部材としての耐熱合
金部品は、カスタービンの高温化に伴ない、１４００°
Ｃ以上のガス温用に耐えることも要求され始めている。
しかし、従来の耐熱合金でほぞの高温に耐えることは難
しく、タービン部材にＳ！３Ｎ４やＳｉＣのセラミック
材料か代えられているが、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から８温部材として使
用する方法かとられているが、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
。
しく、タービン部材にＳ！３Ｎ４やＳｉＣのセラミック
材料か代えられているが、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から８温部材として使
用する方法かとられているが、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
。
耐熱被覆は、従来の耐熱合金−Ｌに熱伝導）衰の低いセ
ラミックを被覆し、基材合金を高熱より保護する７Ｊ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りセラミック層
は剥離を生じ易い。したｈつて、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。
ラミックを被覆し、基材合金を高熱より保護する７Ｊ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りセラミック層
は剥離を生じ易い。したｈつて、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。
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。
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、好
ましくは結合層を介して、５へ一６５ｍｏｌｅ％の酸化
セリウムと３５〜９５ｍｏｌ８％の酸化ジルコニウムと
１〜８ｍｏｌｅ％の酸化イツトリウムを含み、さらに好
ましくは酸化セリウムと酸化ジルコニウムと酸化イツト
リウムが仝杖で固溶した相を主成分とする、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。
ましくは結合層を介して、５へ一６５ｍｏｌｅ％の酸化
セリウムと３５〜９５ｍｏｌ８％の酸化ジルコニウムと
１〜８ｍｏｌｅ％の酸化イツトリウムを含み、さらに好
ましくは酸化セリウムと酸化ジルコニウムと酸化イツト
リウムが仝杖で固溶した相を主成分とする、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。
−つ −
まず本発明における耐熱合金としては、用途等により従
来から知られた耐熱合金を適宜選択できるが、実用上Ｉ
Ｎ ９３９． Ｉ Ｎ ７３８１ＣなどのＮｉ基耐
熱合金、またはＸ −４０，Ｍ Ａ Ｒ−Ｍ −５０９
などのＣｏ基耐熱合金を用いる事か好ましい。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に
応じ、へ１２０３粒等により→ノン１−ブラスト処理を
施し、表面を溶射被覆に適した状態とした後、望ましく
は、高耐食性のＮｉ−０ｒ−１２−Ｙ系等のＮｉ１合金
、Ｃ０−Ｃｒ−／’ＩＩＹ系等のＣｏ塁金合金又はＮ
ｉ ＣｏＣｒＡｎ Ｙ等の粉末を３００Ｉｍ以下被覆し
て結合層を形成する。この結合層は、■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に基因す
る熱応力を緩和する、の２点の役割をなす。したがって
、結合層は、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、材料が適切であり、本発明では特
に高耐食性のＮｉ暴またはＣｏ基の合金が好ましい。
来から知られた耐熱合金を適宜選択できるが、実用上Ｉ
Ｎ ９３９． Ｉ Ｎ ７３８１ＣなどのＮｉ基耐
熱合金、またはＸ −４０，Ｍ Ａ Ｒ−Ｍ −５０９
などのＣｏ基耐熱合金を用いる事か好ましい。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に
応じ、へ１２０３粒等により→ノン１−ブラスト処理を
施し、表面を溶射被覆に適した状態とした後、望ましく
は、高耐食性のＮｉ−０ｒ−１２−Ｙ系等のＮｉ１合金
、Ｃ０−Ｃｒ−／’ＩＩＹ系等のＣｏ塁金合金又はＮ
ｉ ＣｏＣｒＡｎ Ｙ等の粉末を３００Ｉｍ以下被覆し
て結合層を形成する。この結合層は、■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に基因す
る熱応力を緩和する、の２点の役割をなす。したがって
、結合層は、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、材料が適切であり、本発明では特
に高耐食性のＮｉ暴またはＣｏ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）ホした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。
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。
次に耐熱被覆層であるが、酸化セリウムと酸化ジルコニ
ウムと酸化イツトリウムから構成され、好ましくは前記
３成分が固溶した粉末を例えば溶射して、５〜６５ｍｏ
ｌｅ％酸化セリウムと３５〜９５ｍｏｌｅ％の酸化ジル
コニウムと１〜１ ｏｍｏ ｌ ８％の酸化イツトリウ
ムからなる耐熱被覆層を例えば１＃厚さ以下形成する。
ウムと酸化イツトリウムから構成され、好ましくは前記
３成分が固溶した粉末を例えば溶射して、５〜６５ｍｏ
ｌｅ％酸化セリウムと３５〜９５ｍｏｌｅ％の酸化ジル
コニウムと１〜１ ｏｍｏ ｌ ８％の酸化イツトリウ
ムからなる耐熱被覆層を例えば１＃厚さ以下形成する。
この耐熱被覆層は、酸化セリウムと酸化ジルコニウムと
酸化イツトリウムが、上述した範囲になるように、溶射
等で被覆形成することで初めて、優れたしゃ熱特性を有
する。さらに、酸化セリウムと酸化ジルコニウムと酸化
イツトリウムが全て固溶した相が主成分、望ましくは５
０％以上、となる耐熱被覆層を具備する耐熱構造体は、
優れた耐久性を有するものとなる。
酸化イツトリウムが、上述した範囲になるように、溶射
等で被覆形成することで初めて、優れたしゃ熱特性を有
する。さらに、酸化セリウムと酸化ジルコニウムと酸化
イツトリウムが全て固溶した相が主成分、望ましくは５
０％以上、となる耐熱被覆層を具備する耐熱構造体は、
優れた耐久性を有するものとなる。
以上の如く構成された、本発明に係る耐熱構造体におい
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じゃ熱、耐熱
特性を有する耐熱構造体を１ｑることができる。
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じゃ熱、耐熱
特性を有する耐熱構造体を１ｑることができる。
（発明の実施例オ〕
耐熱合金からなる構造体として第１表に示す組のＡｌ２
２０３粒子によりサンドブラスト処理した。
２０３粒子によりサンドブラスト処理した。
そして、そのＮｉ基合金表面に結合層としての１合金粉
末をプラズマ溶射装置により溶射距離１Ｍ、電流値７０
０Ａ、電流値３４Ｖの条件で約１００ＪＪＩＲ厚さとな
るように溶射被覆した。さらに、前記結合層よｌ＼酸化
セリウム−酸化ジルコニウム−酸化イツトリウムから成
る溶射粉末を同装置により溶射距離８５＃、電流値８０
０Ａ電圧値３８Ｖの条件で約３００帳厚さとなるように
溶射を施し、耐熱被覆層を形成した。これは第２表に示
す１１種類の溶用粉末を用いて、第３表に示す組成の耐
熱被覆層を形成し第２表 第３表 ｌ − 次いで、これらの耐熱構造体の熱衝撃試験を行なった。
末をプラズマ溶射装置により溶射距離１Ｍ、電流値７０
０Ａ、電流値３４Ｖの条件で約１００ＪＪＩＲ厚さとな
るように溶射被覆した。さらに、前記結合層よｌ＼酸化
セリウム−酸化ジルコニウム−酸化イツトリウムから成
る溶射粉末を同装置により溶射距離８５＃、電流値８０
０Ａ電圧値３８Ｖの条件で約３００帳厚さとなるように
溶射を施し、耐熱被覆層を形成した。これは第２表に示
す１１種類の溶用粉末を用いて、第３表に示す組成の耐
熱被覆層を形成し第２表 第３表 ｌ − 次いで、これらの耐熱構造体の熱衝撃試験を行なった。
これは、前述した円筒形の耐熱構造体を赤外線加熱装置
内に、設置し、外表面を７Ｊ［］熱覆るとともに円筒体
内部を空冷して、耐熱構造体内に温度勾配を設けた。試
験は外表面の温度を５００°Ｃ／ｍｉｎの速麿で１２５
０℃まで昇温した後１時間保持、眼により亀裂発生が観
察されるまでのくり返し回数を測定するものである。第
４表にその結果を示す。
内に、設置し、外表面を７Ｊ［］熱覆るとともに円筒体
内部を空冷して、耐熱構造体内に温度勾配を設けた。試
験は外表面の温度を５００°Ｃ／ｍｉｎの速麿で１２５
０℃まで昇温した後１時間保持、眼により亀裂発生が観
察されるまでのくり返し回数を測定するものである。第
４表にその結果を示す。
以下余白
第 ４ 表
第４表から明らかな如く、未発明の耐熱ｖＩＩ造体の高
温耐久性が優れていることがわかる。また混合より固溶
し−Ｃいたｈが特性に優れることもわかる。
温耐久性が優れていることがわかる。また混合より固溶
し−Ｃいたｈが特性に優れることもわかる。
Claims (3)
- （１）耐熱合金からなる構造体と、前記構造体表面に、
５〜６５ｍｏｌ％の酸化セリウムと３５〜９５ｍｏｌ％
の酸化ジルコニウムと１〜８ｍｏｌ％の酸化イットリウ
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）構造体表面に結合層を介して耐熱被覆層を具備す
ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の耐熱
構造体。 - （３）耐熱被覆層が、酸化セリウムと酸化ジルコニウム
と酸化イットリウムが固溶した相を主成分とすることを
特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の耐熱構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60204403A JPS6267160A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 耐熱構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60204403A JPS6267160A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 耐熱構造体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6267160A true JPS6267160A (ja) | 1987-03-26 |
Family
ID=16489964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60204403A Pending JPS6267160A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 耐熱構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6267160A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03156103A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-07-04 | Toyota Motor Corp | 相対移動装置 |
| 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 |
-
1985
- 1985-09-18 JP JP60204403A patent/JPS6267160A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03156103A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-07-04 | Toyota Motor Corp | 相対移動装置 |
| 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 |
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