[發明專利]熱障涂層、渦輪構件及燃氣輪機

在審

• 申請號: 201780034914.1
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN109312442A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 谷川秀次;妻鹿雅彥;鳥越泰治;岡島芳史;工藤大祐
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: C23C4/073
• 分類號: C23C4/073;C23C4/11;C23C4/18;F01D5/28;F01D9/02;F02C7/00;F23R3/42
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

確保熱障性及耐銹蝕性，且提高耐腐蝕性。具備：高氣孔層(6)，其形成于耐熱基材(100)上，且由陶瓷構成，并包含氣孔；以及致密層(7)，其形成于高氣孔層(6)上，且由陶瓷構成，致密層(7)的氣孔率為高氣孔層(6)的氣孔率以下且是0.9體積％以下，且層厚度為0.05mm以下，并且維氏硬度為800Hv以上。

技術領域

本發明涉及熱障涂層、具備熱障涂層的渦輪構件及燃氣輪機。

背景技術

例如，在專利文獻1中示出了通過一種熱障涂層的制造方法而制造出的熱障涂層，所述熱障涂層的制造方法包括在耐熱基材上形成金屬結合層的工序和在金屬結合層上形成陶瓷層的工序，形成陶瓷層的工序包括通過噴鍍而在金屬結合層上形成包含氣孔的高氣孔層的步驟、在高氣孔層上形成具有比高氣孔層致密的組織的致密層的步驟、以及對致密層的上表面進行研磨以使致密層成為規定厚度的步驟。

例如，在專利文獻2中，示出了一種皮膜系部件，該皮膜系部件包括在金屬部件上設置的含有化學穩定化氧化鋯材料的熱障涂層和在熱障涂層上設置的噴鍍氧化鋁系皮膜，氧化鋁系皮膜基于其總重量而含有87重量％以上的氧化鋁、另外具有對使含有鈣-鎂-鋁-硅混合氧化物系的污染物質的熔點上升而言有效的厚度，而且，噴鍍氧化鋁系皮膜的平均表面粗糙度小于4.0μm～約0.75μm。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第5737996號公報

專利文獻2：日本專利第5554488號公報

發明內容

發明要解決的課題

在專利文獻1中，通常的以往的熱障涂層(TBC：Thermal Barrier Coating)成為金屬結合層與陶瓷層依次涂覆而成的雙層構造，其目的在于，對于該熱障涂層而言，確保優異的熱障性，且耐銹蝕性高，且形成平滑的表面。于是，在專利文獻1中，如上所述，由高氣孔層及其層上的致密層構成陶瓷層。

然而，在以石油為燃料的燒油燃氣輪機設備中，作為渦輪構件的渦輪動葉及渦輪靜葉暴露于包含高溫腐蝕性物質(Na₂SO₄、CaSO₄等)的環境中。高溫腐蝕性物質浸透于熱障涂層內而使熱障涂層的壽命降低，因此，熱障涂層有可能剝離。

本發明是解決上述的課題的發明，其目的在于提供能夠確保熱障性及耐銹蝕性且提高耐腐蝕性的熱障涂層、渦輪構件及燃氣輪機。

用于解決課題的方案

為了達到上述的目的，本發明的一方案的熱障涂層具備：高氣孔層，其形成于耐熱基材上，且由陶瓷構成，并包含氣孔；以及致密層，其形成于所述高氣孔層上，且由陶瓷構成，所述致密層的氣孔率為所述高氣孔層的氣孔率以下且是0.9體積％以下，且層厚度為0.05mm以下，并且維氏硬度為800Hv以上。

根據該熱障涂層，能夠在高氣孔層中確保針對耐熱基材的熱障性。另外，通過在形成于高氣孔層上的致密層的氣孔率及維氏硬度方面具有致密的硬質膜，能夠確保耐銹蝕性。而且，通過在致密層的氣孔率方面具有致密性，能夠防止腐蝕性成分的浸透而提高耐腐蝕性。其結果是，能夠提高高溫腐蝕環境中的熱障涂層的耐久性。

為了達到上述的目的，本發明的一方案的熱障涂層具備：金屬結合層，其形成于耐熱基材上；高氣孔層，其形成于所述金屬結合層上，且由陶瓷構成，并包含氣孔；以及致密層，其形成于所述高氣孔層上，且由陶瓷構成，所述致密層的氣孔率為所述高氣孔層的氣孔率以下且是0.9體積％以下，且層厚度為0.05mm以下，并且維氏硬度為800Hv以上。