JPS62180052A - 耐キヤビテ−シヨン・エロ−ジヨン性Ｃｏ基合金 - Google Patents
耐キヤビテ−シヨン・エロ−ジヨン性Ｃｏ基合金Info
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- JPS62180052A JPS62180052A JP2012286A JP2012286A JPS62180052A JP S62180052 A JPS62180052 A JP S62180052A JP 2012286 A JP2012286 A JP 2012286A JP 2012286 A JP2012286 A JP 2012286A JP S62180052 A JPS62180052 A JP S62180052A
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Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ｒ産業上の利用分野〕
本発明は耐キャビテーション・エロージョン性にすぐれ
た蒸気タービンの低圧タービン動翼の翼先端部に関する
。
た蒸気タービンの低圧タービン動翼の翼先端部に関する
。
従来、蒸気タービンの低圧タービン動翼において蒸気粒
子による潰食を低減させて機器の信頼性と稼動率を向上
させるため、金属便覧（１９６０年発行、Ｐ、５１５）
に示すように耐キャビテーション・エロージョン性にす
ぐれたステライト（Ｃｏ基、Ｇｏ−Ｃｒ−Ｗ−Ｎｉ
Ｃ）を翼先端部に使用している。
子による潰食を低減させて機器の信頼性と稼動率を向上
させるため、金属便覧（１９６０年発行、Ｐ、５１５）
に示すように耐キャビテーション・エロージョン性にす
ぐれたステライト（Ｃｏ基、Ｇｏ−Ｃｒ−Ｗ−Ｎｉ
Ｃ）を翼先端部に使用している。
耐キャビテーション・エロージョン性を高めるには翼先
端部に使用する材料の強度と靭性がすくれている必要が
あり、現状ではステライトが最も良好な低潰食性を示す
ため多用されている。しかし、実用化されているステラ
イトは鋳造品であるため基質中の炭化物は比較的大きく
、かつ粒状に連結している。ステライトの耐潰食性を現
状よりもさらに向上させるに鋳造法の場合よりも炭化物
を微細にかつ均一に分散した金属組織にするのが効果的
である。すなわち、基質中に高硬度の化合物を靭性のあ
るＣＯ基合金中に微細にかつ均一に分散すると耐潰食性
は顕著に増加することになる。
端部に使用する材料の強度と靭性がすくれている必要が
あり、現状ではステライトが最も良好な低潰食性を示す
ため多用されている。しかし、実用化されているステラ
イトは鋳造品であるため基質中の炭化物は比較的大きく
、かつ粒状に連結している。ステライトの耐潰食性を現
状よりもさらに向上させるに鋳造法の場合よりも炭化物
を微細にかつ均一に分散した金属組織にするのが効果的
である。すなわち、基質中に高硬度の化合物を靭性のあ
るＣＯ基合金中に微細にかつ均一に分散すると耐潰食性
は顕著に増加することになる。
ステライトの炭化物をより微細にかつ均一に分散するに
は、鋳造法における冷却速度における冷却速度よりも早
い冷却速度で溶湯を凝固させて部材を得る必要がある。
は、鋳造法における冷却速度における冷却速度よりも早
い冷却速度で溶湯を凝固させて部材を得る必要がある。
〔発明が解決しようとしている問題点〕上記の従来技術
で述べたように、鋳造法ではステライトの基質中に炭化
物をより微細にかつ均一に分散するには限度のあること
が明らかにされた。
で述べたように、鋳造法ではステライトの基質中に炭化
物をより微細にかつ均一に分散するには限度のあること
が明らかにされた。
本発明の第１の目的は、鋳造法よりも冷却速度の早い溶
湯急冷凝固法により微細でかつ均一にＣＯ基合金中に炭
化物、窒化物、硼化物、金属間化合物を少なくとも１種
類以上を分散させ、耐キャビテーション・エロージョン
性にすぐれた蒸気タービンの低圧タービンの翼先端部を
提供することにある。
湯急冷凝固法により微細でかつ均一にＣＯ基合金中に炭
化物、窒化物、硼化物、金属間化合物を少なくとも１種
類以上を分散させ、耐キャビテーション・エロージョン
性にすぐれた蒸気タービンの低圧タービンの翼先端部を
提供することにある。
本発明の第２の目的はステライトに表面処理を施工して
、耐キャビテーション−エロージヨン性を改善した翼先
端部を提供することにある。
、耐キャビテーション−エロージヨン性を改善した翼先
端部を提供することにある。
現在、低圧タービン動翼材は１２Ｃｒｆｉであり、本発
明はこの１２Ｃｒｊｌｌを対象としたプロセス技術に関
するものである。
明はこの１２Ｃｒｊｌｌを対象としたプロセス技術に関
するものである。
上記目的を達成するため、本発明の著者等が種へ
偉検討した結果、溶湯急冷凝固法としてプラズマ溶射で
形成したＣＯ合金皮膜あるいはロール法による００合金
箔を翼先端部に使用、あるいはステライトにパック処理
を施工すると耐キャビテーション・エロージョン性が改
善されることを見い出した。
形成したＣＯ合金皮膜あるいはロール法による００合金
箔を翼先端部に使用、あるいはステライトにパック処理
を施工すると耐キャビテーション・エロージョン性が改
善されることを見い出した。
すなわち、耐キャビテーション・エロージョン性を向上
させるにはＣｏ合金基質中に高硬度の炭化物、窒化物、
硼化物、金属間化合物を比較的多量に分散させる必要が
あるが、鋳造法では合金組成の制約のために凝固中に晶
出する炭化物、窒化物、硼化物、金属間化合物は限定さ
れ、また晶出するこれらの化合物は凝集・成長して巨大
になる薙点がある。これに対してロール法による合金箔
は溶湯をごく短時間に単ロールの表面に落下あるいは双
ロールの間を通過せこめて製造するのが特徴であり、凝
固速度が約１０ ” Ｃ／ ｓｅｅ以上と通常の鋳造法
の場合よりも著しく高いため、得られマ炎中に金属ある
いは化合物粉を投入して溶融し、金属溶湯粒子を高速で
基材に衝突せしめて堆積させ、皮膜を形成させる技術で
ある。この技術の特徴は合金基質中に比較的容易に各種
の化合物を微で翼先端部を形成させることができるメリ
ットがある。
させるにはＣｏ合金基質中に高硬度の炭化物、窒化物、
硼化物、金属間化合物を比較的多量に分散させる必要が
あるが、鋳造法では合金組成の制約のために凝固中に晶
出する炭化物、窒化物、硼化物、金属間化合物は限定さ
れ、また晶出するこれらの化合物は凝集・成長して巨大
になる薙点がある。これに対してロール法による合金箔
は溶湯をごく短時間に単ロールの表面に落下あるいは双
ロールの間を通過せこめて製造するのが特徴であり、凝
固速度が約１０ ” Ｃ／ ｓｅｅ以上と通常の鋳造法
の場合よりも著しく高いため、得られマ炎中に金属ある
いは化合物粉を投入して溶融し、金属溶湯粒子を高速で
基材に衝突せしめて堆積させ、皮膜を形成させる技術で
ある。この技術の特徴は合金基質中に比較的容易に各種
の化合物を微で翼先端部を形成させることができるメリ
ットがある。
Ｃｏ合金基質中しこ分散せしめる化合物としては炭化物
、窒化物、硼化物、金属間化合物の内、通常は種類で十
分であるが、状況に応じてこれらの化合物を適宜、選択
して２種類以上の化合物を分散させることもできる。こ
れに対して溶湯迂回により得られる００合金箔を翼先端
部に使用する場合には、ＨＩ Ｐ （ＨＯＴ Ｌｓｏｓ
ｔａｔｉｃ Ｐｒｓｓｓｉｎｇ ：熱間員水圧圧接）に
より動翼の先端部に拡散接合できる。
、窒化物、硼化物、金属間化合物の内、通常は種類で十
分であるが、状況に応じてこれらの化合物を適宜、選択
して２種類以上の化合物を分散させることもできる。こ
れに対して溶湯迂回により得られる００合金箔を翼先端
部に使用する場合には、ＨＩ Ｐ （ＨＯＴ Ｌｓｏｓ
ｔａｔｉｃ Ｐｒｓｓｓｉｎｇ ：熱間員水圧圧接）に
より動翼の先端部に拡散接合できる。
Ｃｏ合金の耐潰食性を改善する効果的他の方法として表
面処理があり、本発明の著者等が種々検討した結果、パ
ック処理が簡便で効果的であることを見い出した。パッ
ク処理はＡｎ、Ｃｒ、Ｓｉ等の金属粉を金属粉焼付防止
のＡｕｚＯａセラミックス粉に混合させ、さらにこれら
の混合粉に反応活性剤であるＮ Ｈ４ＣΩ 粉を混合さ
せ１次に拡散浸透させる部材を混合粉中に埋没させ、適
切な温度で加熱させ１部材表面に金属間化合物を形成さ
せ、主としてガスタービンの耐高温腐食性を改善させる
表面処理法として利用さ九でいる。しがし、この表面処
理法は本発明の著者等により、翼先端の耐潰食性を改善
する方法としても有効なことが明らかにされた。
面処理があり、本発明の著者等が種々検討した結果、パ
ック処理が簡便で効果的であることを見い出した。パッ
ク処理はＡｎ、Ｃｒ、Ｓｉ等の金属粉を金属粉焼付防止
のＡｕｚＯａセラミックス粉に混合させ、さらにこれら
の混合粉に反応活性剤であるＮ Ｈ４ＣΩ 粉を混合さ
せ１次に拡散浸透させる部材を混合粉中に埋没させ、適
切な温度で加熱させ１部材表面に金属間化合物を形成さ
せ、主としてガスタービンの耐高温腐食性を改善させる
表面処理法として利用さ九でいる。しがし、この表面処
理法は本発明の著者等により、翼先端の耐潰食性を改善
する方法としても有効なことが明らかにされた。
〔作用〕
金屑材料の耐キャビテーション・エロージョン性を高め
るには、靭性のあ基質中に高硬度の化合物を？Ｉａにか
つ均一に分散させるのが肝要である。
るには、靭性のあ基質中に高硬度の化合物を？Ｉａにか
つ均一に分散させるのが肝要である。
ＣＯ合金は基本的に靭性のある材料であるが、その結晶
粒を鋳造法で得られる場合よりも微細化されれば、さら
に改善される。これを達成するには急速凝固が特徴であ
るプラズマ溶射による皮膜形′成及び溶湯急冷による合
金箔の製造が効果的で、これらの方法により結晶性が最
小で数μｍに微細化されて靭性は向上する６ 靭性を高めた基質に分散する化合物としては炭化物、窒
化物及び硼化物が適切である。すなわち、これらの化合
物の硬度はいずれも高く、材料の耐キャビテーション・
エロージョン性を高める重要な強化因子である。また高
硬度の金属間化合物も分散剤として利用できる。
粒を鋳造法で得られる場合よりも微細化されれば、さら
に改善される。これを達成するには急速凝固が特徴であ
るプラズマ溶射による皮膜形′成及び溶湯急冷による合
金箔の製造が効果的で、これらの方法により結晶性が最
小で数μｍに微細化されて靭性は向上する６ 靭性を高めた基質に分散する化合物としては炭化物、窒
化物及び硼化物が適切である。すなわち、これらの化合
物の硬度はいずれも高く、材料の耐キャビテーション・
エロージョン性を高める重要な強化因子である。また高
硬度の金属間化合物も分散剤として利用できる。
プラズマ溶射技術はプラズマ炎に各種の金属・化合物粉
束を投入して、溶湯粒子を基材に高速で衝突・堆積させ
て皮膜を形成させるのが特徴であり、基質の組成及びこ
れに分散させる化合物の種類と量を比較的容易にコント
ロールしてその分布状態を？ｌｌ整することにより、耐
キャビテーション・エロージョン性のすぐれた翼先端部
を直接、形成させることができる。プラズマ溶射法は大
気中あるいは減圧中で施工できる。大気中プラズマ溶射
では、溶射においてプラズマジェット中で加熱溶融して
溶湯粒子の表面が酸化されるため皮膜中に酸化皮膜が混
入し、積層される溶射皮膜に空孔等の欠陥が生じやすく
なり、従って耐キャビテーション・エロージョン性が劣
化することになる。
束を投入して、溶湯粒子を基材に高速で衝突・堆積させ
て皮膜を形成させるのが特徴であり、基質の組成及びこ
れに分散させる化合物の種類と量を比較的容易にコント
ロールしてその分布状態を？ｌｌ整することにより、耐
キャビテーション・エロージョン性のすぐれた翼先端部
を直接、形成させることができる。プラズマ溶射法は大
気中あるいは減圧中で施工できる。大気中プラズマ溶射
では、溶射においてプラズマジェット中で加熱溶融して
溶湯粒子の表面が酸化されるため皮膜中に酸化皮膜が混
入し、積層される溶射皮膜に空孔等の欠陥が生じやすく
なり、従って耐キャビテーション・エロージョン性が劣
化することになる。
この欠点を克服するにはプラズマ溶射を低圧（Ａｒガス
５０〜３００Ｔｏｒｒ）下で実施すると酸化膜フリーの
溶湯粒子が基材に堆積されるため、欠陥のほとんどない
ｔｌｌｔ密な皮膜が得られる。
５０〜３００Ｔｏｒｒ）下で実施すると酸化膜フリーの
溶湯粒子が基材に堆積されるため、欠陥のほとんどない
ｔｌｌｔ密な皮膜が得られる。
溶湯急冷による合金箔は、溶湯をノズルから噴出させて
１片ロールの表面に落下あるいは双ロールの間を通過せ
しめて急速凝固させて厚さ約５０〜３００μｍのものが
得られる。この合金箔の結晶粒は微細でかつ晶出する化
合物も微細化される。
１片ロールの表面に落下あるいは双ロールの間を通過せ
しめて急速凝固させて厚さ約５０〜３００μｍのものが
得られる。この合金箔の結晶粒は微細でかつ晶出する化
合物も微細化される。
Ｃｏ基合金の耐キャビテーション・エロージョン性を高
めるパック処理法を種々検討した結果。
めるパック処理法を種々検討した結果。
へ２パック処理法が簡便で効果的であることがわかった
。Ｃｏ基合金をＡＱパック処理用混合粉中で処理すると
基材の上にＣｏとＡＱの化合物が形成される。
。Ｃｏ基合金をＡＱパック処理用混合粉中で処理すると
基材の上にＣｏとＡＱの化合物が形成される。
以下、本発明の実施例について説明する。
〔実施例１〕
第１表に示す組成（ｗｔｌｏ）の混合粉末を減圧溶射て
約２閣の皮膜を形成した。溶射の雰囲気はＡｒガスで雰
囲気圧力は５０Ｔｏｒｒで、プラズマは（Ａ ｒ ＋
Ｈｚ ）ガスでプラズマ電流は８００Ａである。溶射後
に皮膜の内部応力を除去するために１０００℃で３０ｍ
１ｎ加熱した。被覆の組織を観察した結果、結晶粒は数
μｍ、酸化物のまきこみは認められず、各種化合物の大
きさは約１μｍであり、均一に分散していることが明ら
かにされた。本発明材との比較材として現在、低圧ター
ビンの翼先端部に使用されている比較例１も耐キャビテ
ーション・エロージョン性の評価に用いた。
約２閣の皮膜を形成した。溶射の雰囲気はＡｒガスで雰
囲気圧力は５０Ｔｏｒｒで、プラズマは（Ａ ｒ ＋
Ｈｚ ）ガスでプラズマ電流は８００Ａである。溶射後
に皮膜の内部応力を除去するために１０００℃で３０ｍ
１ｎ加熱した。被覆の組織を観察した結果、結晶粒は数
μｍ、酸化物のまきこみは認められず、各種化合物の大
きさは約１μｍであり、均一に分散していることが明ら
かにされた。本発明材との比較材として現在、低圧ター
ビンの翼先端部に使用されている比較例１も耐キャビテ
ーション・エロージョン性の評価に用いた。
耐キャビテーション・エロージョン性の試験は磁歪据動
式キャビテーション試験機を用い、６．５り評価した。
式キャビテーション試験機を用い、６．５り評価した。
重量減も第１表にあわせた示す。
第１表から明らなように比較例１の重量減よりも本発明
材１〜６の場合の方が小さく、耐キャビテーション・エ
ロージョン性がすぐれていることがわかる。
材１〜６の場合の方が小さく、耐キャビテーション・エ
ロージョン性がすぐれていることがわかる。
〔実施例２〕
第２表に示す合金組成を高周波溶解炉で溶製後に双ロー
ル法にて合金箔を製作した。得られた合金箔の厚さは約
１００μｍである。耐キャビテーション・二ロージゴン
性評価用試料は次のようにして作った。すなわち、各組
成について２０枚の合金箔を積層してＨＩＰにより拡散
接合して約１．５〜１．７ｏｍ厚みの板状試験片を得て
評価試験に供した。耐キャビテーション・エロージョン
性試験は実施例１の場合と同様である。
ル法にて合金箔を製作した。得られた合金箔の厚さは約
１００μｍである。耐キャビテーション・二ロージゴン
性評価用試料は次のようにして作った。すなわち、各組
成について２０枚の合金箔を積層してＨＩＰにより拡散
接合して約１．５〜１．７ｏｍ厚みの板状試験片を得て
評価試験に供した。耐キャビテーション・エロージョン
性試験は実施例１の場合と同様である。
第２表から明らかなようにＣＯ基会合金箔耐キャビテー
ション・エロージョン性は明らかに従来の訪造林である
比較例１のステライトよりもすぐれていることがわかる
。
ション・エロージョン性は明らかに従来の訪造林である
比較例１のステライトよりもすぐれていることがわかる
。
〔実施例３〕
比較例１の試料を２０ Ｗ ｔ ／ ｏ Ａ Ｑ−Ｉ
Ｗ ｔ １０ＮＨ４ＣＱ−７９Ｗｔ１０ＮＨ４ＣＱ混合
粉中に埋没させ、８００℃、１０ｈ加熱した。基材の最
外層に約０．２ｍ＋厚みのＣｏｚＡＱｓ化合物が形成さ
れた。次にパック層の内部歪を除去するために１０００
℃、４ｈ加熱するとＣｏｚＡＱｓはＣ０ＡＱに変化する
のが認められた。次にこの試料を実施例１，２の場合と
同じ条件で耐キャビテーション・エロージョン性評価を
実施した結果、５．６■／２ｈの重量減が得られ、鋳造
材のまつよりも耐潰食性は改善されることが明らかにさ
れた。
Ｗ ｔ １０ＮＨ４ＣＱ−７９Ｗｔ１０ＮＨ４ＣＱ混合
粉中に埋没させ、８００℃、１０ｈ加熱した。基材の最
外層に約０．２ｍ＋厚みのＣｏｚＡＱｓ化合物が形成さ
れた。次にパック層の内部歪を除去するために１０００
℃、４ｈ加熱するとＣｏｚＡＱｓはＣ０ＡＱに変化する
のが認められた。次にこの試料を実施例１，２の場合と
同じ条件で耐キャビテーション・エロージョン性評価を
実施した結果、５．６■／２ｈの重量減が得られ、鋳造
材のまつよりも耐潰食性は改善されることが明らかにさ
れた。
以上の実施例から明らかなように、本発明の製造法によ
りＣＯ基合金の耐キャビテーション・エロージョン性が
改善されることが明らかにされ、蒸気タービンプラント
機器の信頼性及び稼動査向上に寄与できる。
りＣＯ基合金の耐キャビテーション・エロージョン性が
改善されることが明らかにされ、蒸気タービンプラント
機器の信頼性及び稼動査向上に寄与できる。
本発明によれば蒸気タービンの低圧タービン動翼の翼先
端部の耐キャビテーション・エロージョン性が改善され
、プラントをより効率的に運転できる。
端部の耐キャビテーション・エロージョン性が改善され
、プラントをより効率的に運転できる。
翼先端部の耐潰食性を改善する方法としてプラズマ溶射
による皮膜形成、溶湯急冷にする合金箔の利用及びバッ
ク処理を利用できることを述べたが、これらの中で簡便
で適用範囲が広いのはプラズマ溶射技術である。この技
術の特徴は前述したが、動翼の任意の場所に皮膜を形成
することができ、作動効率も高い。
による皮膜形成、溶湯急冷にする合金箔の利用及びバッ
ク処理を利用できることを述べたが、これらの中で簡便
で適用範囲が広いのはプラズマ溶射技術である。この技
術の特徴は前述したが、動翼の任意の場所に皮膜を形成
することができ、作動効率も高い。
本発明において鋳造したステライトにＡＱパック処理を
施すと耐キャビテーション・エロージョン性が向上する
ことを述べたが、プラズマ溶射皮膜及び合金箔にこの処
理を適用すると翼先端部の寿命はさらに長くなる。
施すと耐キャビテーション・エロージョン性が向上する
ことを述べたが、プラズマ溶射皮膜及び合金箔にこの処
理を適用すると翼先端部の寿命はさらに長くなる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、蒸気タービンの低圧タービン動翼においてパック処
理（拡散浸透法）により、Ｃｏ基合金の耐キャビテーシ
ョン・エロージョン性を向上させ、当該合金で構成する
ことを特徴とする耐キャビテーション・エロージョンＣ
ｏ基合金。 ２、蒸気タービンの低圧タービン動翼において炭化物、
窒化物、硼化物、金属間化合物を少なくとも１種類以上
を基質中に分散させた耐キャビテーション・エロージョ
ン性にすぐれたＣｏ基合金で構成する特許請求の範囲第
１項の耐キャビテーション・エロージョンＣｏ基合金。 ３、Ｃｏ基合金による翼先端部を溶射皮膜あるいは合金
箔で構成する特許請求の範囲第２図の耐キャビテーショ
ン・エロージョンＣｏ基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012286A JPS62180052A (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 耐キヤビテ−シヨン・エロ−ジヨン性Ｃｏ基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012286A JPS62180052A (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 耐キヤビテ−シヨン・エロ−ジヨン性Ｃｏ基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62180052A true JPS62180052A (ja) | 1987-08-07 |
Family
ID=12018314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012286A Pending JPS62180052A (ja) | 1986-02-03 | 1986-02-03 | 耐キヤビテ−シヨン・エロ−ジヨン性Ｃｏ基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62180052A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112626406A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-09 | 江西省科学院应用物理研究所 | 一种晶粒细化的铬钴镍多主元合金及其制备工艺 |
-
1986
- 1986-02-03 JP JP2012286A patent/JPS62180052A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112626406A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-09 | 江西省科学院应用物理研究所 | 一种晶粒细化的铬钴镍多主元合金及其制备工艺 |
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