JPH07144171A - ガスタービンエンジン圧縮器ブレード用仕上塗料組成物及び塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 仕上塗装による仕上表面粗さを規定値以下に
押えることができ、しかも耐熱、耐蝕性も保持できるガ
スタービンエンジン圧縮器ブレード用仕上塗料組成物を
提供する。 【構成】 アルミニウム粉含有リン酸クロム系水性塗料
を塗布して焼付けた乾燥下膜２上に、塗布して焼付ける
ことにより乾燥中膜３を形成する中塗り塗料が、シリコ
ーン樹脂ワニス５０〜６５％配合重量比（固形分５０％
重量換算）と、アルミニウムペースト６〜１８％配合重
量比（固形分６５％重量換算）と、高沸点溶剤を含む溶
剤２０〜４４％配合重量比とからなるシリコーン樹脂塗
料であり、乾燥中膜３上に塗布して焼付けることにより
乾燥上膜４を形成する上塗り塗料が、シリコーン樹脂ワ
ニス６０〜７０％配合重量比（固形分５０％重量換算）
と、アルミニウムペースト４〜１２％配合重量比（固形
分６５％重量換算）と、高沸点溶剤を含む溶剤２５〜３
６％配合重量比とからなるシリコーン樹脂塗料であるガ
スタービンエンジン圧縮器ブレード用仕上塗料組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスタービンエンジン圧
縮器ブレード用仕上塗料組成物及び塗装方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】航空エンジンの性能向上の一つに、ガス
タービンエンジン圧縮器ブレードの摩擦抵抗を小さくで
き且つ耐熱、耐蝕性に優れた塗装用塗料（表面コーティ
ング）の開発がある。

【０００３】従来より、航空機等のガスタービンエンジ
ン圧縮器ブレード用の仕上塗料組成物としては、アルミ
ニウム拡散コーティング（Ａ−１２拡散コーティング）
が採用されてきたが、焼付け温度が６００℃前後の高温
となるために腐蝕疲労を起こしやすい問題を有してい
た。

【０００４】このため、近年ではガスタービンエンジン
圧縮器ブレードに、アルミニウム粉含有リン酸クロム系
水性塗料である「サーメテルＷ」（Ｓｅｒｍｅｔｅｌ
Ｗ）（米国Ｓｅｒｍｅｔｃｈ社）を採用することが考え
られている。上記「サーメテルＷ」は、それ自体を複数
層に塗り分けることによって前記摩擦抵抗の低減、耐熱
性、耐蝕性の向上を図ることが種々検討されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の
「サーメテルＷ」は、ガスタービンエンジン圧縮器ブレ
ード用の塗料として用いた場合、耐熱、耐蝕性の面では
効果を期待できる反面、仕上表面粗さの要求値である中
心線平均粗さＲａ＝０．５μｍ以下を達成するのが非常
に困難となっていた。即ち、前記「サーメテルＷ」はア
ルミニウム含量が多く、そのために薄く塗布することが
難しく、仕上表面粗さを小さく押えることが技術的に大
変困難であり、また水性塗料のため塗装作業性の問題が
多く、タレ、タマリなどにより、焼付け後の乾燥膜の厚
さ寸法が大きくなってブレードの変形等によりひび割れ
及びそれによる剥離等を生じ易くなる問題がある。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなし
たもので、仕上塗装による仕上表面粗さを規定値以下に
押えることができ、しかも耐熱、耐蝕性も保持できるガ
スタービンエンジン圧縮器ブレード用仕上塗料組成物及
び塗装方法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】本発明は、ガスタービン
エンジン圧縮器ブレードにアルミニウム粉含有リン酸ク
ロム系水性塗料を塗布して焼付けた乾燥下膜上に塗布す
る中塗りと上塗りとからなる仕上塗料組成物であって、
前記乾燥下膜上に塗布して焼付けることにより乾燥中膜
を形成する中塗り塗料が、シリコーン樹脂ワニス５０〜
６５％配合重量比（固形分５０％重量換算）と、アルミ
ニウムペースト６〜１８％配合重量比（固形分６５％重
量換算）と、高沸点溶剤を含む溶剤２０〜４４％配合重
量比とからなる溶剤型シリコーン樹脂系塗料であり、ま
た前記乾燥中膜上に塗布して焼付けることにより乾燥上
膜を形成する上塗り塗料が、シリコーン樹脂ワニス６０
〜７０％配合重量比（固形分５０％重量換算）と、アル
ミニウムペースト４〜１２％配合重量比（固形分６５％
重量換算）と、高沸点溶剤を含む溶剤２５〜３６％配合
重量比とからなる溶剤型シリコーン樹脂系塗料であるこ
とを特徴とするガスタービンエンジン圧縮器ブレード用
仕上塗料組成物、及び、表面処理したガスタービンエン
ジン圧縮器ブレードに、アルミニウム粉含有リン酸クロ
ム系水性塗料を塗布し焼付けることにより膜厚２５〜３
０μｍの乾燥下膜を形成し、続いて該乾燥下膜上にアル
ミニウムペーストと溶剤型シリコーン樹脂を主成分とす
る中塗り塗料を塗布し焼付けることにより膜厚１０〜１
５μｍの乾燥中膜を形成し、更に、該乾燥中膜上にアル
ミニウムペーストと溶剤型シリコーン樹脂を主成分とす
る上塗り塗料を塗布し焼付けることにより膜厚３〜８μ
ｍの乾燥上膜を形成することを特徴とするガスタービン
エンジン圧縮器ブレードの塗装方法、に係るものであ
る。

【０００８】

【作用】以上のべたように、下塗り、中塗り、上塗りの
３回塗りとし、下、中、上塗りの順にアルミニウム粉の
含有量を下げたので、表面粗さを小さくおさえることが
でき、且つ全体の塗装厚さを薄くすることができる。

【０００９】以下、本発明を更に具体的に説明する。

【００１０】ガスタービンエンジン圧縮器ブレードに適
用される塗料の塗膜としては、次の様な要求品質を満た
すものが要求される。

【００１１】

【表１】 要求品質 塗膜の厚さ ５０μｍ以下。 焼付け ３５０℃以下。 仕上げ表面粗さ 中心線平均粗さＲａ＝０．５μｍ以下。 耐熱試験 ５５０℃４８時間で割れのないこと。 （顕微鏡１００倍で見る） 耐熱耐蝕試験 ５５０℃４８時間後、塩水噴霧試験２００時間 赤さび発生のないこと。 曲げ試験 ９０度曲げ（４ＴΦＲ）はがれのないこと。

【００１２】

【表２】 塗装系 下塗り サーメテルＷ ２５〜３０μｍ 中塗り 溶剤型シリコーン樹脂系中塗り塗料 １０〜１５μｍ 上塗り 溶剤型シリコーン樹脂系上塗り塗料 ３〜 ８μｍ （注）総合膜厚 ５０μｍ以下

【００１３】上記要求を満たすべく鋭意研究の結果、以
下のような塗料組成物を得た。

【００１４】

【表３】 塗料組成分 下塗り Ｓｅｒｍａｔｅｃｈ社製品「サーメテルＷ」 塗膜分析結果：アルミニウム粉含有リン酸クロム系水性 塗料 固形分 ４３％重量 中塗り 溶剤型シリコーン樹脂中塗り塗料 シリコーン樹脂ワニス ５０〜６５％配合重量比 アルミニウムペースト ６〜１８％配合重量比 高沸点溶剤を含む溶剤 ２０〜４４％配合重量比 上塗り 溶剤型シリコーン樹脂上塗り塗料 シリコーン樹脂ワニス ６０〜７０％配合重量比 アルミニウムペースト ４〜１２％配合重量比 高沸点溶剤を含む溶剤 ２５〜３６％配合重量比

【００１５】上記の中塗りと上塗りに使用したシリコー
ン樹脂ワニスの固形分は５０％重量で、またアルミニウ
ムペーストの固形分は６５％重量換算品で代表として記
した。

【００１６】尚、アルミニウムペーストは、中塗りより
も上塗りの方が少ない量で設計したものが適切である。

【００１７】そして、シリコーン樹脂ワニスとして、エ
ポキシ、アクリル、ポリエステル、アルキド、フェノー
ル、ビニール等の有機物で変性したシリコーン樹脂ワニ
スも適宜使用する場合もある。

【００１８】中塗り及び上塗りに使用するシリコーン樹
脂ワニスは、耐熱性の塗膜形成分要素として用いられる
ものである。例えばメチルトリクロロシラン、ジメチル
ジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニ
ルジクロロシランを使用目的に応じて配合し、加水分
解、縮合により高分子量のポリシロキサンを形成し、キ
シレン、トルエンなどの溶剤で約４０〜６０％重量に希
釈したものである。耐熱性には、樹脂中フェニル基が２
０〜６０％重量の範囲のものが特に好ましい。

【００１９】塗料中の樹脂ワニス量としては、中塗りの
場合、５０〜６５％配合重量比（固形分５０％重量換
算）の範囲が良好であり、５０％配合重量比（固形分５
０％重量換算）以下では表面の粗さＲａ＝０．５μｍ以
下が得られにくい。また、６５％配合重量比（固形分５
０％重量換算）以下では、耐熱性の下限域となる。上塗
りの場合、６０〜７０％配合重量比（固形分５０％重量
換算）の範囲が良好である。６０％配合重量比（固形分
５０％重量換算）以下では表面の粗さＲａ＝０．５μｍ
以下が得られにくい。また、７０％配合重量比（固形分
５０％重量換算）以上では、耐熱性の下限域となる。こ
のような樹脂ワニスとしては次のものが市販されてい
る。例えば東芝シリコーン（株）のシリコーンワニス
「ＴＳＲ１１６」「ＴＳＲ１１７」信越シリコーン
（株）のシリコーンワニス「ＫＲ２７１」「ＫＲ２８
２」などがある。分子量は、ＭＷ１００００〜３０００
００位である（ポリスチレン換算重量平均分子量）。

【００２０】また、アルミニウム粉は、熱反射性及び熱
伝導性を利用して塗膜温度を被塗装物自体の温度より低
下せしめて塗膜の劣化速度を遅くするために使用し、ま
たアルミニウム粉の形状は、鱗片状であり塗膜形成後の
塗膜物性や割れ防止にも寄与するものである。本塗料に
使用するアルミニウム粉はリーフィングタイプであり、
平均粒径５μｍ以下が好ましくノンリーフィングタイプ
では塗膜表面粗さＲａ＝０．５μｍ以下と耐熱性を達成
することが極めて難しい。中塗り塗料中のアルミニウム
ペースト量としては、６〜１８％配合重量比（固形分６
５％重量換算）が好ましく６％配合重量比（固形分６５
％重量換算）以下では中塗りとして耐熱性で割れ欠陥を
生じやすい。また、１８％配合重量比（固形分６５％重
量換算）以上では表面粗さＲａ＝０．５μｍ以下が得ら
れにくく、曲げ試験では、剥離を生じやすくなる。上塗
り塗料中のアルミニウムペースト量としては、４〜１２
％配合重量比（固形分６０％重量換算）が好ましく、４
％配合重量比（固形分６５％重量換算）以下では、上塗
りとして耐熱性で割れ欠陥を生じやすい。１２％配合重
量比（固形分６５％重量換算）以上では、表面粗さＲａ
＝０．５μｍ以下が得られにくく、曲げ試験では剥離を
生じやすくなる。アルミニウムペーストはアルミニウム
粉をミネラルスピリットに６０〜８０％重量で混和した
ペースト状の形体で使われる。市販品としては、例え
ば、東洋アルミ（株）のアルミペースト「０２４０Ｍ」
旭化成メタルズ（株）のアルミペースト「１３」などが
ある。

【００２１】必要に応じ使用される添加剤としては、ア
ルミニウム粉の沈殿防止や分散に効果のある添加剤とし
て長鎖ポリアミノアマイド高分子酸エステル塩系化合物
や、酸化ポリエチレン系化合物及び高分子ポリエステル
アミン塩化合物、その他各種高分子共重合物、長鎖脂肪
酸エステル重合体が使用できる。また、硬化触媒として
キレート化合物、アルコキシ化合物、アミン系化合物、
各種金属塩及びイソシアネートアダクト系化合物なども
使用できる。

【００２２】本塗料は、適宜の溶剤に溶解、分散するこ
とによって調製される。溶剤としては、例えば、キシレ
ン、トルエンなどの芳香族炭化水素系溶剤を主体に使用
され塗料固形分３０〜５０％重量になるように配合され
る。特に高沸点溶剤、例えば芳香族石油ナフタを塗料中
の揮発成分中３０〜５０％重量に配合すると表面粗さＲ
ａ＝０．５μｍ以下を得るために好ましい。

【００２３】本塗料によるガスタービンエンジン圧縮器
ブレードへの塗装は、図１に示すように、通常溶剤など
を用いてブレード１を脱脂処理した後、下塗りを塗布し
３３０℃程度の温度で３０分間程度の条件で焼付けする
ことによって乾燥膜厚２５〜３０μｍをつくり、耐蝕性
の優れた乾燥下膜２を得る。更に、前記開発した溶剤型
シリコーン樹脂系中塗り用の塗料を乾燥膜厚１０〜１５
μｍになるように塗布し２５０〜３００℃で１０〜３０
分間焼付けて乾燥中膜３とし、その後溶剤型シリコーン
樹脂系上塗り塗料を乾燥膜厚３〜８μｍになるように塗
布し２５０〜３００℃で１０〜３０分間焼付けることに
より乾燥上膜４としたもので、これにより要求品質を満
足することができる。図中５は仕上塗装膜を示し、また
６は各塗膜２，３，４中に含有されるアルミニウム粉を
示し、アルミニウム粉６の含有割合は乾燥下膜２が最も
高く、続いて乾燥中膜３がそれより低く、乾燥上膜４が
最も低くなっている。

【００２４】

【実施例】次に、実施例をあげて本発明を説明する。

【００２５】素材（材質ＧＥ−ＡＭ３５５（Ｐ／Ｎ）ｔ
＝１．０ｍ／ｍ）にサンドブラスト（＃２００）掛け
し、サーメテルＷを２５〜３０μｍ塗装済みの試験板に
中塗り塗料として中塗り組成物〜を乾燥膜厚１０〜
１５μｍに塗装し、焼付け後、上塗り塗料として上塗り
組成物Ａ〜Ｅを乾燥膜厚５μｍに塗装し焼付けたものを
試験片とした。なお、中塗りと上塗りの焼付条件は、各
々２７０℃×２０分間とした。

【００２６】

【表４】

【００２７】

【表５】

【００２８】前記の試験片について、次の試験を行っ
た。

【００２９】（１）表面粗さ 表面粗さ計「ハンディサ
ーフＥ−３０Ａ」（株）東京精密製にて中心線平均粗さ
Ｒａを測定した。「ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−８２表面粗
さの定義と表示」による。

【００３０】（２）耐熱性 ５５０℃に温度を保持した
電気乾燥炉で４８時間加熱した後、塗膜表面に割れなど
の異常の有無を拡大鏡１００倍で観察した。 判定基準 ◎異常なし。 ○極僅かな塗面荒れはあるが、割れは認めない。 △若干の割れあり。 ×割れあり。

【００３１】（３）耐熱耐蝕性 耐熱性の加熱試験後、
塩水噴霧試験機中で、２００時間ばくろした後、塗面表
面におけるさびの発生状況を観察した。 判定基準 ◎赤さび発生はなく、白さび発生も極僅かである。 ○赤さび発生はなく、白さびが著しい。 △赤さび発生。 ×赤さび発生著しい。

【００３２】（４）曲げ性 ９０度曲げ。板厚１ｍｍの
ときは、φ８ｍｍとする。 判定基準 ◎全く異常がない。 ○割れは認めないが、若干の塗面荒れあり。 △割れを生じる。 ×著しい割れ、はがれを生じる。

【００３３】試験結果は次のようになった。実施例１〜
９及び比較例ａ〜ｈ。

【００３４】

【表６】

【００３５】

【表７】

【００３６】尚、本発明は前記実施例にのみ限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に於い
て種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】本発明のガスタービンエンジン圧縮器ブ
レード用仕上塗料組成物によれば、仕上塗装による仕上
表面粗さを規定値以下に押えることができ、しかも全体
膜厚を小さく抑えて、耐熱、耐蝕性も保持できる優れた
効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって形成された塗膜の概念を示す断
面図である。

【符号の説明】 １ ブレード ２ 乾燥下膜 ３ 乾燥中膜 ４ 乾燥上膜 ６ アルミニウム粉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｄ 183/04 ＰＭＳ (72)発明者 鈴木 孝成 栃木県大田原市下石上1382−12 大日本塗 料株式会社那須工場内 (72)発明者 長谷川 正明 神奈川県横浜市金沢区福浦１−11−24 大 島工業株式会社内 (72)発明者 平井 陽一 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 高垣 孟 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 稲葉 公洋 東京都田無市向台町三丁目５番１号 石川 島播磨重工業株式会社田無工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンエンジン圧縮器ブレードに
   アルミニウム粉含有リン酸クロム系水性塗料を塗布して
   焼付けた乾燥下膜上に塗布する中塗りと上塗りとからな
   る仕上塗料組成物であって、前記乾燥下膜上に塗布して
   焼付けることにより乾燥中膜を形成する中塗り塗料が、
   シリコーン樹脂ワニス５０〜６５％配合重量比（固形分
   ５０％重量換算）と、アルミニウムペースト６〜１８％
   配合重量比（固形分６５％重量換算）と、高沸点溶剤を
   含む溶剤２０〜４４％配合重量比とからなる溶剤型シリ
   コーン樹脂系塗料であり、また前記乾燥中膜上に塗布し
   て焼付けることにより乾燥上膜を形成する上塗り塗料
   が、シリコーン樹脂ワニス６０〜７０％配合重量比（固
   形分５０％重量換算）と、アルミニウムペースト４〜１
   ２％配合重量比（固形分６５％重量換算）と、高沸点溶
   剤を含む溶剤２５〜３６％配合重量比とからなる溶剤型
   シリコーン樹脂系塗料であることを特徴とするガスター
   ビンエンジン圧縮器ブレード用仕上塗料組成物。
2. 【請求項２】 表面処理したガスタービンエンジン圧縮
   器ブレードに、アルミニウム粉含有リン酸クロム系水性
   塗料を塗布し焼付けることにより膜厚２５〜３０μｍの
   乾燥下膜を形成し、続いて該乾燥下膜上にアルミニウム
   ペーストと溶剤型シリコーン樹脂を主成分とする中塗り
   塗料を塗布し焼付けることにより膜厚１０〜１５μｍの
   乾燥中膜を形成し、更に、該乾燥中膜上にアルミニウム
   ペーストと溶剤型シリコーン樹脂を主成分とする上塗り
   塗料を塗布し焼付けることにより膜厚３〜８μｍの乾燥
   上膜を形成することを特徴とするガスタービンエンジン
   圧縮器ブレードの塗装方法。