JPWO2017017708A1 - コバルト基合金部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

高温における耐酸化性が向上されたコバルト基合金部材を提供する。コバルト基合金部材の製造方法は、アルミナイジング処理が行われたコバルト基合金を準備する工程と、前記アルミナイジング処理が行われたコバルト基合金に対して、１×１０^−５Ｐａ〜１×１０^−３Ｐａの真空度で熱処理を行う工程と、を有する。

Description

本発明の実施形態は、コバルト基合金部材の製造方法に関する。

ガスタービンにおいては、その性能を向上させるために燃焼ガスの高温化が進められている。例えば、静翼の入口付近における燃焼ガスの温度は、１９９０年代には１１００℃程度であったが、２０００年代には１３００〜１５００℃程度となっている。

また、近年、従来のガスタービンに比べて高温化されたＣＯ_２タービンの開発が進められている。ＣＯ_２タービンは、超臨界の二酸化炭素を媒体として利用する。ＣＯ_２タービンは、燃焼による二酸化炭素を有効活用でき、また窒素酸化物の排出も抑制されることから、環境特性に優れている。

従来、ガスタービンにおける静翼には、以下のような理由によりコバルト基合金が使用されている。すなわち、ガスタービンにおける静翼は静止系部材であることから、動翼などの回転系部材に比べて必ずしも高い強度が要求されない。一方、コバルト基合金は、ニッケル基合金などと比べると強度は必ずしも高くないが、溶接性が良好であるために補修が容易であり、かつ価格も安い。このような理由から、ガスタービンにおける静翼にコバルト基合金が使用されている。

コバルト基合金は、通常、クロムを含有している。ガスタービンにおける静翼にコバルト基合金を使用した場合、このコバルト基合金に含まれるクロムが酸化されてクロム酸化物（Ｃｒ_２Ｏ_３）となる。このようなクロム酸化物が静翼の表面に保護被膜として形成されることにより、静翼の高温における耐酸化性が確保される。

しかし、ガスタービンにおける燃焼ガスの高温化により、静翼の表面温度が１０００℃を超えることが予想されている。特に、ＣＯ_２タービンは、従来のガスタービンに比べて燃焼ガスが高温化されており、静翼の表面温度が１０００℃を超えることが予想されている。

クロム酸化物は、１０００℃程度でＣｒＯ_３となって昇華することが知られている。このため、表面温度が１０００℃を超えるような静翼については、表面にクロム酸化物を形成して耐酸化性を確保する方法を採用するには課題があった。

国際公開第２０１３／０６１９４５号 特開２００１−０３２０６１号公報

高温における耐酸化性を向上させる方法として、アルミナイジング処理が知られている。しかし、コバルト基合金に対してアルミナイジング処理を行ったところ、１０００℃を超えるような高温においてはアルミナイジング処理を行わないものに比べて耐酸化性が低下する結果となった。

本発明が解決しようとする課題は、高温における耐酸化性が向上されたコバルト基合金部材を提供することである。

実施形態のコバルト基合金部材の製造方法は、アルミナイジング処理が行われたコバルト基合金を準備する工程と、前記アルミナイジング処理が行われたコバルト基合金に対して、１×１０^−５Ｐａ〜１×１０^−３Ｐａの真空度で熱処理を行う工程と、を有する。

実施形態のコバルト基合金部材の製造方法によれば、アルミナイジング処理が行われたコバルト基合金に対して１×１０^−５Ｐａ〜１×１０^−３Ｐａの真空度で熱処理を行うことにより、保護皮膜におけるアルミニウム酸化物の含有率を高くして耐酸化性を向上させることができる。

実施形態の被処理体を示す断面図である。 実施形態のコバルト基合金部材を示す断面図である。 実施形態の熱処理装置を示す構成図である。 実施形態の熱処理方法を示す手順図である。 実施形態の発電システムを示す構成図である。 実施形態のＣＯ_２タービンを示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。
実施形態のコバルト基合金部材の製造方法は、アルミナイジング処理が行われたコバルト基合金に対して、１×１０^−５〜１×１０^−３Ｐａの真空度で熱処理を行う工程（以下、熱処理工程）を有する。

熱処理により耐酸化性が向上する理由は、以下のように考えられる。
コバルト基合金にアルミナイジング処理を施した場合、コバルト基合金からなる本体の表面にアルミナイジング層が形成される。通常、本体に比べてアルミナイジング層におけるアルミニウムの濃度が３０質量％以上高くなる。このように濃度差が大きい場合、高温の酸化性雰囲気に触れたときにアルミナイジング層におけるアルミニウムが本体側に拡散しやすい。

アルミナイジング処理後に熱処理を行うと、アルミナイジング層におけるアルミニウムの濃度が低下する。なお、濃度の低下は、例えば、アルミナイジング層の厚さが増加することにより達成される。アルミナイジング層におけるアルミニウムの濃度が低下すると、高温の酸化性雰囲気に触れたときにアルミナイジング層におけるアルミニウムが表面側（本体側とは反対側）に拡散しやすくなる。これにより、アルミナイジング層の表面に形成される保護被膜におけるアルミニウム酸化物の含有率が高くなり耐酸化性が向上する。

また、熱処理時の真空度が１×１０^−５Ｐａ〜１×１０^−３Ｐａである場合、アルミニウム酸化物以外の金属酸化物が分解されるとともに、アルミニウム酸化物の分解が抑制される。これにより、アルミナイジング層の表面に形成される保護被膜におけるアルミニウム酸化物の含有率が高くなり耐酸化性が向上する。

以下、熱処理工程について具体的に説明する。

図１は、熱処理工程に使用されるアルミナイジング処理が行われたコバルト基合金を示す断面図である。以下、このアルミナイジング処理が行われたコバルト基合金を被処理体と記して説明する。

被処理体１は、例えば、コバルト基合金からなる本体２と、この本体２の表面に設けられ、コバルト基合金にアルミニウムが拡散することにより形成され、本体２に比べて質量でのアルミニウムの含有率が高いアルミナイジング層３とを有する。アルミナイジング層３においては、例えば、コバルト基合金の構成元素とこのコバルト基合金に拡散されたアルミニウムとが反応して金属間化合物を形成している。このような被処理体１は、コバルト基合金に対してアルミナイジング処理を行うことにより製造できる。

被処理体１の製造に使用されるコバルト基合金は、質量において他の構成元素に比べてコバルトの含有率が高いものである。コバルトの含有量は、コバルト基合金中、３０質量％以上が好ましく、３５質量％以上がより好ましい。また、コバルトの含有量は、コバルト基合金中、７０質量％以下が好ましく、６５質量％以下がより好ましい。

コバルト基合金は、クロムを含有することが好ましい。クロムの含有量は、コバルト基合金中、１０質量％以上が好ましく、１５質量％以上がより好ましい。また、クロムの含有量は、コバルト基合金中、４０質量％以下が好ましく、３５質量％以下がより好ましい。

コバルト基合金は、ニッケルおよびタングステンから選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましい。なお、コバルト基合金は、ニッケルおよびタングステンから選ばれる１種のみを含有してもよいし、ニッケルおよびタングステンの２種を含有してもよい。

ニッケルを含有する場合、その含有量は、コバルト基合金中、０．１質量％以上が好ましく、１質量％以上がより好ましい。ニッケルの含有量は、コバルト基合金中、３０質量％以下が好ましく、２５質量％以下がより好ましい。

タングステンを含有する場合、その含有量は、コバルト基合金中、１質量％以上が好ましく、３質量％以上がより好ましい。タングステンの含有量は、コバルト基合金中、２５質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましい。

コバルト基合金は、必要に応じて、かつ本発明の趣旨に反しない限度において、上記以外の元素を含有できる。このような元素として、市販のコバルト基合金に含有される種々の元素が挙げられる。例えば、タンタル、モリブデン、チタン、ホウ素、ジルコニウム、炭素、鉄、ランタンなどが挙げられる。

タンタルを含有する場合、その含有量は、コバルト基合金中、１質量％以上が好ましく、２質量％以上がより好ましい。タンタルの含有量は、コバルト基合金中、２０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましい。

モリブデンを含有する場合、その含有量は、コバルト基合金中、１質量％以上が好ましく、２質量％以上がより好ましい。モリブデンの含有量は、コバルト基合金中、１５質量％以下が好ましく、１０質量％以下がより好ましい。

チタン、ホウ素、ジルコニウム、炭素を含有する場合、これらの含有量は、コバルト基合金中、それぞれ、１質量％以下が好ましい。また、チタン、ホウ素、ジルコニウム、および炭素の合計した含有量は、コバルト基合金中、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましい。

鉄を含有する場合、その含有量は、コバルト基合金中、０．１質量％以上が好ましく、０．５質量％以上がより好ましい。鉄の含有量は、コバルト基合金中、１０質量％以下が好ましく、５質量％以下がより好ましい。

ランタンを含有する場合、その含有量は、コバルト基合金中、０．１質量％以上が好ましく、０．５質量％以上がより好ましい。ランタンの含有量は、コバルト基合金中、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましい。

コバルト基合金としては、市販されているものを使用できる。このようなものとして、ＦＳＸ−４１４、Ｓｔｅｌｌｉｔｅ ２１、Ｓｔｅｌｌｉｔｅ ３１、ＭａｒＭ３０２、ＭａｒＭ５０９、Ｈａｙｎｅｓ−１８８などが挙げられる。表１に、これらのコバルト基合金の組成を示す。

アルミナイジング処理は、コバルト基合金にアルミニウムを拡散できればよい。アルミナイジング処理として、公知の方法を採用できる。このようなものとして、パックアルミナイジング（Pack Aluminizing）、ガスアルミナイジング（Gas Aluminizing）、スプレーアルミナイジング（Spray Aluminizing）、真空アルミナイジング（Vacuum Aluminizing）、クラッディング（Cladding）、電解めっき（Electrolytic Coating）、ホットディップアルミナイジング（Hot Dip Aluminizing）などが挙げられる。

パックアルミナイジングは、例えば、容器中にアルミナイジング処理が行われるコバルト基合金を入れるとともにアルミニウムまたはアルミニウム合金の粉末を入れて加熱することにより行われる。加熱温度は、コバルト基合金にアルミニウムを拡散できればよい。通常、加熱温度は、９００〜１１００℃が好ましい。パックアルミナイジングは、複雑な形状のものに対しても処理を行うことができるために好ましい。

ガスアルミナイジングは、例えば、容器中にアルミナイジング処理が行われるコバルト基合金を入れるとともに、４５質量％のアルミニウム（Ａｌ）、４５質量％のアルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）、および１０質量％の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）の混合物などを入れて加熱することにより行われる。

スプレーアルミナイジングは、例えば、アルミナイジング処理が行われるコバルト基合金の表面に噴霧によりアルミニウムまたはアルミニウム合金を付着させることにより行われる。なお、スプレーアルミナイジングでは、アルミナイジング処理が行われるコバルト基合金の表面に溶射によりアルミニウムまたはアルミニウム合金を付着させてもよい。

真空アルミナイジングは、例えば、０．００１〜０．１Ｐａ程度の真空度で、アルミナイジング処理が行われるコバルト基合金の表面にアルミニウムを蒸着させることにより行われる。

クラッディングは、例えば、アルミナイジング処理が行われるコバルト基合金とアルミニウムまたはアルミニウム合金とを重ね合わせて圧延することにより行われる。

電解めっきは、例えば、塩化アルミニウムの溶融塩などからなる溶融電解質にアルミナイジング処理が行われるコバルト基合金を浸漬することにより行われる。

ホットディップアルミナイジングは、７００〜８００℃に加熱して溶融したアルミニウムまたはアルミニウム合金にアルミナイジング処理が行われるコバルト基合金を浸漬することにより行われる。

アルミナイジング処理は、アルミナイジング層３の厚さが１０μｍ以上となるように行われることが好ましい。アルミナイジング層３の厚さが１０μｍ以上になると、保護皮膜におけるアルミニウム酸化物の含有率が高くなる。アルミナイジング層３の厚さは、３０μｍ以上がより好ましく、５０μｍ以上がさらに好ましい。なお、アルミナイジング処理に必要とされる時間を短くする観点から、アルミナイジング層３の厚さは、２００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。

熱処理工程は、上記した被処理体１、すなわちアルミナイジング処理が行われたコバルト基合金に対して行われる。熱処理工程は、１×１０^−５〜１×１０^−３Ｐａの真空度で行われる。

このような熱処理工程により、例えば、図２に示すようなコバルト基合金部材４が製造される。コバルト基合金部材４は、例えば、アルミナイジング層３の表面にその構成元素が酸化されることにより形成された保護皮膜５を有する。

真空度が１×１０^−３Ｐａ以下である場合、保護皮膜５におけるアルミニウム酸化物以外の金属酸化物、例えば、コバルト、ニッケルなどの酸化物が分解され、アルミニウム酸化物の含有率が高くなる。真空度は、５×１０^−４Ｐａ以下が好ましい。なお、上記分解は、例えば、被処理体１に吸着された水分または有機物の分解に伴って生成する一酸化炭素または水素の還元によるものと考えられる。

また、真空度が１×１０^−５Ｐａ以上である場合、保護皮膜５におけるアルミニウム酸化物の分解が抑制されてアルミニウム酸化物の含有率が高くなる。真空度は、５×１０^−５Ｐａ以上が好ましい。

熱処理温度は、保護皮膜５におけるアルミニウム酸化物の含有率を高くする観点から、１０００℃以上が好ましく、１１００℃以上がより好ましく、１２００℃以上がさらに好ましい。熱処理温度は、コバルト基合金部材４の形状などを維持する観点から、コバルト基合金の融点以下が好ましい。通常、熱処理温度は、１３００℃以下が好ましい。

熱処理時間は、保護皮膜５におけるアルミニウム酸化物の含有率を高くする観点から、１時間以上が好ましく、２時間以上がより好ましく、３時間以上がさらに好ましい。なお、熱処理時間が増加すると生産性が低下することから、熱処理時間は、１０時間以下が好ましい。

熱処理工程では、真空度を１×１０^−５〜１×１０^−３Ｐａに調整しながら、水素ガス、アルゴンガス、および窒素ガスから選ばれる少なくとも１種のガスを導入することが好ましい。なお、水素ガス、アルゴンガス、および窒素ガスは、１種のガスのみを導入してもよいし、２種のガスを導入してもよいし、３種のガスの全てを導入してもよい。水素ガス、アルゴンガス、および窒素ガスから選ばれる少なくとも１種を導入することにより、保護皮膜５におけるアルミニウム酸化物の含有率が高くなる。

図３は、熱処理工程に使用される熱処理装置の一実施形態を示したものである。
熱処理装置１０は、例えば、処理部１１、加熱部１２、圧力調整部１３、およびガス導入部１４を有する。

処理部１１では、被処理体１の熱処理が行われる。処理部１１は、内部に被処理体１が配置される処理室１１１を有する。処理部１１は、真空加熱炉などからなる。

加熱部１２は、例えば、処理室１１１の近傍に配置されて被処理体１を加熱する。加熱部１２は、例えば、通電により温度が上昇するヒータからなる。

圧力調整部１３は、例えば、第１のポンプ１３１および第２のポンプ１３２を有する。第１のポンプ１３１は、真空度を１×１０^−３Ｐａ程度にできる粗引用ポンプであり、例えば、ロータリーポンプなどからなる。第２のポンプ１３２は、真空度を１×１０^−５Ｐａ程度にできる本引用ポンプであり、油拡散ポンプ、ターボポンプなどからなる。

第１のポンプ１３１と第２のポンプ１３２とは、第１の配管１３３により接続されている。第２のポンプ１３２と処理部１１とは、第２の配管１３４により接続されている。第１の配管１３３と処理部１１とは、第３の配管１３５により接続されている。

第１の配管１３３には、第１の配管１３３と第３の配管１３５との接続部と、第２のポンプ１３２との間に、第１の本引弁１３６が設けられている。第２の配管１３４には、第２の本引弁１３７が設けられている。第３の配管１３５には、粗引弁１３８が設けられている。

ガス導入部１４は、処理室１１１にガスを導入するための第５の配管１４１、および処理室１１１からガスを排出するための第６の配管１４２を有する。第５の配管１４１の途中には、ガス導入弁１４３が設けられている。第６の配管１４２の途中には、ガス排出弁１４４が設けられている。なお、ガス排出弁１４４は、例えば、処理室１１１の真空度を計測するセンサーＭに接続されており、設定された真空度になるように制御が行われる。

図４は、図３に示すような熱処理装置１０を使用するときの具体的な熱処理の手順を示した図である。

熱処理は、例えば、被処理体１を配置するステップ（Ｓ１）、排気ステップ（Ｓ２）、加熱ステップ（Ｓ３）、ガス導入ステップ（Ｓ４）、圧力調整ステップ（Ｓ５）の順に行われることが好ましい。

被処理体１を配置するステップ（Ｓ１）では、処理部１１の処理室１１１に被処理体１を配置する。

排気ステップ（Ｓ２）では、処理部１１の内部の空気を排気する。排気ステップ（Ｓ２）は、粗引きステップ、本引きステップの順に行うことが好ましい。

粗引きステップは、例えば、第１の本引弁１３６および第２の本引弁１３７を閉じるとともに粗引弁１３８を開いた後、第１のポンプ１３１を駆動させて行われる。粗引きステップは、例えば、真空度が１×１０^−３Ｐａ程度になるまで行われる。

本引きステップは、例えば、第１の本引弁１３６および第２の本引弁１３７を開くとともに粗引弁１３８を閉じて、第２のポンプ１３２を駆動させて行われる。この際、第１のポンプ１３１は、駆動させたままでもよいし、停止させてもよい。本引きステップは、例えば、真空度が１×１０^−５Ｐａ程度になるまで行われる。

加熱ステップ（Ｓ３）は、加熱部１２に通電して被処理体１を加熱する。

ガス導入ステップ（Ｓ４）は、例えば、被処理体１の温度が所定の熱処理温度に到達したときに行われる。ガス導入ステップ（Ｓ４）は、例えば、ガス導入弁１４３を開くことにより行われる。

圧力調整ステップ（Ｓ５）は、例えば、ガス導入ステップ（Ｓ４）の開始直後に行われる。圧力調整ステップ（Ｓ５）は、例えば、所望の真空度となるようにガス排出弁１４４を開いて行われる。

次に、実施形態の製造方法により製造されるコバルト基合金部材４について説明する。
コバルト基合金部材４としては、ガスタービンにおける部品が好ましく、特にＣＯ_２タービンの部品が好ましい。このような部品の中でも、一般にコバルト基合金が使用される静翼が好ましい。

図５は、ＣＯ_２タービンを有する発電システムの一実施形態を示す構成図である。
発電システム３０は、天然ガス等の燃料、酸素、およびＣＯ_２を燃焼させて発生した高温の燃焼ガスによりＣＯ_２タービンを回転させて発電を行う。

発電システム３０は、ＣＯ_２タービンを有する発電機３１を有する。発電機３１には、高温ガスを発生させる燃焼器３２が接続されている。燃焼器３２には、空気から酸素を製造して供給する酸素製造装置３３が接続されている。また、燃焼器３２には、天然ガス等の燃料を供給する図示しない燃料供給装置が接続されている。さらに、燃焼器３２には、ＣＯ_２を再生して供給する再生熱交換器３４が接続されている。

燃焼器３２では、燃料供給装置から供給された燃料、酸素製造装置３３から供給された酸素、および再生熱交換器３４から供給された二酸化炭素を混合して燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させる。この燃焼ガスにより発電機３１を回転させて発電が行われる。発電機３１から排出された二酸化炭素と蒸気とを含む燃焼ガスは、再生熱交換器３４を経て冷却器３５で冷却された後、湿分分離器３６によって水分が分離される。その後、水分が分離された燃焼ガスは、高圧ポンプであるＣＯ_２ポンプ３７によって圧縮される。大部分の二酸化炭素は再生熱交換器３４を介して燃焼器３２に循環されるが、一部の二酸化炭素はそのまま回収される。

発電システム３０によれば、二酸化炭素を有効活用でき、かつ窒素酸化物の排出も抑制できる。例えば、高圧の二酸化炭素は、貯留することもできるし、石油採掘現場で用いられているＥＯＲ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ ｏｉｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）に適用することもできる。ＥＯＲとは、老朽化した油田の採掘現場において高圧の二酸化炭素を注入して、石油の採掘量を増大させる手法である。従って、発電システム３０は、地球環境保護の観点からも有用である。

図６は、発電機３１を構成するＣＯ_２タービン４０の一実施形態を示す断面図である。
ＣＯ_２タービン４０は、回転系部材４１として、ロータ４２およびこのロータ４２に設けられた動翼４３を有する。また、ＣＯ_２タービン４０は、静止系部材４４として、ケーシング４５、およびこのケーシング４５に支持されて動翼４３に対向するように配置される静翼４６を有する。

以下、実施例をさらに詳細に説明する。

（実施例１）
コバルト基合金としての商品名ＭａｒＭ５０９に対してアルミナイジング処理を行って、被処理体としての試験片を製造した。なお、アルミナイジング処理は、パックアルミナイジングにより行った。試験片は、１５ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの形状であり、表面に５０μｍの厚さのアルミナイジング層を有する。

次に、図３に示すような熱処理装置を使用して、図４に示すような手順により試験片の熱処理を行った。すなわち、まず、試験片を処理室に配置した。その後、ロータリーポンプを使用して真空度を１×１０^−３Ｐａ程度にした後、油拡散ポンプを使用して真空度を１×１０^−５Ｐａ程度にした。

その後、加熱部に通電して試験片を加熱した。試験片の温度が１２３０℃に到達したとき、ガス導入弁を開いてアルゴンガスを導入した。アルゴンガスの導入量は２０ｃｃ／ｈとした。また、このとき、ガス排出弁を開いて真空度を１×１０^−４Ｐａに調整した。その後、この温度および真空度を６時間維持して、試験片の熱処理を行った。

（実施例２）
ガス導入時の真空度を２×１０^−４Ｐａに調整するとともに、アルゴンガスの代わりに水素ガスを導入したこと以外は実施例１と同様にして熱処理を行った。

（実施例３）
ガス導入時の真空度を３×１０^−４Ｐａに調整するとともに、アルゴンガスの代わりに窒素ガスを導入したこと以外は実施例１と同様にして熱処理を行った。

（実施例４）
アルゴンガスの代わりに５０体積％のアルゴンガスと５０体積％の水素ガスとからなる混合ガスを導入したこと以外は実施例１と同様にして熱処理を行った。

（実施例５）
ガス導入時の真空度を２×１０^−４Ｐａに調整するとともに、アルゴンガスの代わりに５０体積％の水素ガスと５０体積％の窒素ガスとからなる混合ガスを導入したこと以外は実施例１と同様にして熱処理を行った。

（実施例６）
ガス導入時の真空度を２×１０^−４Ｐａに調整するとともに、アルゴンガスの代わりに５０体積％の窒素ガスと５０体積％のアルゴンガスとからなる混合ガスを導入したこと以外は実施例１と同様にして熱処理を行った。

（実施例７）
ガス導入時の真空度を２×１０^−４Ｐａに調整するとともに、アルゴンガスの代わりに、５０体積％のアルゴンガス、２５体積％の窒素ガス、および２５体積％の水素ガスからなる混合ガスを導入したこと以外は実施例１と同様にして熱処理を行った。

（比較例１）
ガス導入時の真空度を９×１０^−６Ｐａに調整するとともに、アルゴンガスの代わりに水素ガスを導入したこと以外は実施例１と同様にして熱処理を行った。

（比較例２）
ガス導入時の真空度を１×１０^−１Ｐａに調整するとともに、アルゴンガスの代わりに５０体積％のアルゴンガスと５０体積％の窒素ガスとからなる混合ガスを導入したこと以外は実施例１と同様にして熱処理を行った。

次に、実施例および比較例の熱処理が行われた試験片について、アルミナイジング層の表面に形成された保護被膜をＸ線回折法（ＸＲＤ）により観察した。結果を表２に示す。

なお、表２には、ＸＲＤによるアルミニウム酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）およびコバルト酸化物（ＣｏＯ）の検出強度を示した。表中、「−」は検出されないことを示し、「＋」は検出されたが検出強度が低いことを示し、「＋＋」は検出強度が高いことを示し、「＋＋＋」は特に検出強度が高いことを示す。

表２に示されるように、真空度を１×１０^−５Ｐａ〜１×１０^−３Ｐａとして熱処理を行った実施例の試験片については、いずれも、アルミニウム酸化物の検出強度が高く、コバルト酸化物の検出強度が低くなった。すなわち、実施例の試験片については、保護被膜におけるアルミニウム酸化物の含有率が高く、１０００℃を超えるような高温での使用においても耐酸化性を確保できることがわかる。

一方、真空度を１×１０^−５Ｐａ未満または１×１０^−３Ｐａを超えるものとして熱処理を行った比較例の試験片については、いずれも、アルミニウム酸化物が検出されたがその検出強度は低くなった。すなわち、比較例の試験片については、保護被膜におけるアルミニウム酸化物の含有率が低く、１０００℃を超えるような高温での使用においては十分な耐酸化性を確保できないおそれがある。

以上、発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…アルミナイジング処理が行われたコバルト基合金（被処理体）、２…本体、３…アルミナイジング層、４…コバルト基合金部材、５…保護皮膜、１０…熱処理装置、１１…処理部、１２…加熱部、１３…圧力調整部、１４…ガス導入部、３０…発電システム、３１…発電機、３２…燃焼器、３３…酸素製造装置、３４…再生熱交換器、３５…冷却器、３６…湿分分離器、３７…ＣＯ_２ポンプ、４０…ＣＯ_２タービン、４１…回転系部材、４２…ロータ、４３…動翼、４４…静止系部材、４５…ケーシング、４６…静翼、１１１…処理室、１３１…第１のポンプ、１３２…第２のポンプ、１３３…第１の配管、１３４…第２の配管、１３５…第３の配管、１３６…第１の本引弁、１３７…第２の本引弁、１３８…粗引弁、１４１…第５の配管、１４２…第６の配管、１４３…ガス導入弁、１４４…ガス排出弁。

Claims (5)

1. アルミナイジング処理が行われたコバルト基合金を準備する工程と、
   前記アルミナイジング処理が行われたコバルト基合金に対して、１×１０^−５Ｐａ〜１×１０^−３Ｐａの真空度で熱処理を行う工程と、
   を有することを特徴とするコバルト基合金部材の製造方法。
2. 前記熱処理中に、アルゴンガス、水素ガス、および窒素ガスから選ばれる少なくとも１種のガスを導入することを特徴とする請求項１記載のコバルト基合金部材の製造方法。
3. 前記熱処理を１０００℃以上の温度で行うことを特徴とする請求項１または２記載のコバルト基合金部材の製造方法。
4. ガスタービンにおける静翼の製造に使用されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のコバルト基合金部材の製造方法。
5. 前記ガスタービンがＣＯ_２タービンであることを特徴とする請求項４記載のコバルト基合金部材の製造方法。

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