JPH07238362A - 高耐食性表面処理方法 - Google Patents

高耐食性表面処理方法

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JPH07238362A
JPH07238362A JP6029417A JP2941794A JPH07238362A JP H07238362 A JPH07238362 A JP H07238362A JP 6029417 A JP6029417 A JP 6029417A JP 2941794 A JP2941794 A JP 2941794A JP H07238362 A JPH07238362 A JP H07238362A
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JP
Japan
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layer
sprayed layer
flame sprayed
cocraly
corrosion
Prior art date
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Pending
Application number
JP6029417A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaharu Nakamori
正治 中森
Isamu Kayano
勇 榧野
Taiji Torigoe
泰治 鳥越
Norihide Hirota
法秀 広田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 密着性と耐食性に優れた被処理物である動・
静翼の表面に、Al又はAl−Siを高濃度とする溶射
層を形成する。 【構成】 被処理物である動・静翼に対し、第1層とし
てCoCrAlY又はCoNiCrAlY合金を低圧プ
ラズマ溶射(VPS)にて溶射すると共に、溶射層の表
面からAl溶射浸透又はAl−Siスラリ塗布後、所定
の熱処理を施すことにより得られるMCrAlY溶射層
2の表面に、高濃度のAl拡散浸透処理層又はAl−S
i拡散浸透処理層1を形成する。

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、ブロア、
回収タービン等の動・静翼に適用できる高耐食性表面処
理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近のコンバインドサイクルプラントに
代表される高効率化された産業用ガスタービンの入口ガ
ス温度の上昇は著しく、1300℃以上となっている。
このような高温ガスにさらされる動・静翼に使用される
耐熱合金に対しては精力的な開発が行われ、その許容温
度も年々上昇しているが、実用合金では850〜900
℃程度である。このため実機ガスタービンでは、薄肉化
した内部空気冷却翼が用いられている。一方実用される
燃料はLNG、副生ガスや重油に及び、最近では石炭を
液化又はガス化して利用することも研究されているた
め、空気冷却翼の高温酸化や高温腐蝕防止を目的として
低圧プラズマ溶射法により、MCrAlY層、CoNi
CrAlY層やCoCrAlY層3などの耐食合金のコ
ーティング(図2)が行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高温化されたガスター
ビンにおいて、直接燃焼ガスと接触する動・静翼は、ガ
ス温度の上昇に伴って酸化速度や腐蝕速度が増加し、前
記のような耐食コーティングを行っても、燃料や燃焼空
気より高温腐蝕成分が持ち込まれると、腐蝕損傷を受け
る事態が顕著に表れる。このためより一層高温耐食性に
優れた耐食性を有する動・性翼に対する高耐食性表面処
理方法の出現が望まれていた。本発明は溶射層の母材へ
の密着性と耐食性に優れた高耐食性表面処理方法を提供
しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、被処
理物である動・静翼に対し、第1層としてCoCrAl
Y又はCoNiCrAlY合金を低圧プラズマ溶射(V
PS)にて溶射すると共に、溶射層の表面からAl拡散
浸透又はAl−Siスラリ塗布後、所定の熱処理を施す
ことにより得られるMCrAlY溶射層表面にAl又は
Al−Siを高濃度としてなるもので、これを課題解決
のための手段とするものである。
【0005】
【作用】第1層としてCoCrAlY又はCoNiCr
AlY合金を低圧プラズマ溶射(VPS)にて溶射する
と、拡散金属(Al又はSi)は溶射層表面に付着した
後、熱処理中に内部に拡散浸透するものであり、表面か
ら濃度勾配がつくとこになる。このためCoCrAlY
又はCoNiCrAlY溶射層の表面には、Al又はA
l−Siが60%〜10%の高濃度で浸透し、かつ合金
を構成する。このことにより高耐食性が得られ、溶射層
のみの場合に比較して耐食性を著しく向上させることが
できる。
【0006】
【実施例】以下本発明を図面の実施例について説明する
と、図1及び図2は本発明の実施例を示す。本発明は被
処理物である動・静翼に対して、第1層として20〜2
5wt%Cr、6〜8wt%Alを含むCoCrAlY又はCo
NiCrAlY合金を低圧プラズマ溶射(VPS:Vacu
um Plasma Spray )にて、200〜400μm厚さに溶
射する。ここでCrの割合を、20〜25wt%とする理
由について説明すると、この溶射層は、耐食性を向上さ
せるために20%以上が必要であるが、上限を25%と
したのは、Crが多くなると、材料の機械的性質が低下
するためである(但し、特殊な例として30wt%Crを使
用することもある)。またAlの割合を6〜8wt%とす
る理由について説明すると、これはAlの持つ耐食性を
発揮させるための濃度範囲であり、これが少な過ぎると
耐食性が充分に得られず、多過ぎると材料特性を損なう
ためである。また合金の厚さを200〜400μmとす
る理由について説明すると、コーティング被膜がその効
果を発揮するのは通常最低200μmであり、また40
0μmを越える膜厚では、内部応力のために基材から剥
離する危険性を有するため、200〜400μmが一般
的である。
【0007】また本発明は、溶射層の表面から10〜1
00μmの深さまでを対称として、粉末法によるAl拡
散浸透又はAl−Siスラリ塗布後、所定の熱処理を施
すことにより得られるMCrAlY溶射層表面にAl又
はAl−Siを高濃度とするガスタービン用動・静翼の
高耐食性表面処理方法である。ここで前記所定の熱処理
としては、粉末法によるAl拡散浸透処理、Al−Si
拡散浸透処理の他、Cr−Al拡散浸透処理(粉末
法)、Cr拡散浸透処理(粉末法)がある。粉末法と
は、試供材を(金属粉末添加剤焼結防止材)→(不活性
ガス又は還元性ガス中で加熱)→(基材表面に活性金属
の折出、付着)→拡散→冷却の操作を行う方法である。
また前記溶射層の表面からの深さを10〜100μmと
する理由について説明すると、10μmは拡散層が性能
を発揮するのに必要な厚さであり、100μmは現実的
に行える厚さ、即ち溶射厚さは200〜400μmであ
るため、この表面(一部)を処理することとなる。また
100μm以上の厚さにした場合は、ベースである溶射
層の機械的特性を損なうことになる。
【0008】本発明では、CoCrAlY又はCoNi
CrAlY溶射層の表面にはAl又はAl−Siが60
%〜10%の高濃度で浸透し、かつ合金を構成する。こ
のことにより高耐食性が得られ、溶射層のみに比較して
耐食性を著しく向上させることができる。ここで粉末法
又はスラリ法を〔(金属粉末添加剤等)→スラリ状→
(供試剤に塗布)→(熱処理)を行う方法〕をどのよう
な条件下で用いて熱処理すれば、前記溶射層の表面近傍
に60%〜10%のAl又はAl−Siが高濃度で浸透
するのかについて説明すると、拡散金属(Al又はS
i)は、溶射層表面に付着(高濃度で)した後、熱処理
中に内部に拡散浸透するものである。これは表面から濃
度勾配がつくからである。なお、前記熱処理の条件は、
例えば粉末法:930℃×10hr、スラリー法:870
℃×2hrであるが、濃度範囲は制御できない。
【0009】次に図1の実施例について説明すると、1
はAl拡散浸透処理層又はAl−Si拡散浸透処理層、
2はMCrAlY層である。被処理物は通常のガスター
ビンに用いられる動・静翼とし、溶射層はCoCrAl
Y又はCoNiCrAlYであり、母材となる合金は代
表的な動翼材(IN738LC:Ni基超合金)及び静
翼材(ECY768:Co基合金)とした。ここで動翼
材と静翼材の組成は次の通りである。動翼材IN738
LCは(Ni−8.3%Co→16Cr→2.5W−
3.4Al−3.4Ti−1.7Mo−0.1C)、静
翼材ECY768は(Co−24%Cr−10Ni−7
W−4Ti−0.5C)である。
【0010】
【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明による
と、次のような効果が得られる。 (1)表面処置層の密着性 本発明はMCrAlY溶射層にAl又はAl−Siを浸
透させて合金を形成させるため、処理前の溶射層の母材
への密着を損なうことなく、更に本発明処理方法によ
り、合金化でき、密着力は向上する。 (2)表面処理層の耐食性 本発明の代表的な効果例を表1に示す。本結果はガスタ
ービン燃焼ガス中への動・静翼を模擬した試験片を挿入
し、ガス温度とメタル温度に温度差を付与した条件下で
300HV暴露したときの腐食深さを示すものである。こ
れによりCoCrAlY又はCoNiCrAlYのVP
S溶射のみと、これらにAl拡散浸透処理した場合で
は、腐食損傷量は初期に比較してCoCrAlYで28
%、CoNiCrAlYで43%の低い腐食量となり、
本発明の効果が立証された。
【表1】 *1 本発明の実施例を示す。 *2 従来の材料の腐食量を100とした場合の本発明材
料を示す。 なお、試験条件は次の通りであった。 ガス温度 1250℃ メタル温度 870℃ 試験時間 300Hr また(CoCrAlY+Al−Si拡散浸透)と(Co
NiCrAlY+Al−Si拡散浸透)による場合の腐
食量データとしては、例えば750℃×100Hrにおい
て、Na2 So4 −NaCl混合腐食灰を用いたときの
腐食量は、無処理を100とした場合、(CoCrAl
Y+Al−Si)では約30、(CoNiCrAlY+
Al−Si)では約50であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る耐食性表面処理方法によ
る表面処理層の断面図である。
【図2】従来の低圧プラズマ溶射法による表面処理層の
断面図である。
【符号の説明】
1 Al拡散浸透処理層又はAl−Si拡散浸透処理層 2 MCrAlY層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広田 法秀 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理物である動・静翼に対し、第1層
    としてCoCrAlY又はCoNiCrAlY合金を低
    圧プラズマ溶射(VPS)にて溶射すると共に、溶射層
    の表面からAl拡散浸透又はAl−Siスラリ塗布後、
    所定の熱処理を施すことにより得られるMCrAlY溶
    射層表面にAl又はAl−Siを高濃度とすることを特
    徴とする高耐食性表面処理方法。
JP6029417A 1994-02-28 1994-02-28 高耐食性表面処理方法 Pending JPH07238362A (ja)

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