JP2001059151A - 高温被削性構造 - Google Patents
高温被削性構造Info
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- JP2001059151A JP2001059151A JP11231318A JP23131899A JP2001059151A JP 2001059151 A JP2001059151 A JP 2001059151A JP 11231318 A JP11231318 A JP 11231318A JP 23131899 A JP23131899 A JP 23131899A JP 2001059151 A JP2001059151 A JP 2001059151A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coating
- high temperature
- contact
- sio
- machinability
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 １４００℃以上の高温に耐えられる被膜を有
する高温被削性構造を提供する。 【解決手段】 高温で接触する部品の一方に、Al2O3 が
RPO4, (RはLa,Ce,Y の何れか）に対し０．２から１の体
積比率となるように混合して被膜を形成し、他方の部品
が接触したとき削られるようにする。また高温で接触す
る部品の一方に、SiO2 がZrSiO4 に対し０．２から１の
体積比率となるように混合して被膜を形成しても良い。
する高温被削性構造を提供する。 【解決手段】 高温で接触する部品の一方に、Al2O3 が
RPO4, (RはLa,Ce,Y の何れか）に対し０．２から１の体
積比率となるように混合して被膜を形成し、他方の部品
が接触したとき削られるようにする。また高温で接触す
る部品の一方に、SiO2 がZrSiO4 に対し０．２から１の
体積比率となるように混合して被膜を形成しても良い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温下で、回転な
どを行なう移動体と間隙を有して配置された静止体との
一方に被膜を設け、他方が接触した場合被膜が削られて
他方の損傷を防止するようにした高温被削性構造に関す
る。
どを行なう移動体と間隙を有して配置された静止体との
一方に被膜を設け、他方が接触した場合被膜が削られて
他方の損傷を防止するようにした高温被削性構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンやジェットエンジンのロー
タに設けられた動翼の先端とシュラウドとは所定の間隙
が設けられており、シール性を保持している。振動など
の異常により動翼の先端がシュラウドに接触する場合が
あるが、このときシュラウドの間隙部が固いと動翼の先
端が損傷し、回転が正常にできなくなったり、シール性
が損なわれたりする。このためシュラウドの間隙部には
切削性のよい被膜を形成しておき、動翼の損傷を防止
し、被膜が削られるようにしておく。
タに設けられた動翼の先端とシュラウドとは所定の間隙
が設けられており、シール性を保持している。振動など
の異常により動翼の先端がシュラウドに接触する場合が
あるが、このときシュラウドの間隙部が固いと動翼の先
端が損傷し、回転が正常にできなくなったり、シール性
が損なわれたりする。このためシュラウドの間隙部には
切削性のよい被膜を形成しておき、動翼の損傷を防止
し、被膜が削られるようにしておく。
【０００３】このような被膜には次のような性質が要求
される。 切削性がよく接触してくる方の部材に損傷を与えな
い。 この接触と切削により被膜が大きく脱落しない。 被膜が接触してくる相手側に付着しない。 使用温度に耐える。 耐酸化性を有する。
される。 切削性がよく接触してくる方の部材に損傷を与えな
い。 この接触と切削により被膜が大きく脱落しない。 被膜が接触してくる相手側に付着しない。 使用温度に耐える。 耐酸化性を有する。
【０００４】このような被膜に代わるものとしてハニカ
ムが用いられる場合がある。また、耐酸化合金の粉末の
焼結もしくは溶射による被膜が用いられる。またZrO2の
粉末の溶射膜が用いられる。このZrO2の場合、被膜が固
く被削性が不良であり、相手側の動翼先端に切削性の良
い被膜を施している。
ムが用いられる場合がある。また、耐酸化合金の粉末の
焼結もしくは溶射による被膜が用いられる。またZrO2の
粉末の溶射膜が用いられる。このZrO2の場合、被膜が固
く被削性が不良であり、相手側の動翼先端に切削性の良
い被膜を施している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】動翼先端に被膜を形成
する場合、被膜が剥がれやすい。また１０００℃以上の
高温に耐えられるようなハニカムや被膜が存在しない。
なお、最近ジルコニアとイットリアの粉末を溶射した被
膜は１２００℃にも耐えられると言われている。しか
し、タービンの性能向上のため１４００℃以上の高温に
耐えられる被膜が要求されている。
する場合、被膜が剥がれやすい。また１０００℃以上の
高温に耐えられるようなハニカムや被膜が存在しない。
なお、最近ジルコニアとイットリアの粉末を溶射した被
膜は１２００℃にも耐えられると言われている。しか
し、タービンの性能向上のため１４００℃以上の高温に
耐えられる被膜が要求されている。
【０００６】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
で、１４００℃以上の高温に耐えられる被膜を有する高
温被削性構造を提供することを目的とする。
で、１４００℃以上の高温に耐えられる被膜を有する高
温被削性構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、高温で接触する部品の一方
に、Al2O3 がRPO4, (RはLa,Ce,Y の何れか）に対し０．
２から１の体積比率となるように混合して被膜を形成す
る。
め、請求項１の発明では、高温で接触する部品の一方
に、Al2O3 がRPO4, (RはLa,Ce,Y の何れか）に対し０．
２から１の体積比率となるように混合して被膜を形成す
る。
【０００８】Al2O3 とRPO4, (RはLa,Ce,Y の何れか）は
いずれも１４００℃以上の高温で安定して存在し、各々
２つの物質の界面の接合強度が弱い物質である。このた
めそれぞれの粉末を溶射または焼結などにより被膜を形
成すると、切削性がよく、高温に安定して耐え、耐酸化
性のある被膜が得られる。切削性をよくするためには両
物質が互いに接触して結合する必要がある。Al2O3 とRP
O4, (RはLa,Ce,Y の何れか）の粉末を体積でAl2O3 に対
しRPO4を０．２以上の割合で混合すれば、両物質は互い
に接触するようになるので必要な切削性が得られる。な
お、１以上の割合としても両物質の接触エリアは少なく
なるので、１以内がよい。
いずれも１４００℃以上の高温で安定して存在し、各々
２つの物質の界面の接合強度が弱い物質である。このた
めそれぞれの粉末を溶射または焼結などにより被膜を形
成すると、切削性がよく、高温に安定して耐え、耐酸化
性のある被膜が得られる。切削性をよくするためには両
物質が互いに接触して結合する必要がある。Al2O3 とRP
O4, (RはLa,Ce,Y の何れか）の粉末を体積でAl2O3 に対
しRPO4を０．２以上の割合で混合すれば、両物質は互い
に接触するようになるので必要な切削性が得られる。な
お、１以上の割合としても両物質の接触エリアは少なく
なるので、１以内がよい。
【０００９】請求項２の発明では、高温で接触する部品
の一方に、SiO2がZrSiO4に対し０．２から１の体積比率
となるように混合して被膜を形成する。
の一方に、SiO2がZrSiO4に対し０．２から１の体積比率
となるように混合して被膜を形成する。
【００１０】SiO2とZrSiO4の組み合わせもAl2O3 とRPO4
との組み合わせと同じ性質を有し、SiO2とZrSiO4はいず
れも１４００℃以上の高温で安定して存在し、各々２つ
の物質の界面の接合強度が弱い物質である。このためそ
れぞれの粉末を溶射または焼結などにより被膜を形成す
ると、切削性がよく、高温に安定して耐え、耐酸化性の
ある被膜が得られる。切削性をよくするためには両物質
が互いに接触して結合する必要がある。SiO2とZrSiO4の
粉末を体積でSiO2に対しZrSiO4を０．２以上の割合で混
合すれば、両物質は互いに接触するようになるので必要
な切削性が得られる。なお、１以上の割合としても両物
質の接触エリアは少なくなるので、１以内がよい。
との組み合わせと同じ性質を有し、SiO2とZrSiO4はいず
れも１４００℃以上の高温で安定して存在し、各々２つ
の物質の界面の接合強度が弱い物質である。このためそ
れぞれの粉末を溶射または焼結などにより被膜を形成す
ると、切削性がよく、高温に安定して耐え、耐酸化性の
ある被膜が得られる。切削性をよくするためには両物質
が互いに接触して結合する必要がある。SiO2とZrSiO4の
粉末を体積でSiO2に対しZrSiO4を０．２以上の割合で混
合すれば、両物質は互いに接触するようになるので必要
な切削性が得られる。なお、１以上の割合としても両物
質の接触エリアは少なくなるので、１以内がよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態のガ
スタービンのロータとシュラウドを示す。ロータ１はシ
ュラウド２内に設けられている。ロータ１には動翼３が
設けられ、動翼３の先端はシュラウド２の内面と間隙Ｃ
を有しており、このシュラウド２の内面で動翼３の先端
と対応する部分に被膜５が形成されている。シュラウド
２には静翼４が動翼３と交互に設けられている。被膜５
の表面は間隙Ｃを正確に出すため機械加工されている。
図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態のガ
スタービンのロータとシュラウドを示す。ロータ１はシ
ュラウド２内に設けられている。ロータ１には動翼３が
設けられ、動翼３の先端はシュラウド２の内面と間隙Ｃ
を有しており、このシュラウド２の内面で動翼３の先端
と対応する部分に被膜５が形成されている。シュラウド
２には静翼４が動翼３と交互に設けられている。被膜５
の表面は間隙Ｃを正確に出すため機械加工されている。
【００１２】被膜５は次のように形成する。被膜５を形
成する面をAl2O3 等の粉末でブラスと処理し粗面化す
る。次にAl2O3 とRPO4, (RはLa,Ce,Y の何れか）の粉末
を体積でAl2O3 に対しRPO4を０．２から０．５の割合で
混合し、プラズマ溶射する。厚みは、１ｍｍ〜１．５ｍ
ｍ程度とし機械加工して１ｍｍ程度にする。Al2O3 に対
するRPO4の粉末の体積比率は０. ２あれば必要な切削性
が得られるが、０．５程度までにすれば安定性が増す。
RPO4はAl2O3 に対して高価なので、これらを考慮して
０．２から０．５の割合の体積比率が用いられる。なお
プラズマ溶射に代えて焼結により被膜５を形成してもよ
い。なお、SiO2とZrSiO4の組み合わせを用いる場合も同
様で、SiO2とZrSiO4の粉末を体積でSiO2に対しZrSiO4を
０．２〜０．５の割合で混合し、プラズマ溶射または焼
結により被膜５を形成する。SiO2に対するZrSiO4の粉末
の体積比率は０. ２あれば必要な切削性が得られるが、
０．５程度までにすれば安定性が増す。ZrSiO4はSiO2に
対して高価であることも同様なので、これらを考慮して
０．２から０．５の割合の体積比率が用いられる。
成する面をAl2O3 等の粉末でブラスと処理し粗面化す
る。次にAl2O3 とRPO4, (RはLa,Ce,Y の何れか）の粉末
を体積でAl2O3 に対しRPO4を０．２から０．５の割合で
混合し、プラズマ溶射する。厚みは、１ｍｍ〜１．５ｍ
ｍ程度とし機械加工して１ｍｍ程度にする。Al2O3 に対
するRPO4の粉末の体積比率は０. ２あれば必要な切削性
が得られるが、０．５程度までにすれば安定性が増す。
RPO4はAl2O3 に対して高価なので、これらを考慮して
０．２から０．５の割合の体積比率が用いられる。なお
プラズマ溶射に代えて焼結により被膜５を形成してもよ
い。なお、SiO2とZrSiO4の組み合わせを用いる場合も同
様で、SiO2とZrSiO4の粉末を体積でSiO2に対しZrSiO4を
０．２〜０．５の割合で混合し、プラズマ溶射または焼
結により被膜５を形成する。SiO2に対するZrSiO4の粉末
の体積比率は０. ２あれば必要な切削性が得られるが、
０．５程度までにすれば安定性が増す。ZrSiO4はSiO2に
対して高価であることも同様なので、これらを考慮して
０．２から０．５の割合の体積比率が用いられる。
【００１３】図２は第２実施形態を示す。本実施形態は
図２に示す静翼４の角度を回転できるようにし、静翼４
を回転する回転軸７に被膜９を形成し、回転軸７が軸穴
８に固着するのを防止する。１４００℃を越える高温下
で静翼４の角度を変えるため回転軸７を回転したとき、
軸穴８に接しても被膜５が削られ回転軸７が軸穴８に固
着するのを防止できる。この被膜９の成形は第１実施形
態の場合と同じ方法で行われる。
図２に示す静翼４の角度を回転できるようにし、静翼４
を回転する回転軸７に被膜９を形成し、回転軸７が軸穴
８に固着するのを防止する。１４００℃を越える高温下
で静翼４の角度を変えるため回転軸７を回転したとき、
軸穴８に接しても被膜５が削られ回転軸７が軸穴８に固
着するのを防止できる。この被膜９の成形は第１実施形
態の場合と同じ方法で行われる。
【００１４】次に、被膜の被削性を調べたテスト結果を
示す。シュラウドに用いられるＮｉ合金に被膜を次の条
件で形成し、切削テストを行う。 Al2O3 とLaPO4 の粉末を体積比率で１：０．２に混
合しプラズマ溶射により１ｍｍの厚みの試料を生成す
る。 Al2O3 とLaPO4 の粉末を体積比率で１：０．５に混
合しプラズマ溶射により１ｍｍの厚みの試料を生成す
る。 SiO2とZrSiO4の粉末を体積比率で１：０．２に混合
しプラズマ溶射により１ｍｍの厚みの試料を生成する。 SiO2とZrSiO4の粉末を体積比率で１：０．５に混合
しプラズマ溶射により１ｍｍの厚みの試料を生成する。 以上の４種類の方法により、各種類３個合計12個の試料
を製作する。
示す。シュラウドに用いられるＮｉ合金に被膜を次の条
件で形成し、切削テストを行う。 Al2O3 とLaPO4 の粉末を体積比率で１：０．２に混
合しプラズマ溶射により１ｍｍの厚みの試料を生成す
る。 Al2O3 とLaPO4 の粉末を体積比率で１：０．５に混
合しプラズマ溶射により１ｍｍの厚みの試料を生成す
る。 SiO2とZrSiO4の粉末を体積比率で１：０．２に混合
しプラズマ溶射により１ｍｍの厚みの試料を生成する。 SiO2とZrSiO4の粉末を体積比率で１：０．５に混合
しプラズマ溶射により１ｍｍの厚みの試料を生成する。 以上の４種類の方法により、各種類３個合計12個の試料
を製作する。
【００１５】図３は被削性を試験する試験機を示す。被
膜を実機で使用される温度下において、ブレード（動
翼）またはダミーブレードで削り、被削性を調べる。図
３において、試料１０は試料送り機１１に取り付けら
れ、一定の速度で送られる。試料１０はバーナ１２で実
機と同じ温度に加熱され、その温度は熱電対レコーダ１
３に記録される。ディスク１４にブレード１５が取り付
けられ回転する。試料１０は試料送り機１１によりブレ
ード１５に対して送られ切削される。
膜を実機で使用される温度下において、ブレード（動
翼）またはダミーブレードで削り、被削性を調べる。図
３において、試料１０は試料送り機１１に取り付けら
れ、一定の速度で送られる。試料１０はバーナ１２で実
機と同じ温度に加熱され、その温度は熱電対レコーダ１
３に記録される。ディスク１４にブレード１５が取り付
けられ回転する。試料１０は試料送り機１１によりブレ
ード１５に対して送られ切削される。
【００１６】試験要目は次の通りである。 温度：１４００〜１５００℃ 送り：０．１ｍｍ／７．５秒（最大送り０．５ｍｍ）
【００１７】各試料について、 被膜の被削後の外観 ブレード材の変形 ブレード材への被膜の付着状況 を調べたが、いずれも良好であり、材質（Al2O3 とLaPO
4 およびSiO2とZrSiO4）の差、体積比率（０．２と０．
５）の差は明確には現れなかった。
4 およびSiO2とZrSiO4）の差、体積比率（０．２と０．
５）の差は明確には現れなかった。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、Al2O3 とＲPO4 またはSiO2とZrSiO4の粉末を溶射ま
たは焼結により接触する一方の部品に被削性のよい被膜
を形成するので、他方の部材の損傷を防止する。本発明
の被膜は１４００℃を越える高温下で酸化劣化せず、被
削性が良好であり、被膜が他方の部材に付着しないとい
う良好な性質を有する。
は、Al2O3 とＲPO4 またはSiO2とZrSiO4の粉末を溶射ま
たは焼結により接触する一方の部品に被削性のよい被膜
を形成するので、他方の部材の損傷を防止する。本発明
の被膜は１４００℃を越える高温下で酸化劣化せず、被
削性が良好であり、被膜が他方の部材に付着しないとい
う良好な性質を有する。
【図１】本発明の第１実施形態の高温被削性構造を示す
図である。
図である。
【図２】本発明の第２実施形態の高温被削性構造を示す
図である。
図である。
【図３】被削性を試験する試験機を示す図である。
１ ロータ ２ シュラウド ３ 動翼 ４ 静翼 ５ 被膜 ７ 回転軸 ８ 軸穴 ９ 被膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G002 HA04 HA13 4K031 AA02 AB08 AB10 CB42 CB43 CB47 CB48 DA04 4K044 AB10 BA12 BA13 BA14 BC01 BC11 CA07 CA11 CA21 CA53 CA62 CA67
Claims (2)
- 【請求項１】 高温で接触する部品の一方に、Al2O3 が
RPO4, (RはLa,Ce,Yの何れか）に対し０．２から１の体
積比率となるように混合して被膜を形成したことを特徴
とする高温被削性構造。 - 【請求項２】 高温で接触する部品の一方に、SiO2がZr
SiO4に対し０．２から１の体積比率となるように混合し
て被膜を形成したことを特徴とする高温被削性構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11231318A JP2001059151A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | 高温被削性構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11231318A JP2001059151A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | 高温被削性構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001059151A true JP2001059151A (ja) | 2001-03-06 |
Family
ID=16921764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11231318A Pending JP2001059151A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | 高温被削性構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001059151A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009515043A (ja) * | 2005-11-02 | 2009-04-09 | ハー ツェー シュタルク インコーポレイテッド | ストロンチウムチタン酸化物及びそれから製造された被削性コーティング |
| WO2021019154A1 (fr) * | 2019-07-26 | 2021-02-04 | Safran Aircraft Engines | Revêtement abradable |
-
1999
- 1999-08-18 JP JP11231318A patent/JP2001059151A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009515043A (ja) * | 2005-11-02 | 2009-04-09 | ハー ツェー シュタルク インコーポレイテッド | ストロンチウムチタン酸化物及びそれから製造された被削性コーティング |
| WO2021019154A1 (fr) * | 2019-07-26 | 2021-02-04 | Safran Aircraft Engines | Revêtement abradable |
| CN114174548A (zh) * | 2019-07-26 | 2022-03-11 | 赛峰飞机发动机公司 | 可磨损涂层 |
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