JPS59222566A - 耐熱構造体の製造方法 - Google Patents

耐熱構造体の製造方法

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JPS59222566A
JPS59222566A JP9673883A JP9673883A JPS59222566A JP S59222566 A JPS59222566 A JP S59222566A JP 9673883 A JP9673883 A JP 9673883A JP 9673883 A JP9673883 A JP 9673883A JP S59222566 A JPS59222566 A JP S59222566A
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JP
Japan
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powder
heat
layer
casing
structural body
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JP9673883A
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English (en)
Inventor
Yukio Nishiyama
幸夫 西山
Toshinori Nakamura
中村 敏則
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING 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
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • F01D11/122Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with erodable or abradable material
    • F01D11/125Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with erodable or abradable material with a reinforcing structure

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明け、耐熱性と摩耗容易性をもち、ガスタービン
のような回転機械のケーシングの内面に装着されて、回
転翼との接ち」(による回転翼先端部の摩耗を防ぐ耐熱
病造体の製造方法に関するものである。
一;役に、ガスタービンの回転翼の先端とケーシングと
の間に存在するチップクリアランスはできるだけ小さく
して運転することが望ましい。これは、li’ll知の
よう(・こ、チップクリアランスを小さくするのに伴な
って、エンジン効率が向上し、(2判消費量の節減につ
ながるためである。
ところで、チップクリアランスを小さくして運転すると
、起動時や緊急停止時の熱変形、偏心、振動などによっ
て、回転翼の先端とケーシングとが接触する。その場合
、回転翼の先端が摩耗すると、全周のチップクリアラン
スが大キくなってエンジン効率が低下するのに刻し、ケ
ーシングの内周面が摩耗しても、この摩耗は接触が生じ
ている局部に限られるので、エンジン効率の低下が避け
られる。そこで、ケーシングの内周面を積極的に摩耗さ
せるのが好ましい。一方、ガスタービンにおいては、タ
ービン入口のガス温度を高くするのに伴なって熱効率は
向上するが、その反面、ケーシングはタービンとともに
耐用限界温度に近いガス温度にさらされる。したがって
、ケーシングの内周面は、摩耗容易性を備えるとともに
、高温ガスによる酸化や潰食に対する抵抗、すなわち、
耐熱性に優れたものであることが望まれる。
なお、ケーシングの内周面側を積極的に摩耗さ1士るた
めに、ケーシングの内周mjに耐熱性のセラミックをコ
ーティングした技術は知られている(J、 G、 Pe
rguson、”tree of (!oatings
 in Turbomachinery Gas Pa
th 5eala、” ACARD −ap −237
(1978)参照)が、この技術では、回軒翼(タービ
ン翼)の先端に上記セラミックよりも硬度の高いセラミ
ックをコーティングする必要があり、製侍が容易でない
問題がある。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、優れたj
φ耗容易性と耐熱性を有する耐熱前造体の製J貴方法を
提供することを目的とする。
上記目的を迭成するためにここの発明は、耐熱性を有す
る金属粉末に有機質粉末を混合したもの?成体の表面に
溶剤して溶射層を形成し、ついで、この溶り]層を上6
己有機質粉末諷気体化温度以上で加熱することにより一
上記有機t7粉末を消失させている。これにより、耐熱
性を有する金属粉末により十分な耐熱性か付与されると
ともに、有機質粉末か消失した跡の空洞により多孔質と
なって十分なトA耗容易性が付与される。
上記耐熱性を有する金属粉末としては、二・メタル・ク
ロム・アルミニウム・イツトリウム合金(Ntc rA
IY )、コバルト・クロム・アルミニウム・イツトリ
ウム合金(aoarAtY)y  コ/<ルト・二゛ン
ケ)Iy・クロム・アルミニウム・イツトリウム合金(
0−oNiorA/Y)、fi−クロム・アルミニウム
・イツトリウム合金(’Fe0rAJY)などの粉末力
(あり一これら粉末は、盛金用などの溶射粉末として広
く用いら、れているものである。
また、上記有機質粉末としては、市販されてし・るポリ
エステル粉末がある。
以下、この発明の実施例を図面(こしたがって説明する
第1図において、ガスタービンにおけるタービン翼に面
したケーシング10の内面(こ溝11が形成され、この
溝11に、基体である多数のメタルセグメント12が嵌
め込まれており、第2図Gこ示すように、メタルセグメ
ント12の表面に四人して形成された彼溶射部16(こ
溶射層14が形成されている。上記メタルセグメント1
1の材料とし−cvヨ、t: トエv:、ニッケル・コ
バルト・クロム・タングステン合金であるハステロイX
が用いられろ。
上記溶射層14はつぎのように形成される。、才ず、耐
酪性を有する金属粉末の一種であるNi0rAIYの粉
末と、有機質粉末であるポリエステル粉末を85: 1
5の重貸比で混合したものを、公知のプラズマ溶射、1
幾のフィーダに入れておき、上記メタルセグメント12
の破溶射部16に向けてプラズマガンにより溶則し、約
1調厚の溶射N14を形成する。?1)られた溶射層1
4を所定の寸法iIi段に仕上げたのち、約1,100
℃で10−4 陥Hg以上の、<”Ii Y!(空中で
2時間加熱した。この加熱温度はポリエステル粉末の気
体化fAij fl、すなわら、分FF(もしくは蒸発
して気体化する温度をけるかに越えても・す、このよう
な高温とすることによリーポリエステル粉末の消失を早
めるば〃sりでなく、N10rAIYの拡散結合全土じ
させて、Ni0rAIY同忘、二b−よびN 、i、 
(、l r A I Yとメタルセグメント12と]f
J 合’tf:強16丁にしている。またーメタルセグ
メント12の前後両端部に盛り上げて形成された係止部
15が、溶射層14とメタルセグメント12との剥離の
防止に寄与している。
こうして得られた耐熱購音体Aは、50%の空隙率を有
する多孔質となっていた。−上記加熱前の溶射層14の
断面の顕微鏡写衰を第6図に、加熱後の顕微鏡写真を第
5図にそれぞれ示す。加熱前を示す第5図を図面化した
第4図から明らかなように、メタルセグメント12の表
面に形成された溶射層14は、Ni0rA/Y16の中
(・こポリエステル粉末粉末17をそのまま保有してい
る。上記加熱後には、第5図を図面化した第6 Mから
明らかなように・上記ポリエステル粉末が消失して、そ
の跡Gこ空洞18が形成されている。この空洞1Bの大
Gざおよび量は、Ni0rAj!Yとポリエステル粉末
との混合比を適宜選択することによって、任意に変(で
きる。
得られた第2図の1.14熱構造体Aを、第1図のよう
に、ガスタービンのタービン翼に面するケーシング10
の内面に組み込み、チップクリアランスを、ケーシング
10の内面に何らの処理を施さない従来の場合よりも6
0%小さく設定して、実機運転モードでエンジンテスト
を行なった。その結果、附勢4’i+¥遺体Aの内周面
12は、タービンΩの先州1と接触してルク耗しており
、一方、タービン翼の材、嘗が上記内周面19に付着す
るピックアップ現匁碩:実質的にi□zとんどなく一タ
ービン翼の先端の摩耗(づ二はとんど生じなかった。ま
た、高温による耐熱1j15 +に体Aの酸化や潰食も
ほとんど観察されなかった。
つぎに、この発明を発展させた応用例について説明する
この16用例では、上記実施例のポリエステル粉末の代
わりにり゛ラファイト粉末を用いる。Ni0rAIY 
 の粉末と上記グラファイト粉末を70:30の1(j
量比で混合したものを、上記実施例と同様の方法でプラ
ズマ溶射したのち加熱して仕上げる。
・1 イ4)られた耐;塾溝費体の内部にはグラファイト粉末
がそのまま残留しており、このグラファイト粉末が摩耗
容易性を昌める。したがって、この応用例【こよっても
」二記実施例と同様な効果が得られる。
以上説明したように、この発明によれば、摩耗   ゛
容易性と耐熱性に優れた耐熱梠J1°1体が得られる。
したがって、この耐熱M遺体を、たとえばガスタービン
におけるタービン翼に面するケーシングの内面に取り付
ければ、チップクリアランスを小さくして、エンジン効
率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による耐β(¥4滑体が装
着されたガスタービンのケーシングを示す正面図、第2
図は第1図の耐熱栴直体を示す斜視図、第6図は同耐熱
構造体の加熱前の組織を示す図面代用顕微鏡写真、第4
図は第6図を図面化した組織図、第5図は同耐熱構造体
の加熱後の組織を示す図面代用顕微鏡写真、第6図は第
5図をト1面化した組織図である。 12・・・基体、14・・・溶射層、16・・・耐熱性
を有する金属粉末、17・・・有機質粉末、18・・・
空洞、A・・・耐熱構造体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)耐熱性を有する金員粉末に有機質粉末を混合した
    ものを基体の吸血に溶射して溶射層を形成し、ついで、
    この溶射層を上記有機質粉末の気体化温度以上で加熱す
    ることにより、上記有機質粉末を消失させることを特徴
    とする耐熱格造体の製造方法。
JP9673883A 1983-05-30 1983-05-30 耐熱構造体の製造方法 Pending JPS59222566A (ja)

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