JP2005214054A - タービン部品およびガスタービン - Google Patents
タービン部品およびガスタービン Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005214054A JP2005214054A JP2004020631A JP2004020631A JP2005214054A JP 2005214054 A JP2005214054 A JP 2005214054A JP 2004020631 A JP2004020631 A JP 2004020631A JP 2004020631 A JP2004020631 A JP 2004020631A JP 2005214054 A JP2005214054 A JP 2005214054A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- powder
- alloy
- carbide
- discharge
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 138
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 128
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 90
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 67
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 66
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 66
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 57
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 25
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 claims description 13
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 10
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- -1 (Cd + Ta) Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 156
- 239000010408 film Substances 0.000 description 116
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 104
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 94
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 65
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 65
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 61
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 61
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 56
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 description 38
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 22
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 22
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 20
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 18
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 8
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910009043 WC-Co Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229910000048 titanium hydride Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001347 Stellite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N chromium;cobalt;iron;manganese;methane;molybdenum;nickel;silicon;tungsten Chemical compound C.[Si].[Cr].[Mn].[Fe].[Co].[Ni].[Mo].[W] AHICWQREWHDHHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 102220005308 rs33960931 Human genes 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
【解決手段】 タービン部品に対し、金属粉末、または金属の化合物の粉末を圧縮成形した圧粉体電極との間にパルス状の放電を加工液中あるいは気中で発生させ、その放電エネルギにより上記圧粉体電極より供給される電極材料に基づき、炭化物及び炭化物になっていない金属成分が所定割合で含まれる被膜を表面の所定部分に形成する。
【選択図】 図6
Description
その技術の一例としては、次のようなものがある。
例えば、WC(タングステンカーバイド)とCoの粉末を混合して圧縮成形した電極で液中パルス放電を行うことによりこの電極材料をワークに堆積させ、この後、別の電極(例えば、銅電極、グラファイト電極)によって、再溶融放電加工を行い、より高い硬度と高い密着力を得る方法が開示されている(特許文献1参照)。
すなわち、WC−Coの混合圧粉体電極を用いて、ワーク(母材S50C)に液中で放電加工を行い、WC−Coをワークに堆積させ(1次加工)、次いで銅電極のようなそれほど消耗しない電極によって再溶融加工(2次加工)を行う。
この結果、1次加工のままでは、堆積組織は硬度(ビッカース硬さHv)もHv=1410程度であり、また空洞も多かったが、2次加工の再溶融加工によって被覆層の空洞が無くなり、硬度もHv=1750と向上している。この方法によって、ワークである鋼材に対しては硬くしかも密着度のよい被覆層が得られる。
この点に関し、本発明者らの研究によると、硬質炭化物を形成するTi等の材料を電極として、ワークとの間に放電を発生させると、再溶融の過程なしに強固な硬質膜をワークの金属表面に形成できることがわかった。
これは、放電により消耗した電極材料と加工液中の成分である炭素Cが反応してTiCが生成することによるものである。
更には、TiH2(水素化チタン)等の水素化物に他の金属やセラミックスを混合した圧粉体を電極として、ワークとの間に放電を発生させると硬度、耐磨耗性等様々な性質をもった硬質被膜を素早く形成することができる技術も開示されている。
すなわち、WC粉末とCo粉末を混合した粉末からなる放電表面処理用電極を製造する場合、WC粉末とCo粉末を混合し圧縮成形してなる圧粉体は、WC粉末とCo粉末を混合して圧縮成形しただけでもよいが、ワックスを混入した後圧縮成形すれば圧粉体の成形性が向上する。
この場合、ワックスは絶縁性物質であり、電極中に大量に残ると電極の電気抵抗が大きくなって放電性が悪化するので、圧粉体電極を真空炉に入れて加熱することでワックスを除去している。
この時、加熱温度が低すぎるとワックスが除去できず、温度が高すぎるとワックスが煤になって電極の純度を劣化させるので、ワックスが溶融する温度以上かつワックスが分解して煤になる温度以下に保つ必要がある。
そして、真空炉中の圧粉体を、高周波コイルなどにより加熱し、機械加工に耐えうる強度を与え、かつ硬化しすぎないように、例えば白墨程度の硬度まで焼成する(これは予備焼結状態と呼ばれる)。
この場合、炭化物間の接触部においては相互に結合が進むが比較的焼結温度が低く本焼結に至らない温度のため弱い結合となっている。
このような電極で放電表面処理を行なうと、緻密で均質な被膜が形成できることが判明している。
上述のような従来の放電表面処理では硬質被膜を形成することに主眼をおいていたので、電極材料としては硬質セラミックス材料、あるいは、放電のエネルギにより加工液中の油の成分であるC(炭素)と化学反応して硬質炭化物を形成する材料を主成分としている。
しかし、硬質材料は一般的に融点が高い・熱伝導が悪いなどの特性を持っており、10μm程度の薄膜の形成は緻密にできるが、数100μm以上の緻密な厚膜の形成は極めて困難であった。
本発明者らの研究に基づく文献にはWC−Co(9:1)電極を用いて3mm程度の厚膜が形成できたことが示されているが(非特許文献1参照)、被膜形成が安定せず再現が困難であること、一見金属光沢があり緻密に見えるが空孔が多く脆い被膜であること、金属片などで強く擦ると除去されてしまうほど弱い状態である、などの問題があり、実用には困難なレベルである。
溶接(ここでは肉盛溶接をいう)は、ワークと溶接棒との間の放電により溶接棒の材料をワークに溶融付着させる方法である。また、溶射は、金属材料を溶かした状態にし、スプレー状にワークに吹きつけ被膜を形成させる方法である。
これらの方法は、航空機エンジンなどに用いられているガスタービンには広く使用されている技術である。
いずれの方法であっても人手による作業であり、熟練を要するため、作業をライン化することが困難であり、コストが高くなるという欠点がある。
図15は、ガスタービンエンジンの低圧タービン翼である。
タービン翼は多数の翼を並べて配置されるが、それぞれは根元の部分を固定して設置されており、先端部分は固定されておらず隣同士の翼が互いに接触しているだけである。
この先端部分はガスタービンエンジンが運転されると擦れあい磨耗するため、通常、低温から700℃以上の高温で耐磨耗性を発揮する材料を肉盛りしている。
耐磨耗性のある材料を肉盛りする部位を図16に示す。
この肉盛りの処理は、従来溶接や溶射により行われているが、前処理・後処理が必要な上、処理そのものも人手による熟練の必要な作業である。
余肉が多く、後工程として形状を整える作業が必要になる。
また、溶接は流れ生産ラインの中に入れるのが困難な作業であり、ライン外で溶接作業を行い、溶接の済んだ部品をラインでの機械加工に入れるという工程になる。
溶射により肉盛りを行う場合も同様に前後の工程が必要であり、処理も困難である。
溶射の場合には、前処理として、被膜をつけたくない場所に溶射材料がつかないようにマスキング処理を行い、溶射の処理後には、溶接同様、形状を整える工程が必要である。
ガスタービンエンジンは運転により翼が磨耗するため、定期的に補修をして使用する。
タービン翼や圧縮機翼は固定側であるケーシング部分と擦れるため磨耗するので、肉盛り溶接により補修を行う。
タービン翼や圧縮機翼は薄い構造の部分が多く、溶接のように熱が集中して入る処理方法では、変形や割れなど起き、歩留まりが低くなるという問題がある。
特に高圧タービン翼は、単結晶材料や一方向凝固合金などの材料で作られており、熱が集中して入るとすぐに割れてしまうという問題がある。
また、集中的な入熱により割れ易い材料でできた部品でも割れや変形がおきず、信頼性の高い部品となっている。
このような高い信頼性、低いコストでできた部品を組み込んだガスタービンは、コストが大幅に低減でき、しかも信頼性が高いものとなる。
図1は、この発明の実施の形態1にかかる放電表面処理用電極およびその製造方法の概念を示す断面図である。
図1において、金型の上パンチ103、金型の下パンチ104、金型のダイ105で囲まれた空間には、Cr3C2(炭化クロム)粉末101及びCo(コバルト)粉末102からなる混合粉末が充填される。
そして、この混合粉末を圧縮成形することにより圧粉体を形成する。放電表面処理加工に当たっては、この圧粉体が放電電極とされる。
このような炭化物を主成分とするような被膜を形成する技術では、緻密な被膜を均一に形成することが可能であるが、被膜の厚さを数10μm程度以上には厚くできないという問題があることは前述したとおりである。
従来は、炭化物を形成しやすい材料の割合が多く含まれており、例えば、Tiなどの材料を電極に含むと、油中での放電により化学反応を起こし、被膜としてはTiC(炭化チタン)という硬質の炭化物になる。
表面処理が進むにつれて、ワーク表面の材質が鋼材(鋼材に処理する場合)からセラミックスであるTiCに変わり、それに伴い、熱伝導・融点などの特性が変化する。
ところが、炭化しないあるいは炭化しにくい材料を電極に加えることで被膜は炭化物にならず、金属のまま被膜に残る材料が増えるという現象が生じた。
そして、この電極材料の選定が、被膜を厚く盛り上げるのに大きな意味を持つことが判明した。この場合、硬度、緻密性、および均一性を満たすことは当然であり、厚膜を形成する前提である。
図2は、この様子を示したものである。
電極を作製する際の粉末を圧縮成プレス圧は約100MPaであり、加熱温度は400℃から800℃の範囲形するで変化させた。
Cr3C2(炭化クロム)が多いほど加熱温度は高くし、Co(コバルト)が多いほど温度を低くした。
これは、Cr3C2(炭化クロム)が多い場合には製作した電極が脆くなりやすく低い温度で加熱してもすぐに崩れてしまうのに対し、Co(コバルト)が多い場合には加熱温度が低くても電極の強度が強くなりやすかったためである。
プレスの際には成形性をよくするためにプレスする粉末に少量(重量で2%から3%)のワックスを混合した。ワックスは加熱の際に除去される。
Cr3C2(炭化クロム)は粒径3μm〜6μm程度の粉末を使用し、Coは粒径4μm〜6μm程度の粉末を使用した。ベースとなる材質はCr3C2(炭化クロム)である。
使用した放電のパルスは図3に示すような波形であり、パルス条件は、ピーク電流値ie=10A、放電持続時間(放電パルス幅)te=64μs、休止時間to=128μs、15mm×15mmの面積の電極において被膜を形成した。
そして、処理時間は15分である。極性は、電極がマイナス、ワークがプラスの極性を使用した。図3では、電極がマイナス、ワークがプラスの極性の場合に、縦軸上側になるように表示している。
上記のような条件に基づいてワーク上に被膜を形成した場合、電極内のCoが0%の場合、すなわち、Cr3C2(炭化クロム)が100重量%の場合には、形成できる被膜の厚さは10μm程度が限界であり、それ以上厚みを増すことはできない。
また、炭化物を形成しにくい材料が電極内にない場合の処理時間に対する被膜の厚さの様子は図4のようになる。
図4によれば、処理の初期は、被膜が時間とともに成長して厚くなり、あるところ(約5分/cm2)で飽和する。
その後しばらく膜厚は成長しないが、ある時間(20分/cm2程度)以上処理を続けると今度は被膜の厚みが減少しはじめ、最後には被膜高さはマイナス、すなわち掘り込みに変わってしまう。
ただし、掘り込んだ状態でも被膜は存在しており、その厚み自体は10μm程度であり、適切な時間で処理した状態とほとんど変わらない。したがって5分から20分の間での処理時間が適切と考えられる。
図2のグラフには、Co量30体積%程度から滑らかに膜厚が上昇するように記載しているが、これは、複数回の試験を行なった平均値であり、実際には、Co量が30体積%程度の場合には、厚く被膜が盛り上がらない場合があったり、厚く盛りあがった場合でも、被膜の強度が弱い、すなわち、金属片などで強く擦ると除去されてしまう場合などがあり、安定しない。より好ましくはCo量が50体積%を超えるとよい。
図5に示す写真においては2mm程度の厚膜が形成されている。
この被膜は15分の処理時間で形成されたものであるが、処理時間を増せばさらに厚い被膜にすることができる。
上記においては、炭化物を形成しにくい材料としてCo(コバルト)を用いた場合について説明したが、Ni(ニッケル)、Fe(鉄)なども同様の結果を得られる材料であり、本発明に用いて好適である。
Co(コバルト)のような炭化物を形成しにくい材料が少ない場合でも、電極の強度を弱くすると付着物は盛り上がることがある。
しかし、このような付着物は緻密な被膜ではなく、金属片などで擦ると容易に除去できるようなものである。前述の特許文献1などに記載されている堆積層は、このような緻密ではない被膜であり、金属片などで擦ると容易に除去できるものである。
しかし、緻密な厚膜を形成するためには、電極の硬さが硬すぎても軟らかすぎてもよくなく、適切な硬さが必要である。
一般的には、加熱処理が必要である。
圧粉体を加熱することは成形の維持や固形化につながる。
電極の硬さは、電極材料の粉末の結合の強さに相関があり、放電による電極材料のワーク側への供給量に関係している。
電極の硬さが硬い場合には、電極材料の結合が強いため、放電が発生しても少量の電極材料しか放出されず、十分に被膜形成ができない。
逆に電極の硬さが低い場合には、電極材料の結合が弱いため、放電が発生すると、大量の材料が供給され、この量が多すぎる場合には、十分放電パルスのエネルギで溶融させることができず、緻密な被膜を形成できなくなる。
同じ原料の粉末を使用した場合、電極の硬さ、すなわち、電極の材料の結合状態に影響をあたえるパラメータが、プレス圧と加熱温度である。
逆に、プレス圧を低くすると、加熱温度を高めに設定する必要があることがわかった。
この事実は、本実施例だけでなく、本発明中の他の実施例にも当てはまるものである。
また、本実施例では、放電条件の例として1つの条件での試験結果を示したが、被膜の厚さなど異なるが、他の条件でも、同様の結果が得られることはいうまでない。この事実も、本実施例だけでなく、本発明中の他の実施例にも当てはまるものである。
図6に示すように、本実施の形態にかかる放電表面処理装置は、上述した放電表面処理用電極であり、炭化物を形成しないもしくは形成しにくい金属材料を40体積%以上含んだ粉末を圧縮成形した圧粉体、またはこの圧粉体を加熱処理した圧粉体からなる電極203と、加工液205である油と、電極203とワークであるガスタービンの動翼204とを加工液中に浸漬させる、または電極203とワーク204との間に加工液205を供給する加工液供給装置と、電極203とワーク204との間に電圧を印加してパルス状の放電を発生させる放電表面処理用電源206とを備えて構成される。
ここで、電極203は例えばCr3C2(炭化クロム)粉末201とCo(コバルト)粉末202とから構成されており、炭化物を形成しにくい材料であるCoを例えば70体積%含むものである。
なお、電極203とワーク204の相対位置を制御する駆動装置などの本発明に直接関係のない部材は記載を省略している。
極性は、電極側がマイナス、ワーク側がプラスの極性を使用する。放電のアーク柱207は図6に示すように電極203とワーク204との間に発生する。
ここでは、Co(コバルト)粉末に硬質材料であるCr3C2(炭化クロム)粉末をいれることで、被膜硬さを上げガスタービン動翼の肉盛りの際に硬さの高い被膜を形成することを目的としているが、ガスタービン部品には部品毎に様々な機能を要求されるため、Co(コバルト)粉末とCr3C2(炭化クロム)粉末の組み合わせだけでないことはいうまでない。
図7は、この発明の実施の形態2にかかる放電表面処理用電極およびその製造方法の概念を示す断面図である。
図7において、金型の上パンチ703、金型の下パンチ704、金型のダイ705で囲まれた空間には、Ti(チタン)粉末701及びCo(コバルト)粉末702からなる混合粉末が充填される。そして、この混合粉末を圧縮成形することにより圧粉体を形成する。
放電表面処理加工に当たっては、この圧粉体が放電電極とされる。電極を作製する際の粉末を圧縮成プレス圧は約100MPaであり、加熱温度は400℃から800℃の範囲形するで変化させた。
Ti(チタン)とCo(コバルト)はともに金属であるが、違いは、Ti(チタン)が活性な材料であり加工液である油中での放電の雰囲気下で炭化物であるTiC(炭化チタン)に極めてなり易い材料であるのに対し、Co(コバルト)は炭化物を形成しにくい材料であるという点である。
ここで、Ti(チタン)粉末は、粒径3μmから4μm程度の粉末を使用し、Co(コバルト)粉末は粒径粒径4μm〜6μm程度の粉末を使用した。
Ti(チタン)は粘りのある材料であるため微粉の製造が困難であるので、脆い材料であるTiH2(水素化チタン)を粒径3μmから4μm程度にボールミルで粉砕し、その粉末を使用して圧縮成形した後、加熱して水素を放出させてTiの粉末とした。
しかし、炭化しにくい材料であるCoの含有量を増やすにしたがい厚い被膜が形成できるようになり、電極中におけるCoの含有量が40体積%を超えると安定して厚膜が形成しやすくなることが判明した。
そして、電極中におけるCoの含有量が50体積%をこえると十分な厚みの厚膜を形成できるため好ましいことが判明した。
この結果は、実施の形態1で示した結果とほぼ同じ結果である。
これは、電極中に含まれるTi(チタン)は、加工液である油中での放電の雰囲気では炭化物であるTiC(炭化チタン)になってしまい初めから炭化物を混合するのと同じような結果になるためであると推察される。
実際に被膜の成分をX線回折により分析すると、TiC(炭化チタン)の存在を示すピークは観察されるが、Ti(チタン)の存在を示すピークは観察されなかった。
なお、この材質の電極によれば、チタンは放電により硬質材料である炭化チタン(TiC)となるため、耐摩耗被膜として使用でき、例えば、ガスタービンの圧縮機翼先端部分のアブレイシブ(相手を削り取る)膜として使用できる。
また、本実施の形態においてはTi(チタン)粉末と混合して電極を構成する炭化物を形成しにくい材料としてCo(コバルト)を用いた場合を例に挙げたが、Ni(ニッケル)、Fe(鉄)なども同様の結果を得られる材料であり、本発明に用いて好適である。
ここでは、Ti(チタン)粉末を電極にいれることで、被膜中に放電のエネルギにより反応して生成したTiC(炭化チタン)を入れて被膜硬さを上げガスタービン動翼の肉盛りの際に硬さの高い被膜を形成することを目的としているが、ガスタービン部品には部品毎に様々な機能を要求されるため、Co(コバルト)粉末とTi(チタン)粉末の組み合わせだけでないことはいうまでない。
図8は、この発明の実施の形態3にかかる放電表面処理用電極およびその製造方法の概念を示す断面図である。
図8において、金型の上パンチ803、金型の下パンチ804、金型のダイ805で囲まれた空間には、Cr(クロム)粉末801及びCo(コバルト)粉末802からなる混合粉末が充填される。そして、この混合粉末を圧縮成形することにより圧粉体を形成する。放電表面処理加工に当たっては、この圧粉体が放電電極とされる。電極を作製する際の粉末を圧縮成プレス圧は約100MPaであり、加熱温度は400℃から800℃の範囲形するで変化させた。
実施の形態2では、炭化物を形成しやすい金属であるTi(チタン)粉末と炭化しにくい材料であるCo(コバルト)粉末とを混合した電極での被膜形成の場合について説明したが、本実施例では、炭化物を形成する金属であるCr(クロム)の粉末と炭化物を形成しにくい材料であるCo(コバルト)の粉末とを混合して電極を製造した場合について説明する。
実施の形態3では実施の形態1の場合と同様に電極中におけるCr(クロム)粉末の含有率をCr(クロム)粉末100体積%、すなわち電極内のCoが0体積%の場合からCo(コバルト)粉末の含有量を順次増やし、膜の成形の状態がどのようになるか調べた。ここで、Cr(クロム)粉末は粒径3μmから4μm程度の粉末を使用し、Co(コバルト)粉末は粒径粒径4μm〜6μm程度の粉末を使用した。
但し、その割合は実施の形態1および実施の形態2の場合のように電極成分に炭化物が含まれている場合や炭化物に極めてなり易い材料が含まれている場合よりも少なくてもよく、電極中におけるCoの含有量が20体積%を超えるころから厚膜が形成しやすくなることが判明した。
Coの量を変化させた場合の被膜の厚みの変化を第9図に示す。使用した放電のパルス条件は、実施例1および実施例2の場合と同じで、ピーク電流値ie=10A、放電持続時間(放電パルス幅)te=64μs、休止時間to=128μsであり、15mm×15mmの面積の電極で被膜を形成した。
極性は、電極がマイナス、ワークがプラスの極性を使用した。処理時間は15分である。
これは、厚膜を形成する条件が、被膜となった材料中に炭化物にならず金属のまま存在する材料の割合が所定量あることであるためと推察される。
実施の形態1から実施の形態3に示した結果などから考察すると、被膜中に金属として残る材料の割合が体積で30%程度以上存在することが緻密な厚膜を形成するための必要条件と考えられる。
また、加工液である油中での放電の雰囲気での金属材料の炭化のしやすさについては、明確なデータはないが、上記において説明したような実験データなどから考えるとエリンガム図に示されている炭化する場合に必要なエネルギの大きさが参考になると考えられる。
エリンガム図によると、Ti(チタン)はきわめて炭化しやすいことが示されており、Cr(クロム)はTiに比べると炭化しにくいといえる。炭化物を形成し易い材料のなかでも、TiやMo(モリブデン)は炭化しやすく、Cr(クロム)やSi(シリコン)などは比較的炭化しにくい材料であると考えられ、これらは実際の実験結果ともよく合致する結果である。
ここでは、Cr(クロム)粉末を電極にいれることで、被膜中に放電のエネルギにより反応して生成したCr3C2(炭化クロム)を入れて被膜硬さを上げガスタービン動翼の肉盛りの際に硬さの高い被膜を形成することと、被膜中にCr(クロム)が残ることで高温環境下で潤滑性を発揮する被膜を形成することができる。
Cr(クロム)は高温環境化で酸化してCr2O3(酸化クロム)となり、潤滑性を発揮することから耐磨耗の効果を有効に発揮する。
なお、この電極により形成された被膜は、高温環境下でその潤滑性により耐摩耗性を発揮する被膜となり、タービンの高温部材の摺動部分などに適用できる被膜が形成できる。
本実施の形態は、高温での耐磨耗性に優れた被膜をガスタービン部品に形成することで、寿命の長い信頼性のあるタービン部品が提供ができる。
図16に示した低圧タービン動翼の部位や、図10のようなタービン静翼の位置決めの部位などに有効である。
これにより、タービン部品の製造・補修が容易に品質よくできるだけでなく、部品の信頼性をあげることで、品質のよいガスタービンを供給することができる。
図11は、この発明の実施の形態4にかかる放電表面処理用電極およびその製造方法の概念を示す断面図である。
図11において、金型の上パンチ1005、金型の下パンチ1006、金型のダイ1007で囲まれた空間には、Mo(モリブデン)粉末1001、Cr(クロム)粉末1002、Si(シリコン)粉末1003及びCo(コバルト)粉末1004からなる混合粉末が充填される。粉末の配合比率は、「Mo(モリブデン)28重量%、Cr(クロム)17重量%、Si(シリコン)3重量%、Co(コバルト)残」である。
この場合のCo(コバルト)の体積%は約50%である。
そして、この混合粉末を圧縮成形することにより圧粉体を形成する。放電表面処理加工に当たっては、この圧粉体が放電電極とされる。
このような比率で配合された電極は、材料の持つ硬さと、高温環境下でCr(クロム)が酸化してできるCr2O3(酸化クロム)が潤滑性を発揮することから耐磨耗の効果を発揮する。
電極を作製する際の粉末を圧縮成形するプレス圧は約100MPa、加熱温度は600℃から800℃の範囲とした。
プレスの際には、成形性をよくするために、プレスする粉末に少量(重量で2%から3%)のワックスを混合した。ワックスは加熱の際に除去される。
粉末は各材料とも粒径2μm〜6μm程度の粉末を使用した。
使用した放電のパルス条件は、ピーク電流値ie=10A、放電持続時間(放電パルス幅)te=64μs、休止時間to=128μs、15mm×15mmの面積の電極で被膜を形成した。極性は、電極がマイナス、ワークがプラスの極性を使用した。
そして、該放電表面処理装置により液中パルス放電処理によりワーク表面に被膜を形成したところ、ワーク材料に加工液である油中でのパルス放電による歪を生じることなく厚い被膜を形成することができた。また、形成された被膜が高温環境下で耐磨耗性を発揮することも確認され、良質の厚膜を形成することができた。
上述したような比率で材料を混合して作製した電極を用いて液中パルス放電処理によりワーク表面に被膜を形成することで耐摩耗性等の各種機能を有する被膜が得られるが、このような材料としては、他に「Cr(クロム)25重量%、Ni(ニッケル)10重量%、W(タングステン)7重量%、Co(コバルト)残」、または「Cr(クロム)20重量%、Ni(ニッケル)10重量%、W(タングステン)15重量%、Co(コバルト)残」などのステライトなどが挙げられる。
ステライトは耐蝕性、高温硬さに優れるため、通常これらの性質の必要な部分に溶接などによりコーティング処理がなされる材料であり、耐蝕性、高温硬さを要する際のコーティング処理に好適である。
また、「Cr(クロム)15重量%、Fe(鉄)8重量%、Ni(ニッケル)残」、「Cr(クロム)21重量%、Mo(モリブデン)9重量%、Ta(タンタル)4重量%、Ni(ニッケル)残」、「Cr(クロム)19重量%、Ni(ニッケル)53重量%、Mo(モリブデン)3重量%、(Cd+Ta)5重量%、Ti(チタン)0.8重量%、Al(アルミ)0.6重量%、Fe(鉄)残」などのニッケル基の配合の材料は耐熱性を発揮する材料であり、耐熱性を要する際のコーティング処理に好適である。
また、「Cr(クロム)15重量%、Fe(鉄)8重量%、Ni(ニッケル)残」、「Cr(クロム)21重量%、Mo(モリブデン)9重量%、Ta(タンタル)4重量%、Ni(ニッケル)残」、「Cr(クロム)19重量%、Ni(ニッケル)53重量%、Mo(モリブデン)3重量%、(Cd+Ta)5重量%、Ti(チタン)0.8重量%、Al(アルミ)0.6重量%、Fe(鉄)残」などのニッケル基の配合の材料は耐熱性を発揮する材料であり、高圧タービン動翼などの補修に適している。
特に、Cr、Moは高温で酸化物となり潤滑性を発揮する材料であるため、この電極により形成された被膜は、高温環境下でその潤滑性により耐摩耗性を発揮する被膜となり、タービンの高温部材の摺動部分などに適用できる。
また、高圧タービン翼は単結晶材料や一方向凝固合金などの材料で作られており、熱が集中して入るとすぐに割れてしまうという問題がある。
本発明の方法は、パルス状の放電により被膜を形成する方法であるため、熱が集中せず、割れ易い材料でも割れを発生させずに被膜形成が行える。
これにより、タービン部品の製造・補修が容易に品質よくできるだけでなく、部品の信頼性をあげることで、品質のよいガスタービンを供給することができる。
図12は、この発明の実施の形態5にかかる放電表面処理用電極およびその製造方法の概念を示す断面図である。
図12において、金型の上パンチ1103、金型の下パンチ1104、金型のダイ1105で囲まれた空間には、Co系合金粉末(Co、Cr、Niの合金の粉末)1101が充填される。
そして、この混合粉末を圧縮成形することにより圧粉体を形成する。放電表面処理加工に当たっては、この圧粉体が放電電極とされる。
粉末1101は、Co(コバルト)、Cr(クロム)、Ni(ニッケル)などを所定の合金比率で混合して作った合金(ステライト)を粉末にしたものである。
粉末にする方法は、例えばアトマイズ法や、合金をミルなどにより粉砕する方法が挙げられる。
いずれの方法においても粉末粒一つ一つが合金(図12の場合はCo系合金粉末)になっている。
合金粉末をダイ1105とパンチ1103、1104により圧縮成形する。
場合によっては、電極の強度を増すためにその後加熱処理を行なっても良い。
ここでは、「Cr(クロム)20重量%、Ni(ニッケル)10重量%、W(タングステン)15重量%、Co(コバルト)55重量%」の合金比率の合金の粉末を使用した。
この場合のCo(コバルト)の体積%は40%以上である。
プレスの際には、成形性をよくするために、プレスする粉末に少量(重量で2%から3%)のワックスを混合した。ワックスは加熱の際に除去される。
粉末は各材料とも粒径2μm〜6μm程度の粉末を使用した。使用した放電のパルス条件は、ピーク電流値ie=10A、放電持続時間(放電パルス幅)te=64μs、休止時間to=128μs、15mm×15mmの面積の電極で被膜を形成した。極性は、電極がマイナス、ワークがプラスの極性を使用した。
図13に示すように放電表面処理の装置は、上述した合金比率の合金粉末からなる電極1202と、加工液1204である油と、電極1202とワーク1203とを加工液中に浸漬させる、または電極1202とワーク1203との間に加工液1204を供給する加工液供給装置1208と、電極1202とワークであるタービン翼1203との間に電圧を印加してパルス状の放電を発生させる放電表面処理用電源1205とからなる。
電極1202は合金粉末1201からできている。
なお、放電表面処理用電源1205とワーク1203の相対位置を制御する駆動装置などの本発明に直接関係のない部材は記載を省略している。
極性は、電極側がマイナス、ワーク側がプラスの極性を使用する。図13に示すように放電のアーク柱1206は電極1202とワーク1203との間に発生する。
放電毎に電極材料がワーク側に供給される。電極材料は粉末から成っているが合金を粉末化したものを使用しているので材質が均一であり、電極1202に供給される場合にも材質のばらつきがない。
その結果、電極材料の材質の不均一に起因した成分のばらつきのない良質の被膜を形成することができる。
本発明者らの研究によると、各材料の粉末を混合して所定の組成の電極を製造する場合には複数の粉末を混合するため完全に均一に混合するということが極めて困難であり、電極の個体間のばらつき、あるいは、1つの電極の中でも場所によるばらつきが発生しうることが判明した。
これは炭化物を形成しやすい材料を含んだ電極の場合には影響が大きい。
例えば、後述する合金のようにMo(モリブデン)やTi(チタン)など炭化しやすい材料が偏在した場合には、その部分のみ厚膜を形成しにくくなってしまう。被膜中の成分とともに、膜厚も均一でなくなってしまうという問題がある。
したがって、以上のような電極を用いた放電表面処理装置を用いてワークであるタービン翼1203に被膜を形成できる。
また、加熱処理により電極の強度を増す場合にも加熱温度を高めにするなどの工夫が必要である。
例を挙げると、「Cr(クロム)25重量%、Ni(ニッケル)10重量%、W(タングステン)7重量%、Co(コバルト)残」の合意金比率の合金は比較的やわらかく、「Mo(モリブデン)28重量%、Cr(クロム)17重量%、Si(シリコン)3重量%、Co残」の合金比率の合金は比較的硬い材料である。
電極の加熱処理の場合には、電極に必要な硬さを与えるために、前者よりも後者の方が平均して100℃前後高めに設定する必要がある。
また、厚膜の形成のしやすさは、実施の形態1乃至実施の形態4に示したように、被膜の中に含まれる金属の量が多くなるにしたがって容易になる。
電極の成分である合金粉に含まれる材料としては、炭化物を形成しにくい材料である、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Fe(鉄)が多いほど緻密な厚膜を形成しやすくなる。
そして、電極中におけるCoの含有量が50体積%をこえると十分な厚みの厚膜を形成できるためより好ましいことが判明した。
合金での材料の体積%は定義しにくいが、ここでは、混合するそれぞれ粉末の重量をそれぞれの材料の密度で割った値の比率を体積%としている。
合金として混合する材料の元々の比重が近い材料であれば、重量%とほぼ同じになるのはいうまでない。
Cr(クロム)は炭化物を形成する材料であるが、Tiなどの活性な材料と比べると炭化物を形成しにくい材料である。被膜成分をX線回折・XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)等により分析すると、Cr3C2(炭化クロム)の存在を示すピークと、Cr(クロム)の存在を示すデータが観察された。
すなわち、Cr(クロム)の場合には、炭化し易い材料ではあるが、Ti(チタン)のような材料に比べると炭化しやすさは低く、電極中にCr(クロム)が含まれている場合には、その一部が炭化物になり、一部は金属のCr(クロム)のまま被膜となるということになる。
以上の結果などから考察すると、被膜中に金属として残る材料の割合が体積で30%程度以上存在することが緻密な厚膜を形成するための必要であると考えられる。
また、「Cr(クロム)15重量%、Fe(鉄)8重量%、Ni(ニッケル)残」、「Cr(クロム)21重量%、Mo(モリブデン)9重量%、Ta(タンタル)4重量%、Ni(ニッケル)残」、「Cr(クロム)19重量%、Ni(ニッケル)53重量%、Mo(モリブデン)3重量%、(Cd+Ta)5重量%、Ti(チタン)0.8重量%、Al(アルミ)0.6重量%、Fe(鉄)残」などのニッケル基の配合の材料は耐熱性を発揮する材料であり、高圧タービン動翼などの補修に適している。高圧タービン翼は単結晶材料や一方向凝固合金などの材料で作られており、熱が集中して入るとすぐに割れてしまうという問題がある。本発明の方法は、パルス状の放電により被膜を形成する方法であるため、熱が集中せず、割れ易い材料でも割れを発生させずに被膜形成が行える。
これにより、タービン部品の製造・補修が容易に品質よくできるだけでなく、部品の信頼性をあげることで、品質のよいガスタービンを供給することができる。
図14は、この発明の実施の形態6にかかる放電表面処理用電極およびその製造方法の概念を示す断面図である。
図14において、金型の上パンチ1303、金型の下パンチ1304、金型のダイ1305で囲まれた空間には、Co合金粉末1301にCo(コバルト)粉末1302を混合した混合粉末が充填される。
そして、この混合粉末を圧縮成形することにより圧粉体を形成する。
放電表面処理加工に当たっては、この圧粉体が放電電極とされる。粉末を圧縮成形するプレス圧は約100MPa、加熱温度は600℃から800℃の範囲とした。
「Mo(モリブデン)28重量%、Cr(クロム)17重量%、Si(シリコン)3重量%、Co(コバルト)52重量%」の合金比率の合金は、高温環境下での耐磨耗のための材料として使用される合金である。この合金は、材料の持つ硬さと、高温環境化でCr(クロム)が酸化してできるCr2O3(酸化クロム)が潤滑性を発揮することから耐磨耗の効果を有効に発揮する。したがって、この合金の粉末を含む電極を用いることで耐磨耗性に優れた被膜を形成することができる。
「Mo(モリブデン)28重量%、Cr(クロム)17重量%、Si(シリコン)3重量%、Co(コバルト)52重量%」の合金比率の合金粉末のみより電極を作製し、該電極を用いた放電表面処理装置を構成して被膜を形成した場合には、形成された被膜中の空間率が10%程度である。
それに対して、「Mo(モリブデン)28重量%、Cr(クロム)17重量%、Si(シリコン)3重量%、Co(コバルト)52重量%」の合金比率の合金粉末にCo(コバルト)粉末を20重量%程度混合した混合粉末により電極を作製し、該電極を用いた放電表面処理装置を構成して被膜を形成した場合には、被膜中の空間率を3%から4%程度に低減することができる。
したがって、「Mo(モリブデン)28重量%、Cr(クロム)17重量%、Si(シリコン)3重量%、Co(コバルト)52重量%」の合金比率の合金粉末にCo(コバルト)粉末を20重量%程度混合した混合粉末により作製した電極を用いることにより、耐磨耗の効果を有しつつ緻密な厚膜を形成することが可能なる。
このような効果を奏する材料としては、Coの他にNiやFeを用いることができ、また、これらの材料のうち複数を混合することもできる。
また、Co粉末を混入することで被膜の緻密さが向上するため、Cr、Moの酸化物による潤滑性が期待できない低温域での被膜強度をあげることができる。
また、被膜を緻密にすることができるので、タービン部品の製造・補修が容易に品質よくできるだけでなく、部品の信頼性をあげることで、品質のよいガスタービンを供給することができる。
溶射により肉盛りを行う場合も同様に前後の工程が必要であり、処理も困難である。
溶射の場合には、前処理として、被膜をつけたくない場所に溶射材料がつかないようにマスキング処理を行い、溶射の処理後には、溶接同様、形状を整える工程が必要である。
いずれも人手に頼った作業であり、品質的にもばらつきがあった。
また、タービン翼や圧縮機翼は薄い構造の部分が多く、溶接のように熱が集中して入る処理方法では、変形や割れなど起き、歩留まりが低くなるという問題があった。
特に、単結晶材料や一方向凝固合金などの割れ易い材料で作られている部品はこわれやすかった。
本発明のタービン部品は、人手によらない機械が行う加工により被膜を形成されているので、品質が安定しており、しかもコストが安くできる。
また、集中的な入熱により割れ易い材料でできた部品でも割れや変形がおきず、信頼性の高い部品となっている。
このような高い信頼性、低いコストでできた部品を組み込んだガスタービンは、コストが大幅に低減でき、しかも信頼性が高いものとなる。
Claims (18)
- 金属粉末、または金属の化合物の粉末を圧縮成形した圧粉体電極との間にパルス状の放電を加工液中あるいは気中で発生させ、その放電エネルギにより上記圧粉体電極より供給される電極材料に基づき、炭化物及び炭化物になっていない金属成分が所定割合で含まれる被膜を表面の所定部分に形成したことを特徴とするタービン部品。
- 炭化物になっていない金属成分の割合は、30体積%以上であることを特徴とする請求項1請求の範囲第1項に記載のタービン部品。
- 炭化物を形成しないもしくは炭化物を形成しにくい金属材料を40体積%以上含む電極を放電させることにより表面に被膜を形成したことを特徴とする請求項1に記載のタービン部品。
- 複数の元素を所定の比率で合金化した合金材料の粉末を圧縮成形して構成した電極との間にパルス状の放電を加工液中あるいは気中で発生させ、その放電エネルギにより電極材料あるいは電極材料が放電のエネルギーにより変化した材料の被膜を表面に形成したことを特徴とするタービン部品。
- 前記合金材料が、炭化物を形成しないもしくは形成しにくい金属材料を40体積%以上含むことを特徴とする請求項4に記載のタービン部品。
- 前記合金材料は、Coを主成分として、Cr、Ni、Wを含むCo合金、或いは、Coを主成分として、Mo、Cr、Siを含むCo合金,Niを主成分として,Cr,Feを含むNi合金,Niを主成分として,Cr、Mo、Taを含むNi合金,Feを主成分として,Cr,Ni、Mo、(Cd+Ta)、Ti、Alを含むFe合金であることを特徴とする請求項4に記載のタービン部品。
- 前記電極が、前記合金材料の粉末にCo、NiまたはFeのうちいずれか1種以上の粉末を混合した粉末より構成されてなることを特徴とする請求項4〜6に記載のタービン部品。
- 前記炭化物を形成しないもしくは炭化物を形成しにくい金属材料が、Co、NiまたはFeであること特徴とする請求項3または5に記載のタービン部品。
- 前記タービン部品の材料が単結晶合金・一方向凝固合金などの方向制御合金であることを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載のタービン部品。
- 金属粉末、または金属の化合物の粉末を圧縮成形した圧粉体電極との間にパルス状の放電を加工液中あるいは気中で発生させ、その放電エネルギにより上記圧粉体電極より供給される電極材料に基づき、炭化物及び炭化物になっていない金属成分が所定割合で含まれる被膜を表面の所定部分に形成したタービン部品より構成されたガスタービン。
- 炭化物になっていない金属成分の割合は、30体積%以上であることを特徴とする請求項10に記載のガスタービン。
- 炭化物を形成しないもしくは炭化物を形成しにくい金属材料を40体積%以上含む電極を放電させることにより表面に被膜を形成したことを特徴とする請求項10に記載のガスタービン。
- 複数の元素を所定の比率で合金化した合金材料の粉末を圧縮成形して構成した電極との間にパルス状の放電を加工液中あるいは気中で発生させ、その放電エネルギにより電極材料あるいは電極材料が放電のエネルギーにより変化した材料の被膜を表面に形成したタービン部品より構成されたガスタービン。
- 前記合金材料が、炭化物を形成しないもしくは形成しにくい金属材料を40体積%以上含むことを特徴とする請求項13に記載のガスタービン。
- 前記合金材料は、Coを主成分として、Cr、Ni、Wを含むCo合金、或いは、Coを主成分として、Mo、Cr、Siを含むCo合金,Niを主成分として、Cr,Feを含むNi合金,Niを主成分として,Cr、Mo、Taを含むNi合金,Feを主成分として,Cr,Ni、Mo、(Cd+Ta)、Ti、Alを含むFe合金であることを特徴とする請求項13に記載のガスタービン。
- 前記電極が、前記合金材料の粉末にCo、NiまたはFeのうちいずれか1種以上の粉末を混合した粉末より構成されてなることを特徴とする請求項13〜15に記載のガスタービン。
- 前記炭化物を形成しないもしくは炭化物を形成しにくい金属材料が、Co、NiまたはFeであること特徴とする請求項12または14に記載のガスタービン。
- 前記タービン部品の材料が単結晶合金・一方向凝固合金などの方向制御合金であることを特徴とする請求項10〜17何れかに記載のガスタービン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004020631A JP4504691B2 (ja) | 2004-01-29 | 2004-01-29 | タービン部品およびガスタービン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004020631A JP4504691B2 (ja) | 2004-01-29 | 2004-01-29 | タービン部品およびガスタービン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005214054A true JP2005214054A (ja) | 2005-08-11 |
JP4504691B2 JP4504691B2 (ja) | 2010-07-14 |
Family
ID=34904495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004020631A Expired - Lifetime JP4504691B2 (ja) | 2004-01-29 | 2004-01-29 | タービン部品およびガスタービン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4504691B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008117802A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Ihi Corporation | 耐熱部品 |
US10894387B2 (en) | 2015-12-01 | 2021-01-19 | Ihi Corporation | Sliding part with wear resistant coating and method of forming wear resistant coating |
US11673194B2 (en) | 2016-11-09 | 2023-06-13 | Ihi Corporation | Slidable component including wear-resistant coating and method of forming wear-resistant coating |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05148615A (ja) * | 1991-11-18 | 1993-06-15 | Res Dev Corp Of Japan | 金属材料の表面処理方法 |
JPH07197275A (ja) * | 1993-12-31 | 1995-08-01 | Res Dev Corp Of Japan | 液中放電による金属材料の表面処理方法 |
JPH09192937A (ja) * | 1996-01-17 | 1997-07-29 | Res Dev Corp Of Japan | 液中放電による表面処理方法 |
JP2001138141A (ja) * | 1999-11-19 | 2001-05-22 | Kazuo Sawaguchi | 液中放電を利用した表面被覆処理法とその消耗電極 |
JP3227454B2 (ja) * | 1998-05-13 | 2001-11-12 | 三菱電機株式会社 | 放電表面処理用電極及びその製造方法並びに放電表面処理方法及び装置 |
JP2002020882A (ja) * | 2000-07-04 | 2002-01-23 | Suzuki Motor Corp | 摺動部材及びその製造方法 |
JP2003193267A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-09 | Tocalo Co Ltd | Ni基高温強度部材およびその製造方法 |
-
2004
- 2004-01-29 JP JP2004020631A patent/JP4504691B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05148615A (ja) * | 1991-11-18 | 1993-06-15 | Res Dev Corp Of Japan | 金属材料の表面処理方法 |
JPH07197275A (ja) * | 1993-12-31 | 1995-08-01 | Res Dev Corp Of Japan | 液中放電による金属材料の表面処理方法 |
JPH09192937A (ja) * | 1996-01-17 | 1997-07-29 | Res Dev Corp Of Japan | 液中放電による表面処理方法 |
JP3227454B2 (ja) * | 1998-05-13 | 2001-11-12 | 三菱電機株式会社 | 放電表面処理用電極及びその製造方法並びに放電表面処理方法及び装置 |
JP2001138141A (ja) * | 1999-11-19 | 2001-05-22 | Kazuo Sawaguchi | 液中放電を利用した表面被覆処理法とその消耗電極 |
JP2002020882A (ja) * | 2000-07-04 | 2002-01-23 | Suzuki Motor Corp | 摺動部材及びその製造方法 |
JP2003193267A (ja) * | 2001-12-25 | 2003-07-09 | Tocalo Co Ltd | Ni基高温強度部材およびその製造方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008117802A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Ihi Corporation | 耐熱部品 |
JPWO2008117802A1 (ja) * | 2007-03-26 | 2010-07-15 | 株式会社Ihi | 耐熱部品 |
US10894387B2 (en) | 2015-12-01 | 2021-01-19 | Ihi Corporation | Sliding part with wear resistant coating and method of forming wear resistant coating |
US11673194B2 (en) | 2016-11-09 | 2023-06-13 | Ihi Corporation | Slidable component including wear-resistant coating and method of forming wear-resistant coating |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4504691B2 (ja) | 2010-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4137886B2 (ja) | 放電表面処理用電極および放電表面処理方法並びに放電表面処理装置 | |
US9187831B2 (en) | Method for coating sliding surface of high-temperature member, high-temperature member and electrode for electro-discharge surface treatment | |
US8658005B2 (en) | Electrical-discharge surface-treatment method | |
JP5121933B2 (ja) | 放電表面処理方法 | |
JP4705677B2 (ja) | 被膜および被膜の形成方法 | |
JP4563318B2 (ja) | 放電表面処理用電極、放電表面処理装置および放電表面処理方法 | |
WO2008014801A1 (en) | A method for deposition of dispersion-strengthened coatings and composite electrode material for deposition of such coatings | |
JP4504691B2 (ja) | タービン部品およびガスタービン | |
JP4450812B2 (ja) | 放電表面処理方法 | |
JP4523547B2 (ja) | 放電表面処理方法および放電表面処理装置 | |
JP4608220B2 (ja) | 放電表面処理用電極および放電表面処理方法 | |
JP7103548B2 (ja) | Ni-Cr-Mo系合金部材、Ni-Cr-Mo系合金粉末、および、複合部材 | |
JP4036925B2 (ja) | ニッケル又はコバルトをベースとする超合金の部材に肉付けを施す方法 | |
WO2011148415A1 (ja) | 放電表面処理用電極及び放電表面処理皮膜 | |
JP3857625B2 (ja) | 放電表面処理用電極および放電表面処理方法 | |
JP4119461B2 (ja) | 放電表面処理用電極の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090722 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090728 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090917 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100216 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100331 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100420 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100423 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4504691 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130430 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130430 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140430 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |