報告書番号

Q06005

タイトル（和文）

高速フレ－ム溶射によって施工されたCoNiCrAIYコ－ティングの組織変化を用いた温度推定手法

タイトル（英文）

Temperature estimation method by means of microstructural change of CoNiCrAlY coating deposited by high velocity oxygen fuel

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

高速フレーム溶射（HVOF）によって施工したコーティングの界面拡散層厚さを用いた温度推定手法の適用可能性を明らかにするとともにAl含有量の観点から耐酸化性を評価するため、試験片を900℃～1100℃の大気中で1000hまでの酸化試験を行い、組織変化を把握する。試験に供した試験片は、Ni基超合金Inconel738LC基材に、HVOFおよび減圧プラズマ溶射（LPPS）によってCoNiCrAlYコーティング（厚さ約200mm）を施工したものである。HVOFコーティングは、従来コーティングと同様に二相組織を呈していたが、コーティング中に酸化物や空孔をより多く含んでいることが確認された。酸化試験後のHVOFコーティングと基材との界面には、従来コーティングと同様に、相互拡散によって生じた界面拡散層が観察され、その厚さは試験時間の平方根に比例して成長することを確認した。また、本試験の範囲では、HVOF と従来コーティングで界面拡散層厚さに顕著な相違は認められなかった。したがって、HVOFコーティングに対しても界面拡散層厚さを用いた温度推定手法は適用可能であると考えられる。酸化試験後のHVOFコーティングの表面には、従来コーティングと同様、保護性の高いAl酸化層が形成した。また、酸化および相互拡散によるHVOFコーティング中の平均Al含有量の減少は、従来コーティングのそれとほぼ同量であった。本試験の範囲では、HVOFコーティングは、従来コーティングとほぼ同等の耐酸化性を有すると考えられる。

概要 （英文）

The microstructural changes of CoNiCrAlY coatings with the thickness of about 200mm deposited by high velocity oxygen-fuel (HVOF) and low pressure plasma spray (LPPS) under high-temperature oxidation environment is observed in order to validate the temperature estimation method and to examine their oxidation resistance. Both coatings include oxides and pores formed during the spraying process. Their area fractions are measured by the image processing of the coating microstructure acquired by an optical microscope. The HVOF coating includes the larger fraction than that in the LPPS one. The fractions change very little during the test. Significant diffusion of cobalt from the coating to the substrate is found by the analysis of an electron probe microanalyzer (EPMA), and a diffusion layer is formed along the boundary between the coating and substrate in both coatings (the boundary diffusion layer). The thickness increases in proportion to the square root of the test time. No significant difference between the two coatings in the thickness is found in the test. The growth rate of the thickness follows the Arrhenius relationship. Based on the relation, the equation for the temperature is derived as a function of the time and thickness. This equation enables us to estimate the temperature at the vicinity of the coating surface of a gas turbine part, referring to the operation time. Thus this temperature estimation method can be applied to HVOF coating as well as LPPS one. The oxidation resistance is examined in terms of Al-content in the coating measured by EPMA. It decreases as the test time passes since aluminum diffuses to the surface due to the oxidation and to the substrate due to the interdiffusion. No substantial difference in the decrease between the two coatings is observed during the test. The above results clarify that the oxides and pores in HVOF coating do not influence the growth of boundary diffusion layer and the decrease of Al-content, compared with LPPS coating.

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