JP2001152803A - シュラウドコンタクト面のコーティング方法およびシュラウド付き動翼 - Google Patents
シュラウドコンタクト面のコーティング方法およびシュラウド付き動翼Info
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Abstract
が剥離しにくいこと。 【解決手段】 タービン動翼1のシュラウドコンタクト
面3に対してHVOFによりトリバロイコーティング皮
膜を形成し、拡散熱処理を施す。
Description
タクト面のコーティング皮膜が剥離しにくいシュラウド
コンタクト面のコーティング方法およびシュラウド付き
動翼に関する。
斜視図である。この動翼1の先端には、流体の漏れを防
止すると共に動翼1のねじれを拘束するZ型シュラウド
2が形成されており、さらに、隣接する動翼1のシュラ
ウド2との間にコンタクト面3を有している。また、動
翼1には、偏流や静翼ノズルパッシング、フラッタなど
に起因した各種の振動が発生するため、前記シュラウド
2のコンタクト面3には、耐磨耗処理が施されるのが通
常である。従来では、APS溶射(大気圧プラズマ溶
射)によりトリバロイ(T−800:コバルト基耐磨耗
材)コーティングを施していた。
PS溶射では、シュラウド2のコンタクト面3における
母材との密着性が低く、剥離しやすいという問題点があ
った。これは、溶射を行うにあたっては、グリッドブラ
スト処理などによる前処理を施すことで溶射表面を粗面
状態にし、さらに洗浄処理を施すなどして皮膜との密着
性を確保するようにするが、これでは不十分で、皮膜の
気孔や粒子界面の酸化物が作用して母材との密着性を悪
くしているものと考えられる。
あって、シュラウドコンタクト面のコーティング皮膜が
剥離しにくいシュラウドコンタクト面のコーティング方
法およびシュラウド付き動翼を提供することを目的とす
る。
めに、請求項1にかかるシュラウドコンタクト面のコー
ティング方法は、タービン動翼の先端に設けたシュラウ
ドのコンタクト面に、高速フレーム溶射により耐磨耗性
を高める皮膜を形成するものである。高速フレーム溶射
によってコバルト基耐磨耗材を高速で溶射することによ
り、溶融した金属粒子がコンタクト面に衝突し、緻密な
皮膜を形成する。また、溶射温度がAPS溶射に比べて
低いことにより、溶射中における粒子の酸化が阻害され
る。これにより、気泡が少なく粒界の酸化物が少ない皮
膜が形成され、拡散熱処理をすることによりコンタクト
面の母材に対する密着性が向上する。
クト面のコーティング方法は、タービン動翼の先端に設
けたシュラウドのコンタクト面に、減圧プラズマ溶射あ
るいは雰囲気プラズマ溶射により耐磨耗性を高める皮膜
を形成するものである。減圧下あるいは不活性ガス雰囲
気下で溶射を行うことにより、粒子の酸化を防止できる
と共に皮膜を緻密化することができる。このため、コン
タクト面の母材に対する皮膜の密着性が向上する。
クト面のコーティング方法は、上記シュラウドコンタク
ト面のコーティング方法において、さらに、前記皮膜を
形成した後、熱拡散処理を施したものである。皮膜の不
均一性、密着性などを改善するため、熱拡散処理を施
す。この熱拡散処理は、動翼の熱処理と一括して行うよ
うにしても良い。熱拡散処理により、コンタクト面の母
材との密着性がさらに向上する。
翼は、タービン動翼の先端にシュラウドが設けられ、隣
接する動翼のシュラウドとの間にコンタクト面を有する
シュラウド付き動翼において、耐磨耗材を高速フレーム
溶射することで前記コンタクト面に密着性を高める皮膜
を形成したものである。
翼は、タービン動翼の先端にシュラウドが設けられ、隣
接する動翼のシュラウドとの間にコンタクト面を有する
シュラウド付き動翼において、耐磨耗材を減圧プラズマ
溶射あるいは雰囲気プラズマ溶射することで前記コンタ
クト面に耐磨耗性を高める皮膜を形成したものである。
あるいは雰囲気プラズマ溶射により形成した皮膜は、緻
密で粒界に存在する酸化物が少ないため、コーティング
面の母材との密着性がよく、剥離し難い。
ドコンタクト面のコーティング方法およびシュラウド付
き動翼につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、
この実施の形態によりこの発明が限定されるものではな
い。
と、実施の形態1のコーティング方法では、シュラウド
2のコンタクト面3に対して、高速ガス炎溶射(HVO
F:High Velocity Oxy-Fuel)によりトリバロイコーテ
ィングを施す。溶射するトリバロイ(T−800)の化
学組成を次表に示す。
給され、フレーム温度約2000℃で一気に加熱溶融さ
れコンタクト面3に対して射出される。HVOFのフレ
ーム速度は300〜500m/s以上であり、これによ
り溶射材料がコンタクト面3に衝突し、緻密な皮膜を成
膜する。HVOFによるコーティング皮膜は、気孔が少
ないこと、溶射温度が低いことにより酸化され難いため
皮膜の粒界に酸化物が少ないことなどから、拡散熱処理
によってコンタクト面3の母材との密着性が優れたもの
になる。具体的なコーティング皮膜の膜厚は、0.2m
m程度である。また、HVOFの他に、HVAF(High
Velocity Air Fuel)を用いるようにして、緻密で酸化
物の少ない皮膜を得ることができる。このためコンタク
ト面3の母材との密着性が向上する。
施した後は、膜質改善のため真空炉にて拡散熱処理を施
す。その熱処理工程の具体例は、つぎの通りである。 母材IN738LC:1121℃×2.5時間→窒素冷却 +843℃×24.5時間→窒素冷却 母材 U−520 :1121℃×2.5時間→窒素冷却 +843℃×24.5時間→窒素冷却 +760℃×16.5時間→窒素冷却
処理と一括して行うことができる。なお、以上のよう
に、HVOFを用いて溶射を行い、拡散熱処理を施すこ
とにより、コンタクト面3の母材に対して剥離し難いコ
ーティング皮膜を得ることができる。
て、減圧プラズマ溶射(LPPS:Low Pressure Plasm
a Spraying)を用いて成膜するようにしてもよい。プラ
ズマの作動ガスには、アルゴン、アルゴンと窒素の混合
ガスなどを用いる。減圧雰囲気中で溶射した皮膜には酸
化物の形成がないため、緻密になり、母材との密着性に
優れたものとなる。さらに、拡散熱処理により膜質改善
することにより、密着性がさらに向上する。なお、減圧
プラズマ溶射の他に雰囲気プラズマ溶射を用いることも
できる。
に曝露され摩擦部分を有するタービン部材にも適用する
ことができる。たとえばシールピンなどのコーティング
皮膜形成に有用である。
シュラウドコンタクト面のコーティング方法は、タービ
ン動翼の先端に設けたシュラウドのコンタクト面に、高
速フレーム溶射(請求項1)、または減圧プラズマ溶射
あるいは雰囲気プラズマ溶射(請求項2)により耐磨耗
性を高める皮膜を形成するようにしたので、気孔が少な
く粒界の酸化物が少ない皮膜が形成され、コンタクト面
の母材との密着性が向上する。さらに、密着性向上のた
めには、皮膜を形成した後、これに熱拡散処理を施すの
が好ましい(請求項3)。
翼は、タービン動翼の先端にシュラウドが設けられ、隣
接する動翼のシュラウドとの間にコンタクト面を有する
シュラウド付き動翼において、耐磨耗材を高速フレーム
溶射(請求項4)または減圧プラズマ溶射あるいは雰囲
気プラズマ溶射(請求項5)することで前記コンタクト
面に密着性を高める皮膜を形成したものである。かかる
方法により形成した皮膜は、緻密で粒界に存在する酸化
物が少ないため、コンタクト面の母材との密着性がよ
く、剥離し難い。
Claims (5)
- 【請求項1】 タービン動翼の先端に設けたシュラウド
のコンタクト面に、高速フレーム溶射により耐磨耗性を
高める皮膜を形成することを特徴とするシュラウドコン
タクト面のコーティング方法。 - 【請求項2】 タービン動翼の先端に設けたシュラウド
のコンタクト面に、減圧プラズマ溶射あるいは雰囲気プ
ラズマ溶射により耐磨耗性を高める皮膜を形成すること
を特徴とするシュラウドコンタクト面のコーティング方
法。 - 【請求項3】 さらに、前記皮膜を形成した後、熱拡散
処理を施したことを特徴とするシュラウドコンタクト面
のコーティング方法。 - 【請求項4】 タービン動翼の先端にシュラウドが設け
られ、隣接する動翼のシュラウドとの間にコンタクト面
を有するシュラウド付き動翼において、 耐磨耗材を高速フレーム溶射することで前記コンタクト
面に密着性を高める皮膜を形成したことを特徴とするシ
ュラウド付き動翼。 - 【請求項5】 タービン動翼の先端にシュラウドが設け
られ、隣接する動翼のシュラウドとの間にコンタクト面
を有するシュラウド付き動翼において、 耐磨耗材を減圧プラズマ溶射あるいは雰囲気プラズマ溶
射することで前記コンタクト面に耐磨耗性を高める皮膜
を形成したことを特徴とするシュラウド付き動翼。
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