KR20110007067A - 터보기계류 구성요소용 코팅 층의 제조 방법, 구성요소 자체 및 상응 기계류 - Google Patents

터보기계류 구성요소용 코팅 층의 제조 방법, 구성요소 자체 및 상응 기계류 Download PDF

Info

Publication number
KR20110007067A
KR20110007067A KR1020100068490A KR20100068490A KR20110007067A KR 20110007067 A KR20110007067 A KR 20110007067A KR 1020100068490 A KR1020100068490 A KR 1020100068490A KR 20100068490 A KR20100068490 A KR 20100068490A KR 20110007067 A KR20110007067 A KR 20110007067A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
impeller
turbomachinery
nickel
coating layer
coating
Prior art date
Application number
KR1020100068490A
Other languages
English (en)
Inventor
이아코포 지오반네티
리카르도 파올레티
마시모 지안노찌
유제니오 지오르니
안드레아 아반지니
Original Assignee
누보 피그노네 에스피에이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 누보 피그노네 에스피에이 filed Critical 누보 피그노네 에스피에이
Publication of KR20110007067A publication Critical patent/KR20110007067A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/023—Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31—Layer deposition
    • F05D2230/314—Layer deposition by chemical vapour deposition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/12—Light metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/17—Alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/49336—Blade making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

본 발명은 경질 합금을 이용하여 임펠러를 제작하는 단계, 및 니켈-도금 코팅을 이용하여 임펠러를 코팅시키는 단계를 적어도 포함하는, 터보기계류 임펠러의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

터보기계류 구성요소용 코팅 층의 제조 방법, 구성요소 자체 및 상응 기계류{PRODUCTION METHOD OF A COATING LAYER FOR A PIECE OF TURBOMACHINERY COMPONENT, THE COMPONENT ITSELF AND THE CORRESPONDING PIECE OF MACHINERY}
본 발명은 터보기계류 구성요소를 위한 코팅 층의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 구성요소 그 자체 및 상기 구성요소가 설치된 기계류에 관한 것이다.
터보기계류 임펠러는, 이들이 공정 유체와 상호작용하고, 또한 이들이 연속적인 기계적, 화학적 및 열적 응력을 견뎌야 하기 때문에, 중요한 구성요소이다. 이러한 구성요소는 작동하는 동안 높은 정도의 내구성이 보장되도록 전통적으로 "중질" 합금에 의해 제조되었다.
"중질" 합금은 일반적으로 금속계 합금을 의미하며, 이때 금속은 높은 원자 번호를 가지며, 예컨대 철, 니켈, 코발트 등이 있다. 스텐인리스 강 및 일반적인 모든 초합금(기재로서 니켈, 코발트 또는 다수의 기타 금속을 가짐)은 모두 중질 합금이다.
일반적으로, 특정한 용도를 기준으로, 구성요소 또는 이를 구성하는 물질은, 내부 또는 표면 구조를 변경시키거나, 또는 기계적, 화학적 및/또는 열적 내성을 향상시키는 표면 코팅을 제작하기 위해, 기계적, 열적 및/또는 화학적 처리를 겪는다.
일반적으로, "부식"에 대한 보호 코팅을 제작하기 위해 니켈-도금 절차가 뒤따른다. "부식"은, 금속이 초기 열화를 겪고 다른 요소와 재구성되는 전형적인 과정으로서 간단하게 정의될 수 있다. 금속은 상응하는 광물보다 더 높은 에너지 수준을 갖고, 이로 인해, 특정한 환경 조건에서 금속은 "침식"으로 불리는 변형 또는 열화를 상당히 겪기가 쉽다. 부식 과정은, 예를 들면 "순수한 화학적 부식"으로 불리는 건조 환경에서의 화학적 부식, 또는 결정간/입자간 부식, 또는 습식 환경 또는 기타 환경에서의 갈바니/전기화학적 부식을 특징으로 하는 상이한 화학적/물리적 과정을 기준으로 분류될 수 있다.
니켈-도금은, 처리될 필요가 있는 표면 상에 니켈 원자의 침착을 가능하게 하는, 가공될 물질의 표면 특성(예컨대, 경도, 그의 외부 시약에 대한 내성)을 변경시키는 것을 목적으로 하는 특정한 표면 처리이다.
니켈 코팅은 매우 낮은 다공성을 가지며, 따라서 전술한 공정은 기재 물질을 견고하게 밀봉함으로써 외부 시약의 공격으로부터 보호하여 부식을 방지한다.
따라서, 금속의 특정 다공도, 조도 및 표면 상태에 따라, 적용되는 금속의 유형에 의존한다고 할지라도, 부식에 대한 코팅의 보호능은 우수하며; 10%를 초과하는 높은 농도의 인(화학 기호 "P")은 내부식성을 향상시키는 것으로 보인다.
또한, 코팅된 부분에 열 처리(어닐링(annealing))를 수행하여 그의 경도 및 내마모성을 증가시킬 수 있는데, 비록 이러한 경우 내부식성은 감소한다. 터보기계류의 원심형 임펠러를 코팅하기 위해 니켈-도금을 사용하는 것과 연관된 주요 단점은, 이러한 임펠러가 사용시에 원심력으로 인하여 방사형 팽창을 겪는다는 것이다. 따라서, 니켈 코팅도 팽창되어, 작은 균열 또는 분열을 생성될 수 있고, 여기서 부식 과정이 시작된다.
강으로 된 새로운 계열의 3차원 원심형 임펠러가 개발되었지만, 특히 몇몇 적용시에, 공정 비용을 절감하고 이들이 장착될 수 있는 기계류의 성능 및 제작 기술을 향상시키기 위해, 보다 경질인 합금을 사용하여 상기 임펠러를 만들 필요성이 생겼다.
또 다른 흥미로운 개선점은, 강보다 더 높은 비 저항을 갖는 물질을 사용하는 경우 동일한 임펠러의 회전 속도가 증가한다는 점이다. 티타늄 및 알루미늄 둘다 뿐만 아니라 마그네슘계 경질 합금은 그의 낮은 밀도로 인하여 이러한 특징을 갖는다.
원심형 임펠러를 제작하기 위해 이러한 보다 경질인 합금을 사용할 때 주요 단점 중 하나는, 이들이, 빠른 속도로 흘러, 침식을 유발할 수 있는 유체(특히 상기 유체가 액체 또는 고체 입자를 함유하는 경우)에 의해 침식된다는 것이다. 전통적인 중질 합금으로부터 제조된 임펠러의 경우에는 일반적으로 현저하지 않은 침식이, 매우 현저해지고 잠재적으로 경질 합금의 임펠러를 파괴시키게 되는데, 이는 이들 물질의 특징인 낮은 경도 및 내침식성 때문이다.
또한, 상기 손상은 임펠러의 회전 속도에 의해 악화된다. 즉, 보다 빠른 속도는 보다 강하게 침식시킨다. 이러한 문제는 빠른 회전 속도를 갖는 임펠러를 만드는 경우, 경질 합금, 예컨대 알루미늄의 사용을 제한한다.
"침식"은, 함께 작용하거나 화학적 또는 물리적 공정에 의해 생성된 변형 후에 작용할 수 있는, 기체, 유체 또는 액체 외부 시약에 의해 수행되는 물질의 점진적인 제거를 일으키는 현상으로서 간략하게 정의될 수 있다. "마모"는 또한 고체 외부 시약에 의해 수행된 물질의 점진적인 제거를 수반하는 특정한 침식 현상으로서 정의될 수 있다.
추가의 난점은, 원심형 임펠러용 코팅이 또한 제조 비용을 제한하기 위한 가장 용이하고 가장 순조로운 방식으로 일반적으로 "가공가능"하여야 한다는 점이다. "가공가능"이란, 특정 장치(전기화학 욕 등)를 통해 제작될 수 있는 이들의 능력을 의미하고, 이로써 임펠러의 복잡한 기하학적 형태의 표면이 완전히 코팅될 것이며, 특히 3차원 밀폐형 임펠러에서 더욱 그러하다. 또한, 이러한 코팅은 긴 작동 기간 동안에도 코팅 자체의 내성 및 보존성을 보장하는 높은 표면 경도를 보장하여야 하고, 또한, 외래 물체의 궁극적인 충격에 대한 내성을 보장하여야 한다.
다른 단점은, 특정 코팅에 대한 전형적인 경계 값 내에 놓이도록, 프로젝트 공차를 보장하고, 동시에 마무리처리된 제품 내에 허용되지 않는 결함, 예컨대 얼룩, 코팅의 갈라짐 및 파괴를 피하도록, 코팅 층의 침착이 조심스럽게 제어되어야 한다는 점이다.
따라서, 이러한 상황에서 생산 기술에 의해 형성되는 공정을 여전히 견디면서 특정 적용에 적합하도록, 보다 경질이고 보다 내성이 있지만, 동시에 "중질" 합금에 의해 보장되는 바와 적어도 동등한 고체 입자 및 액체 점적 침식에 대한 내성을 보장하는 터보기계류 원심형 임펠러를 제작하는 것이, 과제이며 요구되고 있다.
본 발명의 주요 목적은, 간단하고 비용 효과적인 방식으로, 이에 따라 상기 문제점을 적어도 부분적으로 극복하면서, 터보기계류 임펠러를 제공하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 보다 양호한 사양을 갖는 임펠러, 및 상기 임펠러가 장착된 터보기계류를 제작하는 것이다.
구체적인 목적은, 또한 상기 결점의 일부가 제거된 특정 코팅을 사용하고, 동시에 현재 사용되는 것보다 양호한 사양을 갖는 마무리처리된 제품을 제작하는 것이다.
실제로, 이러한 목적은 각각 청구항 6 및 8에 개시된 임펠러 및 터보기계류와 청구항 9에 기술된 용도와 함께, 청구항 1에 개시된 방법을 통해 달성될 수 있다.
본 발명의 기술적인 이점은 하기 열거된 특허청구범위에 열거되어 있다.
본 발명의 주요 양태는, 적어도 "경질" 합금 임펠러를 제작하는 단계, 및 상기 임펠러를 하나 이상의 니켈-도금된 코팅 층으로 코팅하는 단계를 포함하는 터보기계류 임펠러의 제조 방법에 관한 것이다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위 전반에 걸쳐, "코팅 층"은 중간 층들을 포함하거나, 보다 많은 중간 층들이 부가되어 있는 코팅 층을 의미하고, 이에 따라, 상기 코팅은 적어도 부분적으로 서로 침투되어 있으며 서로 다른 층의 위에 놓인 많은 층을 포함한다.
"경질" 합금은 낮은 원자 번호를 갖는 금속 기재, 예컨대 알루미늄, 티타늄, 마그네슘 등을 갖는 합금을 의미한다.
본 발명의 매우 편리한 적용은 특정 용도에 따라 경질 합금이 알루미늄계인 것이다.
본 발명의 보다 적합한 적용에서, 니켈-도금은 "화학적 니켈-도금"에 의해 수행된다.
"화학적 니켈-도금"은, 일반적으로 침착될 니켈 이온에 공정 욕 중 환원제가 직접적으로 작용하여 니켈 화학적 환원 자가촉매 공정을 활성화시키는 공정으로서, 이러한 환원은 차아인산 나트륨염(NaH2PO2 × H2O)에 의해 야기된다. 공정 욕에 침지된 기계의 구성요소는 촉매로서 역할을 한다. 이러한 침착은 금속, 유리, 세라믹 또는 가소성 물질인 임의의 물질(심지어 전기 전도체가 아닌 경우에도) 위에도 달성될 수 있다.
구체적으로, 공정 욕 중 주요 시약을 고려해 보면, 하기 관계가 성립될 수 있다:
(1) H2PO2 - + H2O -> H2PO3 - + H2
(2) Ni2+ + H2PO2 - + H2O -> Ni + H2PO3 - + 2H+
수용액중 차아인산 이온은 촉매적으로 산화되어, 수소 기체를 방출하면서 아인산 이온이 되고, 동시에 니켈 양이온은 물의 존재하에 차아인산 이온에 의해 촉매적으로 환원되어 니켈 금속이 되는 한편, 차아인산염 이온은 산화되고, 동시에 수소 이온을 방출하면서 아인산 이온이 된다. 니켈은 제 1 및 제 2 화학 반응 둘다를 위한 촉매이고, 상기 공정은 "자가-촉발"된다.
공정 욕은 산 또는 알칼리 욕, 또는 플루오라이드계 또는 암모니아계 욕 등을 달성하기 위하여, 구체적인 적용에 따라 보다 많은 요소 또는 물질, 예컨대 유기 킬레이트화제, 완충 용액, 여기제(exciting agent), 안정화제, pH 조절제 또는 습윤제를 포함할 수 있었다.
이런 절차는 부품의 기하학적 형상에 관계 없이 일정한 두께를 갖는(이는 침착 후 보정 필요성을 제거함) 니켈 코팅의 생산을 가능하게 하여, 전해질 절차에서 비롯된 전형적 단점을 피하게 한다.
본 발명의 매우 편리한 적용에 있어서, 이런 코팅 층은 경질 합금, 알루미늄 합금 및 기타 합금의 임펠러를 침식으로부터 보호한다. 이 경우, 니켈-도금은, 침식 현상을 일으킬 위험성이 높은 가공 유체, 예컨대 액체 또는 현탁액 중 고체 입자를 갖는 가스를 포함하는 터보기계류에서 사용되는 임펠러 상에 적용된다. 본 발명은, 유정(well)으로부터 분출된 가스가 액체 또는 고체 입자를 함유할 수 있기 때문에, 산업적 적용, 예컨대 가스 및 석유 채굴 현장에서 사용될 수 있다. 경질 합금(특히, 비제한적으로, 알루미늄계) 임펠러 상에서 수행된 화학적 니켈-도금의 추가의 이점은, 기재 물질에 대한 코팅의 접착성, 경도 및 내마모성이 뛰어나다는 사실로부터 발생하며, 이는 또한 침식에 대해 구성요소의 내성을 증가시키는 추가의 처리(예컨대, 열 어닐링 또는 기타)를 수행하여 코팅된 부품의 경도를 증가시킬 수 있다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은, 바람직하게는 화학적 니켈-도금에 의해 하나 이상의 보호 니켈 코팅 층으로 코팅된, 경질 합금으로 된 터보기계류 임펠러의 제작에 관한 것이다.
추가 양태에서, 본 발명은 전술된 것과 같은 유형의 하나 이상의 임펠러가 장착된 터보기계류에 관한 것이다.
추가 양태에서, 본 발명은, 터보기계류의, 경질 합금(특히, 필수적이지는 않지만, 알루미늄계)으로 된 임펠러를 침식으로부터 적어도 부분적으로 보호하기 위한 전술된 코팅 층의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 도금 방법의 장점은, 단순하고 비용 효과적인 방법으로 보호 코팅을 사용하여 경질 합금의 기계적 구성요소를 코팅할 수 있게 되어, 터보기계류 위에 상기 구성요소를 효과적으로 장착시킬 수 있게 된다는 점이며, 특히 공정에 관여되는 유체가 매우 침식성인 경우, 그러하다.
수반되는 다른 장점은, 처리될 표면이 매우 복잡한 표면을 갖는 구성요소, 예컨대 원심형 압축기 및 익스팬더(expander)의 3차원 임펠러 중 하나도 용이하게 코팅할 수 있게 된다는 것이다.
다른 장점은, 경질 합금으로 된 원심형 임펠러를 제조함으로써 구성요소의 질량을 상당히 감소시켜, 기계의 로터에서의 기계적 응력 및 진동을 감소시킨다는 것이다. 질량 감소에 기인한 추가의 장점은 터보기계류 스테이지의 개수의 증가 및/또는 회전 속도의 증가이다.
또 다른 장점은, 비용 및 생산 시간이 이례적으로 낮아서, 생산성을 증진시킨다는 것이다.
또 다른 장점은, 니켈 침착이 용이하게 관리가능하기 때문에, 높은 품질 생산이 매우 일정하며, 일정한 두께를 제공한다는 것이다.
다른 장점은, 가능한 부분 생산 작업, 예컨대 도장 또는 기타 작업과 함께 자동화된 공정을 통해 도금될 수 있기 때문에, 본 방법은 매우 다용도성(versatile)이라는 사실이다.
또 다른 장점은, 프로젝트에서 연구된 이론적 유체 역학을 갖고 결국 비 표면적 증가 계수(specific superfical increase coefficient)를 고려할 수 있는 마무리된 구성요소를 용이하게 수득한다는 점이다.
궁극적으로, 전술된 본 발명은, 상기 열거된 장점들을 향유하는 원심형 압축기 또는 익스팬더용 임펠러를 제작하기 위해 경질 합금(특히 알루미늄계)의 사용을 가능하게 한다. 본 발명을 형성하기 위한 보다 간편한 설명 및 방식은 첨부된 청구범위에 기재되어 있고, 가능한 적용예가 기재된 몇몇 실시예에서 추가로 후술될 것이다.
본 발명의 많은 목적 및 장점은, 비제한적인 실시예를 도시하는 첨부된 개략적 도면을 참고하는 경우, 당 분야의 전문가에게 보다 명확해질 것이다.
도 1은, 본원에서 기재된 절차에 따른 보호 코팅의 실현 가능한 개략적 도면을 도시한다(일정한 비율이 아님).
도 2는, 본원에서 기재된 절차에 따라 제작된, 보호 코팅을 보여주는 기계적 구성요소의 단면도를 도시한다.
도 3은, 본원에서 기재된 기계적 구성요소가 장착된 터보기계류의 개략적 도면을 도시한다.
도 4는, 시료 세트 상에서 수행된 몇몇 침식 시험의 결과를 설명하는 그래프를 도시하며, 이들 중 일부는 본원에 기재된 절차로 코팅되었고, 다른 일부는 비교를 위해 시판되는 합금을 이용하여 코팅되었다.
도면에서(동일한 번호는 모든 경우에 동일한 부품에 해당된다), 본원에서 기재된 코팅(1)(도 1 참조)은, 경질 합금으로 제조된 원심형 임펠러(3)에 포함되는 처리될 표면(3S) 위에 화학적 니켈-도금에 의해 적용된다.
상기 임펠러는 임의의 종류, 예를 들면 구심형(centripetal) 또는 사류형(mixed flow) 등일 수 있다.
도 2는, 본 발명에서 제시한 바와 같은 전술한 코팅(1)으로 코팅되고 축(5) 상에 장착된 원심형 압축기용 원심형 임펠러(3)의 부분을 도시한 것이다(일정한 비율은 아님). 임펠러(3)의 표면(3S)은, 축(5)이 장착되는 구멍(3F)을 제외하고는 외부 및 내부(내부 채널) 둘다임에 주목해야 한다. 특히, 도면에 도시된 일펨러(3)는 3차원 밀폐형 임펠러이며, 분명히, 상기 임펠러는 임의의 다른 형태, 예컨대 개방형 3차원 임펠러, 밀폐형 2차원 임펠러 또는 개방형 2차원 임펠러 등일 수 있다. 도 1 및 2는 일정한 비율이 아니며, 층(1)의 두께는 단지 설명을 위해 도시되었음에 주목해야 한다.
도 3은, 내부에서 축(5)이 자유롭게 회전하는 고정자 박스(12)를 포함하는 범용의 원심형 압축기(10)를 개략적으로 도시한 것이다. 상기 축은, 서포트(14)를 제공하고 일련의 원심형 임펠러(3)가 상부에 장착된 베어링 세트 상에 놓인다. 상기 임페러들은 코팅되어 있으며(1), 이들 각각의 압축기(10)의 각각의 스테이지에 장착되어 있다. 상기 박스 상에서, 고정자 채널은 카빙되어 있으며(16), 이는, 유체가 압축기(10)로부터 기계류로부터 배출될 때까지, 제 1 임펠러의 배출구에 도달한 공정 유체가 다음 스테이지 등의 제 2 임펠러 쪽으로 도달하도록 한다.
상기 압축기는 단지 예일 뿐이며, 본 발명은 다른 유형의 원심형 압축기 또는 다른 원심형 터보기계류, 예컨대 펌프, 익스팬더 또는 다른 유형의 장치에 사용될 수 있음에 주목해야 한다. 보호 코팅(1)을 놓이게 하기 위해서, 상기 절차는 편의상, 시약의 수용액을 함유하는 공정 욕에 임펠러(3)를 침지시키는 단계를 제안한다.
이러한 화학물질 욕은 하나 이상의 하기 시약을 함유한다: 니켈 염, 수용액과 혼합된 차아인산 나트륨염 환원제. 상기 임펠러가 상기 욕에 침지되자마자 반응이 자발적으로 촉발되며, 임펠러(3)는 천천히 니켈로 된 박층(1)으로 피복되기 시작할 것이다.
상기 코팅의 두께는 바람직하게는 50 내지 100㎛까지 설정하여, 상기 욕에 임펠러를 침지하는 기간을 적절히 제어할 수 있다(침착 속도가 공지된 경우).
또한, 특정 적용에 따라 니켈 층 상에 더 많은 층들, 예컨대 페인트, 수지 또는 다른 유사한 제품을 적용하는 것이 가능하다.
또한, 특정 적용에 기초하여 화학물질 욕에 용해되는 특정 요소 또는 물질들, 예를 들면 텅스텐 카바이드, DLC, 크롬 카바이드, 락트산 등을 이용할 수 있다.
몇몇 예비 처리(예컨대, 장력을 감소시키고 물질의 변형 내성을 향상시키기 위한 숏 피닝(shot peening); 용매, 세제 또는 증기를 사용한 임펠러의 탈지, 또는 화학적 탈지 처리를 수행하기 위한 부품의 침지; 코팅되지 않은 표면 영역(예컨대, 축이 장착될 구멍)을 마스킹 하는 것; 또는 이들의 기타 처리)를 수행하기 위해 임펠러(3)의 표면을 준비하는 것도 가능하다.
본 발명의 가장 편리한 적용에서, 상기 기계적 구성요소(3)로 이루어진 경질합금은 알루미늄계 합금이다.
하기 표는 예로서, 구성요소(3)를 제조하는 데 사용될 수 있는 알루미늄 합금 7175-T74 및 7050-T7452(국제 규정 ASTM B 247 M의 정의를 따름)의 조성을 나타내며, 이는 분명히 단지 예이며, 상기 경질 합금의 사양은 %가 다를 수 있고, 사용되는 성분도 다를 수 있다.
Figure pat00001
도 4는 ASTM D968-93 규정에 의해 지시된 기준을 따라 여러 시료에 일부 침식 시험을 수행한 결과를 예시적으로 나타낸 그래프이며, 여기서, X축은 사용된 모래의 양(단위: ℓ)을 나타내고, Y축은 침식된 시료의 두께를 정상화 값(여기서 100%는 시험에서 수득된 최대 침식 값을 나타낸다)으로 나타낸 것이다.
구체적으로, 선(4A)은 코팅이 없는, 강인 합금으로 된 시료에 대한 시험 결과를 나타내고; 선(4B)는 본 발명에 개시된 바와 같은 층으로 코팅된, 알루미늄계 합금으로 제조된 시료를 나타내고; 선(4C)는 알루미늄을 코팅하기 위해 전형적으로 사용되는 경질 양극화처리(hard anodisation) 층으로 코팅된 알루미늄계 합금으로 된 시료를 나타내고; 4번째 선(4D)은 코팅이 없는 알루미늄계 합금의 시료를 나타낸다.
이 그래프에서 코팅이 없는 알루미늄계 합금으로 제조된 시료가, 고형 입자에 의해 야기되는 침식에 대해, 강으로 된 시료에 비해 상당히 더 낮은 내성을 나타낸다는 점에 주목해야 하고; 또한 본 발명에 개시된 바와 같은 코팅을 적용한 후, 강으로 된 시료와 유사한 정도로, 경도를 개선하기 위해 알루미늄에 적용된 경질 양극화처리 코팅에 비해 훨씬 높은 정도로 내침식성을 알루미늄에 부여하는 것이 가능해진다는 점에 주목해야만 한다.
이러한 실례는 단지 나타내기 위한 것이고, 다양한 형태일 수 있는 본 발명의 가능성을 어떤 방식으로든 제한하지 않으며, 이들은 항상 본 발명 그 자체에 근거한 토대에 속한다. 첨부된 청구범위에서의 참조 번호의 가능한 존재는 이전 내용과 관련될 때와 첨부된 도면을 참고할 때 더 쉽게 읽을 수 있기 하기 위한 목적일 뿐 본 발명의 보호 범위를 어떤 방식으로든 제한하지 않는다.

Claims (9)

  1. 적어도,
    경질 합금으로 된 임펠러를 제작하는 단계;
    하나 이상의 니켈-도금된 코팅 층으로 임펠러를 코팅하는 단계
    를 포함하는, 터보기계류 임펠러의 제작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 니켈-도금이 화학적 니켈-도금을 통해 수행되는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 니켈-도금이 적어도, 수용액 내에 적어도 차아인산 나트륨을 함유하는 공정 욕에 임펠러를 침지시키는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 임펠러가 사용될 필요가 있는 특정 적용에 근거하여, 추가의 요소, 예를 들면 유기 킬레이트화제, 완충 용액, 여기제(exciting agent), 안정화제, pH 조절제 또는 습윤제가 첨가되는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용되는 상기 경질 합금이 알루미늄, 티타늄, 마그네슘 또는 임의의 경질 금속인, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제작된, 경질 합금으로 제작되고 하나 이상의 코팅 층으로 코팅된 터보기계류용 임펠러.
  7. 제 6 항에 있어서,
    침식 현상을 촉발시키는 공정 유체, 예를 들면 액체 또는 고체 입자를 함유하는 기체에 의해 가동되는 터보기계류와 관련된, 임펠러.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항의 원심형 임펠러를 하나 이상 포함하는 터보기계류.
  9. 경질 합금, 예를 들면 알루미늄, 티타늄, 마그네슘 또는 임의의 다른 경질 금속계 합금으로 제조된 터보기계류 임펠러를 적어도 부분적으로 보호하기 위한 화학적 니켈 코팅 층의 용도.
KR1020100068490A 2009-07-15 2010-07-15 터보기계류 구성요소용 코팅 층의 제조 방법, 구성요소 자체 및 상응 기계류 KR20110007067A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITC02009A000024 2009-07-15
ITCO2009A000024A IT1397705B1 (it) 2009-07-15 2009-07-15 Metodo di produzione di uno strato di rivestimento per un componente di una turbomacchina, il componente stesso e la relativa macchina

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110007067A true KR20110007067A (ko) 2011-01-21

Family

ID=41720672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100068490A KR20110007067A (ko) 2009-07-15 2010-07-15 터보기계류 구성요소용 코팅 층의 제조 방법, 구성요소 자체 및 상응 기계류

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20110014059A1 (ko)
EP (1) EP2275688A2 (ko)
JP (1) JP2011027104A (ko)
KR (1) KR20110007067A (ko)
CN (1) CN101956187A (ko)
CA (1) CA2711121A1 (ko)
IT (1) IT1397705B1 (ko)
RU (1) RU2010129225A (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008053222A1 (de) * 2008-10-25 2010-04-29 Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg Turbolader
ITCO20110027A1 (it) * 2011-07-21 2013-01-22 Nuovo Pignone Spa Turbomacchina centrifuga multistadio
JP5518815B2 (ja) * 2011-09-12 2014-06-11 株式会社上村工業 ファンフィルタユニットのファン構造
US9309895B2 (en) 2012-06-18 2016-04-12 Kennametal Inc. Closed impeller with a coated vane
EP2746428B1 (en) 2012-12-20 2017-09-13 General Electric Technology GmbH Coating of turbine parts
ITCO20130067A1 (it) 2013-12-17 2015-06-18 Nuovo Pignone Srl Girante con elementi di protezione e compressore centrifugo
WO2015173311A1 (en) * 2014-05-15 2015-11-19 Nuovo Pignone Srl Method for preventing the corrosion of an impeller-shaft assembly of a turbomachine
CN107709616A (zh) * 2015-10-01 2018-02-16 三菱重工业株式会社 涂层结构、叶轮、压缩机、金属组件的制造方法、叶轮的制造方法及压缩机的制造方法
SE540782C2 (en) * 2016-06-01 2018-11-06 Againity Ab An expander, an organic rankine cycle system comprising such an expander and a method of producing an organic rankine cy cle system comprising such an expander
DE102018200287A1 (de) 2018-01-10 2019-07-11 Siemens Aktiengesellschaft Turbomaschineninnengehäuse
CN111971456A (zh) * 2018-06-06 2020-11-20 株式会社Ihi 涡轮叶轮
DE102020133825A1 (de) * 2020-12-16 2022-06-23 Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg Lüfterrad mit Verstärkungsring

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5336412B2 (ko) * 1974-02-20 1978-10-03
US4049474A (en) * 1975-07-25 1977-09-20 Evegny Dmitrievich Zakharov Aluminum-based alloy
US4673468A (en) * 1985-05-09 1987-06-16 Burlington Industries, Inc. Commercial nickel phosphorus electroplating
JPS62132173U (ko) * 1986-02-12 1987-08-20
JPS62203721A (ja) * 1986-03-03 1987-09-08 Inoue Japax Res Inc タ−ボポンプ
US5297928A (en) * 1992-06-15 1994-03-29 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Centrifugal compressor
JPH08317504A (ja) * 1995-05-17 1996-11-29 Furukawa Electric Co Ltd:The 集電装置用摺板
US6769473B1 (en) * 1995-05-29 2004-08-03 Ube Industries, Ltd. Method of shaping semisolid metals
US5870420A (en) * 1997-08-18 1999-02-09 Cymer, Inc. Cross-flow blower with braces
JP2001140094A (ja) * 1999-11-12 2001-05-22 Osaka Gas Co Ltd コンプレッサー用部材
US6345503B1 (en) * 2000-09-21 2002-02-12 Caterpillar Inc. Multi-stage compressor in a turbocharger and method of configuring same
JP2003161259A (ja) * 2001-11-22 2003-06-06 Toyota Industries Corp 圧縮機用摺動材
US6796770B2 (en) * 2002-11-06 2004-09-28 Spx Corporation Impeller and method using solid free form fabrication
US7135155B1 (en) * 2002-11-21 2006-11-14 Hydrotech Solutions, L.L.C. Velocity induced catalyzed cavitation process for treating and conditioning fluids
EP1590099A4 (en) * 2003-02-07 2009-08-05 Diamond Innovations Inc PROCESSING DEVICE WEAR WITH INCREASED RESISTANCE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF
US7122224B2 (en) * 2003-06-11 2006-10-17 General Electric Company Methods and apparatus for turbine engine component coating
ATE432377T1 (de) * 2003-08-14 2009-06-15 U S Turbo Llc Verarbeitung von gussbauteilen
JP2005320905A (ja) * 2004-05-10 2005-11-17 Boc Edwards Kk 真空ポンプ
JP4116614B2 (ja) * 2004-11-18 2008-07-09 千代田ケミカル株式会社 アルミニウム系金属の表面処理方法
WO2006126993A1 (en) * 2005-05-24 2006-11-30 Honeywell International Inc. Turbocharger compressor having improved erosion-corrosion resistance
WO2008017156A1 (en) * 2006-08-07 2008-02-14 Cardarelli Francois Composite metallic materials, uses thereof and process for making same
DE102007019476A1 (de) * 2007-04-25 2008-11-06 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Anstreifbelags
US20080286108A1 (en) * 2007-05-17 2008-11-20 Honeywell International, Inc. Cold spraying method for coating compressor and turbine blade tips with abrasive materials
GB2449862B (en) * 2007-06-05 2009-09-16 Rolls Royce Plc Method for producing abrasive tips for gas turbine blades
JP2009112946A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 防食コーティング層の補修方法、部材、回転機械
US7992823B2 (en) * 2008-04-30 2011-08-09 General Electric Company Ice shed reduction for leading edge structures
US20090286104A1 (en) * 2008-05-16 2009-11-19 General Electric Company Multi-layered nickel-phosphorous coatings and processes for forming the same
US8906515B2 (en) * 2009-06-02 2014-12-09 Integran Technologies, Inc. Metal-clad polymer article
EP2472119B1 (en) * 2009-08-26 2016-10-12 Shimadzu Corporation Turbo-molecular pump and method of manufacturing rotor
US20110206532A1 (en) * 2010-02-23 2011-08-25 General Electric Company Electroless metal coatings

Also Published As

Publication number Publication date
ITCO20090024A1 (it) 2011-01-16
EP2275688A2 (en) 2011-01-19
IT1397705B1 (it) 2013-01-24
CA2711121A1 (en) 2011-01-15
JP2011027104A (ja) 2011-02-10
RU2010129225A (ru) 2012-01-20
US20110014059A1 (en) 2011-01-20
CN101956187A (zh) 2011-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110007067A (ko) 터보기계류 구성요소용 코팅 층의 제조 방법, 구성요소 자체 및 상응 기계류
EP1956115B1 (en) Protective barrier coatings
JP4495054B2 (ja) 回転機械の部品及び回転機械
JP2004169176A (ja) 液体による浸食を受ける機器を被覆するためのコバルト系合金
US20110206532A1 (en) Electroless metal coatings
JP2010265887A (ja) ターボ機械の部品の保護コーティングの製造方法、その部品及び機械
EP3135794B1 (en) Method for altering metal surfaces
US20200370440A1 (en) Water Droplet Erosion Resistant Coatings For Turbine Blades And Other Components
JP2004270023A (ja) 液体による浸食を受ける機器を処理する方法及び浸食防止被覆膜合金
WO2015045595A1 (ja) 流体機械用部材の製造方法、及び、流体機械用部材
RU2533223C1 (ru) Способ обработки лопатки газотурбинного двигателя
KR20170107476A (ko) 금속 부품의 제작 방법, 금속 부품 및 터보차저
JP2007524045A (ja) ニッケル−燐コーティングを有するころがり軸受
CN114318202A (zh) 一种镍基合金表面耐磨涂层及其制备方法
JPH10259790A (ja) ポンプ及びその製造方法
Hazali et al. Mechanical and Microstructural Characterization of Electroless Deposition Nickel-Phosphorus on Carbon Steel
US20230151831A1 (en) Hydraulic devices including coated surfaces
JP5561638B2 (ja) 金属の硬化処理方法
Radu et al. Ni-P COATING ON STEEL SUPPORT BY ELECTROLESS METHOD.
JPS62205275A (ja) タングステンカ−バイト層を有する耐摩耗性物品及びその製造方法
JPH08170178A (ja) 防食皮膜の製造方法
Scrivani et al. Chemical stripping methods for the removal of NiCrAlY thermal spray coatings
JPH09144689A (ja) ポンプ及びその製造方法
JPH03290088A (ja) 回転翼式真空ポンプ

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid