JP2610914B2 - 耐熱部材内部のアルミニウム被覆方法およびその装置 - Google Patents
耐熱部材内部のアルミニウム被覆方法およびその装置Info
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C16/045—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/4488—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by in situ generation of reactive gas by chemical or electrochemical reaction
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐熱部材にアルミニウム（Al）を被覆する方
法およびその装置に係り、特に狭隘な内部通路を有する
耐熱部材内部のアルミニウム被覆方法およびその装置に
関する。
法およびその装置に係り、特に狭隘な内部通路を有する
耐熱部材内部のアルミニウム被覆方法およびその装置に
関する。
ガスタービンあるいはジエツトエンジンなどにおい
て、高温に加熱され、且つ腐食性のガスに接する主要部
品は高温域での機械的性質に優れるとともに耐酸化性も
要求され、一般にはニツケル（Ni）基あるいはコバルト
（Co）基の合金が使用されてきた。このような合金は一
般に耐熱合金と総称されており、主に高温強度の向上が
開発の主題となつている。高温における高強度化の合金
組成は多くの場合に耐高温腐食性が低下し、高温主要部
の寿命は機械的な破壊よりも、高温腐食による影響が大
きい。例えば、前記したガスタービンあるいはジエツト
エンジンは燃料中の硫黄（Ｓ），塩素（Cl），バナジウ
ム（Ｖ），ナトリウム（Na）および鉛（Pb）などのイオ
ンおよび吸入空気中のNaCl（海塩粒子）などの腐食性、
酸化性の燃焼ガス雰囲気に曝され、この雰囲気中では前
記合金は侵されてしまう。耐熱合金の耐食性および耐酸
化性を改善するためには、安定な酸化物を生成するクロ
ム（Cr）、アルミニウム（Al）などの元素の添加が有効
であるといわれているが、機械的性質の低下などを生じ
てもろくなるために、Ni基あるいはCo基耐熱合金に添加
できるCr、Alの量にはおのずから制限がある。そのた
め、現状では耐熱合金の表面に耐熱性および耐酸化性を
付与する各種の表面処理を施すことが不可欠となつてい
る。Ni基あるいはCo基耐熱合金に対する耐食性被覆とし
ては、Al,Cr、MCrAlY（ＭはNi,CoおよびFeなどで主成
分）合金および各種セラミツクスなどがあり、その方法
あるいは被覆物質によつてパツク法（拡散浸透法）、CV
D法（Chemical Vapor Deposition）、PVD法（Physical
Vapor Deposition）および溶射法などで行われている。
このうち最も広く行われている方法にパツク法によるAl
被覆がある。これは被処理材を被覆剤（AlまたはAl化合
物）とキヤリアあるいは活性剤（通常ハロゲン化アンモ
ニウムあるいはハロゲン化アルカリ金属）と、Al2O3の
ような不活性充填剤とを含有するパツク粉末中に埋設し
て非酸化性雰囲気中で750〜1250℃に加熱保持すること
により、Alを被処理材に拡散浸透させてNi−Alあるいは
Cr−Alなどの金属間化合物を形成させる。この化合物が
高温域で保護膜Al2O3を生成して耐食性を高めている。
この被覆層の厚さは熱処理の保持時間および処理温度で
制御できる。また、ハロゲン化物はAl源から被処理材へ
のAlの移行を容易にするキヤリアあるいは活性剤として
作用している。このようなパツク法を開示している代表
的なものとして特開昭55−82784号公報、特開昭58−177
456号公報がある。
て、高温に加熱され、且つ腐食性のガスに接する主要部
品は高温域での機械的性質に優れるとともに耐酸化性も
要求され、一般にはニツケル（Ni）基あるいはコバルト
（Co）基の合金が使用されてきた。このような合金は一
般に耐熱合金と総称されており、主に高温強度の向上が
開発の主題となつている。高温における高強度化の合金
組成は多くの場合に耐高温腐食性が低下し、高温主要部
の寿命は機械的な破壊よりも、高温腐食による影響が大
きい。例えば、前記したガスタービンあるいはジエツト
エンジンは燃料中の硫黄（Ｓ），塩素（Cl），バナジウ
ム（Ｖ），ナトリウム（Na）および鉛（Pb）などのイオ
ンおよび吸入空気中のNaCl（海塩粒子）などの腐食性、
酸化性の燃焼ガス雰囲気に曝され、この雰囲気中では前
記合金は侵されてしまう。耐熱合金の耐食性および耐酸
化性を改善するためには、安定な酸化物を生成するクロ
ム（Cr）、アルミニウム（Al）などの元素の添加が有効
であるといわれているが、機械的性質の低下などを生じ
てもろくなるために、Ni基あるいはCo基耐熱合金に添加
できるCr、Alの量にはおのずから制限がある。そのた
め、現状では耐熱合金の表面に耐熱性および耐酸化性を
付与する各種の表面処理を施すことが不可欠となつてい
る。Ni基あるいはCo基耐熱合金に対する耐食性被覆とし
ては、Al,Cr、MCrAlY（ＭはNi,CoおよびFeなどで主成
分）合金および各種セラミツクスなどがあり、その方法
あるいは被覆物質によつてパツク法（拡散浸透法）、CV
D法（Chemical Vapor Deposition）、PVD法（Physical
Vapor Deposition）および溶射法などで行われている。
このうち最も広く行われている方法にパツク法によるAl
被覆がある。これは被処理材を被覆剤（AlまたはAl化合
物）とキヤリアあるいは活性剤（通常ハロゲン化アンモ
ニウムあるいはハロゲン化アルカリ金属）と、Al2O3の
ような不活性充填剤とを含有するパツク粉末中に埋設し
て非酸化性雰囲気中で750〜1250℃に加熱保持すること
により、Alを被処理材に拡散浸透させてNi−Alあるいは
Cr−Alなどの金属間化合物を形成させる。この化合物が
高温域で保護膜Al2O3を生成して耐食性を高めている。
この被覆層の厚さは熱処理の保持時間および処理温度で
制御できる。また、ハロゲン化物はAl源から被処理材へ
のAlの移行を容易にするキヤリアあるいは活性剤として
作用している。このようなパツク法を開示している代表
的なものとして特開昭55−82784号公報、特開昭58−177
456号公報がある。
一方、ガスタービンあるいはジエツトエンジンの熱効
率は、圧縮機による圧力の比を上げタービン入口ガス温
度を上げると向上することから、高効率化を図るため高
温主要部のブレードおよびノズルの使用温度が高温化す
る傾向にある。この際ブレードおよびノズルの使用温度
を下げるために内部を空胴にして冷却空気を通す構造に
なつている。このような内部通路についても先に述べた
耐食性の観点から被覆を施すことが望まれている。この
内部通路は狭隘で複雑形状を呈しているため適用できる
被覆方法に制限がある。
率は、圧縮機による圧力の比を上げタービン入口ガス温
度を上げると向上することから、高効率化を図るため高
温主要部のブレードおよびノズルの使用温度が高温化す
る傾向にある。この際ブレードおよびノズルの使用温度
を下げるために内部を空胴にして冷却空気を通す構造に
なつている。このような内部通路についても先に述べた
耐食性の観点から被覆を施すことが望まれている。この
内部通路は狭隘で複雑形状を呈しているため適用できる
被覆方法に制限がある。
上記従来技術では、例えばパツク法により被覆しよう
とする場合には内部通路内をパツク剤で充填する必要が
ある。すなわち、パツク剤と被処理材である内部通路が
接していることが望ましい。したがつて、内部通路が単
純形状であれば適用も可能であるが、狭隘で複雑形状に
なりつつある現状の構造への適用は困難である。また、
パツク法はパツク剤中から被覆原料が供給されることか
ら目的の被覆層の厚さを得ようとした際には、それに応
じた量のパツク剤を必要とする。しかし、内部通路は形
状の点から充填できるパツク剤の量は制限されるので、
被覆層の厚さも限定され、任意の被覆層を得ることがで
きない。さらに、処理後はパツク剤を完全に除去するこ
とが冷却空気の流通上必要不可欠であり、固化したパツ
ク剤の除去にも問題がある。
とする場合には内部通路内をパツク剤で充填する必要が
ある。すなわち、パツク剤と被処理材である内部通路が
接していることが望ましい。したがつて、内部通路が単
純形状であれば適用も可能であるが、狭隘で複雑形状に
なりつつある現状の構造への適用は困難である。また、
パツク法はパツク剤中から被覆原料が供給されることか
ら目的の被覆層の厚さを得ようとした際には、それに応
じた量のパツク剤を必要とする。しかし、内部通路は形
状の点から充填できるパツク剤の量は制限されるので、
被覆層の厚さも限定され、任意の被覆層を得ることがで
きない。さらに、処理後はパツク剤を完全に除去するこ
とが冷却空気の流通上必要不可欠であり、固化したパツ
ク剤の除去にも問題がある。
一方、PVD法、例えばスパツタ法では被覆材の基とな
るターゲツトからスパツタされた粒子の運動は一直線で
あるため、内部通路の狭隘部へ浸入する距離に限度があ
り、つき回り性が悪いために適用できない。
るターゲツトからスパツタされた粒子の運動は一直線で
あるため、内部通路の狭隘部へ浸入する距離に限度があ
り、つき回り性が悪いために適用できない。
溶射法もPVD法と同様に被覆材の粒子は直線運動のみ
であり、適用できない。
であり、適用できない。
このようなことから、被覆物質をガスの状態で供給す
る気相から被覆する方法が検討されており、特公昭56−
18671号公報、特公昭59−19988号公報にその例が示され
ている。この方法はガス相被覆法（Gas Phase Depositi
on,GPD法）とよばれ、チユーブで互いに連通接続された
下部室と上部室からなる包囲体があり、この下部室内に
被覆材、例えばAlをNaAlF2の粉末と触媒の混合粉のパツ
ク粉を充填し、被覆される中空物品を前記チユーブと連
通するように配設した状態で、この包囲体を適当な加熱
装置内に配置してパツク粉を気化するとともにキヤリア
ガスで前記中空物品内に輸送して被覆を行うものであ
る。この方法では、被覆材をガスで供給するので狭隘な
内部通路にも被覆することができる。しかし、被覆処理
が常圧で行われているために均一性に劣る可能性があ
る。すなわち、キヤリアガスによる輸送圧力で行つてい
るために、ガス流速の制御をキヤリア流量のみで行つて
おり、その流速範囲に制限があることから、場所により
流れの悪くなるところが生じて被膜の厚さに差を生じる
可能性がある。
る気相から被覆する方法が検討されており、特公昭56−
18671号公報、特公昭59−19988号公報にその例が示され
ている。この方法はガス相被覆法（Gas Phase Depositi
on,GPD法）とよばれ、チユーブで互いに連通接続された
下部室と上部室からなる包囲体があり、この下部室内に
被覆材、例えばAlをNaAlF2の粉末と触媒の混合粉のパツ
ク粉を充填し、被覆される中空物品を前記チユーブと連
通するように配設した状態で、この包囲体を適当な加熱
装置内に配置してパツク粉を気化するとともにキヤリア
ガスで前記中空物品内に輸送して被覆を行うものであ
る。この方法では、被覆材をガスで供給するので狭隘な
内部通路にも被覆することができる。しかし、被覆処理
が常圧で行われているために均一性に劣る可能性があ
る。すなわち、キヤリアガスによる輸送圧力で行つてい
るために、ガス流速の制御をキヤリア流量のみで行つて
おり、その流速範囲に制限があることから、場所により
流れの悪くなるところが生じて被膜の厚さに差を生じる
可能性がある。
一方、CVD法によるAlの被覆であるが、一般的にAlCl3
等のハロゲン化物と水素ガスとの還元によりAlを析出さ
せるようにすると、熱力学的な反応の自由エネルギーに
よつて1200℃程度を必要とし、耐熱合金の機械的性質の
低下などを生じているために熱履歴上好ましくない。
等のハロゲン化物と水素ガスとの還元によりAlを析出さ
せるようにすると、熱力学的な反応の自由エネルギーに
よつて1200℃程度を必要とし、耐熱合金の機械的性質の
低下などを生じているために熱履歴上好ましくない。
そこで、AlのCVDの低温化を可能にする方法としてAl
の低次塩化物AlClを生成してCVDを行う方法がオースト
リア国特許第182024号公報に示されている。この方法に
よれば、ワイヤーなどの表面にAlを700〜1050℃の低温
域で被覆できる。
の低次塩化物AlClを生成してCVDを行う方法がオースト
リア国特許第182024号公報に示されている。この方法に
よれば、ワイヤーなどの表面にAlを700〜1050℃の低温
域で被覆できる。
また、上述のCVD法を電気材料用配線材料のAl薄膜形
成方法として、150〜500℃の低温範囲内でできることを
示した特公昭59−48952号公報もある。
成方法として、150〜500℃の低温範囲内でできることを
示した特公昭59−48952号公報もある。
しかし、上記のいずれの方法においてもタービン翼の
内部通路が狭隘なため十分な量の混合ガスが流入せず、
また、内部通路の出口近傍における急激な流速の変化、
圧力の変動および反応生成ガスの逆拡散等が生じるた
め、内部流路の内面にAl被覆を均一性に優れた状態に、
且つNi基およびCo基耐熱合金の特性を損うことのない熱
履歴範囲で可能にならしめるAl被覆方法とその方法を実
施できる装置は示されておらず、適切な処理法の開発が
望まれている。
内部通路が狭隘なため十分な量の混合ガスが流入せず、
また、内部通路の出口近傍における急激な流速の変化、
圧力の変動および反応生成ガスの逆拡散等が生じるた
め、内部流路の内面にAl被覆を均一性に優れた状態に、
且つNi基およびCo基耐熱合金の特性を損うことのない熱
履歴範囲で可能にならしめるAl被覆方法とその方法を実
施できる装置は示されておらず、適切な処理法の開発が
望まれている。
本発明の目的は、耐熱部材の耐熱性を損わないで、狭
隘で複雑な形状の内部通路の表面にアルミニウムを被覆
するもので、各部の被覆の厚さが均一性に優れた耐熱部
材内部のアルミニウム被覆方法およびその装置を提供す
ることにある。
隘で複雑な形状の内部通路の表面にアルミニウムを被覆
するもので、各部の被覆の厚さが均一性に優れた耐熱部
材内部のアルミニウム被覆方法およびその装置を提供す
ることにある。
上記目的は、内部通路を有する耐熱部材を反応炉内に
配設して減圧し、前記耐熱部材を加熱した状態で前記内
部通路の一方から混合ガスを供給し、他方から排出ガス
を排出させて化学気相蒸着を行う耐熱部材のアルミニウ
ム被覆方法において、前記耐熱部材の内部通路の一方に
ガス供給槽を接続して前記内部通路へハロゲン化アルミ
ニウムとキヤリアガスとからなる混合ガスを供給し、前
記内部通路の他方（出口）には該出口を覆ってガス留と
なる中空部とこの中空部からのガス排出口とからなるガ
ス流速制御槽を接続して、内部通路出口でのガス流速が
内部通路内と同等となるように、ガス排出口から前記反
応炉内へ前記排出ガスを排出する速度を制御して化学気
相蒸着を行うことを特徴とする耐熱部材内部のアルミニ
ウム被覆方法を提供することにより、また、内部通路を
有する耐熱部材を配設する反応炉と、該反応炉内を減圧
する排気装置と、前記内部通路を被覆処理するハロゲン
化アルミニウムを含む処理ガスを生成するガス変成室
と、前記耐熱部材を加熱する加熱源とからなる耐熱部材
内部のアルミニウム被覆装置において、前記耐熱部材に
気密状態に密着されて前記内部通路の一方へ処理ガスを
供給する供給源と、前記耐熱部材に気密状態に密着され
て前記内部通路の他方から排出される排出ガスのガス留
となる中空部およびこの中空部からのガス排出口からな
り、該排出口が、内部通路の他方（出口）でのガス流速
を内部通路内と同等とする形状を有する流速制御槽とを
具備することを特徴とする耐熱部材内部のアルミニウム
被覆装置を提供することにより達成される。
配設して減圧し、前記耐熱部材を加熱した状態で前記内
部通路の一方から混合ガスを供給し、他方から排出ガス
を排出させて化学気相蒸着を行う耐熱部材のアルミニウ
ム被覆方法において、前記耐熱部材の内部通路の一方に
ガス供給槽を接続して前記内部通路へハロゲン化アルミ
ニウムとキヤリアガスとからなる混合ガスを供給し、前
記内部通路の他方（出口）には該出口を覆ってガス留と
なる中空部とこの中空部からのガス排出口とからなるガ
ス流速制御槽を接続して、内部通路出口でのガス流速が
内部通路内と同等となるように、ガス排出口から前記反
応炉内へ前記排出ガスを排出する速度を制御して化学気
相蒸着を行うことを特徴とする耐熱部材内部のアルミニ
ウム被覆方法を提供することにより、また、内部通路を
有する耐熱部材を配設する反応炉と、該反応炉内を減圧
する排気装置と、前記内部通路を被覆処理するハロゲン
化アルミニウムを含む処理ガスを生成するガス変成室
と、前記耐熱部材を加熱する加熱源とからなる耐熱部材
内部のアルミニウム被覆装置において、前記耐熱部材に
気密状態に密着されて前記内部通路の一方へ処理ガスを
供給する供給源と、前記耐熱部材に気密状態に密着され
て前記内部通路の他方から排出される排出ガスのガス留
となる中空部およびこの中空部からのガス排出口からな
り、該排出口が、内部通路の他方（出口）でのガス流速
を内部通路内と同等とする形状を有する流速制御槽とを
具備することを特徴とする耐熱部材内部のアルミニウム
被覆装置を提供することにより達成される。
減圧容器内に配設した耐熱部材の内部通路の一方にガ
ス供給槽を密着状態に接続してその内部通路内へハロゲ
ン化アルミニウムとキヤリアガスとからなる混合ガスを
供給することにより混合ガスを内部通路内へ直接供給で
きるので、内部通路内でアルミニウムの被覆を形成し化
学気相蒸着が行われ、反応生成ガスと反応に関与しなか
つた未反応ガスとキヤリアガスとからなる排出ガスが内
部通路の他方から排出される。
ス供給槽を密着状態に接続してその内部通路内へハロゲ
ン化アルミニウムとキヤリアガスとからなる混合ガスを
供給することにより混合ガスを内部通路内へ直接供給で
きるので、内部通路内でアルミニウムの被覆を形成し化
学気相蒸着が行われ、反応生成ガスと反応に関与しなか
つた未反応ガスとキヤリアガスとからなる排出ガスが内
部通路の他方から排出される。
さらに、前記内部通路の他方にガス流速制御槽を接続
して前記混合ガスが前記内部通路内を流れて化学気相蒸
着が行われ、反応生成ガス、未反応ガス、キヤリアガス
からなる排出ガスとなつて前記減圧容器内に排出される
際の流速を制御することにより、内部通路の出口近傍の
排出ガスの流速を大きく変化させることがなく、且つ減
圧容器内に充満している反応生成ガスが内部通路内ある
いはその近傍へ逆拡散するのを防ぎ、そのため内部通路
内での反応ガス濃度が低下することがなく、したがつて
その部分の被覆形成が阻害されない。
して前記混合ガスが前記内部通路内を流れて化学気相蒸
着が行われ、反応生成ガス、未反応ガス、キヤリアガス
からなる排出ガスとなつて前記減圧容器内に排出される
際の流速を制御することにより、内部通路の出口近傍の
排出ガスの流速を大きく変化させることがなく、且つ減
圧容器内に充満している反応生成ガスが内部通路内ある
いはその近傍へ逆拡散するのを防ぎ、そのため内部通路
内での反応ガス濃度が低下することがなく、したがつて
その部分の被覆形成が阻害されない。
化学気相蒸着（CVD）法においては、一般的に被処理
品を多数個反応炉内に配設し、各被処理品に対して均一
な被膜を形成するために反応ガスの均一な分散供給方法
および炉内に拡散した反応ガス（未反応）および反応生
成ガス（副成ガス）を滞留なく反応炉外に排出するよう
に考慮されている。しかし、このような方法は本発明で
は望ましくない。なぜならば、被処理部はタービン翼の
内部通路であり、炉内に拡散した反応ガスを内部通路に
導いて被覆することは導入した反応ガス量から析出する
析出量の比率の面から効果的ではない。一方、反応炉内
に拡散した反応ガス濃度は反応炉内の体積に応じて各位
置で濃度が低下している。このような低濃度状態の反応
ガスを被処理品のタービン翼内部通路に供給しても被覆
の形成速度は遅い。このようなことから本発明では反応
ガスを被処理品の内部通路（通常一方から冷却空気が入
り、他方から排出される通路構造で、複数の通路になつ
ている場合もある）に直接供給する。この結果、反応ガ
スは反応炉内に拡散せずに内部通路内で被覆を形成して
化学気相蒸着反応が終了し、排出ガス、すなわち未反応
ガス、反応生成ガス（副成ガス）、キヤリアガスが内部
通路の他方から排出される。この結果、反応ガスから単
位面積に析出する被覆の効率は高まり、被覆形成速度も
速くなる。
品を多数個反応炉内に配設し、各被処理品に対して均一
な被膜を形成するために反応ガスの均一な分散供給方法
および炉内に拡散した反応ガス（未反応）および反応生
成ガス（副成ガス）を滞留なく反応炉外に排出するよう
に考慮されている。しかし、このような方法は本発明で
は望ましくない。なぜならば、被処理部はタービン翼の
内部通路であり、炉内に拡散した反応ガスを内部通路に
導いて被覆することは導入した反応ガス量から析出する
析出量の比率の面から効果的ではない。一方、反応炉内
に拡散した反応ガス濃度は反応炉内の体積に応じて各位
置で濃度が低下している。このような低濃度状態の反応
ガスを被処理品のタービン翼内部通路に供給しても被覆
の形成速度は遅い。このようなことから本発明では反応
ガスを被処理品の内部通路（通常一方から冷却空気が入
り、他方から排出される通路構造で、複数の通路になつ
ている場合もある）に直接供給する。この結果、反応ガ
スは反応炉内に拡散せずに内部通路内で被覆を形成して
化学気相蒸着反応が終了し、排出ガス、すなわち未反応
ガス、反応生成ガス（副成ガス）、キヤリアガスが内部
通路の他方から排出される。この結果、反応ガスから単
位面積に析出する被覆の効率は高まり、被覆形成速度も
速くなる。
一方、被覆の均一性についてみると、被処理品の温度
分布、処理圧力、反応ガス濃度および反応ガス流速など
の影響を受ける。温度は適切な加熱源とその制御系によ
り行われる。ガス濃度も適切な組成に制御されて供給さ
れるが、圧力、ガス流速によつて変化する。ガス流速は
ガス流量、圧力、温度および内部通路の形状によつて異
なる。このように均一性は種々の因子によつて影響を受
けるが、一定温度で一定濃度の反応ガスおよび処理圧力
で処理された際、流速の制御が重要になる。タービン翼
の内部通路の場合、内部通路に直接供給された反応ガス
は供給条件と内部通路の形状によつてガス流速は定まつ
てくる。しかし、内部通路の出口近傍では、反応炉内へ
の自由放出の場合は形状の差、圧力の差が生じる。すな
わち、内部通路内は狭く、反応炉内は広い空間のため両
者間で圧力の差を生じており、反応炉内は内部通路より
も低い値である。この結果、一定流量の反応ガスの流速
は内部通路出口近傍で遅くなる。一般的なCVDにおい
て、被膜の均一性を改善する方法として下流側でガス流
速を速くすることが行われている。したがつて、前述の
ように内部通路の出口近傍すなわち下流側で流速が遅く
なることは好ましくない。そこで、本発明では内部通路
の出口部に内部通路と同様な流速が得られるガス流速制
御槽を設ける。すなわち、内部通路の出口部が内部通路
の途中であるように内部通路出口に気密状態に密着させ
たガス流速制御槽に移行させる。このような機能を持た
せるために、ガス流速制御槽は、その接続部において内
部通路と同一形状であることが望ましい。すなわち、形
状の変化により、流速は変化するため、影響のないよう
に配慮する必要がある。したがつて、このガス流速制御
槽はガス留となる中空部からなつている。また、ガス流
速制御槽から排出ガスを排出するための排出口は、内部
通路のガス流速を大きく変化させない大きさがよく、流
れの均一性を考慮して複数個分散させて設けるのもよ
い。
分布、処理圧力、反応ガス濃度および反応ガス流速など
の影響を受ける。温度は適切な加熱源とその制御系によ
り行われる。ガス濃度も適切な組成に制御されて供給さ
れるが、圧力、ガス流速によつて変化する。ガス流速は
ガス流量、圧力、温度および内部通路の形状によつて異
なる。このように均一性は種々の因子によつて影響を受
けるが、一定温度で一定濃度の反応ガスおよび処理圧力
で処理された際、流速の制御が重要になる。タービン翼
の内部通路の場合、内部通路に直接供給された反応ガス
は供給条件と内部通路の形状によつてガス流速は定まつ
てくる。しかし、内部通路の出口近傍では、反応炉内へ
の自由放出の場合は形状の差、圧力の差が生じる。すな
わち、内部通路内は狭く、反応炉内は広い空間のため両
者間で圧力の差を生じており、反応炉内は内部通路より
も低い値である。この結果、一定流量の反応ガスの流速
は内部通路出口近傍で遅くなる。一般的なCVDにおい
て、被膜の均一性を改善する方法として下流側でガス流
速を速くすることが行われている。したがつて、前述の
ように内部通路の出口近傍すなわち下流側で流速が遅く
なることは好ましくない。そこで、本発明では内部通路
の出口部に内部通路と同様な流速が得られるガス流速制
御槽を設ける。すなわち、内部通路の出口部が内部通路
の途中であるように内部通路出口に気密状態に密着させ
たガス流速制御槽に移行させる。このような機能を持た
せるために、ガス流速制御槽は、その接続部において内
部通路と同一形状であることが望ましい。すなわち、形
状の変化により、流速は変化するため、影響のないよう
に配慮する必要がある。したがつて、このガス流速制御
槽はガス留となる中空部からなつている。また、ガス流
速制御槽から排出ガスを排出するための排出口は、内部
通路のガス流速を大きく変化させない大きさがよく、流
れの均一性を考慮して複数個分散させて設けるのもよ
い。
このガス流速制御槽の他の異なつた機能としては、反
応生成ガスである副成ガス、例えば塩化水素（HCl）の
内部通路内あるいはその近傍への逆拡散を防止できる。
すなわちこれらの副成ガスは反応ガスが終了して生成さ
れ、反応炉内に充満している。内部通路の出口近傍では
未反応ガス、副成ガスに接しており、これらのガスのう
ち副成ガスが逆拡散してくると反応ガス濃度が低下し、
被膜が形成されないか、形成されてもその形成速度が遅
くなるという悪影響がある。したがつて、この副成ガス
の逆拡散を制御することも被覆の均一性に影響する。そ
こで、本発明のガス流速制御槽を設けることにより、被
処理品のタービン翼内部通路まで影響のない距離を設け
ることで目的を達成できる効果もある。このようにして
内部通路内へのガス供給および反応炉内への排出ガスの
排出を制御する本発明により均一性の優れた被覆を行う
ことができる。
応生成ガスである副成ガス、例えば塩化水素（HCl）の
内部通路内あるいはその近傍への逆拡散を防止できる。
すなわちこれらの副成ガスは反応ガスが終了して生成さ
れ、反応炉内に充満している。内部通路の出口近傍では
未反応ガス、副成ガスに接しており、これらのガスのう
ち副成ガスが逆拡散してくると反応ガス濃度が低下し、
被膜が形成されないか、形成されてもその形成速度が遅
くなるという悪影響がある。したがつて、この副成ガス
の逆拡散を制御することも被覆の均一性に影響する。そ
こで、本発明のガス流速制御槽を設けることにより、被
処理品のタービン翼内部通路まで影響のない距離を設け
ることで目的を達成できる効果もある。このようにして
内部通路内へのガス供給および反応炉内への排出ガスの
排出を制御する本発明により均一性の優れた被覆を行う
ことができる。
一方、アルミニウムのCVDであるが、本発明では減圧
雰囲気中において、３価のハロゲン化アルミニウムと金
属アルミニウムとの不均化反応によつて低次の１価のハ
ロゲン化アルミニウムを生成させて、１価のハロゲン化
アルミニウムあるいは３価のハロゲン化アルミニウムと
１価のハロゲン化アルミニウムから内部通路内にアルミ
ニウムを析出させる。すなわち、金属アルミニウムを加
熱保持し、その表面に３価のハロゲン化物、例えばAlCl
3を導入してAlCl3＋2Al→3AlClの反応でAlClを生成す
る。このAlClおよび未反応のAlCl3を被処理品の内部通
路へガス供給槽によつて直接供給する。この反応ガスに
より、低温側ではAlClからAlが析出し、高温になるとAl
Cl3からもAlが析出するようになる。ここでAlCl3とAlの
反応によつて生成するAlClの加熱温度、圧力、AlCl3流
量によつて制御できる。また３価のハロゲン化アルミニ
ウムはAlBr3およびAlI3であつてもよい。さらに３価の
ハロゲン化アルミニウムはキヤリアガスによつて輸送さ
れ、キヤリアガスとして水素ガス、希ガスなどを用い
る。
雰囲気中において、３価のハロゲン化アルミニウムと金
属アルミニウムとの不均化反応によつて低次の１価のハ
ロゲン化アルミニウムを生成させて、１価のハロゲン化
アルミニウムあるいは３価のハロゲン化アルミニウムと
１価のハロゲン化アルミニウムから内部通路内にアルミ
ニウムを析出させる。すなわち、金属アルミニウムを加
熱保持し、その表面に３価のハロゲン化物、例えばAlCl
3を導入してAlCl3＋2Al→3AlClの反応でAlClを生成す
る。このAlClおよび未反応のAlCl3を被処理品の内部通
路へガス供給槽によつて直接供給する。この反応ガスに
より、低温側ではAlClからAlが析出し、高温になるとAl
Cl3からもAlが析出するようになる。ここでAlCl3とAlの
反応によつて生成するAlClの加熱温度、圧力、AlCl3流
量によつて制御できる。また３価のハロゲン化アルミニ
ウムはAlBr3およびAlI3であつてもよい。さらに３価の
ハロゲン化アルミニウムはキヤリアガスによつて輸送さ
れ、キヤリアガスとして水素ガス、希ガスなどを用い
る。
本発明の実施例の詳細について第１図〜第４図により
説明する。
説明する。
第１実施例 第１図は本発明を実施する一装置の例を示している。
同図において、反応炉１は、耐熱性に優れた合金あるい
はセラミツクス製が望ましく、反応炉１の中に内部通路
を有する耐熱部材２すなわちタービン翼を配設し、この
タービン翼２と反応炉１は反応炉の外側の加熱源３によ
り処理温度に加熱保持され、反応炉内は真空排気装置６
により処理圧に減圧される。CVD用のガスとしては、被
覆原料の金属ハロゲン化物５をキヤリアガス４によりガ
ス変成室７に輸送し、ここで、活性状態に保持されてい
る反応金属８と金属ハロゲン化物５とが反応して、金属
ハロゲン化物５が低次のハロゲン化物に変成される。タ
ービン翼２には、その内部通路の一端に密着してガス供
給槽９が接続されており、低次ハロゲン化物とキヤリア
ガスからなる混合ガスが内部通路に均一に供給され、内
部通路の他端にはガス流速制御槽10が密着して接続され
て、その排出口11から反応生成ガス、未反応ガス、キヤ
リアガスからなる排出ガスが排出され、その際の排出ガ
スの流速を制御する機能をもつ。
同図において、反応炉１は、耐熱性に優れた合金あるい
はセラミツクス製が望ましく、反応炉１の中に内部通路
を有する耐熱部材２すなわちタービン翼を配設し、この
タービン翼２と反応炉１は反応炉の外側の加熱源３によ
り処理温度に加熱保持され、反応炉内は真空排気装置６
により処理圧に減圧される。CVD用のガスとしては、被
覆原料の金属ハロゲン化物５をキヤリアガス４によりガ
ス変成室７に輸送し、ここで、活性状態に保持されてい
る反応金属８と金属ハロゲン化物５とが反応して、金属
ハロゲン化物５が低次のハロゲン化物に変成される。タ
ービン翼２には、その内部通路の一端に密着してガス供
給槽９が接続されており、低次ハロゲン化物とキヤリア
ガスからなる混合ガスが内部通路に均一に供給され、内
部通路の他端にはガス流速制御槽10が密着して接続され
て、その排出口11から反応生成ガス、未反応ガス、キヤ
リアガスからなる排出ガスが排出され、その際の排出ガ
スの流速を制御する機能をもつ。
第２図は前記ガス流速制御槽10の他の例を示し、複数
の内部通路をもつタービン翼２に複数のガス流速制御槽
10a,10bを配設し、各々のガス流速制御槽10からガス排
出口11a,11bよりガスが排出される例を示す。
の内部通路をもつタービン翼２に複数のガス流速制御槽
10a,10bを配設し、各々のガス流速制御槽10からガス排
出口11a,11bよりガスが排出される例を示す。
第3A図〜第3C図は前記第２図のガス流速制御槽10aの
詳細を示している。このガス流速制御槽10aはタービン
翼２の内部通路の出口形状に合わせた形状になつてお
り、タービン翼２の翼部の一部を嵌め合わせて密着させ
て固定する翼結合部13が設けられている。また、内部通
路から排出される排出ガスをガス留12で流速を調整した
後、複数個設けられたガス排出口11aより反応炉１内に
排出される排出ガスの流速を制御する機能を果す。
詳細を示している。このガス流速制御槽10aはタービン
翼２の内部通路の出口形状に合わせた形状になつてお
り、タービン翼２の翼部の一部を嵌め合わせて密着させ
て固定する翼結合部13が設けられている。また、内部通
路から排出される排出ガスをガス留12で流速を調整した
後、複数個設けられたガス排出口11aより反応炉１内に
排出される排出ガスの流速を制御する機能を果す。
ガス供給槽９は、第4A図，第4B図に示すように内部通
路へ均一にガスを供給するための機能を果たすものであ
り、内部通路が複数ある場合は、ガス供給槽９をそれぞ
れの内部通路に設けるか、あるいはガス供給槽９のガス
留14a,14bにガス分配部15a,15b（オリフイス）を設けて
各内部通路の流量に合わせて全体に均一に供給されるよ
うに工夫することによつてもできる。
路へ均一にガスを供給するための機能を果たすものであ
り、内部通路が複数ある場合は、ガス供給槽９をそれぞ
れの内部通路に設けるか、あるいはガス供給槽９のガス
留14a,14bにガス分配部15a,15b（オリフイス）を設けて
各内部通路の流量に合わせて全体に均一に供給されるよ
うに工夫することによつてもできる。
第１図に示した被覆装置によつて被覆処理を行うに
は、反応炉１内にタービン翼２の内部通路の一方にガス
供給槽９を密着させ、このガス供給槽９とガス変成室７
を連通するように接続するとともにタービン翼２の他方
の内部通路にガス流速制御槽10を配設する。ガス変成室
７内には反応金属８、すなわち金属アルミニウムを収納
してある。このように配設された反応炉１内を真空排気
装置６により10-2Torr以下に減圧する。減圧された反応
炉１内にキヤリアガス４として水素ガス、あるいはアル
ゴンガスなどの不活性ガスを導入しながら、加熱源３に
よりタービン翼２およびガス変成室７を変成温度（例え
ば1200℃）に昇温する。この際、ガス変成室の加熱源は
分割されたが、熱源３あるいはさらに内部に補助加熱源
を配置して行つてもよい。タービン翼２およびガス変成
室７が目的の処理温度に加熱保持された後、金属ハロゲ
ン化物５から三塩化アルミニウム（AlCl3）を昇華させ
るとともにキヤリアガス４を流入しながらガス変成室７
に導入して被覆処理を開始する。この際、処理圧力はキ
ヤリアガス流量、三塩化アルミニウム流量、および真空
排気量の制御などにより１〜100Torrに制御される。ガ
ス変成室７に導入された三塩化アルミニウムの一部は高
温に加熱保持されて溶融した金属アルミニウムと不均化
反応（AlCl3＋2Al→3AlCl）を生じて低次の一塩化アル
ミニウム（AlCl）が生成される。このようにして混合ガ
ス（キヤリアガスの水素ガス、三塩化アルミニウムおよ
び一塩化アルミニウム）がガス供給槽９に導入され、こ
こで、内部通路へ均一に分散されて供給される。内部通
路内において加熱温度によつて一塩化アルミニウムから
のアルミニウムの析出、三塩化アルミニウムからのアル
ミニウムの析出あるいはこれらの混在した状態からアル
ミニウムが析出して被覆され、その結果、反応生成ガス
として三塩化アルミニウムおよび塩化水素（HCl）が生
成し、未反応ガスとともに排出されることになる。これ
らの排出ガスはガス流速制御槽10を経て反応炉１内に排
出されることによつて、内部通路出口近傍における急激
な流速の変化、圧力の変動および反応生成ガスの逆拡散
などが防止され、内部通路の末端まで均一性に優れた被
覆がされる。排出された排出ガスは真空排気装置６によ
つて外部に排気される。このようにして、被覆処理温度
に加熱保持して被膜を形成した後、混合ガスの供給を停
止するとともに、加熱源での加熱保持を停止し冷却して
処理を終了する。
は、反応炉１内にタービン翼２の内部通路の一方にガス
供給槽９を密着させ、このガス供給槽９とガス変成室７
を連通するように接続するとともにタービン翼２の他方
の内部通路にガス流速制御槽10を配設する。ガス変成室
７内には反応金属８、すなわち金属アルミニウムを収納
してある。このように配設された反応炉１内を真空排気
装置６により10-2Torr以下に減圧する。減圧された反応
炉１内にキヤリアガス４として水素ガス、あるいはアル
ゴンガスなどの不活性ガスを導入しながら、加熱源３に
よりタービン翼２およびガス変成室７を変成温度（例え
ば1200℃）に昇温する。この際、ガス変成室の加熱源は
分割されたが、熱源３あるいはさらに内部に補助加熱源
を配置して行つてもよい。タービン翼２およびガス変成
室７が目的の処理温度に加熱保持された後、金属ハロゲ
ン化物５から三塩化アルミニウム（AlCl3）を昇華させ
るとともにキヤリアガス４を流入しながらガス変成室７
に導入して被覆処理を開始する。この際、処理圧力はキ
ヤリアガス流量、三塩化アルミニウム流量、および真空
排気量の制御などにより１〜100Torrに制御される。ガ
ス変成室７に導入された三塩化アルミニウムの一部は高
温に加熱保持されて溶融した金属アルミニウムと不均化
反応（AlCl3＋2Al→3AlCl）を生じて低次の一塩化アル
ミニウム（AlCl）が生成される。このようにして混合ガ
ス（キヤリアガスの水素ガス、三塩化アルミニウムおよ
び一塩化アルミニウム）がガス供給槽９に導入され、こ
こで、内部通路へ均一に分散されて供給される。内部通
路内において加熱温度によつて一塩化アルミニウムから
のアルミニウムの析出、三塩化アルミニウムからのアル
ミニウムの析出あるいはこれらの混在した状態からアル
ミニウムが析出して被覆され、その結果、反応生成ガス
として三塩化アルミニウムおよび塩化水素（HCl）が生
成し、未反応ガスとともに排出されることになる。これ
らの排出ガスはガス流速制御槽10を経て反応炉１内に排
出されることによつて、内部通路出口近傍における急激
な流速の変化、圧力の変動および反応生成ガスの逆拡散
などが防止され、内部通路の末端まで均一性に優れた被
覆がされる。排出された排出ガスは真空排気装置６によ
つて外部に排気される。このようにして、被覆処理温度
に加熱保持して被膜を形成した後、混合ガスの供給を停
止するとともに、加熱源での加熱保持を停止し冷却して
処理を終了する。
なお、被覆処理中の処理温度が約850℃以下ではNi2Al
3が、約900〜1050℃ではNiAlが、約1050℃以上ではNi3A
lが形成されるが、被膜の均一性の点から900〜1050℃が
望ましく、その結果、形成された被膜はNiAl層であり、
脆弱で耐食性のよくないNi2Al3を再び拡散処理によつて
NiAlに変える必要がないという特徴もある。
3が、約900〜1050℃ではNiAlが、約1050℃以上ではNi3A
lが形成されるが、被膜の均一性の点から900〜1050℃が
望ましく、その結果、形成された被膜はNiAl層であり、
脆弱で耐食性のよくないNi2Al3を再び拡散処理によつて
NiAlに変える必要がないという特徴もある。
以上の処理装置を用いた処理方法により、被処理品の
タービン翼内部通路にアルミニウムを被覆することがで
きる。
タービン翼内部通路にアルミニウムを被覆することがで
きる。
第２実施例 さらに第１図および第２図、第3A図〜第3C図、第4A
図、第4B図に示した方法により、タービン翼２の内部通
路にアルミニウムの被覆を行つた実施例について述べ
る。
図、第4B図に示した方法により、タービン翼２の内部通
路にアルミニウムの被覆を行つた実施例について述べ
る。
被処理品は40×90×160（mm）の大きさのNi基超合金
製ガスタービン翼を用いた。内部通路は２分割されてお
り、一方の通路の断面は大きく変化せず上部へ抜けてお
り、他方は出口部で翼端面全体から吹出すようになつて
いる。そこで第２図のようなガス供給槽９とガス流速制
御槽10a,10bを設け、ガス流速制御槽10aは第3A図〜第3C
図のような構造として、タービン翼２のガス吹出し部に
配設した。ガス供給槽９は２分割された内部通路へ均一
に処理ガスが供給されるようにガス留とオリフイスを設
けた構造で、これらの材質はSUS304製である。ガス変成
室７の黒鉛製るつぼ内に200gの４ナインの純アルミニウ
ムを装入し、ガス変成室７とガス供給槽９とはφ15、長
さ200mmのAl2O3チユーブで連通させた。反応炉１は内径
φ26、高さ1000mmの耐熱合金製で、反応炉１内の真空排
気装置６にはロータリーポンプを用いた。キヤリアガス
は７ナインの純水素ガスを用い、金属ハロゲン化物は３
ナインの三塩化アルミニウムを用いた。加熱源３は上，
中，下に３分割されて独立制御できる電気炉である。
製ガスタービン翼を用いた。内部通路は２分割されてお
り、一方の通路の断面は大きく変化せず上部へ抜けてお
り、他方は出口部で翼端面全体から吹出すようになつて
いる。そこで第２図のようなガス供給槽９とガス流速制
御槽10a,10bを設け、ガス流速制御槽10aは第3A図〜第3C
図のような構造として、タービン翼２のガス吹出し部に
配設した。ガス供給槽９は２分割された内部通路へ均一
に処理ガスが供給されるようにガス留とオリフイスを設
けた構造で、これらの材質はSUS304製である。ガス変成
室７の黒鉛製るつぼ内に200gの４ナインの純アルミニウ
ムを装入し、ガス変成室７とガス供給槽９とはφ15、長
さ200mmのAl2O3チユーブで連通させた。反応炉１は内径
φ26、高さ1000mmの耐熱合金製で、反応炉１内の真空排
気装置６にはロータリーポンプを用いた。キヤリアガス
は７ナインの純水素ガスを用い、金属ハロゲン化物は３
ナインの三塩化アルミニウムを用いた。加熱源３は上，
中，下に３分割されて独立制御できる電気炉である。
処理は反応炉１内を10-2Torr以下に排気した後、純水
素ガスを1SLM（Standard Literper Minute:質量流量）
供給しながら、タービン翼およびガス変成室を1000℃に
加熱した。加熱保持後、三塩化アルミニウムを150℃に
加熱して昇華させるとともにキヤリアガスの純水素ガス
を三塩化アルミニウム容器内に流入させるようにバルブ
を切換えてガス変成室７内に導入した。この際、処理圧
力は反応炉内において40Torrで保持した。このようにし
て１時間の被覆処理を行つた。比較としてガス供給槽お
よびガス流速制御槽を設けないで処理した従来法につい
ても示してある。
素ガスを1SLM（Standard Literper Minute:質量流量）
供給しながら、タービン翼およびガス変成室を1000℃に
加熱した。加熱保持後、三塩化アルミニウムを150℃に
加熱して昇華させるとともにキヤリアガスの純水素ガス
を三塩化アルミニウム容器内に流入させるようにバルブ
を切換えてガス変成室７内に導入した。この際、処理圧
力は反応炉内において40Torrで保持した。このようにし
て１時間の被覆処理を行つた。比較としてガス供給槽お
よびガス流速制御槽を設けないで処理した従来法につい
ても示してある。
処理後、翼を切断して各部の被覆層の膜厚を測定し
た。第５図は被覆層の膜厚を示したものである。
た。第５図は被覆層の膜厚を示したものである。
本発明法では各部の膜厚は30〜40μｍの範囲内であり
その比率は80％程度で均一性に優れている。また得られ
た被膜の微少部Ｘ線回折によりNiAlの回折線のみであ
り、NiAlのみが形成されていた。一方、従来法による比
較例では、内部通路の内部で被膜が十分形成されておら
ず、被膜が形成されていない部分も見られた。また内部
通路の入口近傍では被覆されて被膜は形成されている
が、膜厚は15μｍと薄い。このように、本発明によれば
タービン翼の内部通路に均一性に優れ、且つ効率の高い
アルミニウム被覆処理が可能であることが確認された。
その比率は80％程度で均一性に優れている。また得られ
た被膜の微少部Ｘ線回折によりNiAlの回折線のみであ
り、NiAlのみが形成されていた。一方、従来法による比
較例では、内部通路の内部で被膜が十分形成されておら
ず、被膜が形成されていない部分も見られた。また内部
通路の入口近傍では被覆されて被膜は形成されている
が、膜厚は15μｍと薄い。このように、本発明によれば
タービン翼の内部通路に均一性に優れ、且つ効率の高い
アルミニウム被覆処理が可能であることが確認された。
なお、上記のごとき効果はNi基合金に限られるもので
なく、Niを多量に含む合金、例えばCo基合金（約10％以
上のNi含有）、Fe−Ni合金（Niを約20％以上含有）でも
同様に得られる。
なく、Niを多量に含む合金、例えばCo基合金（約10％以
上のNi含有）、Fe−Ni合金（Niを約20％以上含有）でも
同様に得られる。
本発明の構成によれば、減圧した反応炉内に配設され
た耐熱部材の内部通路の一方にガス供給槽を気密状態に
密着させてハロゲン化アルミニウムとキヤリアガスの混
合ガスを供給するとともに、他方にガス流速制御槽を気
密状態に密着させて前記反応炉内へ排出される排出ガス
の流速を制御して化学気相蒸着を行うことにより、耐熱
部材の内部通路の出口近傍において急激な流速変化、圧
力変動が生じず、さらに内部通路内へ反応生成ガスが逆
拡散するのが防止できるので、内部通路内面に均一なア
ルミニウム被覆を形成することができる。
た耐熱部材の内部通路の一方にガス供給槽を気密状態に
密着させてハロゲン化アルミニウムとキヤリアガスの混
合ガスを供給するとともに、他方にガス流速制御槽を気
密状態に密着させて前記反応炉内へ排出される排出ガス
の流速を制御して化学気相蒸着を行うことにより、耐熱
部材の内部通路の出口近傍において急激な流速変化、圧
力変動が生じず、さらに内部通路内へ反応生成ガスが逆
拡散するのが防止できるので、内部通路内面に均一なア
ルミニウム被覆を形成することができる。
また、ガス供給槽を経由して耐熱部材の内部通路内へ
のみ混合ガスを供給することができるのでアルミニウム
被膜形成の効率が高まり、迅速な被膜処理ができる。
のみ混合ガスを供給することができるのでアルミニウム
被膜形成の効率が高まり、迅速な被膜処理ができる。
第１図は本発明の方法を実施する被膜装置の一例を示す
説明図であり、第２図はタービン翼にガス供給槽と２個
のガス流速制御槽とを取付けた状態を示す説明図であ
り、第3A図は第１図および第２図に示したガス流速制御
槽の構造を示す縦断面図であり、第3B図は第3A図のＢ−
Ｂ矢視図であり、第3C図は第3A図のＣ−Ｃ矢視断面図で
あり、第4A図は同一形状の複数の内部通路を有するター
ビン翼にガス供給槽を密着させた状態を示す断面図であ
り、第4B図は形状の異なる複数の内部通路を有するター
ビン翼にガス供給槽を密着させた状態を示す断面図であ
り、第５図は本発明によるAl被膜の膜厚分布を示す説明
図である。 １……反応炉、２……耐熱部材、３……加熱源、４……
キヤリアガス、６……真空排気装置、７……ガス変成
室、9,9a,9b……ガス供給槽、10,10a,10b……ガス流速
制御槽、11……ガス排出口、12……ガス流速制御槽内ガ
ス留、14a,14b……ガス供給槽内ガス留、15a,15b……ガ
ス分配部。
説明図であり、第２図はタービン翼にガス供給槽と２個
のガス流速制御槽とを取付けた状態を示す説明図であ
り、第3A図は第１図および第２図に示したガス流速制御
槽の構造を示す縦断面図であり、第3B図は第3A図のＢ−
Ｂ矢視図であり、第3C図は第3A図のＣ−Ｃ矢視断面図で
あり、第4A図は同一形状の複数の内部通路を有するター
ビン翼にガス供給槽を密着させた状態を示す断面図であ
り、第4B図は形状の異なる複数の内部通路を有するター
ビン翼にガス供給槽を密着させた状態を示す断面図であ
り、第５図は本発明によるAl被膜の膜厚分布を示す説明
図である。 １……反応炉、２……耐熱部材、３……加熱源、４……
キヤリアガス、６……真空排気装置、７……ガス変成
室、9,9a,9b……ガス供給槽、10,10a,10b……ガス流速
制御槽、11……ガス排出口、12……ガス流速制御槽内ガ
ス留、14a,14b……ガス供給槽内ガス留、15a,15b……ガ
ス分配部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児島 慶享 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山口 常雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 黒沢 宗一 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭62−112781（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−16366（ＪＰ，Ｕ)
Claims (11)
- 【請求項１】内部通路を有する耐熱部材を反応炉内に配
設して減圧し、前記耐熱部材を加熱した状態で前記内部
通路の一方から混合ガスを供給し、他方から排出ガスを
排出させて化学気相蒸着を行う耐熱部材内部のアルミニ
ウム被覆方法において、前記耐熱部材の内部通路の一方
にガス供給槽を接続して前記内部通路へハロゲン化アル
ミニウムとキャリアガスとからなる混合ガスを供給し、
前記内部通路の他方には該他方を覆いガス留となる中空
部と該中空部からのガス排出口とからなるガス流速制御
槽を接続して、前記内部通路の他方でのガス流速が該内
部通路内のそれと同等になるように、前記該ガス排出口
から前記反応炉内へ排出する排出ガスの速度を制御して
化学気相蒸着を行うことを特徴とする耐熱部材内部のア
ルミニウム被覆方法。 - 【請求項２】前記ハロゲン化アルミニウムが、キャリア
ガスにより３価のハロゲン化アルミニウムがガス変成室
に導入されて溶融金属アルミニウムと一部反応して生成
した１価のハロゲン化アルミニウムと、未反応の３価ハ
ロゲン化アルミニウムとからなることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の耐熱部材内部のアルミニウム
被覆方法。 - 【請求項３】前記反応炉内の被覆処理圧力が１〜100Tor
rであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の耐熱部材内部のアルミニウム被覆方法。 - 【請求項４】前記耐熱部材の加熱温度が900〜1050℃で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の耐
熱部材内部のアルミニウム被覆方法。 - 【請求項５】前記耐熱部材がNi基合金からなり、その内
部通路表面にニッケルとアルミニウムとの金属間化合物
からなる被覆層が形成されることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の耐熱部材内部のアルミニウム被覆
方法。 - 【請求項６】前記金属間化合物がNiAl相であることを特
徴とする特許請求の範囲第５項に記載の耐熱部材内部の
アルミニウム被覆方法。 - 【請求項７】前記耐熱部材がガスタービン翼であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のいず
れかに記載のアルミニウム被覆方法。 - 【請求項８】内部通路を有する耐熱部材を配設する反応
炉と、該反応炉内を減圧する真空排気装置と、前記内部
通路を被覆処理するハロゲン化アルミニウムを含む処理
ガスを生成するガス変成室と、前記耐熱部材を加熱する
加熱源とからなる耐熱部材内部のアルミニウム被覆装置
において、前記耐熱部材に気密状態に密着されて前記内
部通路の一方へ前記処理ガスを供給するガス供給槽と、
前記耐熱部材に気密状態に密着されて前記内部通路の他
方から排出される排出ガスのガス留となる中空部および
該中空部からのガス排出口からなり、該ガス排出口が、
前記内部通路の他方でのガス流速を前記内部通路内と同
等にする形状を有するガス流速制御槽とを具備すること
を特徴とする耐熱部材内部のアルミニウム被覆装置。 - 【請求項９】前記耐熱部材の内部通路の他方が分散して
複数箇所に形成されている場合、各箇所にそれぞれ前記
ガス流速制御槽を配設することを特徴とする特許請求の
範囲第８項に記載の耐熱部材内部のアルミニウム被覆装
置。 - 【請求項１０】前記ガス流速制御槽に複数個のガス排出
口が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
８項または第９項に記載の耐熱部材内部のアルミニウム
被覆装置。 - 【請求項１１】前記ガス供給槽が、導入された混合ガス
のガス留になる中空部と、前記耐熱部材の内部通路の一
方へ処理ガスを分配供給するガス分配部とからなること
を特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の耐熱部材内
部のアルミニウム被覆装置。
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| JP62316884A JP2610914B2 (ja) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | 耐熱部材内部のアルミニウム被覆方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP62316884A JP2610914B2 (ja) | 1987-12-15 | 1987-12-15 | 耐熱部材内部のアルミニウム被覆方法およびその装置 |
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|---|---|
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| JPH0772352B2 (ja) * | 1985-11-12 | 1995-08-02 | 株式会社日立製作所 | 化学蒸着装置及び化学蒸着方法 |
-
1987
- 1987-12-15 JP JP62316884A patent/JP2610914B2/ja not_active Expired - Fee Related
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