초고온 가스 터빈 열차폐 코팅용 저열전도 세라믹 분말 및 이를 이용한 열차폐 코팅
Low thermal conductivity ceramic coating powder for thermal barrier coating for ultra-high temperature gas turbine and its buildup method
특허 요약
본 발명은 초고온 가스 터빈 열차폐 코팅(TBC: Thermal barrier coating)용 저열전도 세라믹 분말 및 이를 이용한 열차폐 코팅에 관한 것으로, 제안된 코팅 분말은 La 계열 희토류 원소를 공동도핑한 세라믹 탑 코팅용 분말로 구성되며, 코팅층 구조는 약 100~150㎛ 두께의 기존 이트리아 안정화 산화지르코늄(7~8wt.%YSZ)으로 코팅한 하부 세라믹 코팅층(제 1층)과 본 발명에 따른 열차폐 코팅 분말인 La 계열 희토류 원소인 가돌리늄(Gd), 이터븀(Yb) 및 이트륨(Y) 원소의 산화물들이 공동 도핑된 산화지르코늄(ZrO 2 )의 혼합물(Gd-Yb-Y co-doped ZrO 2 , YGYZ)을 이용하여 코팅한 약 400~450㎛의 두께의 상부 세라믹 코팅층(제 2층)으로 구성된다. 본 발명에 따른 Gd-Yb-Y co-doped ZrO 2 (YGYZ)는 기존 YSZ 코팅 재료보다 우수한 저열전도도 및 단사정계 상으로의 상변태 억제로 인해 향상된 열 내구성을 나타내며, 또한, 본 발명에 따른 코팅은 CMAS(칼슘-마그네슘-알루미늄-실리케이트) 공격에 대한 탁월한 내성을 보여주는 효과가 있다.
청구항
번호청구항
1

La 계열 희토류 원소의 산화물들이 공동 도핑된 산화지르코늄(ZrO2)의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하고,상기 혼합물은,Gd2O3 1.53.0wt%, Yb2O3 2.522wt%, Y2O3 23~40wt% 및 ZrO2 Bal.을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고온 가스 터빈 열차폐 코팅용 저열전도 세라믹 분말.

2

삭제

3

제1항에 있어서,상기 세라믹 분말은,초고온 가스 터빈 열차폐 코팅의 상부 세라믹 코팅용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 초고온 가스 터빈 열차폐 코팅용 저열전도 세라믹 분말.

4

삭제

5

제1항에 있어서,상기 세라믹 분말은,입자의 크기가 125μm 체를 통과하고 45μm 체에 남는 것을 특징으로 하는 초고온 가스 터빈 열차폐 코팅용 저열전도 세라믹 분말.

6

금속 모재의 표면에 금속본드 코팅층, 열성장 산화물층(TGO) 및 세라믹 코팅층으로 이루어지는 초고온 가스 터빈용 열차폐 코팅에 있어서, 상기 금속본드 코팅층의 외면에 코팅되는 하부 세라믹 코팅층 및 하부 세라믹 코팅층의 외면에 코팅되는 상부 세라믹 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하고,상기 상부 세라믹 코팅층의 소재는,Gd2O3 1.53.0wt%, Yb2O3 2.522wt%, Y2O3 23~40wt% 및 ZrO2 Bal.을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고온 가스 터빈의 저열전도 열차폐 코팅.

7

제6항에 있어서,상기 하부 세라믹 코팅층의 소재는,이트리아-안정화 지르코늄 산화물(YSZ)인 것을 특징으로 하는 초고온 가스 터빈의 저열전도 열차폐 코팅.

8

제7항에 있어서,상기 하부 세라믹 코팅층은,두께가 100~150㎛인 것을 특징으로 하는 초고온 가스 터빈의 저열전도 열차폐 코팅.

9

제7항에 있어서,상기 상부 세라믹 코팅층의 소재는,La 계열 희토류 원소의 산화물들이 공동 도핑된 산화지르코늄(ZrO2)의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 초고온 가스 터빈의 저열전도 열차폐 코팅.

10

삭제

11

삭제

12

제9항에 있어서,상기 상부 세라믹 코팅층은,두께가 400~450㎛인 것을 특징으로 하는 초고온 가스 터빈의 저열전도 열차폐 코팅.