KR102063760B1 - 기능성 코팅부를 구비한 터보 기계 부품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 본체(2) 및 본체(2)에 직접 피복된 다층 코팅부(3)를 포함한 터보 기계 부품에 관한 것이며, 이러한 다층 코팅부는 최소 5㎛ 내지 최대 35㎛의 두께를 갖고, 서로 직접 겹쳐지도록 피복된 복수의 층들(4, 5)을 포함하고, 본체 상에 직접 피복된 층은 크롬 질화물을 포함하는 접착 촉진층(4)이며, 나머지 층들 중 하나 이상의 층(5)은 경질 재료를 포함한다.

Description

기능성 코팅부를 구비한 터보 기계 부품{TURBOMACHINE COMPONENT WITH A FUNCTIONAL COATING}
본 발명은 기능성 코팅부를 구비한 터보 기계 부품에 관한 것이다.
증기 터빈 내에서는 회전 에너지를 생성하기 위해 수증기가 팽창한다. 증기 터빈은 복수의 단계들을 포함하며, 각각의 단계는 복수의 가이드 블레이드를 구비한 가이드 블레이드 링 및 복수의 회전 블레이드를 구비한 회전 블레이드 링을 포함한다. 회전 블레이드들은 증기 터빈의 축에 장착되어 증기 터빈의 작동시 회전하고, 가이드 블레이드들은 증기 터빈의 하우징에 장착되어 고정되어 있다.
이 경우, 블레이드들은 증기 터빈의 작동시 예를 들어 크리프와 같은 여러 가지 열화 과정에 노출된다. 이러한 크리프는 높은 온도에서의 부하 작용 하에 서서히 진행하는 블레이드의 소성 변형이다. 이러한 부하는 예를 들어 증기 터빈 내에 흐르는 수증기에 기인할 수 있으며 회전 블레이드들에서 회전에 의한 원심력을 통해 야기될 수 있다. 또한, 블레이드들의 표면은 상응하게 높은 온도에서 수증기의 존재하에 산화될 수 있으며, 이때 이러한 유형의 높은 온도 수준들이 규칙적으로 고압 증기 터빈 또는 중압 증기 터빈 내에서 도달되며, 전형적으로 540℃를 초과한다.
가이드 블레이드들 및/또는 회전 블레이드들의 표면에 산화층이 형성된 경우, 이러한 표면들에는 미세 노치 또는 미세 균열이 형성될 수 있다. 이로 인해, 가이드 블레이드들 및/또는 회전 블레이드들의 강도가 감소하므로, 예를 들어 가이드 블레이드들 및/또는 회전 블레이드들의 굽힘 피로 강도는 감소하거나 적어도 영향을 받게 된다.
종래에는 산화의 방지를 위해 가이드 블레이드들 및/또는 회전 블레이드들이 비용이 많이 소모되는 합금들로 제조되었다.
US 2009/123737 A1호에는 크롬강을 포함하는 본체를 구비한 터보 기계 부품이 공지되어 있다. 이러한 본체는 질소화된 경질층으로 코팅된다. 그 위에는 기상 증착을 통해 크롬 질화물을 포함하는 층이 피복된다.
DE 10 2008 020 607 A1호에는 제1 표면과 그 위에 피복된 코팅부를 구비한 대상이 공지되어 있다. 이러한 코팅부는 크롬 질화물을 포함하는 제1 층을 갖고, 이러한 제1 층 위에는 추가 층이 피복된다.
DE 10 2008 019 891 A1호에는 특히 가스 터빈 부품을 위한 내식성 코팅부가 공지되어 있다. 이 경우, 코팅부는 교호로 비교적 경질의 층과 비교적 연질의 층을 갖는다. 접착의 개선을 위해, 크롬 질화물을 포함하는 접착 촉진층이 가스 터빈 부품에 직접 제공된다.
EP 2 230 330 A1호에는 침식이 가해지는 적용예를 위한 내식층을 구비한 플라스틱 부품이 공지되어 있다. 이러한 내식층은 금속으로 이루어진 층과 세라믹으로 이루어진 층을 갖는 다층 형성 시스템이거나, 상이한 경도를 갖는 세라믹층들이다.
본 발명의 과제는 상술한 문제점들이 극복되고 양호한 내산화성 및 긴 수명을 갖는 터보 기계 부품을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 터보 기계 부품은 본체 및 본체에 직접 피복된 다층 코팅부를 포함하고, 이러한 다층 코팅부는 최소 5㎛ 내지 최대 35㎛의 두께를 갖고, 서로 직접 겹쳐지도록 피복된 복수의 층들을 포함하고, 본체 상에 직접 피복되는 층은 크롬 질화물을 포함하는 접착 촉진층이며, 나머지 층들 중 하나 이상의 층은 경질 재료를 포함한다. 이러한 다층 코팅부는 기능성 코팅부로도 불린다. 이러한 다층 코팅부는 양호한 내산화성을 갖고, 이에 따라 본체를 산화로부터 보호하기도 한다. 다층 코팅부에 의해 본체는 본체의 두드러진 산화가 발생하는 일 없이, 다층 코팅부 없이 가능할 온도보다 더 높은 온도에 노출될 수 있다. 이러한 다층 코팅부는 본체를 완전히 덮을 수 있거나, 터보 기계의 작동시 부식성 매체에 직접 노출되는 위치 상에만 피복될 수 있다. 이러한 터보 기계 부품이 예를 들어 가이드 블레이드 또는 회전 블레이드라면, 다층 코팅부를 가이드 블레이드 또는 회전 블레이드의 블레이드 메인부 상에 제공하고, 가이드 블레이드 또는 회전 블레이드의 블레이드 기저부는 놔두는 것으로 충분하다.
접착 촉진층의 제공을 통해, 다층 코팅부는 바람직하게 본체에 대한 다층 코팅부의 양호한 연결부를 갖게 되고, 이로 인해 다층 코팅부는 분리에 대해 높은 강도를 갖는다. 다층 코팅부가 단지 최대 35㎛의 두께로 형성됨으로써, 바람직하게는 터보 기계 내 흐름의 영향이 무시 가능하게 된다. 이에 따라, 터보 기계 부품의 설계시 다층 코팅부는 고려될 필요가 없다. 다층 코팅부를 통해, 바람직하게는 본체의 기계적 특성, 특히 본체의 크리프 및 피로에 대한 강도에 영향이 미치지 않는다. 내산화성과 더불어 터보 기계 부품은 입자 침식에 대한 높은 내식성도 갖는다. 입자 침식은 입자들이 터보 기계 부품의 작동시 흐름에 의해 함께 운반되어 터보 기계 부품의 표면에 충돌할 때 발생할 수 있다. 이는 특히 회전 블레이드에서 중요한데, 이때는 회전 블레이드의 회전에 의해 회전 블레이드들과 입자들 사이의 상대 속도가 특히 빠르고, 이에 따라 입자들이 특히 높은 운동 에너지에 의해 회전 블레이드들에 충돌하기 때문이다.
본체는 바람직하게 크롬강, 오스테나이트강, 및/또는 니켈 기반 합금을 포함한다. 이러한 재료들은 바람직하게 진동 부하 및 크리프에 대해 높은 내성을 갖는다. 바람직하게, 경질 재료는 크롬 질화물, 크롬 알루미늄 질화물, 및/또는 티탄 알루미늄 질화물을 포함한다. 크롬강 내 크롬의 질량 함량은 바람직하게 최소 8% 내지 최대 13%이다. 크롬강은 바람직하게 마르텐사이트 크롬강이다. 크롬의 질량 함량이 8% 내지 13%인 마르텐사이트 크롬강은 바람직하게 진동에 대한 높은 강도와, 크리프에 대한 높은 내성을 갖는다.
크롬강이 질소를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게, 크롬강 내 질소의 질량 함량은 최소 0.010% 내지 최대 0.080%이다. 본체 상에 접착 촉진층이 피복될 때는 접착 촉진층으로부터 본체 내로 그리고 본체로부터 접착 촉진층 내로 원자의 확산이 이루어질 수 있다. 본체 내에 질소의 제공을 통해, 이러한 확산시 본체의 표면 부근 영역 내로 이물질이 침투하지 않으므로, 접착 촉진층의 피복시 본체의 구조 변화가 바람직하게 방지된다. 더욱이 크롬강은 바람직하게 몰리브덴 및/또는 바나듐을 포함한다. 이러한 크롬강은 바람직하게 9.0 내지 11.0질량%의 크롬, 1.0 내지 2.0질량%의 몰리브덴, 0.1 내지 1.0질량%의 니켈, 및 0.10 내지 0.30질량%의 바나듐을 포함한다. 바람직하게 나머지 성분은 실질적으로 철이다.
바람직하게, 다층 코팅부의 층들은 물리적 기상 증착법{physical vapour deposition(PVD) process}에 의해 피복된다. 이로 인해, 바람직하게 2.5보다 적거나 같은, 피복된 층들의 낮은 평균 표면 거칠기(Rz)가 얻어진다. 물리적 기상 증착법은 바람직하게 600℃ 미만의 코팅 온도에서 실행된다. 이러한 코팅 온도는 바람직하게 크롬강의 어닐링 온도 미만에 놓이며, 이로 인해 다층 코팅부의 피복 시 본체의 기계적 특성, 특히 잔류 응력의 변화가 일어나지 않거나 거의 일어나지 않는다. 또한, 바람직하게 피복 시 터보 기계 부품의 비틀림이 일어나지 않는다. 다층 코팅부를 구비한 샘플과 구비하지 않은 샘플에 대한 테스트에서, 다층 코팅부를 통해 진동에 대한 본체의 강도가 저하되는 일이 없는 것으로 나타났다.
바람직하게, 터보 기계 부품은 증기 터빈의 부품이다. 산화는 특히 수증기의 존재하에 문제가 되므로, 본 발명에 따른 터보 기계 부품을 제공하는 것은 증기 터빈에서 특히 바람직하다. 터보 기계 부품은 바람직하게는 블레이드이다. 블레이드는 특히 진동에 의해 특히 강한 부하를 받는 부품이므로, 블레이드로서 터보 기계 부품을 제공하는 것이 특히 바람직하다.
하기에는 개략적인 첨부 도면에 의해 본 발명이 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 터보 기계 부품의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 터보 기계 부품(1)은 본체(2) 및 다층 코팅부(3)를 포함한다. 본체(2)는 크롬강을 포함하고, 직사각형 단면을 갖는다. 그러나 원하는 단면을 갖는 원하는 형태의 본체(2)도 고려 가능하다. 도 1에서 다층 코팅부(3)는 본체(2)의 전체 단면 주변에 피복된다. 다층 코팅부가 본체(2)의 선택된 위치에만 피복되는 것도 고려 가능하다.
다층 코팅부(3)는 접착 촉진층(4) 및 보호층(5)을 포함한다. 접착 촉진층(4)은 크롬 질화물을 포함하고 본체(2) 상에 직접 피복된다. 본체(2)와 접착 촉진층(4) 사이에는 제1 경계면(6)이 형성된다. 접착 촉진층(4) 상에는 보호층(5)이 직접 피복된다. 접착 촉진층(4)과 보호층(5) 사이에는 제2 경계면(7)이 형성된다. 이 경우, 보호층(5)은 크롬 질화물이나 크롬 알루미늄 질화물 및/또는 티탄 알루미늄 질화물을 포함할 수 있다.
도 1에서 보호층(5)은 단 하나의 보호층으로 도시되지만, 서로 직접 겹쳐지도록 피복된 복수의 보호층들을 제공하는 것도 고려 가능하다. 이 경우, 본 발명에 따라 다층 코팅부는 최소 5㎛ 내지 최대 35㎛의 층두께를 갖는다. 이 경우, 모든 보호층들이 크롬 질화물이나 크롬 알루미늄 질화물을 포함할 수 있거나, 보호층들이 교호로 크롬 질화물과 크롬 알루미늄 질화물을 포함할 수 있다.
다층 코팅부(3)의 개별 층들(4, 5)은 각각 물리적 기상 증착법에 의해 피복된다. 물리적 기상 증착법 실행시의 코팅 온도는 본체(2)의 어닐링 온도 미만에 위치하도록 선택되며, 특히 600℃ 미만의 코팅 온도가 선택된다. 접착 촉진층(4)의 피복부와 보호층(5)의 피복부 사이의 제2 경계면(7)을 형성하기 위해, 본체(2) 및 접착 촉진층(4)의 온도가 시간에 따라 강하하는 것이 고려 가능하다.
다층 코팅부(3)는 터보 기계의 작동시 매체(9)에 노출되는 표면(8)을 포함한다. 이러한 매체(9)가 부식성 매체인 경우, 다층 코팅부(3)는 본체를 산화로부터 보호한다.
복수의 예시들에 의해, 하기에 본 발명이 더 상세히 설명되고, 이때 터보 기계 부품(1)은 증기 터빈 블레이드이다.
제1 실시예에서, 증기 터빈 블레이드의 본체(2)는 10질량%의 크롬, 1.0질량%의 몰리브덴, 0.5질량%의 니켈, 0.10질량%의 바나듐, 및 88.4질량%의 철을 포함한 크롬강으로 제조된다. 본체는 블레이드 메인부와 블레이드 기저부를 포함한다. 블레이드 메인부의 전체 표면에는 크롬 질화물을 포함하며 10㎛의 두께를 갖는 접착 촉진층이 직접 피복된다. 접착 촉진층에는 크롬 알루미늄 질화물을 포함하며 10㎛의 두께를 갖는 제1 보호층이 직접 피복된다. 제1 보호층에는 마찬가지로 크롬 알루미늄 질화물을 포함하며 10㎛의 두께를 갖는 제2 보호층이 직접 피복되므로, 양 보호층들 및 접착 촉진층으로 이루어진 다층 코팅부는 총 30㎛의 두께를 갖는다. 이 경우, 접착 촉진층 및 양 보호층들은 물리적 기상 증착법에 의해 600℃ 미만의 온도에서 피복된다.
제2 실시예에서, 증기 터빈 블레이드의 본체(2)는 니켈 기반 합금으로 제조되고, 블레이드 메인부와 블레이드 기저부를 포함한다. 블레이드 메인부의 전체 표면에는 크롬 질화물을 포함하며 10㎛의 두께를 갖는 접착 촉진층이 직접 피복된다. 접착 촉진층에는 티탄 알루미늄 질화물을 포함하며 15㎛의 두께를 갖는 보호층이 직접 피복되므로, 보호층 및 접착 촉진층으로 이루어진 다층 코팅부는 총 25㎛의 두께를 갖는다. 이 경우, 접착 촉진층 및 보호층은 물리적 기상 증착법에 의해 600℃ 미만의 온도에서 피복된다.
본 발명의 세부 내용이 바람직한 실시예들을 통해 더욱 상세히 도시되고 설명되어 있지만, 본 발명은 상술한 실시예에 제한되지 않으며, 다른 변형예들이 본 발명의 보호 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 도출될 수 있다.

Claims (11)

  1. 크롬강을 포함한 본체(2) 및 본체(2)에 직접 피복된 다층 코팅부(3)를 구비한 터보 기계 부품이며, 상기 다층 코팅부는 최소 5㎛ 내지 최대 35㎛의 두께를 갖고, 서로 직접 겹쳐지도록 피복된 복수의 층들(4, 5)을 포함하고, 본체 상에 직접 피복된 층은 크롬 질화물을 포함하는 접착 촉진층(4)이며, 나머지 층들 중 하나 이상의 층(5)은 경질 재료를 포함하고,
    크롬강은 마르텐사이트 크롬강이며, 크롬강 내 크롬의 질량 함량은 최소 8% 내지 최대 13%이고,
    크롬강은 질소를 포함하며, 크롬강 내 질소의 질량 함량은 최소 0.010% 내지 최대 0.080%이고,
    경질 재료는 크롬 질화물, 크롬 알루미늄 질화물, 및/또는 티탄 알루미늄 질화물을 포함하는 터보 기계 부품.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 크롬강은 9.0 내지 11.0질량%의 크롬, 1.0 내지 2.0질량%의 몰리브덴, 0.1 내지 1.0질량%의 니켈, 및 0.10 내지 0.30질량%의 바나듐과, 나머지 성분으로서 철을 포함하는, 터보 기계 부품.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서, 다층 코팅부(3)의 층들(4, 5)은 물리적 기상 증착법에 의해 피복되는, 터보 기계 부품.
  10. 제9항에 있어서, 물리적 기상 증착법은 600℃ 미만의 코팅 온도에서 실행되는, 터보 기계 부품.
  11. 제1항 또는 제8항에 있어서, 터보 기계 부품(1)은 증기 터빈의 가이드 블레이드 또는 회전 블레이드인, 터보 기계 부품.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016202027A1 (de) * 2016-02-11 2017-08-17 Siemens Aktiengesellschaft Laufrad für eine Turbomaschine
KR102015794B1 (ko) 2018-09-14 2019-08-29 현대트랜시스 주식회사 자동차의 헤드레스트 가이드

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006037212A (ja) * 2004-07-30 2006-02-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 耐固体粒子エロージョン性表面処理皮膜および回転機械
JP2010059534A (ja) * 2008-08-07 2010-03-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 回転機械用の部品及びその製造方法、蒸気タービン並びに圧縮機
JP2010242221A (ja) * 2010-05-24 2010-10-28 Toshiba Corp 耐熱鋼部材およびその製造方法
US20120070329A1 (en) * 2009-05-22 2012-03-22 Torsten-Ulf Kern Ferritic martensitic iron based alloy, a component and a process

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6024353A (ja) * 1983-07-20 1985-02-07 Japan Steel Works Ltd:The １２％Ｃｒ系耐熱鋼
US5415706A (en) * 1993-05-28 1995-05-16 Abb Management Ag Heat- and creep-resistant steel having a martensitic microstructure produced by a heat-treatment process
EP0770696B1 (en) 1995-04-12 1999-01-13 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha High strength and high toughness heat resisting steel and its manufacturing method
DE59707370D1 (de) 1996-02-29 2002-07-04 Siemens Ag Turbinenwelle aus zwei legierungen
DE19607736A1 (de) * 1996-02-29 1997-09-04 Siemens Ag Turbinenwelle
JP3492969B2 (ja) 2000-03-07 2004-02-03 株式会社日立製作所 蒸気タービン用ロータシャフト
JP4284010B2 (ja) 2001-05-25 2009-06-24 株式会社東芝 耐熱鋼
ITMI20022056A1 (it) 2002-09-27 2004-03-28 Nuovo Pignone Spa Lega a base cobalto per il rivestimento di organi soggetti ad erosione da liquido.
US8118561B2 (en) * 2004-07-26 2012-02-21 General Electric Company Erosion- and impact-resistant coatings
DE112006003471B4 (de) * 2006-01-18 2017-02-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Feststoffteilchenerosionsbeständige Beschichtung und damit behandelte rotierende Maschine
US8129041B2 (en) * 2006-10-26 2012-03-06 General Electric Company Article having a protective coating and methods
US20080102296A1 (en) 2006-10-26 2008-05-01 Farshad Ghasripoor Erosion resistant coatings and methods of making
DE102008019891A1 (de) 2008-04-21 2009-10-22 Mtu Aero Engines Gmbh Erosionsschutzbeschichtung
ES2388899T3 (es) * 2008-09-05 2012-10-19 Lmt Fette Werkzeugtechnik Gmbh & Co. Kg Herramienta de fresado por generación con un revistimiento y procedimiento para el nuevo revestimiento de una herramienta de fresado por generación
US20100086397A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 General Electric Company Surface Treatments for Turbine Components to Reduce Particle Accumulation During Use Thereof
DE102009013129A1 (de) * 2009-03-13 2010-09-16 Mtu Aero Engines Gmbh Kunststoffbauteil mit Erosionsschutzschicht für Anwendungen mit erosiver Beanspruchung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006037212A (ja) * 2004-07-30 2006-02-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 耐固体粒子エロージョン性表面処理皮膜および回転機械
JP2010059534A (ja) * 2008-08-07 2010-03-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 回転機械用の部品及びその製造方法、蒸気タービン並びに圧縮機
US20120070329A1 (en) * 2009-05-22 2012-03-22 Torsten-Ulf Kern Ferritic martensitic iron based alloy, a component and a process
JP2010242221A (ja) * 2010-05-24 2010-10-28 Toshiba Corp 耐熱鋼部材およびその製造方法

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