[发明专利]隔热涂层膜以及涡轮构件

说明书

本发明提供一种隔热涂层膜(13)，即使是重油燃烧燃气轮机等在熔融盐环境下使用的燃气轮机，也显示出高耐老化性，而且不需要复杂的工序，而能够以低成本有效地形成，该隔热涂层膜(13)由在构成涡轮构件的母材(10)上喷镀形成的陶瓷材料构成，母材由耐热合金构成，使用镱部分稳定化氧化锆来作为隔热涂层膜(13)的陶瓷材料，并且该隔热涂层膜(13)的气孔率为5％以上且小于8％。

技术领域

本发明涉及隔热涂层膜、以及使用其的涡轮构件。

本申请基于2017年3月28日在日本申请的特愿2017-62063号主张优先权，并将其内容引用于此。

背景技术

对于例如燃气轮机构件等高温部件，以往在母材的表面实施隔热涂层(ThermalBarrier Coating：以下有时记载为“TBC”)。隔热涂层是指，在母材的表面通过喷镀来覆盖热传导率小的喷镀材料、例如热传导率小的多孔质的陶瓷系材料，由此，能够提高高温部件的隔热性以及耐老化性。

另一方面，用于燃气轮机的燃料多样化，不仅是以往的使用气体的燃气轮机，作为燃料而使用低质燃料、例如称为A重油的油燃料的燃气轮机的需求也在提高。在上述那样的燃烧重油的燃气轮机中，隔热涂层暴露在包含由重油中含有的钠、硫等产生的硫酸钠的熔融盐中，从而有可能熔融盐浸透到隔热涂层的内部，并由于该浸透的熔融盐，从而损伤由陶瓷构成的隔热涂层。

作为考虑了重油燃烧燃气轮机的隔热涂层中的、熔融盐环境方面的问题的技术，已经提出了专利文献1的技术。

在专利文献1提出的方案中，使形成于耐热合金构成的母材上的隔热涂层为由多孔质的陶瓷构成的隔热层(多孔质层)、以及形成于该多孔质层上的含有陶瓷纤维且以二氧化硅为主要成分的致密质的环境遮挡层(致密层)的双层结构，并且构成为使致密层的二氧化硅的一部分侵入多孔质层的气孔内。需要说明的是，在专利文献1提出的方案中，作为隔热层即多孔质层的陶瓷材料，优选使用稳定化氧化锆，特别是优选由氧化钇(Y₂O₃)部分稳定化的氧化锆(氧化钇部分稳定化氧化锆；以下有时记载为“YSZ”)。

在上述那样的专利文献1提出的隔热涂层中，在重油燃烧燃气轮机等熔融盐环境下的使用中，以最表面侧的二氧化硅为主要成分的致密层防止熔融盐向由部分稳定化氧化锆等构成的多孔质层(隔热层)浸透，由此防止隔热涂层的剥离，且显示出高耐老化性。

另一方面，在专利文献2中，通过氧化镱(镱；Yb₂O₃)而部分稳定化的氧化锆(镱部分稳定化氧化锆；以下有时记载为“YbSZ”)，在通常的气体焚烧的燃气轮机环境、即不存在硫酸盐的环境下，由于该较高的高温结晶稳定性而明确地显示出较高的热循环耐老化性。另外，在气体焚烧的情况下，通过将皮膜的气孔率设为8～15％，由此显示出较高的热循环耐老化性。

而且，在专利文献3中，在陶瓷隔热涂层中，作为YbSZ等喷镀粉末，使用具有其粉末粒子的大小、特别是累积粒度10％的粒径为30μm以上100μm以下的粒度分布，最大粒径为150μm以下，以3％以下的比例含有粒径30μm的粒子、以8％以下的比例含有粒径40μm的粒子的喷镀粉末粒子，通过形成上述那样的粒度分布，皮膜中的缺陷大幅降低，显示出较高的热循环耐老化性。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-167994号公报

专利文献2：日本专利第4388466号公报

专利文献3：日本专利第5602156号公报

专利文献4：日本专利第4969094号公报

专利文献5：日本特开2017-116272号公报

发明内容

发明要解决的课题