JP3285783B2 - 高耐食性翼及びその製造方法 - Google Patents
高耐食性翼及びその製造方法Info
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Description
ロア、回収タービン等に適用する高温耐食性に優れた動
翼、又は静翼である高耐食性翼、及びその製造方法に関
する。
される、高効率化された最近の産業用ガスタービンの入
口温度の上昇は著しく、1300℃以上にも達するもの
がある。このような、温度上昇の著しい高温ガスに直接
さらされる産業用ガスタービンに使用される動翼、及び
静翼は、入口温度の上昇に伴って酸化速度や腐食速度が
増加するため、これらの動翼、及び静翼を形成する耐熱
合金については、より高耐食性に優れたものにする開
発、研究が近年精力的に進められている。
発され、使用されている表1に示す、Ni基耐熱合金、
又はCo基耐熱合金の上に、CoNiCrAlY、また
はCoCrAlYを減圧溶射(Low Pressur
e Prasma Sprey,以下LPPSとい
う。)し、耐食コーティングした実用合金では、許容温
度が850℃〜900℃程度に達している。
に加え、粗悪油をガスタービンの燃料とする傾向があ
り、表1に示す耐食コーティングした実用合金でも、燃
料や燃焼空気より高温腐食成分、例えばNa,K,V等
が持ち込まれると、動翼、及び静翼に顕著な腐食損傷を
受ける事態が生じており、その損傷を防止出来る、より
一層高耐食性にすぐれた有効な動翼、及び静翼、すなわ
ち高耐食性翼の開発が待たれている。
著しい上昇、もしくは粗悪油を燃料とする傾向にある、
最近の産業用ガスタービン等に使用する動翼、及び静翼
の酸化速度や腐食速度を小さくでき、より高耐食性に優
れたものにできる高耐食性翼、および高耐食性翼の製造
方法を提供することを課題とする。
食性翼は、次の手段とした。
金からなる動翼、及び静翼の基材上に、PtまたはCo
を1〜30μm積層して形成した第1層をもうけた。な
お、積層するPt,Coは、純度99%以上の濃度のも
のを使用することが望ましい。また、本願明細書におい
て使用する積層とは、薄片を順次積上げて一定の厚さの
層状のものにしたものだけでなく、溶融状態から冷却さ
れて形成される溶融層等層状を形成しないものも含むも
のである。
00〜400μm積層して形成した第2層をもうけた。
AlまたはAl−Siが拡散した浸透ゾーンが設けられ
て、外表面側ほどAlまたはAl−Si濃度が高濃度に
なる傾斜組成とした第3層をもうけた。なお、浸透した
AlまたはAl−Siは、浸透処理時に第2層のFe−
Cr合金に拡散して、Fe−Cr−Al、またはFe−
Cr−Al−Si合金となる。
手段を採用した。 (4)Ni基耐熱合金、又はCo基耐熱合金からなる動
翼、及び静翼の基材上に、純度99%以上の濃度のP
t、またはCoを蒸着、メッキ、あるいはLPPSのい
ずれかの処理により、1〜30μm積層して第1層を形
成する第1層形成工程。
の上に、Fe−Cr合金を大気溶射、あるいはLPPS
のいずれかを行い、100〜400μm積層して第2層
を形成する第2層形成工程。
プコートの外表面側から、AlまたはAl−Siの熱拡
散処理を行い、第2層の外表面側から深さ方向にAlま
たはAl−Siが拡散して、Fe−Cr合金の第2層の
外表面側ほどAlまたはAl−Siが高濃度になるFe
−Cr−Al、またはFe−Cr−Al−Si合金とな
る、AlまたはAl−Si浸透ゾーンを設け、傾斜組成
の第3層を形成する第3層形成工程。なお、熱拡散処理
とは、拡散させる素材を含む高温ガス雰囲気で行う熱拡
散処理のほか、拡散させる素材を溶射して行う熱拡散処
理等も含むものである。
造方法は、上述の手段、および上述の手段の採用によ
り、第1層の上に、Fe−Cr合金を100〜400μ
m積層して形成した第2層の表面近傍には、浸透したA
lまたはAl−Siが、60〜10%の高濃度で浸透
し、かつFe−Cr−Al、またはFe−Cr−Al−
Si合金が形成されることにより、表1に示したNi基
耐熱合金、又はCo基耐熱合金の上に、CoNiCrA
lY、またはCoCrAlYをLPPSした、従来材に
比較して、低融点硫化物を形成するNi等を除去できる
ため、耐食性を著しく向上させることができる。
て、Co−Cr合金を溶射して形成したものにしても、
同様の効果を得ることもできるが、Co−Cr合金はF
e−Cr合金に比較して、著しく高価であり、コスト的
には、実用上Co−Cr合金の採用は困難である。
NiCrAlY、またはCoCrAlYに代えて、Fe
−Cr合金にしたので、Fe−Cr−Al合金粉末また
はFe−Cr−Al−Si合金粉末を直接溶射して、A
lまたはAl−Siを拡散させてFe−Cr−Al、ま
たはFe−Cr−Al−Si合金層を形成する場合の溶
射性の悪さ、および第3層形成後に行う熱処理時に生じ
る割れの発生を回避できる。また、AlまたはAl−S
iを拡散した第3層形成後は、CoNiCrAlY、ま
たはCoCrAlYの溶射層を形成した場合に比べて、
2〜20倍の耐食性のあるものにすることができる。
第2層との間に、アンダコートとして、PtまたはCo
を1〜30μm積層して形成した第1層をもうけたの
で、この第1層が溶射中基材へのFeの拡散を防止する
バリアとなり、Feの拡散による基材の材料強度の低下
を防止することができる。
その製造方法の実施の一形態を、図面にもとづき説明す
る。図1は本発明の高耐食性翼の表層部断面図である。
金を基材として形成され、耐高温腐食性のものにさらさ
れるガスタービン動翼、又は静翼等の高耐食性翼にする
被処理物である。この被処理物1の表面には、アンダコ
ートとして、5μm厚さに純度99%以上の濃度のpt
メッキを施こして積層した第1層2を形成した。この第
1層は、純度99%以上の濃度のCoを積層するように
しても良く、また積層は、メッキのほかに蒸着、LPP
Sによって、行うようにしても良いものである。さら
に、第1層の厚さは、後述する第2層の形成時、第2層
の溶射中に生じる第2層の成分であるFeが基材に拡散
して、基材の材料強度を低下させるのを防止できる程度
の大きさ、具体的には1〜30μmの厚さのものであれ
ば良い。
プコートとして300μmの厚さにFe−46%Crを
コーティングして積層した第2層3を形成した。このト
ップコートとしての第2層3は、大気溶射によって行う
ようにしても良く、さらに厚さも100〜400μmの
程度のものにしても良いものである。
外表面側からAlを熱拡散処理し、第2層3外表面から
内側に向ってAlを約20%含む高濃度層にした第3層
である拡散層4を形成した。Alの熱拡散処理条件は、
基材1、第1層2、および第2層3からなる供試体を、
Al粉末+Al2 O3 +NH4 Cl中に埋め込み、Ar
ガスを流通させながら、930℃×10Hr保持するも
のにした。なお、拡散層として適用することが可能なA
l及びAl−Siの濃度範囲を、トップコートの厚さに
対してグラフとしたものを図2に示す。
は、Ni基耐熱合金又はCo基耐熱合金からなる基材1
の上に、Ptを5μmの厚さメッキした第1層2、第1
層2の上に、Fe−Cr合金を300μm積層して形成
した第2層3、および第2層3の表面近傍に、熱拡散処
理により浸透したAlが20%の高濃度で浸透した拡散
層である第3層がそれぞれ形成されるとともに、第2層
3にはFe−Cr−Al合金が形成されることにより、
表1に示した基材上に、CoNiCrAlY、またはC
oCrAlYをLPPSし、溶融層を形成した従来材に
比較して、低融点硫化物を形成するNiを除去できるた
め、粗悪燃料焚ガス・タービン環境下において、耐食性
を著しく向上させることができる。
ン燃料中のV2 O5 /Na2 SO4の比、および環境温
度において変動するものの、第2層としてCoNiCr
AlYをLPPSし、耐食コーティングした実用合金
の、従来材からなる高耐食性翼の腐食量を100とした
場合、本実施の形態の高耐食性翼の腐食量は、5〜60
程度であり、従来材に比較して、約2〜20倍の高耐食
性を有する高耐食性翼とすることができる。
性翼およびその製造によれば、特許請求の範囲に示す構
成により、 (1)第2層であるFe−Cr溶射層に、Al又はAl
−Siを拡散させることにより、結果としてFe−Cr
溶射層にFe−Cr−Al、又はFe−Cr−Al−S
iの合金層を形成することができ、耐食性を格段に向上
させることができる。 (2)また、第2層をFe−Cr合金にしたことによ
り、Fe−Cr−Al又はFe−Cr−Al−Siの直
接溶射による形成では、割れが発生することがあった
が、これを防止することができる。また、Fe−Cr
は、高温下での使用中に基材(Ni基合金)に拡散し、
基材そのものの強度低下につながる恐れがあるが、Pt
又はCoによる第1層を設けたことにより、これを防止
することができる。
面モデル図、
l−Siの濃度範囲を、トップコートの厚さに対して示
したグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 Ni基合金又はCo基合金を基材として
形成され、耐高温腐食性にさらされる動翼又は静翼から
なる高耐食性翼において、前記基材上に白金(Pt)、
又はコバルト(Co)の層を1〜30μm積層した第1
層と、前記第1層上に鉄(Fe)−クロム(Cr)合金
の層を100〜400μm積層した第2層と、前記第2
層の表面にアルミ(Al)又はアルミ(Al)−珪素
(Si)を拡散浸透させた第3層とを設けたことを特徴
とする高耐食性翼。 - 【請求項2】 Ni基合金又はCo基合金を基材として
形成され、耐高温腐食性にさらされる動翼又は静翼から
なる高耐食性翼を製造する製造方法において、前記基材
上に白金(Pt)、又はコバルト(Co)を、蒸着、メ
ッキ、減圧溶射のいずれかで1〜30μm積層して第1
層を形成する第1層形成工程と、前記第1層上に鉄(F
e)−クロム(Cr)合金を大気溶射又は減圧溶射で1
00〜400μm積層して第2層を形成する第2層形成
工程と、前記第2層の外表面からアルミ(Al)又はア
ルミ(Al)−珪素(Si)を拡散浸透処理して第3層
を形成する第3層形成工程とからなることを特徴とする
高耐食性翼製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33947896A JP3285783B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 高耐食性翼及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33947896A JP3285783B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 高耐食性翼及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10183373A JPH10183373A (ja) | 1998-07-14 |
JP3285783B2 true JP3285783B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=18327856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33947896A Expired - Lifetime JP3285783B2 (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | 高耐食性翼及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3285783B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6334907B1 (en) * | 1999-06-30 | 2002-01-01 | General Electric Company | Method of controlling thickness and aluminum content of a diffusion aluminide coating |
TW200535322A (en) * | 2004-01-14 | 2005-11-01 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | Engine part, high-temperature part, surface treatment method, gas-turbine engine, galling preventive structure, and method for producing galling preventive structure |
JP2007262447A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐酸化膜及びその形成方法、遮熱コーティング、耐熱部材、及びガスタービン |
-
1996
- 1996-12-19 JP JP33947896A patent/JP3285783B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JPH10183373A (ja) | 1998-07-14 |
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