WO2016143197A1

WO2016143197A1 - コーティング層、圧縮機、コーティング層の製造方法、インペラ、インペラの製造方法

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Publication number: WO2016143197A1
Application number: PCT/JP2015/082392
Authority: WO
Inventors: 鳥越　泰治; 山田　政博; 亜希井上; 大祐工藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2017-09-10

Abstract

　コーティング層（１０）は、母材（９）上に積層されるニッケル基合金、又は、コバルト基合金からなる耐食層（１１）と、耐食層（１１）の表面にクロム拡散浸透処理を施すことで形成された耐摩耗層（１２）と、を備える。

Description

コーティング層、圧縮機、コーティング層の製造方法、インペラ、インペラの製造方法

　この発明は、コーティング層、圧縮機、コーティング層の製造方法、インペラ、インペラの製造方法に関する。
　本願は、２０１５年３月１０日に、日本に出願された特願２０１５－０４７０３７号、２０１５年３月１１日に、日本に出願された特願２０１５－０４７９２８号、２０１５年３月１７日に、日本に出願された特願２０１５－０５２８７８号、および、２０１５年３月２０日に、日本に出願された特願２０１５－０５８０３５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　圧縮機にあっては、非特許文献１のような海底生産システム（Ｓｕｂｓｅａ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）や、非特許文献２のような浮体式海洋石油貯蔵設備（Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｓｔｏｒａｇｅ　ａｎｄ　Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ、ＦＰＳＯ）に使用されるものが知られている。非特許文献１の海底生産システムに使用される圧縮機は、例えば、海底に設置されて海底から数千ｍの深さまで掘削した生産井から原油や天然ガス等が混在した生産流体を海上に送り出す用途で用いられる。非特許文献２の浮体式海洋石油貯蔵設備に使用される圧縮機は、船舶等の海上設備に設置される。

三菱重工技報　Ｖｏｌ．３４　Ｎｏ．５　Ｐ３１０－Ｐ３１３Ｔｕｒｂｏｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ／Ｏｃｔｏｂｅｒ　２０１４　Ｐ１８－Ｐ２４

　一般に用いられる圧縮機の場合、取り扱う流体は精製されている場合が多い。しかし、非特許文献１や非特許文献２で用いる圧縮機の場合、その取り扱う流体は、フィルタ等により前処理がされているものの、十分に固形物の除去がなされていない場合がある。例えば、フィルタ等による前処理としては、１０μｍ以下の固形物を９８％程度分離できるものもあるが、残りの数％が残留してしまう。また、非特許文献１や非特許文献２で取り扱う流体の場合、１０μｍの固形物は、硬質であることが多い。

　非特許文献１や非特許文献２で取り扱う流体には、硫黄などの腐食成分が含まれている。そのため、非特許文献１や非特許文献２で用いる圧縮機には、流体と接する部分に、腐食対策として溶射などの表面処理が施されている。
　しかしながら、このような腐食対策の表面処理では、上述した流体に含まれる残留した固形物によって摩耗や剥離が生じてしまい、腐食の進行を抑制できなくなる場合がある。

　さらに、溶射による表面処理は、特に硬質の皮膜の場合には、微小なピンホールが形成されることが多く、腐食環境が非常に厳しい場合には耐食性が充分ではない場合がある。
　つまり、溶射による表面処理の耐摩耗性を向上させようとすると、十分な耐腐食性を確保することができない可能性がある。
　さらに、遠心圧縮機の場合、インペラ全体に硬質な表面処理を施すことにより疲労強度が低下すると、インペラの信頼性や、製造性が低下してしまうという課題がある。
　更に，皮膜の密着性の観点から耐食性の高い材料を単に溶射するだけでは充分でない可能性がある。

　この発明は、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、耐摩耗性、及び密着性の各特性を十分に確保することができるコーティング層、圧縮機、および、コーティング層の製造方法を提供することを第一の目的とする。
　この発明は、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保しつつ、信頼性、および、製造性の低下を抑制することができるインペラ、圧縮機、および、インペラの製造方法を提供することを第二の目的とする。
　この発明は、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、耐摩耗性、及び密着性の各特性を十分に確保することができるコーティング層、圧縮機、および、コーティング層の製造方法を提供することを第三の目的とする。

　この発明の第一態様によれば、コーティング層は、母材上に積層されるニッケル基合金、又は、コバルト基合金からなる耐食層と、前記耐食層の表面にクロム拡散浸透処理を施すことで形成された耐摩耗層と、を備える。
　このように構成することで、母材上にニッケル基合金、又は、コバルト基合金からなる耐食層が形成されるため、母材を、硫黄分などによる腐食から守ることができる。さらに、耐食層の表面に耐摩耗層が形成されることで、固形物の衝突による耐食層の摩耗や剥離を抑制できる。
　その結果、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保することができる。

　この発明の第二態様によれば、圧縮機は、第一態様のコーティング層を備えている。
　このように構成することで、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う圧縮機の信頼性を向上できる。

　この発明の第三態様によれば、コーティング層の製造方法は、母材上にニッケル基合金、又は、コバルト基合金を積層する耐食層形成工程と、前記ニッケル基合金、又は、前記コバルト基合金の表面にクロム拡散浸透処理を施す耐摩耗層形成工程と、を含む。
　このようにすることで、耐食性と耐摩耗性に優れたコーティング層を容易に形成することができる。

　この発明の第四態様によれば、インペラは、ブレードの母材上に、耐食性を有するニッケル基合金、又は、コバルト基合金からなる耐食層と、前記耐食層の少なくとも一部に対してクロム拡散浸透処理を施すことによって形成される耐摩耗層と、を有するコーティング層と、を備える。前記コーティング層は、少なくとも前記ブレードの前縁部を含む第一領域に前記耐摩耗層を備え、前記第一領域の表面のクロム濃度が、前記第一領域以外の第二領域の表面のクロム濃度よりも高くなるように形成されている。
　このように構成することで、インペラ本体のうち、流速が高く、固形物の粒子の衝突による摩耗が生じやすいブレードの前縁部を含む第一領域の表面の硬度を、第二領域の表面の硬度よりも相対的に高めることができる。その結果、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保できる。また、インペラ本体の全体に硬質な表面処理を施すことによる疲労強度の低下を抑制できるため、信頼性、および、製造性の低下を抑制することができる。

　この発明の第五態様によれば、インペラは、第四態様における第一領域の耐食層が、前記第二領域の前記耐食層よりもクロム濃度が高くなるように形成され、前記第一領域、および、第二領域の両方に前記クロム拡散浸透処理による前記耐摩耗層が形成されるようにしてもよい。
　このように構成することで、第一領域と第二領域との両方に耐摩耗層を形成しつつ、第一領域の表面のクロム濃度を、第二領域の表面のクロム濃度よりも高めることができる。
　そのため、第一領域の表面の硬度を、第二領域の表面の硬度よりも相対的に高くすることができる。

　この発明の第六態様によれば、インペラは、第四態様において、前記第一領域にのみ前記耐摩耗層を備えるようにしても良い。
　このように構成することで、第一領域および第二領域の両方に耐摩耗層を形成して第一領域の表面のクロム濃度を第二領域の表面のクロム濃度よりも高くする場合よりも、さらに第一領域以外の第二領域の表面のクロム濃度を抑制することができる。そのため、第二領域の疲労強度低下をより抑制できる。また、第一領域には耐摩耗層が形成されるため、高い流速で固形物が衝突し易いブレードの前縁部の耐摩耗性を向上できる。

　この発明の第七態様によれば、圧縮機は、第四態様から第六態様の何れかのインペラを備える。
　これにより、固形物を含む腐食性の流体を扱う圧縮機における信頼性、および、製造性を向上できる。

　この発明の第八態様によれば、インペラの製造方法は、ブレードの前縁部を含む第一領域、および、前記第一領域以外の第二領域に、前記第一領域のクロム濃度が第二領域のクロム濃度よりも高くなるように、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金を積層する耐食層形成工程を含む。このインペラ製造方法は、前記第一領域、および、前記第二領域の両方にクロム拡散浸透処理を施す耐摩耗層形成工程を更に含む。
　このようにすることで、クロム濃度を、第二領域の耐摩耗層よりも第一領域の耐摩耗層の方が高くなるようにすることができる。また、耐食層の全体に同一のクロム拡散浸透処理を施すだけで、第一領域の表面のクロム濃度を、第二領域の表面のクロム濃度よりも高めて、第一領域の硬度を第二位置領域の硬度よりも高めることができる。そのため、固形物が高速で衝突し易い第一領域の耐摩耗性を向上させつつ、第二領域の表面の疲労強度低下を抑制することができる。

　この発明の第九態様によれば、インペラの製造方法は、ブレードの母材上に、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金を積層する耐食層形成工程を含む。このインペラの製造方法は、前記ブレードの前縁部を含む第一領域と、前記第一領域以外の第二領域とのうち、前記第一領域にのみクロム拡散浸透処理を施す耐摩耗層形成工程を更に含む。
　このようにすることで、第一領域および第二領域ともに同じニッケル基合金、又は、コバルト基合金を母材上に積層すればよいため、耐食層を容易に形成できる。さらに、第一領域の表面にのみクロム拡散浸透処理を施すので、第一領域のクロム濃度と、第二領域の表面のクロム濃度との差をより大きくすることができる。言い換えれば、第二領域の表面の硬度を高めずに、第一領域の硬度のみを高めることができる。そのため、固形物が高速で衝突し易い第一領域の耐摩耗性を向上させつつ、第二領域の表面における疲労強度の低下を抑制することができる。

　この発明の第十態様によれば、インペラの製造方法は、第九態様において、前記第一領域を残して前記第二領域のみをマスキング処理するマスキング工程を含むようにしてもよい。
　このようにすることで、容易、且つ、安定的に、クロム拡散浸透処理を第一領域に施すことができる。また、第二領域へのクロムの拡散浸透を効果的に抑制することができる。

　この発明の第十一態様によれば、コーティング層は、母材上に層状に形成されたニッケル基合金、又は、コバルト基合金からなる耐食層を備えるコーティング層である。前記耐食層は、前記耐食層を形成するニッケル基合金、又は、前記コバルト基合金よりも硬度の高い材料から形成された複数の硬質粒子を層内に有する。
　このように構成することで、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金の有する耐食性によって、母材に腐食性の流体が接触することを抑制できる。さらに耐食層の層内に硬質粒子が含まれることによって、腐食性の流体に含まれる固形物が衝突した場合、耐食層の硬質粒子にはじかれる。また、層内に硬質粒子を含むことで、耐食層自体の硬度を増加させることができる。そのため、流体に含まれる固形物の衝突による耐食層の摩耗を抑制できる。
　その結果、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保することができる。

　この発明の第十二態様によれば、コーティング層は、第十一態様における耐食層が、前記ニッケル基合金、又は、前記コバルト基合金に対して、５０～９０ｖｏｌ％の前記硬質粒子を含むようにしてもよい。
　このように構成することで、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金による耐食性を確保しつつ、流体に含まれる固形物が衝突することによる耐食層の摩耗を、より効果的に抑制できる。

　この発明の第十三態様によれば、コーティング層は、第十一又は第十二態様の前記硬質粒子が、タングステンカーバイト、炭化クロム、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、および、立方晶窒化ホウ素のうち、少なくとも一つ、または二つ以上から形成された粒子を含むようにしても良い。
　このように構成することで、硬質粒子の硬度をニッケル基合金、コバルト基合金よりも高くして流体に含まれる固形物が衝突することによる耐食層の摩耗を、より効果的に抑制できる。

　この発明の第十四態様によれば、圧縮機は、第十一態様から第十三態様の何れかのコーティング層を備える。
　これにより、固形物を含む腐食性の流体を扱う圧縮機において、流体と接触する部分の腐食や摩耗を抑制できる。そのため、信頼性の向上を図ることができる。

　この発明の第十五態様によれば、コーティング層の製造方法は、ニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末に、前記ニッケル基合金、および、前記前記コバルト基合金よりも硬度の高い材料から形成された複数の硬質粒子を混合して溶射材を作成する溶射材作成工程を含む。コーティング層の製造方法は、前記溶射材を母材の表面に溶射する溶射工程を更に含む。
　このようにすることで、耐食性と、耐摩耗性との両方を有するコーティング層を容易に形成することができる。

　この発明の第十六態様によれば、コーティング層は、母材上に溶射により形成されたニッケル－アルミニウム合金からなる耐食層と、前記耐食層を覆うように形成されて、前記ニッケル－アルミニウム合金よりも耐摩耗性の高い材料を含む耐摩耗層と、を備える。
　このように構成することで、母材の表面に緻密で延性が高く、密着力の高い被膜層を形成することができる。さらに、耐食層を覆うように耐摩耗層が形成されているので、流体に含まれる固形物の衝突による耐食層の摩耗を抑制できる。加えて、耐食層の延性が高く、かつ母材との密着力が高いことから、母材の変形を耐食層に吸収させて耐食層へ作用する応力を緩和できる。そのため、耐摩耗層の硬度が高い場合であっても、耐摩耗層にヒビ、割れ、剥離等の損傷が発生することを抑制できる。
　その結果、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保することができる。

　この発明の第十七態様によれば、コーティング層は、第十六態様における耐摩耗層が、前記耐食層の表面にクロム拡散浸透処理を施すことで形成されていてもよい。
　このように構成することで、ニッケル－アルミニウム合金を備える耐食層の表面に、耐摩耗層としてクロム濃度の高い硬い層を形成することができる。そのため、流体に含まれる固形物の衝突により耐食層が摩耗して母材が摩耗することを抑制しつつ、耐食層の耐食性を十分に維持することができる。

　この発明の第十八態様によれば、コーティング層は、第十六態様における耐摩耗層が、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金を備えるとともに、前記ニッケル基合金、および、前記コバルト基合金よりも硬度の高い材料から形成された複数の硬質粒子を層内に有するようにしてもよい。
　このように構成することで、耐摩耗層に硬質粒子が含まれることによって、腐食性の流体に含まれる固形物が衝突した場合、この固形物が耐食層の硬質粒子にはじかれる。さらに、層内に硬質粒子を含むことで、耐摩耗層自体の硬度を増加させることができる。そのため、流体に含まれる固形物の衝突による耐摩耗層の摩耗を抑制して、耐食層や母材の摩耗を抑制できる。

　この発明の第十九態様によれば、コーティング層は、第十八態様における耐摩耗層が、前記ニッケル基合金、又は、前記コバルト基合金に対して、５０～９０ｖｏｌ％の前記硬質粒子を含むようにしてもよい。
　このようにすることで、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金による耐食性を確保しつつ、流体に含まれる固形物が衝突することによる耐食層の摩耗を、より効果的に抑制できる。

　この発明の第二十態様によれば、コーティング層は、第十八又は第十九態様における硬質粒子が、タングステンカーバイト、炭化クロム、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、および、立方晶窒化ホウ素のうち、少なくとも一つから形成された粒子を含んでもよい。
　このようにすることで、硬質粒子の硬度をニッケル基合金、コバルト基合金よりも高くして流体に含まれる固形物が衝突することによる耐食層の摩耗を、より効果的に抑制できる。

　この発明の第二十一態様によれば、圧縮機は、第十六から第二十態様の何れか一つの態様のコーティング層を備える。
　このように構成することで、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う圧縮機の信頼性を向上できる。

　この発明の第二十二態様によれば、コーティング層の製造方法は、母材上にニッケル－アルミニウム合金を積層して耐食層を形成する耐食層形成工程と、前記耐食層を覆うようにニッケル－アルミニウム合金よりも耐摩耗性の高い材料を含む耐摩耗層を形成する耐摩耗層形成工程と、を含む。
　このように構成することで、耐食性と、耐摩耗性との両方を有するコーティング層を容易に形成することができる。

　この発明の第二十三態様によれば、コーティング層の製造方法は、第七態様における耐摩耗層形成工程が、前記ニッケル－アルミニウム合金の表面にクロム拡散浸透処理を施すクロム拡散浸透処理工程を含むようにしてもよい。
　このように構成することで、ニッケル－アルミニウム合金の表面のクロム濃度を上昇させて、ニッケル－アルミニウム合金の表面の硬度を高めることができる。ニッケル－アルミニウム合金の表面から母材に近づくほどクロム濃度が低下するため、耐食層では緻密で十分な延性を確保した層を形成することができる。

　この発明の第二十四態様によれば、コーティング層の製造方法は、第七態様における耐摩耗層形成工程がニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末に、前記ニッケル基合金、および、前記前記コバルト基合金よりも硬度の高い材料から形成された複数の硬質粒子を混合して溶射材を作成する溶射材作成工程を含むようにしてもよい。コーティング層の製造方法は、前記溶射材を、前記耐食層の表面に溶射する溶射工程を更に含むようにしてもよい。
　このようにすることで、耐食層は緻密、且つ、延性の高い層としつつ、この耐食層を覆うように、耐摩耗性、および、耐食性の高い耐摩耗層を容易に形成することができる。

　上記コーティング層によれば、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保することができる。
　上記インペラによれば、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保しつつ、信頼性、および、製造性の低下を抑制することができる。

この発明の第一実施形態における圧縮機の概略構成図である。この発明の第一実施形態におけるインペラ５の表面の拡大断面図である。縦軸を摩耗量、横軸をクロム（Ｃｒ）含有量としたグラフである。この発明の第一実施形態におけるコーティング層の製造方法の処理フローである。この発明の第二実施形態におけるインペラの周方向断面図である。この発明の第二実施形態におけるインペラの斜視図である。この発明の第二実施形態におけるブレード表面の拡大断面図である。縦軸をクロム（Ｃｒ）含有量、横軸をコーティング層の深さとしたグラフである。この発明の第二実施形態におけるインペラの製造方法の処理フローである。この発明の第二実施形態におけるブレード部の母材に、耐食層を形成した状態を示す拡大断面図である。この発明の第二実施形態の変形例における図７に相当する拡大断面図である。この発明の第二実施形態の変形例におけるインペラの製造方法の処理フローである。この発明の第三実施形態におけるインペラ表面の拡大断面図である。この発明の第三実施形態におけるコーティング層の製造方法の処理フローである。この発明の第四実施形態におけるインペラ５の表面の拡大断面図である。この発明の第四実施形態におけるコーティング層の製造方法の処理フローである。この発明の第五実施形態における図１５に相当する拡大断面図である。この発明の第五実施形態におけるコーティング層の製造方法の処理フローである。

（第一実施形態）
　次に、この発明の第一実施形態に係るコーティング層、圧縮機、コーティング層の製造方法を図面に基づき説明する。
　この第一実施形態における圧縮機１は、海底数百から数千ｍに存在する油ガス田の生産井から採取された油・ガス等の生産流体を圧送する。この圧縮機１は、例えば、海洋油ガス田開発方式の一つである海底生産システム（Ｓｕｂｓｅａ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）に使用されて海底に設けられたり、浮体式海洋石油貯蔵設備（Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｓｔｏｒａｇｅ　ａｎｄ　Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ、ＦＰＳＯ）に使用されて海上に設けられたりする。この圧縮機１が取り扱う流体には、硫黄等の金属を腐食させる腐食成分が含まれるとともに、フィルタ（図示せず）により除去できなかった１０μｍ以下の固形物が数％含まれている。

　図１は、この発明の第一実施形態における圧縮機の概略構成図である。
　図１に示すように、圧縮機１は、ケーシング２と、回転軸３と、軸受部４と、インペラ５と、を備えている。この第一実施形態の説明において、圧縮機１として遠心圧縮機を例示しているが、軸流圧縮機であっても良い。

　ケーシング２は、その内部に回転軸３、軸受部４、インペラ５をそれぞれ収容している。このケーシング２は、インペラ５とともに、圧縮する流体が流れる流路（図示せず）を形成する。

　回転軸３は、軸受部４を介して軸線Ｏ回りに回転可能に支持されている。この回転軸３には、モータ等の回転動力源（図示せず）が連係される。つまり、回転動力源を駆動することで、回転軸３が回転可能となっている。

　軸受部４は、ジャーナル軸受４１と、スラスト軸受４２と備えている。この第一実施形態の軸受部４は、２つのジャーナル軸受４１と、１つのスラスト軸受４２とをそれぞれ備えている。ジャーナル軸受４１は、回転軸３に対して軸線Ｏを基準とする径方向に作用する荷重を支持する。スラスト軸受４２は、回転軸３から径方向外側に突出するスラストカラー３ａを介して、回転軸３に対して軸線Ｏ方向に作用する荷重を支持する。

　インペラ５は、回転軸３に固定され、回転軸３とともに高速回転する。これにより、インペラ５は、吸込み口（図示せず）からケーシング２の内部に流入した流体Ｇを圧縮して、吐出口（図示せず）から圧縮流体Ｇｃとして吐出する。この第一実施形態におけるインペラ５は、軸線Ｏ方向に複数設けられ、流体Ｇは、各インペラ５によって段階的に圧縮されて圧縮流体Ｇｃとなる。

　図２は、この発明の第一実施形態におけるインペラ５の表面の拡大断面図である。
　図２に示すように、インペラ５は、その母材９の表面にコーティング層１０を有している。母材９は、例えば、ステンレス鋼で形成される。コーティング層１０は、母材９の耐食性、および、耐摩耗性を担保する。このコーティング層１０は、耐食層１１と、耐摩耗層１２と、をそれぞれ備えている。

　耐食層１１は、母材９の表面を覆うようにして層状に形成される。この耐食層１１は、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金、より具体的には、クロム含有量が２０ｗｔ％以上のニッケル基合金、又は、クロム含有量が２０ｗｔ％以上のコバルト基合金により形成される。耐食層１１は、例えば、ニッケル基合金、および、コバルト基合金の粉末を母材９の表面に溶射により吹き付けて形成することができる。

　さらに、ニッケル基合金としては、例えば、Ｎｉ－２０Ｃｒ、Ｎｉ－５０Ｃｒ、ハステロイＸ（登録商標：Ｎｉ－２２Ｃｒ－１．５Ｃｏ－９Ｍｏ－０．６Ｗ－１８．５Ｆｅ）、および、インコネル６２５（登録商標：Ｎｉ－２１．５Ｃｒ－９Ｍｏ－３．６Ｎｂ－０．２Ａｌ－０．２Ｔｉ－２．５Ｆｅ）などを用いることができる。また、コバルト基合金としては、例えば、Ｈａｙｎｅｓ　ａｌｌｏｙ　１８８（登録商標：Ｃｏ－２２Ｃｒ－１４Ｗ－３Ｆｅ），ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ（Ｃｏ－３２Ｎｉ－２１Ｃｒ－８Ａｌ－０．５Ｙ）や，ＣｏＣｒＡｌＹ（Ｃｏ－２９Ｃｒ－６Ａｌ－０．８Ｙ）等を用いることができる。耐食層１１の厚さは、例えば、２０μｍ～１ｍｍ程度とされる。上述した溶射の方法としては、例えば、低圧プラズマ溶射、大気圧中におけるプラズマ溶射、および、超高速溶射等、種々の溶射方法を採用できる。

　耐摩耗層１２は、耐食層１１の表面にクロム拡散浸透処理を施すことで形成される。このクロム拡散浸透処理は、耐摩耗性に優れるクロムを拡散浸透させる処理である。このように耐食層１１の表面にクロム拡散浸透処理を施すことで、耐食層１１よりも十分にクロム濃度の高い硬い層がコーティング層１０の表面に形成される。クロム拡散浸透処理により形成される耐摩耗層１２は、表面から遠いほど、言い換えれば母材９に近いほどクロムの濃度が減少する。この第一実施形態における表面のクロム濃度は、ほぼ１００％となっており、表面における硬度はＨＶ８００程度以上となる。例えば、クロム濃度が５０ｗｔ％よりも高い場合、過度に硬くなり延性が失われ、疲労強度が低下する。そのため、耐摩耗層１２は、固形物の衝突によりヒビや割れ等が生じる場合がある。クロム濃度が５０ｗｔ％以下の場合（例えば、２０ｗｔ％の場合）には、硬度はＨＶ３００程度となり、延性があり疲労強度が十分に確保されるため、耐摩耗層１２のようなヒビや割れ等はまず生じない。

　ここで、クロム拡散浸透処理の一例としては、被浸透処理物を、例えば、クロム粉末、酸化アルミニウム粉末、および、塩化アンモニウム粉末を含有する調合剤と共に鋼製の炉内に収容し密閉する。その後、例えば、水素ガスやアルゴンガスを通しながら、炉内にて９００℃～１１００℃で１０時間程度加熱する。すると以下の反応式で示される反応が起こる。

　ＮＨ_４Ｃｌ⇔ＮＨ_３＋ＨＣｌ（２ＮＨ_３⇔Ｎ_２＋３Ｈ_２）
　Ｃｒ＋２ＨＣｌ⇔ＣｒＣｌ_２＋Ｈ_２
　ＣｒＣｌ_２＋Ｈ_２⇔Ｃｒ＋２ＨＣｌ（還元反応）
　ＣｒＣｌ_２＋Ｍｅ⇔Ｃｒ＋ＭｅＣｌ_２（置換反応）
　ここで、「Ｍｅ」は、処理金属である。

　すなわち、クロム（Ｃｒ）は、塩酸（ＨＣｌ）と反応し、塩化クロム（ＣｒＣｌ_２；蒸気）となる。この塩化クロムは、処理金属の表面で水素（Ｈ２）によって還元されてクロム（Ｃｒ）が析出する。この析出したクロム（Ｃｒ）は、拡散反応、又は、置換反応によって処理金属表面に拡散浸透する。これにより、５～１００μｍ程度の耐摩耗層１２を形成することができる。ここで、クロム拡散浸透処理は、クロムを処理金属に対して拡散浸透できればよく、上述した拡散浸透処理の方法に限られるものではない。

　図３は、縦軸を摩耗量、横軸をクロム（Ｃｒ）含有量としたグラフである。
　図３に示すように、クロム含有量が多いほど（言い換えれば、クロム濃度が高いほど）処理金属の摩耗量を低減できる。処理金属の摩耗量は、クロム含有量の増加に対して二次関数的に減少する。つまり、上述したようにコーティング層１０は、クロム拡散浸透処理によってクロムの濃度が母材９から離れるほど高くなっており、コーティング層１０の表面の耐摩耗性が最も高くなっている。また、コーティング層１０は、母材９に近づくにつれてクロム濃度が低くなるため、母材９に近づくほど緻密に形成され、ピンホール等も形成されず、母材９の近傍では十分な耐食性が確保される。

　次に、上述したコーティング層１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
　図４は、この発明の第一実施形態におけるコーティング層の製造方法の処理フローである。
　図４に示すように、まず、母材９の表面に、例えば、クロムを２０ｗｔ％以上含有するニッケル基合金、又は、コバルト基合金の粉末を、低温プラズマ溶射等により吹き付ける。これにより、母材９の表面に２０μｍから１ｍｍ程度のクロムを含有するニッケル基合金、又は、クロムを含有するコバルト基合金からなる耐食層１１が形成される（ステップＳ０１；耐食層形成工程）。

　次いで、耐食層１１に対して上述したクロム拡散浸透処理を実施する（ステップＳ０２；耐摩耗層形成工程）。つまり、耐食層１１の表面にクロムの濃度が高い耐摩耗層１２が形成される。このクロム拡散浸透処理を行う際に、容器内で９００℃～１１００℃程度に加熱しながら処理を行うことで、酸化を伴わない環境下で耐食層１１と母材９との間で原子の拡散が起こるため、耐食層１１と母材９との密着力を高めることができる。そのため、耐食層１１が母材９から剥離し難くなり耐食層１１の信頼性が向上するという副次的な効果も生じる。ここで、クロム拡散浸透処理を行う前の下処理として、耐食層１１の表面を研磨するようにしても良い。このようにすることで、耐食層１１の表面の凹凸を均したり、酸化膜を除去したりすることができる。そのため、耐食層１１に対してクロムをより安定的に、且つ、均一な厚さで拡散浸透させることができる。更に、クロム拡散処理は、金属クロムを析出させるプロセスであり、溶射皮膜に元々存在していたピンホールを封孔でき、耐食性の一層の向上効果を発揮する。

　したがって、上述した第一実施形態によれば、母材９上にニッケル基合金、又は、コバルト基合金からなる耐食層１１が形成されるため、母材９を、硫黄分などによる腐食から守ることができる。さらに、耐食層１１の表面に耐摩耗層１２が形成されることで、固形物の衝突による耐食層１１の摩耗や剥離を抑制できる。

　また例えば、硬い耐摩耗層１２にヒビ等が生じても、このヒビ等の進行を耐食層１１で止めることができる。そのため、耐摩耗層１２に生じたヒビ等に腐食性の流体が入り込んだとしても、この流体が母材９への到達することを抑制できる。その結果、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保することができる。

　さらに、母材９の腐食や摩耗を低減できるため、圧縮機１の信頼性を向上することができる。
　また、耐食層１１を形成した後にクロム拡散浸透処理を行えばよいため、容易に耐食性と耐摩耗性に優れたコーティング層１０を形成することができる。

　この発明は、上述した第一実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した第一実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、第一実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

　例えば、上述した第一実施形態においては、コーティング層１０がインペラ５の表面に形成される場合について説明した。しかし、コーティング層１０を形成する箇所は、流体が流れる箇所であれば良く、インペラ５の表面に限られない。例えば、コーティング層１０を、流体が流れる流路の内壁に形成するようにしても良い。また、コーティング層１０は、圧縮機１が軸流圧縮機の場合には、動翼、および、静翼等の表面に形成される。

　さらに、上述した第一実施形態においては、インペラ５が３つ並んで設けられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、インペラ５を２つ以下備える圧縮機や４つ以上備える圧縮機にも適用できる（以下、第二から第五実施形態も同様）。

　さらに、上述した第一実施形態における圧縮機１は、海底生産システム、浮体式海洋石油貯蔵設備に使用される場合を例示した。しかし、この発明は、これら海底生産システム、浮体式海洋石油貯蔵設備で用いられる圧縮機に限られない（以下、第二から第五実施形態も同様）。

（第二実施形態）
　次にこの発明の第二実施形態を図面に基づき説明する。この第二実施形態においては、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
　図５は、この発明の第二実施形態におけるインペラの周方向断面図である。
　この発明の第二実施形態における圧縮機は、ケーシング２と、回転軸３と、軸受部４と、インペラ２０５と、を備えている。
　図５に示すように、インペラ２０５は、ディスク部２０と、ブレード部２１と、を備えている。
　ディスク部２０は、回転軸３に焼嵌め等により固定されている。このディスク部２０は、軸線Ｏ方向で流体Ｇがインペラ２０５に流入する流入側（図５中、左側）から軸線Ｏ方向で流入側とは反対側（図５中、右側）に向かって漸次拡径するように形成されている。このディスク部２０は、その軸線Ｏ方向の流入側に、凹状の曲面２２が形成されている。言い換えれば、この曲面２２は、軸線方向の流入側においては軸線Ｏと交差する方向を向き、軸線Ｏ方向で流入側とは反対側に向かうにつれて漸次軸線Ｏ方向を向くように湾曲して形成されている。

　ブレード部２１は、上述したディスク部２０の曲面２２から突出するように形成されている。より具体的には、ブレード部２１は、軸線Ｏを基準にした径方向の内側から外側に向かって曲面２２に沿うように帯状に延びている。この第二実施形態におけるブレード部２１は、径方向内側から径方向外側に向かって、その幅寸法が徐々に小さくなるように形成されている。このように形成されたブレード部２１は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。

　図６は、この発明の第二実施形態におけるインペラの斜視図である。
　図６に示すように、ブレード部２１は、周方向の一方に向かって湾曲して形成されている。ブレード部２１は、更に、軸線Ｏ方向の流入側ほど周方向の他方に配されるように傾斜して形成される。ブレード部２１は、更に、いわゆるリーディングエッジ（前縁部）２３から所定の位置に湾曲部２４を備えている。この湾曲部２４は、周方向の一方に向けて凸となるように湾曲している。ここで、ブレード部２１の形状は、上述した形状に限られない。例えば、ブレード部２１が湾曲して形成される一例について説明したが、湾曲せずに直線的に形成するようにしてもよい。

　インペラ２０５は、上述した構成を備えることで、回転軸３と共に軸線Ｏ回りに回転する。
　この回転により、インペラ２０５は、軸線Ｏ方向の流入側から流入した流体Ｇを、径方向外側に送出する。

　図７は、この発明の第二実施形態におけるブレード表面の拡大断面図である。
　図７に示すように、インペラ２０５は、その母材２０９の表面にコーティング層２１０を有している。母材２０９は、例えば、ステンレス鋼で形成される。コーティング層２１０は、母材２０９の耐食性、および、耐摩耗性を担保する。このコーティング層２１０は、耐食層２１１と、耐摩耗層２１２と、をそれぞれ備えている。

　耐食層２１１は、インペラ２０５の母材２０９の表面を覆うようにして層状に形成される。この耐食層２１１は、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金、より具体的には、クロム濃度が２０ｗｔ％以上のニッケル基合金、又は、クロム濃度が２０ｗｔ％以上のコバルト基合金により形成される。耐食層２１１は、例えば、ニッケル基合金、および、コバルト基合金の粉末を母材２０９の表面に溶射により吹き付けて形成することができる。

　ニッケル基合金としては、例えば、Ｎｉ－２０Ｃｒ、Ｎｉ－５０Ｃｒ、ハステロイＸ（登録商標：Ｎｉ－２２Ｃｒ－１．５Ｃｏ－９Ｍｏ－０．６Ｗ－１８．５Ｆｅ）、および、インコネル６２５（登録商標：Ｎｉ－２１．５Ｃｒ－９Ｍｏ－３．６Ｎｂ－０．２Ａｌ－０．２Ｔｉ－２．５Ｆｅ）などを用いることができる。また、コバルト基合金としては、例えば、Ｈａｙｎｅｓ　ａｌｌｏｙ　１８８（登録商標：Ｃｏ－２２Ｃｒ－１４Ｗ－３Ｆｅ），ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ（Ｃｏ－３２Ｎｉ－２１Ｃｒ－８Ａｌ－０．５Ｙ）や，ＣｏＣｒＡｌＹ（Ｃｏ－２９Ｃｒ－６Ａｌ－０．８Ｙ）等を用いることができる。耐食層２１１の厚さは、例えば、２０μｍ～１ｍｍ程度とされる。上述した溶射の方法としては、例えば、低圧プラズマ溶射、大気圧中におけるプラズマ溶射、および、超高速溶射等、種々の溶射方法を採用できる。

　耐摩耗層２１２は、耐食層２１１の表面にクロム拡散浸透処理を施すことで形成される。このクロム拡散浸透処理は、耐食性に優れるクロムを拡散浸透させる処理である。このように耐食層２１１の表面にクロム拡散浸透処理を施すことで、耐食層２１１よりも十分にクロム濃度の高い硬い層がコーティング層２１０の表面に形成される。クロム拡散浸透処理により形成される耐摩耗層２１２は、表面から遠いほど、言い換えれば母材２０９に近いほどクロムの含有量が減少する。この第二実施形態における表面のクロム濃度は、ほぼ１００％となっており、表面における硬度はＨＶ８００程度以上となる。例えば、クロム濃度が５０ｗｔ％よりも高い場合、過度に硬くなり延性が失われ、疲労強度が低下する。そのため、耐摩耗層２１２は、固形物の衝突によりヒビや割れ等が生じる場合がある。クロム濃度が５０ｗｔ％以下の場合（例えば、２０ｗｔ％の場合）には、硬度はＨＶ３００程度となり、延性があり疲労強度が十分に確保されるため、耐摩耗層２１２のようなヒビや割れ等はまず生じない。

　図３に示すように、クロム含有量が多いほど（言い換えれば、クロム濃度が高いほど）処理金属の摩耗量を低減できる。処理金属の摩耗量は、クロム含有量の増加に対して二次関数的に減少する。

　つまり、上述したようにコーティング層２１０は、クロム拡散浸透処理によってクロムの濃度が母材２０９から離れるほど高くすることができ、コーティング層２１０の表面の耐摩耗性を最も高くすることができる。このクロム拡散浸透処理を行ったコーティング層２１０は、母材２０９に近づくにつれてクロム濃度が低くなる。そのため、母材２０９に近づくほど緻密に形成され、ピンホール等も形成されず、母材２０９の近傍では十分な耐食性が確保される。

　図５、図３に示すように、上述したコーティング層２１０は、少なくともブレード部２１のリーディングエッジ（前縁部）２３を含む第一領域３０の表面のクロム濃度が、第一領域３０以外の第二領域３１の表面のクロム濃度よりも高くなるように形成されている。図５において、ブレード部２１の破線よりも左側が第一領域３０、右側が第二領域３１である。

　ここで、リーディングエッジ２３は、圧縮機１に流入した流体Ｇが、最も高速で衝突する部位である。リーディングエッジ２３よりも下流においては、流体Ｇがブレード部２１の外周側に旋回するため、流体Ｇの衝突速度は大きく低下する。つまり、第一領域３０は、ブレード部２１の表面のうち、最も摩耗し易い領域を含むように設定されている。しかし、第一領域３０は、クロム濃度が高いことで、その硬度が相対的に高く（例えば、ＨＶ１０００程度に）なるため、その領域が広過ぎると製造時等における取り扱いが難しくなる。第一領域３０の硬度が高いことで、延性が低下して疲労強度が低下する可能性がある。

　そこで、インペラ２０５では、第一領域３０の表面のクロム濃度のみを高く（例えば、１００％近くに）している。例えば、第一領域３０は、ブレード部２１の表面のうち、軸線Ｏ方向でリーディングエッジ２３から、ブレード部２１の軸線Ｏ方向における長さ寸法（以下、単に軸方向寸法と称する）の５０％の領域とすることができる。このようにすることで、軸方向寸法の５０％よりも広い領域に第一領域３０を設定する場合と比較して、リーディングエッジ２３および、その近傍における摩耗を抑制しつつ、製造時の割れ等を抑制して取り扱いを容易にし、更に疲労強度の低下を抑制することができる。

　第一領域３０は、リーディングエッジ２３から軸方向寸法の２５％の領域としても良い。このようにすることで、リーディングエッジ２３および、その近傍における摩耗を抑制しつつ、第一領域３０のリーディングエッジ２３からの軸方向寸法が５０％の場合よりも更に疲労強度の更なる低下を図り、製造時の取り扱い性を向上することができる。

　第一領域３０は、更に、リーディングエッジ２３から軸方向寸法の１０％の領域としても良い。この場合、特にリーディングエッジ２３における摩耗を抑制しつつ、第一領域３０のリーディングエッジ２３からの軸方向寸法が５０％や２５％の場合と比較して、疲労強度の更なる低下を図り、最も製造時の取り扱い性を向上することができる。ここで、第一領域３０が、リーディングエッジ２３から軸方向寸法の１０％の領域よりも狭い場合、リーディングエッジ２３に対して耐摩耗層１２を正確に施工するために熟練を要し、作業者にかかる負担が増加してしまう可能性がある。

　第一領域３０は、上述した５０％、２５％、および、１０％という領域にも限られない。例えば、図６に示すように、ブレード部２１に湾曲部２４が形成されている場合には、軸線Ｏ方向でブレード部２１のリーディングエッジ２３から湾曲部２４の頂点Ｔまでの領域を、第一領域３０としても良い。このようにすることで、特に微粒子等の衝突による摩耗が顕著となるリーディングエッジ２３から湾曲部２４の頂点までの領域を耐摩耗層１２により効率よく保護できる。

　図８は、縦軸をクロム（Ｃｒ）含有量、横軸をコーティング層の深さとしたグラフである。この図８においては、この第二実施形態における第一領域３０のクロム含有量（言い換えれば、クロム濃度）を実線、第二領域３１のクロム含有量（言い換えれば、クロム濃度）を破線で示している。
　図８に示すように、母材２０９の表面に形成される耐食層２１１は、第一領域３０と第二領域３１とでクロム濃度が異なる。より具体的には、耐食層１１は、第一領域３０におけるクロム濃度の方が、第二領域３１のクロム濃度よりも高くなっている。ここで、この第二実施形態の耐食層１１のクロム濃度は、第一領域３０、第二領域３１ともに、２０ｗｔ％から５０ｗｔ％の範囲内とされ、この範囲内で第一領域３０と第二領域３１との各クロム濃度に差がつけられている。

　この第二実施形態におけるコーティング層２１０は、上述したクロム濃度の異なる耐食層２１１の第一領域３０と第二領域３１との両方に対して、同一のクロム拡散浸透処理を施すことで耐摩耗層２１２が形成されている。このクロム拡散浸透処理によれば、第一領域３０および第二領域３１の両方の耐食層２１１の表面に均等にクロムが拡散浸透する。これにより、第一領域３０と第二領域３１との両方の表面に耐食層２１１よりもクロム濃度の高い耐摩耗層２１２が形成される。

　この際、第一領域３０および第二領域３１の両方の耐食層２１１の表面に均等にクロムが拡散浸透するため、第一領域３０の耐摩耗層２１２の表面の方が、第二領域３１の耐摩耗層２１２の表面よりもクロム濃度が高くなり耐摩耗性が高くなる。第一領域３０および第二領域３１の各耐摩耗層２１２のクロム濃度は、コーティング層２１０の表面から拡散浸透到達限界に向かって徐々に低下する。拡散浸透到達限界とは、クロム拡散浸透処理によりクロムがコーティング層２１０の表面から到達可能な深さの限界である。

　次に、この第二実施形態におけるインペラ２０５の製造方法について図面を参照しながら説明する。
　図９は、この発明の第二実施形態におけるインペラの製造方法の処理フローである。図１０は、この発明の第二実施形態におけるブレード部の母材に、耐食層を形成した状態を示す拡大断面図である。

　図９に示すように、まず、ブレード部２１の母材２０９の表面に、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金の粉末を、低圧プラズマ溶射等により吹き付ける（ステップＳ２０１；耐食層形成工程）。より具体的には、母材２０９の第一領域３０にクロムを含有するニッケル基合金の粉末、又は、クロムを含有するコバルト基合金の粉末を、低圧プラズマ溶射等により吹き付ける。同様に、母材２０９の第二領域３１にクロムを含有するニッケル基合金の粉末、又は、クロムを含有するコバルト基合金の粉末を、低圧プラズマ溶射等により吹き付ける。この際、第一領域３０のクロム濃度が、第二領域３１のクロム濃度よりも高くなるようにする。

　この第二実施形態の一例では、第一領域３０に吹き付けるニッケル基合金、又は、コバルト基合金の粉末は、クロムを５０ｗｔ％含有する。第二領域３１に吹き付けるニッケル基合金、又は、コバルト基合金の粉末は、クロムを２０ｗｔ％含有する。このようにすることで、図１０に示すように、第一領域３０、第二領域３１共に、母材２０９の表面に２０μｍから１ｍｍ程度のクロムを含有するニッケル基合金、又は、クロムを含有するコバルト基合金からなる耐食層２１１が形成される。

　次いで、第一領域３０の耐食層２１１、および、第二領域３１の耐食層２１１に対して上述したクロム拡散浸透処理を実施する（ステップＳ２０２；耐摩耗層形成工程）。これにより、図７に示すように、耐食層２１１の表面全体に、所定厚さでクロムの濃度が耐食層２１１よりも相対的に高い耐摩耗層２１２が形成される。

　ここで、この第二実施形態の一例では、第一領域３０、および、第二領域３１の両方においてクロム濃度が５０ｗｔ％程度上昇する。このクロム拡散浸透処理を行う際に、容器内で９００℃～１１００℃程度に加熱しながら処理を行うことで、酸化を伴わない環境下で耐食層２１１と母材２０９との間で原子の拡散が起こるため、耐食層２１１と母材２０９との密着力を高めることができる。そのため、耐食層２１１が母材２０９から剥離し難くなり耐食層２１１の信頼性が向上するという副次的な効果も生じる。

　ここで、クロム拡散浸透処理を行う前の下処理として、耐食層２１１の表面を研磨するようにしても良い。このようにすることで、耐食層２１１の表面の凹凸を均したり、酸化膜を除去したりすることができる。そのため、耐食層２１１に対してクロムをより安定的に、且つ、均一な厚さで拡散浸透させることができる。更に、クロム拡散処理は、金属クロムを析出させるプロセスであり、溶射皮膜に元々存在していたピンホールを封孔でき、耐食性の一層の向上効果を発揮する。

　したがって、上述した第二実施形態によれば、インペラ２０５の母材２０９上にニッケル基合金、又は、コバルト基合金からなる耐食層２１１が形成されるため、母材２０９を、硫黄分などによる腐食から守ることができる。さらに、インペラ２０５のうち、流速が高く、粒子の衝突による摩耗が生じやすいブレード部２１のリーディングエッジ２３を含む第一領域３０の表面の硬度を、第二領域３１の表面の硬度よりも相対的に高めることができる。その結果、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保できる。また、インペラ２０５の全体に硬質な表面処理を施すことによる疲労強度の低下を抑制できるため、信頼性、および、製造性の低下を抑制することができる。

　さらに、上述した第二実施形態では、第一領域３０の耐食層２１１が、第二領域３１の耐食層２１１よりもクロム濃度が高くなるように形成され、更にクロム拡散浸透処理により第一領域３０、および、第二領域３１の両方に耐摩耗層２１２が形成されている。そのため、第一領域３０と第二領域３１との両方に耐摩耗層２１２を形成しつつ、第一領域３０の表面のクロム濃度を、第二領域３１の表面のクロム濃度よりも高めることができる。そのため、第一領域３０の表面の硬度を、第二領域３１の表面の硬度よりも相対的に高くすることができる。

（第二実施形態の変形例）
　次に、この発明の第二実施形態の変形例を図面に基づき説明する。この変形例は、上述した第二実施形態とコーティング層２１０の構造が異なる。そのため、この変形例の説明においては、上述した第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
　図１１は、この発明の第二実施形態の変形例における図７に相当する拡大断面図である。
　図１１に示すように、インペラ２０５ａは、その母材２０９の表面にコーティング層２１０ａを有している。このコーティング層２１０ａは、耐食層２１１ａと、耐摩耗層２１２ａと、をそれぞれ備えている。

　耐食層２１１ａは、インペラ２０５の母材２０９の表面を覆うようにして層状に形成される。この耐食層２１１ａは、上述した第二実施形態と同様に、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金、より具体的には、クロム濃度が２０ｗｔ％以上のニッケル基合金、又は、クロム濃度が２０ｗｔ％以上のコバルト基合金により形成される。この耐食層２１１ａのクロム濃度は、例えば、２０ｗｔ％から５０ｗｔ％の範囲内とされている。

　耐摩耗層２１２ａは、耐食層２１１ａの表面のうち、リーディングエッジ２３を含む第一領域３０にクロム拡散浸透処理を施すことで形成される。耐摩耗層２１２ａは、第一領域３０以外の第二領域３１には形成されない。つまり、コーティング層２１０ａの表面のうち、第一領域３０の表面には、耐食層２１１ａよりも十分にクロム濃度の高い硬い層が形成される。

　次に、この変形例におけるインペラ２０５ａの製造方法について図面を参照しながら説明する。図１２は、この発明の第二実施形態の変形例におけるインペラの製造方法の処理フローである。
　図１２に示すように、まず、ブレード部２１の母材２０９の表面に、ニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末を、低圧プラズマ溶射等により吹き付ける（ステップＳ２０１；耐食層形成工程）。より具体的には、母材２０９の第一領域３０、および、第二領域３１の両方に、クロムを含有するニッケル基合金の粉末、又は、クロムを含有するコバルト基合金の粉末を、低圧プラズマ溶射等により吹き付ける。この際、第一領域３０に吹き付けるニッケル基合金、又は、コバルト基合金と、第二領域３１に吹き付けるニッケル基合金、又は、コバルト基合金とは、同一とされる。つまり、母材２０９の表面には、クロム濃度が一定の耐食層２１１ａが一様に形成される。この変形例では、第一領域３０、および、第二領域３１に吹き付けるニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末は、例えば、クロムをそれぞれ２０ｗｔ％含有する。

　次いで、第二領域３１の表面をマスキング処理する（ステップＳ２１１；マスキング工程）。このマスキング処理は、第二領域３１に対してクロム拡散浸透処理による塩化クロムガスの浸透を阻害できればよい。ここで、マスキング処理としては、メタルマスキングを例示できる。さらに、このメタルマスキングとしては、第一領域３０だけを露出させて、第二領域３１を金属ボックス（図示せず）により覆う方法が例示できる。また、マスキングの方法としては、粉末状又はスラリー状のマスキング材（例えば、ＡＰＶ社製等）を第二領域３１に付着させて覆う方法も例示できる。粉末状のマスキング材を用いる場合には、バインダーを加えることでマスキング材を第二領域３１の表面に付着させることができる。

　その後、第一領域３０の耐食層２１１ａに対して上述したクロム拡散浸透処理を実施する（ステップＳ２０２；耐摩耗層形成工程）。ここで、第二領域３１の耐食層１１には、マスキング処理が施されているため、第一領域３０のみにクロム拡散浸透処理が施される。これにより、図１１に示すように、耐食層２１１ａの表面のうち、第一領域３０の表面に所定厚さでクロムの濃度が高い耐摩耗層２１２ａが形成される。ここで、この変形例では、第一領域３０の耐摩耗層２１２ａの表面は、クロム濃度が１００ｗｔ％程度まで上昇し、第二領域３１の耐食層２１１ａの表面は、クロム濃度が２０ｗｔ％程度となる。

　したがって、上述した第二実施形態の変形例によれば、第一領域３０および第二領域３１ともに同じニッケル基合金、又は、コバルト基合金を母材２０９上に積層すればよいため、耐食層２１１ａを容易に形成できる。さらに、第一領域３０の表面にのみクロム拡散浸透処理を施すので、第一領域３０のクロム濃度と、第二領域３１の表面のクロム濃度との差をより大きくすることができる。言い換えれば、第二領域３１の表面の硬度を高めずに、第一領域３０の表面の硬度のみを高めることができる。そのため、固形物が高速で衝突し易い第一領域３０の耐摩耗性を向上させつつ、第二領域３１の表面における疲労強度の低下を十分に抑制することができる。

　さらに、第一領域３０を残して第二領域３１のみをマスキング処理することで、容易、且つ、安定的に、クロム拡散浸透処理を第一領域３０の耐食層２１１ａの表面に施すことができる。また、第二領域３１へのクロムの拡散浸透を効果的に抑制することができる。

　この第二実施形態の変形例では、上述した第二実施形態と同様に、クロム拡散浸透処理を行う際に、酸化を伴わない環境下で耐食層２１１ａと母材２０９との間で原子の拡散が起こるため、耐食層２１１ａと母材２０９との密着力を高めることができる。
　クロム拡散浸透処理を行う前の下処理として、耐食層２１１ａの表面を研磨するようにしても良い。

　この発明は、上述した第二実施形態、および、その変形例に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した第二実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、第二実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

　上述した第二実施形態の変形例においては、マスキング処理を行った後にクロム拡散浸透処理を行う場合について説明した。しかし、第二領域３１の表面に対して第一領域３０の表面におけるクロム濃度が相対的に高くなれば良く、例えば、マスキング処理を省略した状態で、第一領域３０を重点的にクロム拡散浸透処理するようにしても良い。

　上述した第二実施形態の圧縮機は、いわゆるオープン型のインペラ２０５を備える場合について説明した。しかし、インペラ２０５は、オープン型に限られない。例えば、カバー部材を備えるクローズ型のインペラであっても良い。

（第三実施形態）
　次に、この発明の第三実施形態を図面に基づき説明する。この第三実施形態においては、第一、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
　図１３は、この発明の第三実施形態におけるインペラ表面の拡大断面図である。
　この第三実施形態における圧縮機は、ケーシング２と、回転軸３と、軸受部４と、インペラ３０５と、を備えている。インペラ３０５は、ディスク部２０と、ブレード部２１と、を備えている。
　図１３に示すように、インペラ３０５は、その母材３０９の表面にコーティング層３１０を有している。母材３０９は、例えば、ステンレス鋼で形成される。コーティング層３１０は、母材３０９の耐食性、および、耐摩耗性を担保する。このコーティング層３１０は、耐食層３１１を備えている。

　耐食層３１１は、インペラ３０５の母材３０９の表面を覆うようにして層状に形成される。この耐食層３１１は、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金、より具体的には、クロム濃度が２０ｗｔ％以上のニッケル基合金、又は、クロム濃度が２０ｗｔ％以上のコバルト基合金により層状に形成されている。耐食層３１１は、この耐食層３１１を形成するニッケル基合金、又は、コバルト基合金よりも硬度の高い材料により形成される複数の硬質粒子Ｋを層内に有している。この第三実施形態における耐食層３１１は、ニッケル基合金のクロム濃度、および、コバルト基合金のクロム濃度が共に２０～５０ｗｔ％とされている。ここで、クロム濃度が２０ｗｔ％を下回る場合は、摩耗し易くなり、クロム濃度が５０ｗｔ％を上回る場合は、硬度が上昇しすぎて、ピンホール等が形成され耐食性が低下するとともに、延性の低下により疲労強度が低下して取り扱いが難しくなる。

　ニッケル基合金としては、例えば、Ｎｉ－２０Ｃｒ、Ｎｉ－５０Ｃｒ、ハステロイＸ（登録商標：Ｎｉ－２２Ｃｒ－１．５Ｃｏ－９Ｍｏ－０．６Ｗ－１８．５Ｆｅ）、および、インコネル６２５（登録商標：Ｎｉ－２１．５Ｃｒ－９Ｍｏ－３．６Ｎｂ－０．２Ａｌ－０．２Ｔｉ－２．５Ｆｅ）などを用いることができる。また、コバルト基合金としては、例えば、Ｈａｙｎｅｓ　ａｌｌｏｙ　１８８（登録商標：Ｃｏ－２２Ｃｒ－１４Ｗ－３Ｆｅ），ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ（Ｃｏ－３２Ｎｉ－２１Ｃｒ－８Ａｌ－０．５Ｙ）や，ＣｏＣｒＡｌＹ（Ｃｏ－２９Ｃｒ－６Ａｌ－０．８Ｙ）等を用いることができる。耐食層３１１の厚さは、例えば、２０μｍ～１ｍｍ程度とされる。ここで、ニッケル基合金、および、コバルト基合金の硬度は、ビッカース硬さでＨＶ３００程度である。つまり、この第三実施形態におけるニッケル基合金、および、コバルト基合金は、それぞれ延性があり疲労強度が十分に確保される。そのため、硬度が過度に高いことによるヒビや割れ等は生じ難くなっている。

　硬質粒子Ｋとしては、例えば、タングステンカーバイト（ＷＣ）、炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、立方晶窒化ホウ素（Ｃｂｎ）、および、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などを用いることができる。硬質粒子Ｋの硬度は、例えば、ビッカース硬さで、タングステンカーバイトでＨＶ２５００程度、炭化クロムでＨＶ１３００程度である。さらに、炭化ケイ素でＨＶ２４００程度、窒化ケイ素でＨＶ１８００程度、立方晶窒化ホウ素でＨＶ５０００程度、酸化アルミニウムでＨＶ２２００程度となる。さらに、硬質粒子Ｋは、粒径が５～５０μｍに形成されている。ここで、硬質粒子Ｋの粒径が５μｍを下回ると、摩耗に対する抵抗が低下すると共に，成膜時に凝集しやすくなり，不均一な組織となりやすい。硬質粒子Ｋの粒径が５０μｍを上回ると、耐食層３１１の層内に硬質粒子Ｋを分散させることが困難になる。

　耐食層３１１は、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金に対して、５０～９０ｖｏｌ％の硬質粒子Ｋを含んでいる。言い換えれば、耐食層３１１は、１０～５０ｖｏｌ％のニッケル基合金、又は、コバルト基合金を含んでいる。耐食層３１１の層内において、複数の硬質粒子Ｋは、均一に分散するようにして配置されている。ここで、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金に対する硬質粒子Ｋの割合が５０ｖｏｌ％を下回ると、流体Ｇに含まれる固形物が硬質粒子Ｋに衝突する確率が低下して耐食層３１１の摩耗を十分に低減できない。
　ニッケル基合金、又は、コバルト基合金に対する硬質粒子Ｋの割合が９０ｖｏｌ％を上回ると、耐食層３１１の殆んどが硬質粒子Ｋとなるため、耐食層３１１の緻密さが低下し過ぎて、腐食性の流体Ｇに対して十分な耐食性能を発揮できなくなる。

　耐食層３１１は、溶射によって形成することができる。この溶射の方法としては、例えば、低圧プラズマ溶射、大気圧中におけるプラズマ溶射、および、超高速溶射等、種々の溶射方法を採用できる。この溶射で用いる溶射材は、ニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末に対して、硬質粒子Ｋを予め混合したものを用いることができる。このように硬質粒子Ｋを、ニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末に対して上述した割合（ｖｏｌ％）で混合する。

　次に、この第三実施形態におけるコーティング層の製造方法について図面を参照しながら説明する。
　図１４は、この発明の第三実施形態におけるコーティング層の製造方法の処理フローである。
　図１４に示すように、まず、溶射材を作成する（ステップＳ３０１；溶射材作成工程）。より具体的には、ニッケル基合金の粉末（例えば、平均粒径５０μｍ程度）、又は、コバルト基合金の粉末（例えば、平均粒径５０μｍ程度）に、これらニッケル基合金、および、コバルト基合金よりも硬度の高い材料から形成された硬質粒子Ｋを５０～９０ｖｏｌ％（例えば、７５ｖｏｌ％）混合する。

　次いで、作成した溶射材を、母材３０９の表面に溶射する（ステップＳ３０２；溶射工程）。
　溶射の方法としては、例えば、低圧プラズマ溶射、大気圧中におけるプラズマ溶射、および、超高速溶射等、種々の溶射方法を採用できる。この溶射によって、母材３０９の表面を覆うようにして、例えば、２０μｍ～１ｍｍ程度の耐食層３１１を形成する。これにより、層内に硬質粒子Ｋが一様に分散された耐食層３１１が形成される。

　したがって、上述した第三実施形態によれば、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金の有する耐食性によって、母材３０９に腐食性の流体Ｇが接触することを抑制できる。さらに耐食層３１１の層内に硬質粒子Ｋが含まれることによって、腐食性の流体Ｇに含まれる固形物Ｓが耐食層３１１の表面に衝突した場合に、耐食層３１１の硬質粒子Ｋにはじかれる。また、層内に硬質粒子Ｋを含むことで、耐食層３１１自体の硬度を増加させることができる。そのため、流体Ｇに含まれる固形物Ｓの衝突による耐食層３１１の摩耗を抑制できる。その結果、固形物Ｓを含む腐食性の流体Ｇを取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保することができる。

　さらに、耐食層３１１が、５０～９０ｖｏｌ％の硬質粒子Ｋを含むので、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金による耐食性を確保しつつ、流体Ｇに含まれる固形物Ｓが衝突することによる耐食層３１１の摩耗を、より効果的に抑制できる。
　さらに、硬質粒子Ｋが、タングステンカーバイト、炭化クロム、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、および、立方晶窒化ホウ素のうち、少なくとも一つから形成されているため、硬質粒子Ｋの硬度をニッケル基合金、コバルト基合金よりも高くして流体Ｇに含まれる固形物Ｓが衝突することによる耐食層３１１の摩耗を、より効果的に抑制できる。

　さらに、ニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末に、硬質粒子Ｋを混合して溶射材を作成し、この溶射材を母材３０９に吹き付けるだけで耐食層３１１を形成することができる。そのため、耐食性、および、耐摩耗性に優れた耐食層３１１を容易に形成することができる。

　さらに、上述した実施形態の圧縮機１によれば、流体Ｇと接触する部分の腐食や摩耗を抑制できる。そのため、信頼性の向上を図ることができる。

　この発明は、上述した第三実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した第三実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

　上述した第三実施形態においては、硬質粒子Ｋが、タングステンカーバイト、炭化クロム、アルミナ、および、立方晶窒化ホウ素のうち、単一の粒子を用いる場合を例示した。しかし、硬質粒子Ｋは、タングステンカーバイト、炭化クロム、アルミナ、窒化ケイ素，炭化ケイ素，および、立方晶窒化ホウ素の各粒子のうち、複数種類の粒子を混ぜて使用し各硬質粒子単体特性の相乗効果による、更なる耐食性も期待出来る。

　さらに、上述した第三実施形態においては、母材３０９の表面に耐食層３１１が直接形成される場合を例示した。しかし、耐食層３１１は、最外層に形成されていればよく、例えば、耐食層３１１と、母材３０９との間に他の層を設けるようにしても良い。

（第四実施形態）
　次に、この発明の第四実施形態を図面に基づき説明する。この第四実施形態においては、第一、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
　図１５は、この発明の第四実施形態におけるインペラの表面の拡大断面図である。
　この第四実施形態における圧縮機は、ケーシング２と、回転軸３と、軸受部４と、インペラ４０５と、を備えている。インペラ４０５は、ディスク部２０と、ブレード部２１と、を備えている。
　図１５に示すように、インペラ４０５は、その母材４０９の表面にコーティング層４１０を有している。母材４０９は、例えば、ステンレス鋼で形成される。コーティング層４１０は、母材４０９の耐食性、および、耐摩耗性を担保する。このコーティング層４１０は、耐食層４１１と、耐摩耗層４１２と、をそれぞれ備えている。

　耐食層４１１は、母材４０９の表面を覆うようにして層状に形成される。この耐食層４１１は、ニッケル－アルミニウム合金により形成される。耐食層４１１は、例えば、プラズマ溶射や、ワイヤー溶射などにより形成することができる。プラズマ溶射の場合、酸化ニッケルの粉末と、アルミニウムの粉末との混合物を母材４０９の表面に溶射により吹き付けることで耐食層４１１を形成できる。このニッケル－アルミニウム合金には、アルミニウムが１～１０ｗｔ％含まれる。言い換えれば、ニッケル－アルミニウム合金には、ニッケルが９０から９９ｗｔ％含まれる。ここで、母材４０９の表面に溶射してニッケル－アルミニウム合金の層を形成する場合、テルミット反応により高温になるため、非常に緻密な層を形成することができる。このニッケル－アルミニウム合金は、非常に柔らかく延性が高い。また、母材とも極わずかに融合することから、母材との密着力は極めて高くなる。つまり、母材４０９の変形に対して、ヒビや割れ等が生じることなく追従できる。

　耐摩耗層４１２は、耐食層４１１の表面にクロム拡散浸透処理を施すことで形成される。このクロム拡散浸透処理は、耐摩耗性に優れるクロムを拡散浸透させる処理である。このように耐食層４１１の表面にクロム拡散浸透処理を施すことで、耐食層４１１よりも十分にクロム濃度の高い硬い層がコーティング層４１０の表面に形成される。クロム拡散浸透処理により形成される耐摩耗層４１２は、表面から遠いほど、言い換えれば母材４０９に近いほどクロムの濃度が減少する。この第四実施形態における表面のクロム濃度は、ほぼ１００％となっており、表面における硬度はＨＶ８００程度以上となる。

　すなわち、クロム（Ｃｒ）は、塩酸（ＨＣｌ）と反応し、塩化クロム（ＣｒＣｌ_２；蒸気）となる。この塩化クロムは、処理金属の表面で水素（Ｈ２）によって還元されてクロム（Ｃｒ）が析出する。この析出したクロム（Ｃｒ）は、拡散反応、又は、置換反応によって処理金属表面に拡散浸透する。これにより、５～１００μｍ程度の耐摩耗層４１２を形成することができる。ここで、クロム拡散浸透処理は、クロムを処理金属に対して拡散浸透できればよく、上述した拡散浸透処理の方法に限られるものではない。

　図３に示すように、クロム含有量が多いほど（言い換えれば、クロム濃度が高いほど）処理金属の摩耗量を低減できる。処理金属の摩耗量は、クロム含有量の増加に対して二次関数的に減少する。つまり、上述したようにコーティング層４１０は、クロム拡散浸透処理によってクロムの濃度が母材４０９から離れるほど高くなっており、コーティング層４１０の表面の耐摩耗性が最も高くなっている。また、コーティング層４１０は、母材４０９に近づくにつれてクロム濃度が低くなるため、母材４０９に近づくほど緻密に形成され、ピンホール等も形成されず、母材４０９の近傍では十分な耐食性が確保される。

　次に、上述したコーティング層４１０の製造方法について図面を参照しながら説明する。
　図１６は、この発明の第四実施形態におけるコーティング層の製造方法の処理フローである。
　図１６に示すように、まず、母材４０９の表面に、酸化ニッケル（例えば、９５ｗｔ％）、および、アルミニウム（例えば、５ｗｔ％）を溶射材として、プラズマ溶射等により吹き付ける。これにより、母材４０９の表面に２０μｍから１ｍｍ程度のニッケル－アルミニウム合金からなる耐食層４１１が形成される（ステップＳ４０１；耐食層形成工程）。

　次いで、耐食層４１１に対して上述したクロム拡散浸透処理を実施する（ステップＳ４０２；耐摩耗層形成工程、クロム拡散浸透処理工程）。これにより、耐食層４１１の表面にクロムの濃度が高い耐摩耗層４１２が形成される。このクロム拡散浸透処理を行う際に、容器内で９００℃～１１００℃程度に加熱しながら処理を行うことで、酸化を伴わない環境下で耐食層４１１と母材４０９との間で原子の拡散が起こるため、耐食層４１１と母材４０９との密着力を高めることができる。そのため、耐食層４１１が母材４０９から剥離し難くなり耐食層４１１の信頼性が向上するという副次的な効果も生じる。

　ここで、クロム拡散浸透処理を行う前の下処理として、耐食層４１１の表面を研磨するようにしても良い。このようにすることで、耐食層４１１の表面の凹凸を均したり、酸化膜を除去したりすることができる。そのため、耐食層４１１に対してクロムをより安定的に、且つ、均一な厚さで拡散浸透させることができる。更に、クロム拡散処理は、金属クロムを析出させるプロセスであり、溶射皮膜に元々存在していたピンホールを封孔でき、耐食性の一層の向上効果を発揮する。

　したがって、上述した第四実施形態によれば、母材４０９の表面に緻密で延性の高いニッケル－アルミニウム合金の耐食層４１１を形成することができる。さらに、耐食層４１１を覆うように耐摩耗層４１２が形成されているので、流体Ｇに含まれる固形物の衝突による耐食層４１１の摩耗を抑制できる。加えて、耐食層４１１の延性が高いことで、母材４０９の変形を耐食層４１１に吸収させて耐食層４１１へ作用する応力を緩和できる。そのため、耐摩耗層４１２の硬度が高い場合であっても、耐摩耗層４１２にヒビ、割れ、剥離等の損傷が発生することを抑制できる。その結果、固形物を含む腐食性の流体Ｇを取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保することができる。

　さらに、クロム拡散浸透処理によって、ニッケル－アルミニウム合金を層状に備える耐食層４１１の表面に、耐摩耗層４１２としてクロム濃度の高い硬い層を形成することができる。そのため、流体Ｇに含まれる固形物の衝突により耐食層４１１が摩耗して母材４０９が摩耗することを抑制しつつ、耐食層４１１の耐食性を十分に維持することができる。

　さらに、上述したコーティング層４１０を圧縮機に適用することで、固形物を含む腐食性の流体Ｇを取り扱う際の信頼性を向上できる。
　さらに、耐食層４１１の表面にクロム拡散浸透処理を施すだけで耐摩耗層４１２を形成できるため、耐食性と耐摩耗性との両方を有するコーティング層４１０を容易に形成することができる。

　加えて、ニッケル－アルミニウム合金の表面のクロム濃度を上昇させて、ニッケル－アルミニウム合金の表面の硬度を高めることができる。ニッケル－アルミニウム合金の表面から母材４０９に近づくほどクロム濃度を低下させることができる。そのため、耐食層４１１は、緻密で十分な延性を確保した層を確保できる。

（第五実施形態）
　次に、この発明の第五実施形態を図面に基づき説明する。この第五実施形態は、上述した第四実施形態と耐摩耗層４１２の構成が異なるだけである。そのため、第四実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
　図１７は、この発明の第五実施形態における図１５に相当する拡大断面図である。
　図１７に示すように、インペラ４０５ａは、その母材４０９の表面にコーティング層４１０ａを有している。母材４０９は、例えば、ステンレス鋼で形成される。コーティング層４１０ａは、母材４０９の耐食性、および、耐摩耗性を担保する。このコーティング層４１０ａは、耐食層４１１と、耐摩耗層４１２ａと、を備えている。

　耐食層４１１は、インペラ４０５ａの母材４０９の表面を覆うようにして層状に形成される。この耐食層４１１は、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金、より具体的には、クロム濃度が２０ｗｔ％以上のニッケル基合金、又は、クロム濃度が２０ｗｔ％以上のコバルト基合金により層状に形成されている。この第一実施形態における耐食層４１１は、ニッケル基合金のクロム濃度、および、コバルト基合金のクロム濃度が共に２０～５０ｗｔ％とされている。ここで、クロム濃度が２０ｗｔ％を下回る場合は、摩耗し易くなり、クロム濃度が５０ｗｔ％を上回る場合は、硬度が上昇しすぎて、ピンホール等が形成され耐食性が低下するとともに、延性の低下により疲労強度が低下して取り扱いが難しくなる。

　ニッケル基合金としては、例えば、Ｎｉ－２０Ｃｒ、Ｎｉ－５０Ｃｒ、ハステロイＸ（登録商標：Ｎｉ－２２Ｃｒ－１．５Ｃｏ－９Ｍｏ－０．６Ｗ－１８．５Ｆｅ）、および、インコネル６２５（登録商標：Ｎｉ－２１．５Ｃｒ－９Ｍｏ－３．６Ｎｂ－０．２Ａｌ－０．２Ｔｉ－２．５Ｆｅ）などを用いることができる。また、コバルト基合金としては、例えば、Ｈａｙｎｅｓ　ａｌｌｏｙ　１８８（登録商標：Ｃｏ－２２Ｃｒ－１４Ｗ－３Ｆｅ），ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ（Ｃｏ－３２Ｎｉ－２１Ｃｒ－８Ａｌ－０．５Ｙ）や，ＣｏＣｒＡｌＹ（Ｃｏ－２９Ｃｒ－６Ａｌ－０．８Ｙ）等を用いることができる。耐食層４１１の厚さは、例えば、２０μｍ～１ｍｍ程度とされる。上述した溶射の方法としては、例えば、低圧プラズマ溶射、大気圧中におけるプラズマ溶射、および、超高速溶射等、種々の溶射方法を採用できる。

　硬質粒子Ｋとしては、例えば、タングステンカーバイト（ＷＣ）、炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、立方晶窒化ホウ素（Ｃｂｎ）、および、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などを用いることができる。硬質粒子Ｋの硬度は、例えば、ビッカース硬さで、タングステンカーバイトでＨＶ２５００程度、炭化クロムでＨＶ１３００程度である。さらに、炭化ケイ素でＨＶ２４００程度、窒化ケイ素でＨＶ１８００程度、立方晶窒化ホウ素でＨＶ５０００程度、酸化アルミニウムでＨＶ２２００程度となる。さらに、硬質粒子Ｋは、粒径が５～５０μｍに形成されている。ここで、硬質粒子Ｋの粒径が５μｍを下回ると、摩耗に対する抵抗が低下すると共に、成膜時に凝集しやすくなり、不均一な組織となりやすい。硬質粒子Ｋの粒径が５０μｍを上回ると、耐食層４１１の層内に硬質粒子Ｋを分散させることが困難になる。

　耐摩耗層４１２ａは、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金に対して、５０～９０ｖｏｌ％の硬質粒子Ｋを含んでいる。言い換えれば、耐摩耗層４１２ａは、１０～５０ｖｏｌ％のニッケル基合金、又は、コバルト基合金を含んでいる。耐摩耗層４１２ａの層内において、複数の硬質粒子Ｋは、均一に分散するようにして配置されている。ここで、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金に対する硬質粒子Ｋの割合が５０ｖｏｌ％を下回ると、流体Ｇに含まれる固形物が硬質粒子Ｋに衝突する確率が低下して耐摩耗層４１２ａの摩耗を十分に低減できない。、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金に対する硬質粒子Ｋの割合が９０ｖｏｌ％を上回ると、耐摩耗層４１２ａの殆んどが硬質粒子Ｋとなるため、耐摩耗層４１２ａの緻密さが低下し過ぎて、腐食性の流体Ｇに対して十分な耐食性能を発揮できなくなる。

　耐摩耗層４１２ａは、溶射によって形成することができる。この溶射の方法としては、例えば、低圧プラズマ溶射、大気圧中におけるプラズマ溶射、および、超高速溶射等、種々の溶射方法を採用できる。この溶射で用いる溶射材は、ニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末に対して、硬質粒子Ｋを予め混合したものを用いることができる。このように硬質粒子Ｋを、ニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末に対して上述した割合（ｖｏｌ％）で混合する。

　次に、この第五実施形態におけるコーティング層の製造方法について図面を参照しながら説明する。ここで、第五実施形態のコーティング層４１０ａの製造方法は、第四実施形態と耐摩耗層形成工程が異なるだけであるので、第四実施形態の図１６を援用して説明する。
　図１８は、この発明の第五実施形態におけるコーティング層の製造方法の処理フローである。
　まず図１６に示すように、第四実施形態と同様に耐食層形成工程（ステップＳ４０１）を行う。次いで、耐摩耗層形成工程（ステップＳ４０２）を行う。
　図１８に示すように、耐摩耗層形成工程（ステップＳ４０２）においては、まず、溶射材を作成する（ステップＳ４０３；溶射材作成工程）。より具体的には、ニッケル基合金の粉末（例えば、平均粒径５０μｍ程度）、又は、コバルト基合金の粉末（例えば、平均粒径５０μｍ程度）に、これらニッケル基合金、および、コバルト基合金よりも硬度の高い材料から形成された硬質粒子Ｋを５０～９０ｖｏｌ％（例えば、７５ｖｏｌ％）混合する。

　次いで、作成した溶射材を、母材４０９の表面に溶射する（ステップＳ４０４；溶射工程）。
　溶射の方法としては、例えば、低圧プラズマ溶射、大気圧中におけるプラズマ溶射、および、超高速溶射等、種々の溶射方法を採用できる。この溶射によって、母材４０９の表面を覆うようにして、例えば、２０μｍ～１ｍｍ程度の耐摩耗層４１２ａを形成する。これにより、層内に硬質粒子Ｋが一様に分散された耐摩耗層４１２ａが形成される。

　したがって、第二実施形態によれば、耐摩耗層４１２ａのニッケル基合金、又は、コバルト基合金の層内に硬質粒子Ｋが含まれることによって、腐食性の流体Ｇに含まれる固形物Ｓが耐摩耗層４１２ａの表面に衝突した場合に、耐摩耗層４１２ａの硬質粒子Ｋにはじかれる。このように層内に硬質粒子Ｋを含むことで、耐摩耗層４１２ａ自体の硬度を増加させることができる。そのため、流体Ｇに含まれる固形物Ｓの衝突による耐食層４１１の摩耗を抑制できる。
　その結果、固形物Ｓを含む腐食性の流体Ｇを取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保することができる。

　さらに、耐摩耗層４１２ａが、５０～９０ｖｏｌ％の硬質粒子Ｋを含むので、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金による耐食性を確保しつつ、流体Ｇに含まれる固形物Ｓが衝突することによる耐摩耗層４１２ａの摩耗を、より効果的に抑制できる。
　さらに、硬質粒子Ｋが、タングステンカーバイト、炭化クロム、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、および、立方晶窒化ホウ素のうち、少なくとも一つから形成されているため、硬質粒子Ｋの硬度をニッケル基合金、コバルト基合金よりも高くして流体Ｇに含まれる固形物Ｓが衝突することによる耐摩耗層４１２ａの摩耗を、より効果的に抑制できる。

　さらに、ニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末に、硬質粒子Ｋを混合して溶射材を作成し、この溶射材を母材４０９に吹き付けるだけで耐摩耗層４１２ａを形成することができる。そのため、耐食性、および、耐摩耗性に優れた耐摩耗層４１２ａを容易に形成することができる。

　この発明は、上述した第四、第五実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した第四、第五実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、第四、第五実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

　例えば、上述した第四、第五実施形態においては、コーティング層４１０，４１０ａがインペラ４０５，４０５ａの表面に形成される場合について説明した。しかし、コーティング層４１０，４１０ａを形成する箇所は、流体が流れる箇所であれば良く、インペラ４０５，４０５ａの表面に限られない。例えば、コーティング層４１０，４１０ａを、流体が流れる流路の内壁に形成するようにしても良い。また、コーティング層４１０，４１０ａは、圧縮機が軸流圧縮機の場合には、動翼、および、静翼等の表面に形成される。

　さらに、上述した第四、第五実施形態においては、硬質粒子Ｋが、タングステンカーバイト、窒化ケイ素、炭化ケイ素、炭化クロム、アルミナ、および、立方晶窒化ホウ素のうち、単一の粒子を用いる場合を例示した。しかし、硬質粒子Ｋは、タングステンカーバイト、炭化クロム、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、および、立方晶窒化ホウ素の各粒子のうち、複数種類の粒子を混ぜて使用しても良い。

　この発明は、コーティング層、圧縮機、コーティング層の製造方法、インペラ、インペラの製造方法に適用でき、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保することができる。さらに、固形物を含む腐食性の流体を取り扱う際の耐腐食性、および、耐摩耗性の両方を十分に確保しつつ、信頼性、および、製造性の低下を抑制することができる。

１　圧縮機
２　ケーシング
３　回転軸
３ａ　スラストカラー
４　軸受部
５　インペラ
９　母材
１０　コーティング層
１１　耐食層
１２　耐摩耗層
２０　ディスク部
２１　ブレード部
２２　曲面
２３　リーディングエッジ（前縁部）
２４　湾曲部
３０　第一領域
３１　第二領域
４１　ジャーナル軸受
４２　スラスト軸受
２０５　インペラ
２０５ａ　インペラ
２０９　母材
２１０　コーティング層
２１０ａ　コーティング層
２１１　耐食層
２１１ａ　耐食層
２１２　耐摩耗層
２１２ａ　耐摩耗層
３０５　インペラ
３０９　母材
３１０　コーティング層
３１１　耐食層
４０５　インペラ
４０５ａ　インペラ
４０９　母材
４１０　コーティング層
４１０ａ　コーティング層
４１１　耐食層
４１２　耐摩耗層
４１２ａ　耐摩耗層

Claims

　母材上に積層されるニッケル基合金、又は、コバルト基合金からなる耐食層と、
　前記耐食層の表面にクロム拡散浸透処理を施すことで形成された耐摩耗層と、を備えるコーティング層。
　請求項１のコーティング層を備える圧縮機。
　母材上にニッケル基合金、又は、コバルト基合金を積層する耐食層形成工程と、
　前記ニッケル基合金、又は、前記コバルト基合金の表面にクロム拡散浸透処理を施す耐摩耗層形成工程と、を含むコーティング層の製造方法。
　ブレードの母材上に、耐食性を有するニッケル基合金、又は、コバルト基合金からなる耐食層と、前記耐食層の少なくとも一部に対してクロム拡散浸透処理を施すことによって形成される耐摩耗層と、を有するコーティング層と、を備え、
　前記コーティング層は、
　少なくとも前記ブレードの前縁部を含む第一領域に前記耐摩耗層を備え、
　前記第一領域の表面のクロム濃度が、前記第一領域以外の第二領域の表面のクロム濃度よりも高くなるように形成されているインペラ。
　前記第一領域の前記耐食層は、前記第二領域の前記耐食層よりもクロム濃度が高くなるように形成され、
　前記第一領域、および、第二領域の両方に前記クロム拡散浸透処理による前記耐摩耗層が形成されている請求項４に記載のインペラ。
　前記第一領域にのみ前記耐摩耗層を備える請求項４に記載のインペラ。
　請求項４から６の何れか一項に記載のインペラを備える圧縮機。
　ブレードの前縁部を含む第一領域、および、前記第一領域以外の第二領域に、前記第一領域のクロム濃度が第二領域のクロム濃度よりも高くなるように、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金を積層する耐食層形成工程と、
　前記第一領域、および、前記第二領域の両方にクロム拡散浸透処理を施す耐摩耗層形成工程と、を含むインペラの製造方法。
　ブレードの母材上に、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金を積層する耐食層形成工程と、
　前記ブレードの前縁部を含む第一領域と、前記第一領域以外の第二領域とのうち、前記第一領域にのみクロム拡散浸透処理を施す耐摩耗層形成工程と、を含むインペラの製造方法。
　前記第一領域を残して前記第二領域のみをマスキング処理するマスキング工程を含む請求項９に記載のインペラの製造方法。
　母材上に層状に形成されたニッケル基合金、又は、コバルト基合金からなる耐食層を備えるコーティング層であって、
　前記耐食層は、前記耐食層を形成するニッケル基合金、又は、前記コバルト基合金よりも硬度の高い材料から形成された複数の硬質粒子を層内に有するコーティング層。
　前記耐食層は、
　前記ニッケル基合金、又は、前記コバルト基合金に対して、５０～９０ｖｏｌ％の前記硬質粒子を含む請求項１１に記載のコーティング層。
　前記硬質粒子は、タングステンカーバイト、炭化クロム、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、および、立方晶窒化ホウ素のうち、少なくとも一つ、または二つ以上から形成された粒子を含む請求項１１又は１２に記載のコーティング層。
　請求項１１から１３の何れか一項に記載のコーティング層を備える圧縮機。
　ニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末に、前記ニッケル基合金、および、前記前記コバルト基合金よりも硬度の高い材料から形成された複数の硬質粒子を混合して溶射材を作成する溶射材作成工程と、
　前記溶射材を母材の表面に溶射する溶射工程と、を含むコーティング層の製造方法。
　母材上に溶射により形成されたニッケル－アルミニウム合金からなる耐食層と、
　前記耐食層を覆うように形成されて、前記ニッケル－アルミニウム合金よりも耐摩耗性の高い材料を含む耐摩耗層と、
を備えるコーティング層。
　前記耐摩耗層は、前記耐食層の表面にクロム拡散浸透処理を施すことで形成されている請求項１６に記載のコーティング層。
　前記耐摩耗層は、ニッケル基合金、又は、コバルト基合金を備えるとともに、前記ニッケル基合金、および、前記コバルト基合金よりも硬度の高い材料から形成された複数の硬質粒子を層内に有する請求項１６に記載のコーティング層。
　前記耐摩耗層は、
　前記ニッケル基合金、又は、前記コバルト基合金に対して、５０～９０ｖｏｌ％の前記硬質粒子を含む請求項１８に記載のコーティング層。
　前記硬質粒子は、タングステンカーバイト、炭化クロム、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、および、立方晶窒化ホウ素のうち、少なくとも一つから形成された粒子を含む請求項１８又は１９に記載のコーティング層。
　請求項１６から２０の何れか一項に記載のコーティング層を備える圧縮機。
　母材上にニッケル－アルミニウム合金で耐食層を形成する耐食層形成工程と、
　前記耐食層を覆うようにニッケル－アルミニウム合金よりも耐摩耗性の高い材料を含む耐摩耗層を形成する耐摩耗層形成工程と、を含むコーティング層の製造方法。
　前記耐摩耗層形成工程は、
　前記ニッケル－アルミニウム合金の表面にクロム拡散浸透処理を施すクロム拡散浸透処理工程を含む請求項２２に記載のコーティング層の製造方法。
　前記耐摩耗層形成工程は、
　ニッケル基合金の粉末、又は、コバルト基合金の粉末に、前記ニッケル基合金、および、前記前記コバルト基合金よりも硬度の高い材料から形成された複数の硬質粒子を混合して溶射材を作成する溶射材作成工程と、
　前記溶射材を、前記耐食層の表面に溶射する溶射工程と、を含む請求項２２に記載のコーティング層の製造方法。