JPH07238362A - 高耐食性表面処理方法 - Google Patents
高耐食性表面処理方法Info
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- sprayed layer
- flame sprayed
- cocraly
- corrosion
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
断面図である。
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6029417A JPH07238362A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 高耐食性表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6029417A JPH07238362A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 高耐食性表面処理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07238362A true JPH07238362A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=12275561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6029417A Pending JPH07238362A (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 高耐食性表面処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07238362A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002504628A (ja) * | 1998-02-23 | 2002-02-12 | エムテーウー・モートレン−ウント・ツルビーネン−ウニオン・ミュンヘン・ゲセルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 耐腐蝕及び酸化スラリ層の作成方法 |
JP2003057123A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-26 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 非破壊的に高温部材の到達温度を推定する方法 |
EP1630245A1 (en) * | 2003-05-30 | 2006-03-01 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Coating method for inhibiting reaction |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP6029417A patent/JPH07238362A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002504628A (ja) * | 1998-02-23 | 2002-02-12 | エムテーウー・モートレン−ウント・ツルビーネン−ウニオン・ミュンヘン・ゲセルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 耐腐蝕及び酸化スラリ層の作成方法 |
JP2003057123A (ja) * | 2001-08-08 | 2003-02-26 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 非破壊的に高温部材の到達温度を推定する方法 |
JP4693084B2 (ja) * | 2001-08-08 | 2011-06-01 | 財団法人電力中央研究所 | 非破壊的に高温部材の到達温度を推定する方法 |
EP1630245A1 (en) * | 2003-05-30 | 2006-03-01 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Coating method for inhibiting reaction |
EP1630246A1 (en) * | 2003-05-30 | 2006-03-01 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | Turbine blade capable of inhibiting reaction |
EP1630246A4 (en) * | 2003-05-30 | 2006-12-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | TURBINE DAWN FOR INHIBITING A REACTION |
EP1630245A4 (en) * | 2003-05-30 | 2006-12-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | COATING PROCESS FOR INHIBITING A REACTION |
US7442417B2 (en) | 2003-05-30 | 2008-10-28 | Ihi Corp. | Method for reaction control coating |
US7514157B2 (en) | 2003-05-30 | 2009-04-07 | Ihi Corporation | Reaction control turbine blade |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2949605B2 (ja) | 合金被覆ガスタービン翼及びその製造方法 | |
US6283714B1 (en) | Protection of internal and external surfaces of gas turbine airfoils | |
JP4535059B2 (ja) | アルミニウムの拡散コーティングの施工方法 | |
US20070248457A1 (en) | Rub coating for gas turbine engine compressors | |
US20100008816A1 (en) | Nickel-based superalloys, repaired turbine engine components, and methods for repairing turbine components | |
EP1295960A2 (en) | Pre-service oxidation of gas turbine disks and seals | |
JPH0715141B2 (ja) | 耐熱部品 | |
RU2359054C2 (ru) | Сплав, защитный слой для защиты конструктивного элемента от коррозии и окисления при высоких температурах и конструктивный элемент | |
JP4579383B2 (ja) | 緻密セラミック遮熱皮膜を表面から除去する方法 | |
US7699944B2 (en) | Intermetallic braze alloys and methods of repairing engine components | |
US6843861B2 (en) | Method for preventing the formation of secondary reaction zone in susceptible articles, and articles prepared by the method | |
EP1980713B1 (en) | Gas turbine blade and corresponding method of protecting a gas turbine blade | |
US6896488B2 (en) | Bond coat process for thermal barrier coating | |
JP2934599B2 (ja) | 高温耐食性複合表面処理方法 | |
JP4907072B2 (ja) | 選択的領域気相アルミナイズ方法 | |
US20100279148A1 (en) | Nickel-based alloys and turbine components | |
JPH07238362A (ja) | 高耐食性表面処理方法 | |
JPH11132465A (ja) | タービン燃焼器部品用保護皮膜 | |
US6844086B2 (en) | Nickel-base superalloy article substrate having aluminide coating thereon, and its fabrication | |
RU2115812C1 (ru) | Способ и устройство удержания расплавленного материала в процессе горения в газотурбинном двигателе (варианты) | |
GB2408514A (en) | Method for HVOF or LPPS restoration coating repair of a nickel based superalloy article | |
US20070116980A1 (en) | Metallic protective layer | |
Mishra et al. | Life enhancement of nozzle guide vane of an aero gas turbine engine through pack aluminization | |
GB2101910A (en) | Improvements in or relating to thermally protected alloys | |
JP3255015B2 (ja) | 合金被覆ガスタービン翼及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011113 |