ストップバルブ用プラズマ熱遮断コーティング

ストップバルブコーティングのためのコアTBC技術

バルブ部品の熱遮断コーティングは、寸法適合性とシールの完全性を維持しながら、密着性、耐浸食性、および断熱性を提供しなければなりません。

• YSZベースのセラミックトップコート：断熱および熱疲労抵抗性のため

• MCrAlYボンドコート層：酸化防止およびTBC固定のため

• 不活性雰囲気下でのプラズマ溶射：気孔率制御のため

• コーティング厚さ：用途および暴露条件に応じて80〜250 μm

すべてのプロセスは、AMS 2437、ISO 14923、およびNADCAPコーティングガイドラインに従います。

ストップバルブアセンブリで一般的にコーティングされる材料

これらの基材は、サイクリック運転中の表面酸化と熱勾配を低減するセラミックコーティングの恩恵を受けます。

事例研究：蒸気タービン用YSZコーティングInconel 625バルブプラグ

プロジェクト背景

顧客は、920°Cで動作する高圧蒸気タービンで使用されるInconel 625バルブプラグにプラズマで施されたYSZコーティングを要求しました。コーティング目標厚さは150 μmで、表面粗さRa ≤ 5 μmでした。まずMCrAlYボンドコートが施され、その後YSZトップ層が施されました。

典型的なコーティングバルブ部品と用途

コーティングは、長期間の使用期間にわたる断熱性、シール面の保護、および寸法安定性のために設計されています。

熱遮断コーティングストップバルブ部品の課題

1. 1000°Cを超える熱サイクル中のボンドコート密着性の喪失

2. 蒸気または流れ粒子による浸食により、シート領域でのコーティング寿命が低下

3. 鋭い角または形状の不一致によるTBCトップ層の亀裂

4. セラミックと金属基材間の剥離を引き起こす異なる熱膨張

5. コーティング後のシール機能を確保するためのRa 3–5 μmの制御

ストップバルブアセンブリのためのプラズマTBCソリューション

• 低圧プラズマ溶射 (LPPS)により、高いボンド強度と制御された気孔率を確保

• 精密マスキングにより、シールゾーンおよび非コーティング面を保護

• 8 wt.% Y₂O₃組成のYSZにより、熱サイクル下での相安定性を確保

• HIP + 熱処理により、コーティング前の基材安定性を向上

• コーティング後の検査により、寸法適合性を確認

結果と検証

製造方法

基材は、鍛造または鋳造されたInconelおよびHastelloyからCNC加工されました。ボンドコートがプラズマで施され、その後、制御された温度と雰囲気下でセラミックトップコートが施されました。

精密仕上げ

溶射後の表面仕上げは、Ra 4.8 μmまでホーニングされました。重要な寸法はCMMで再チェックされ、シールの完全性が必要な箇所は手作業でラッピングされました。

後処理

部品は、TBC施後に熱処理を受け、ボンド安定化を行いました。最終的な不動態化は、残留汚染物質を除去するために実施されました。

検査

X線検査により、コーティングの密着性と層厚さが検証されました。SEMにより、剥離や亀裂がないことが確認されました。すべてのコーティングは、密着性 (≥30 MPa) および耐熱性について顧客仕様を満たしました。

FAQ

1. バルブTBCにはどのようなセラミック組成が使用されますか？

2. 曲がったバルブ表面でのコーティングの密着性をどのように確保しますか？

3. タービンストップバルブの典型的なコーティング厚さはどれくらいですか？

4. シール面はコーティングできますか、それともマスキングする必要がありますか？

5. TBCはステンレス鋼バルブボディに適用できますか？