JPS6338603A - タ−ビンブレ−ドの表面処理法 - Google Patents

タ−ビンブレ−ドの表面処理法

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JPS6338603A
JPS6338603A JP18113986A JP18113986A JPS6338603A JP S6338603 A JPS6338603 A JP S6338603A JP 18113986 A JP18113986 A JP 18113986A JP 18113986 A JP18113986 A JP 18113986A JP S6338603 A JPS6338603 A JP S6338603A
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JP
Japan
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ion
turbine blade
coating
coated
blade
Prior art date
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Pending
Application number
JP18113986A
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English (en)
Inventor
Tetsuyoshi Wada
哲義 和田
Yoshikiyo Nakagawa
義清 中川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021Cleaning or etching treatments
    • C23C14/022Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/025Metallic sublayers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/028Physical treatment to alter the texture of the substrate surface, e.g. grinding, polishing
    • 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
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288Protective coatings for blades

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はタービンブレードの耐二ローション性ならびに
疲労強度の向上のために適用されるタービンブレードの
表面処理法に関する。
〔従来の技術〕
最近の蒸気タービンにおいては、蒸気エネルギーの有効
活用のために湿り蒸気域での運転操業が行われている。
かかる運転操業の条件下においては、タービンのブレー
ドは蒸気ドレンによるエロージョンによって浸食され易
く、寿命が低下する。この対策として、従来からブレー
ド表面に耐二ローション性の金属材料ならびにセラミッ
クスをコーティングしている、〔発明が解決しようとす
る問題点〕 従来は耐二ローション性向上のために、タービンブレー
ド表面にコーティング金属材料としてCa  Or  
W系合金をロウ付は法で接着していたが、ロウ付けによ
る材質的欠陥により、ブレードの疲労強度が低下する問
題があった。一方。
セラミックスによるブレードのコーティングは。
イオンブレーティング等で主に耐摩耗性があるTiNが
コーティングされており、耐エロージヨン性はCo −
Cr −W系合金より優れているが、ドレンがブレード
)て衝突する際の衝撃圧力によって、ブレード表面が変
形または破壊されるため。
靭性かないセラミックスのlp i N被膜はこの変形
や破壊に追従できず、 TiN被膜が剥離、欠落し。
エロージョンが進展する不具合がある。即ち。
ブレード表面は機械研磨で仕上加工が施されており、第
5図のようにブレード1の表面には。
研磨加工時の磨擦力によって、微小な割れ2や反り3等
の研磨痕の表面欠陥が存在しており。
これらは強度的に弱体であるため、外力によって容易に
変形や破壊が生じる。従って、このようなブレード1表
面に耐エロージヨン性があり剛性が強いT1Niコーテ
ィングしても、ブレード1表面が強度的に弱体であるた
め、コーティングの性能効果が十分に発揮できない不具
合を有する。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明は、従来の問題を改善するために、タービンブレ
ード表面をイオン窒化またはイオン浸炭により、タービ
ンブレード表面粗度の最大高さ以上の表層を硬化させて
強度的に強固にし。
続いて、この硬化層の表面に耐エロージヨン性があるセ
ラミックスをイオンブレーティングによりコーティング
する方法である。
〔作用〕
本発明のタービンブレード表面の被膜構成において、イ
オン窒化層またはイオン浸炭、苦は強固であり、外力に
対し変形や破壊が生じ難くいため2表層のセラミックス
被膜の剥離欠落が少なく、セラミックスの耐エロージヨ
ン性の効果を十分に発揮させる。また一方でブレード表
層が強固であるため疲労強度の増大も付加し、従来のセ
ラミックスコーティングのブレードに比較して品質、性
能が向上する。
〔実施例〕
第1図は本発明法によって製作したタービンブレードの
被膜構成例を示す断面図である。即ち1はブレード基材
であり、4はイオン窒化ノ′愕またはイオン浸炭層であ
る。5は耐エロージヨン性があるセラミックス被膜であ
る。几は表面粗さの最大高さである。本実施例では、一
般的グレード材であるJISの5US410JI材を使
用し。
本発明方法と比較例の性能を確認した。耐エロジョン性
の確認は、直径15Mのコーテイング面を凡max1.
6sの表面粗度に調整し、この表面に各実施例の条件で
表面処理を行い、これを性能確認のサンプルトした。第
2図に二ローション試験の様子を図示する如くこれらの
試験片6(サンプ/L/)を超音波の伝達を受けるホー
ン7に接続し、試験片6のコーテイング面6aが水面下
W2mmの位置に浸漬するよう設置し、ホーン7に周波
数18,5 KI(z 、振幅25μmの超音波Fを印
加した。この時サンプ/L/6近傍の水中では多量の気
泡とジェット水流が発生し、これらが試験片6のコーテ
イング面6aに衝突し衝撃圧力を与え、コーテイング面
6aの被膜にエロージョンが生じる。評価はエロージョ
ンによるWe i g h tLos sと、試験時間
の関係で行った。
第3図は各種条件の二ローション試験結果を示す比較図
である。・宮3NK於いて本発明実施例1は1表面粗さ
の最大高さく 1.slzm )以上約2.2μmのイ
オン窒化層を形成後、この表面にイオンブレーティング
でTiNを膜厚3μmコーティングした試験片のエロー
ジョン試験結果である。以下同様に2本発明実施例2は
表面粗さの最大高さく 1.611m )以上約2.Q
ltmのイオン浸炭゛習を形成後。
この表面にイオンブレーティングでTiCヲ膜JF7゜
3μrnコーテイングした結果である。
比較例1は表面粗さの最大高さく 1.(37zrn 
)の約%の厚さにイオン窒化層を形成後、この表面にイ
オンブレーティングでTiN ヲ膜厚aμmコーティン
グした結果である。比較例2は表面粗さの最大高さく1
.6μm)の約%の厚さにイオン窒化層を形成後、この
表面にイオンブレーティングでTiNを膜厚371mコ
ーティングした結果である。
比較例3は表面粗さの最大高さ1.67zmの表面に直
接、イオンブレーティングでTiNを膜厚3ノ1mコー
ティングした結果である。比(咬例4は表面粗さ0.2
S以下の鏡面光沢を有する平滑面にTiNを膜厚371
mコーティングした結果である。
以上各試験片の二ローション試験の結果を比較すると、
本発明実施例1および2の面1エロージョン性は、極め
て良好であり2表面粗さの最大高さ以上にイオン窒化層
ならびにイオン浸炭層を設けた表面処理の構成に効果が
現われている。
比較例1および2は本発明実施例1および2よシ窒化層
が薄いため、若干エロージヨン性は劣化するが2表面欠
陥が少ない鏡面光沢の平滑面をもつ比較例4より良好で
ある。比較例3は表面粗さ1.68であり2表面欠陥が
多い表面であり、エロージョンによるWe i gh 
t Los sは加速的に進展する傾向がある。
第4図は本発明実施例1および2と比較例3および4の
疲労強度を比較した結果であり2本発明実施例の疲労強
度が大きい値を示している。
〔発明の効果〕
以上の通り1本発明方法により表面欠陥が多いタービン
ブレード表面を粗さの最大高さ以上の深さまでイオン窒
化層ならびにイオン浸2檗、・帝を設けることにより、
基材の表面を強度的に強固にし、続いてこの表面にセラ
ミックスをイオンフレーティングすることによりタービ
ンブレードの耐エロージヨン性を向上させ、また、疲労
強度を増大させる等1本発明は産業の発達に寄与すると
ころが太きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明法によるタービンブレードの被膜構成例
を示す断面図である。 第2図は、二ローション試験の様子を示す図である。第
3図は第2図の工四−ジョン試験結果を示す比較図で、
第4図は疲労試験結果を示す比較図である。 第5図は、従来のタービンブレードの表層部を示す1チ
面図である。 l・・・基材グレード、2・・・微小クラック、3・・
・反り、4・・・イオン窒化、;帝ならびにイオン浸炭
層。 5・・・セラミックス被膜、几・・・表面粗さの最大高
さ、6・・・、X験片(サンプ/l/)、7・・−ホー
ン、W・・・水面下、F・・・超音波。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. タービンブレードの表面粗さの最大高さ以上の深さまで
    該タービンブレードの表面をイオン窒化またはイオン浸
    炭後、同イオン窒化表面またはイオン浸炭表面にセラミ
    ックスをコーティングすることを特徴とするタービンブ
    レードの表面処理法。
JP18113986A 1986-07-31 1986-07-31 タ−ビンブレ−ドの表面処理法 Pending JPS6338603A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18113986A JPS6338603A (ja) 1986-07-31 1986-07-31 タ−ビンブレ−ドの表面処理法
DE19873724626 DE3724626A1 (de) 1986-07-31 1987-07-22 Beschichtete schaufel fuer dampfturbinen und hierfuer anzuwendendes beschichtungsverfahren

Applications Claiming Priority (1)

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JP18113986A JPS6338603A (ja) 1986-07-31 1986-07-31 タ−ビンブレ−ドの表面処理法

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JPS6338603A true JPS6338603A (ja) 1988-02-19

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ID=16095568

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JP18113986A Pending JPS6338603A (ja) 1986-07-31 1986-07-31 タ−ビンブレ−ドの表面処理法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4916022A (en) * 1988-11-03 1990-04-10 Allied-Signal Inc. Titania doped ceramic thermal barrier coatings
JP2007162613A (ja) * 2005-12-15 2007-06-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 表面平滑化皮膜を有する回転機械
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