[发明专利]涂层构造及表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确保燃气涡轮部件等的高温部件的至少一部分的耐热性-耐水蒸气腐蚀性的涂层构造及表面处理方法。

背景技术

近年来，作为在包含水蒸气的高温气体环境下使用的燃气涡轮部件等的高温部件的材料，值得关注的是使用了与镍合金等相比具有更优秀的耐热性且比重小的SiC系列陶瓷基复合材料(CMC)。另一方面，发现在高温气体中的水蒸气会引起含Si的材料的腐蚀反应，在作为高温部件的材料使用SiC系列陶瓷基复合材料的情形下，需要对高温部件的至少一部分确保耐热性-耐水蒸气腐蚀性。并且，为了确保耐热性-耐水蒸气腐蚀性(water vapor wall-thinningresistance)，通常对高温部件的一部分进行以下涂层构造的施工。

即，在高温部件的一部分的表面，形成有由包含玻璃的氧化物陶瓷所构成的中间层。并且，在中间层表面形成有由具有耐热性-耐水蒸气腐蚀性的涂层材料所构成的耐环境覆膜。换言之，在高温部件的一部分的表面，介由中间层形成耐环境覆膜。在这里，构成中间层的氧化物陶瓷的热膨胀系数，是在构成高温部件的SiC系列陶瓷基复合材料的热膨胀系数和构成耐环境覆膜的涂层材料的热膨胀系数之间。

由此，通过中间层可阶段性缓和高温部件和耐环境覆膜的热膨胀之差所引起的耐环境覆膜的残留应力，抑制耐环境覆膜的破裂、剥离，可长期确保高温部件的耐热性-耐水蒸气腐蚀性。

并且，作为与本发明有关的现有技术，有专利文献1及专利文献2中所示的内容。

专利文献1：日本特开第2004-346428号公报

专利文献2：日本特开第2005-200226号公报

然而，在形成由氧化物陶瓷所构成的中间层的情形下，从涂层构造施工的容易、确实性的角度考虑而使用喷涂法。另一方面，通过喷涂法所构成的中间层的陶瓷粒子(喷涂粒子)处于不稳定的状态，一旦暴露于900℃以上高温气体环境时，中间层内的陶瓷粒子烧结而过渡到稳定的状态，使中间层体积收缩。从而高温部件在900℃以上的高温气体环境下使用时，导致中间层容易发生破裂、剥离，难以长期确保高温部件的耐热性-耐水蒸气腐蚀性。即，在提高涂层构造的施工，换言之，在提高表面处理的施工的容易、确实性的基础上，存在难以长期确保900℃以上的高温气体环境下所使用的高温部件的耐热性-耐水蒸气腐蚀性的问题。

发明内容

基于上述问题的不足，本发明的目的在于提供一种可解决上述问题的、具有新的构成的涂层构造及表面处理方法。

本发明是以如下方式实现的。本发明第一侧面的涂层构造，是在包含水蒸气的高温气体环境下使用，且确保由SiC系列陶瓷基复合材料所构成的高温部件的至少一部分的耐热性-耐水蒸气腐蚀性的涂层构造，其中包括：

在所述高温部件的一部分的表面通过喷涂所形成，且由包含玻璃的氧化物陶瓷所构成的中间层；

在所述中间层的表面形成，且由具有耐热性-耐水蒸气腐蚀性的涂层材料所构成的耐环境覆膜，

其中，构成所述中间层的所述氧化物陶瓷，是在室温至1400℃范围内结晶相不变化或虽然结晶相变化但保持相同体积的多种氧化物陶瓷，所述多种氧化物陶瓷的热膨胀系数，是在构成所述高温部件的所述SiC系列陶瓷基复合材料的热膨胀系数和构成所述耐环境覆膜的所述涂层材料的热膨胀系数之间。

根据本发明第二侧面的表面处理方法，是在包含水蒸气的高温气体环境下使用，且确保由SiC系列陶瓷基复合材料所构成的高温部件的至少一部分的耐热性-耐水蒸气腐蚀性的表面处理方法，包括如下工序：

将包含玻璃的氧化物陶瓷的粉末作为喷涂材料而使用，通过喷涂来将半熔融状态的所述氧化物陶瓷的粉末堆积到所述高温部件的一部分的表面，从而形成中间层的中间层形成工序；

在所述中间层形成工序结束后，将具有耐热性-耐水蒸气腐蚀性的涂层材料作为喷涂材料而使用，通过喷涂来将半熔融状态的所述涂层材料的粉末堆积到所述中间层的表面，从而形成耐环境覆膜的耐环境覆膜形成工序，

其中，用于所述中间层形成工序的所述氧化物陶瓷，是在室温至1400℃范围内结晶相不变化或虽然结晶相变化但保持相同体积的多种氧化物陶瓷，所述多种氧化物陶瓷的热膨胀系数，是在构成所述高温部件的所述SiC系列陶瓷基复合材料的热膨胀系数和构成所述耐环境覆膜的所述涂层材料的热膨胀系数之间。

附图说明

图1是表示说明根据本发明的一个实施形态的涂层构造及表面处理方法的示意图。