JP2003034887A - 高温部材表面の耐酸化性膜の除去方法 - Google Patents

高温部材表面の耐酸化性膜の除去方法

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泰治 鳥越
Koji Takahashi
孝二 高橋
Yoshihisa Kamimura
好古 上村
Hisataka Kawai
久孝 河合
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、母材にダメージを与えることなく耐
酸化性膜を除去することを課題とする。 【解決手段】動翼又は静翼に使用される高温部材表面に
形成される耐酸化性膜を除去する方法において、前記耐
酸化性膜を１０００℃〜１２５０℃、２時間以上の条件
下で熱処理を行う工程と、前記耐酸化性膜にＡｌを補強
するための熱処理を行う工程と、酸洗処理により前記耐
酸化性膜を除去する工程とを具備することを特徴とする
高温部材表面の耐酸化性膜の除去方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン、ジ
ェットエンジンなどの高温部材、特に動翼あるいは静翼
に使用される高温部材表面の耐酸化性膜を除去する方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知の如く、例えばガスタービンの動翼
等の高温部材においては、図２に示すように、Ｎｉ基合
金からなる母材１の表面には、一般にＭＣｒＡｌＹ（Ｍ
＝Ｎｉ，Ｃｏ）からなる耐酸化性膜２が施工されてい
る。
【０００３】ところで、前記耐酸化性膜２が剥離等によ
り損傷して高温部材を補修する時には、耐酸化性膜２を
除去した新たな耐酸化性膜を形成する必要がある。従
来、耐酸化性膜２を除去する方法としては塩酸系水溶液
による酸洗が行われている。
【０００４】しかし、実機使用中に耐酸化性膜２の成
分、特にＡｌが酸化したＡｌ２Ｏ３になったり母材１側
に拡散すると、耐酸化性膜２が塩酸系水溶液に十分溶出
せず、耐酸化性膜２が残留するという問題があった。ま
た、実施使用中に熱歪を生じて過大な残留応力が発生す
ると、酸洗中に母材１の粒界腐食、あるいは応力腐食割
れを助長する問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした事情
を考慮してなされたので、母材表面の耐酸化性膜を１０
００℃〜１２５０℃、２時間以上の条件下で熱処理を行
い、更に前記耐酸化性膜にＡｌを補強するための熱処理
を行った後、酸洗処理により前記耐酸化性膜を除去する
ことにより、母材にダメージを与えることなく耐酸化性
膜を除去し得る高温部材表面の耐酸化性膜の除去方法を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、動翼又は静翼
に使用される高温部材表面の耐酸化性膜を除去する方法
において、前記耐酸化性膜を１０００℃〜１２５０℃、
２時間以上の条件下で熱処理を行う工程と、前記耐酸化
性膜にＡｌを補強するための熱処理を行う工程と、酸洗
処理により前記耐酸化性膜を除去する工程とを具備する
ことを特徴とする高温部材表面の耐酸化性膜の除去方法
である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳細に
説明する。本発明において、耐酸化性膜を１０００℃〜
１２５０℃、２時間以上の条件下で熱処理を行うのは、
温度が１０００℃未満では原子の拡散が進みにくいから
であり、温度が１２５０℃を越えると初期融解が生じる
からである。また、時間が２時間未満では熱処理時間が
不十分であるためであり、時間は長くてもよいが作業効
率の点も考慮すると２〜１２時間程度が好ましい。
【０００８】本発明において、耐酸化性膜にＡｌを補強
するための熱処理は、８００℃〜１０００℃、２〜２４
時間の条件下で行うことが好ましい。ここで、熱処理温
度が８００℃未満ではＡｌが耐酸化性膜に十分に入ら
ず、１０００℃を越えるとＡｌが入りすぎて母材にまで
達する恐れがある。また、時間が２時間未満では熱処理
時間が不十分であるためであり、上限は特に設定されな
いが作業効率の点から上限を２４時間とした。
【０００９】本発明において、耐酸化性膜にＡｌを補強
するための熱処理は、Ａｌ系＋ＮＨ ４Ｃｌ＋Ｈ２雰囲気
で行うことが好ましい。この理由は、ＡｌはＮＨ４Ｃｌ
と反応してＡｌＣｌ２となって反応性を増し、塩化物は
水素と反応してＨＣｌとなって外に逃げ、Ａｌは耐酸化
性膜側に拡散するからである。
【００１０】本発明において、熱処理後、５０〜６００
℃／ｈ程度のゆっくりした速度で徐冷することが好まし
い。この理由は、速度が５０℃／ｈ未満では時間がかか
り過ぎ、速度が６００℃／ｈを越えると合金の延性が低
下するためである。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係る高温部材表面
の耐酸化性膜の除去方法について図１を参照して説明す
る。但し、図２と同部材は同付番を付して説明する。ま
た、下記実施例で述べる各部材の材質、数値等は一例を
示すもので、本発明の権利範囲を特定するものではな
い。
【００１２】本実施例では、母材１がＩＮ７３８ＬＣ
（ＩＮＣＯ社（現Ｓｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ社）製
の商品名、Ｎｉ−１６Ｃｒ−８．５Ｃｏ−１．７Ｍｏ−
２．７Ｗ−１．８Ｔａ−３．４Ｔｉ−３．４Ａｌ−０．
１２Ｃ−０．１Ｚｒ−０．０１Ｂ）で、耐酸化性膜２が
ＭＣｒＡｌＹ，具体的にはＣｏＮｉＣｒＡｌＹである場
合について試験した。
【００１３】まず、応力除去のための熱処理工程Ａを行
った。具体的には、例えば１２００℃で２時間熱処理を
行った。この熱処理は、母材１へのダメージを防止する
ためである。但し、上記熱処理は、上記条件に限らず、
１０００℃〜１２５０℃でかつ２時間以上であればよ
い。つづいて、例えば６００℃／ｈで１０００℃まで炉
例（徐冷）した。
【００１４】次に、Ａｌを耐酸化性膜２に補強するため
の熱処理工程Ｂを行った。具体的には、例えば（Ａｌ系
＋ＮＨ４Ｃｌ＋Ｈ２）雰囲気中、１０００℃で６時間熱
処理を行った。この熱処理は、実機使用及び応力除去熱
処理中に母材に拡散して消失したＡｌを補強するためで
ある。但し、上記熱処理は、上記条件に限らず、８００
℃〜１０００℃でかつ２〜２４時間であればよい。つづ
いて、例えば６００℃／ｈで２００℃まで炉例（徐冷）
した。
【００１５】次に、酸洗処理を行った。具体的には、次
のような手順で行った。まず、耐酸化性膜の表面をブラ
スト（Ａｌの粉）処理により付着物、汚れを除去した。
次に、非処理部（耐酸化性膜のない部分）をテープ等で
マスキングした。つづいて、例えば温度６０℃〜７０
℃、酸洗液：（２０〜３０％ＨＣｌ水溶液＋反応調整
剤）、処理時間２〜１０時間で酸洗した。この後、水
洗、中和処理、水洗・湯洗、及び乾燥を行って、耐酸化
性膜を除去した。
【００１６】このように、上記実施例では、酸洗処理の
前に、応力除去のための熱処理工程Ａを１２００℃で２
時間熱処理を行うとともに、徐冷後、Ａｌを耐酸化性膜
に補強するための熱処理工程Ｂを、（Ａｌ系＋ＮＨ４Ｃ
ｌ＋Ｈ２）雰囲気中、１０００℃で６時間熱処理を行
う。従って、酸洗処理工程前の熱処理工程Ａにより、母
材１へのダメージを軽減して酸洗中に母材１の粒界腐食
あるいは応力腐食割れを防止できる。また、酸洗処理工
程前の熱処理工程Ｂにより、耐酸化性膜２から母材１へ
拡散した耐酸化性膜２中のＡｌを補給することができ
る。
【００１７】なお、上記実施例において、熱処理工程Ａ
では１２００℃で熱処理を行い、熱処理工程Ｂでは１０
００℃で熱処理を行ったが、夫々温度範囲１０００℃〜
１２５０℃、８００℃〜１０００℃であればよい。この
理由は上述した通りである。
【００１８】また、上記実施例では、熱処理工程Ａを２
時間加熱した後、徐冷した場合について述べたが、これ
に限らず、徐冷の前に熱処理温度を下げて（熱処理工程
Ｂより若干高い温度で）加熱を行う段階的な熱処理工程
でもよい。
【００１９】更に、上記実施例では、徐冷を６００℃で
行なった場合について述べたが、これに限らず、５０〜
６００℃／ｈの範囲であればよい。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、母
材表面の耐酸化性膜を１０００℃〜１２５０℃、２時間
以上の条件下で熱処理を行い、更に前記耐酸化性膜にＡ
ｌを補強するための熱処理を行った後、酸洗処理により
前記耐酸化性膜を除去することにより、母材にダメージ
を与えることなく耐酸化性膜を除去し得る高温部材表面
の耐酸化性膜の除去方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る高温部材表面の耐酸化
性膜の除去方法における、温度と時間との関係を示す特
性図。
【図２】高温部材の断面図。
【符号の説明】
１…母材、 ２…耐酸化性膜。
フロントページの続き (72)発明者 高橋 孝二 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 上村 好古 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 河合 久孝 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目８番19号 高菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3G002 EA05 EA06 4K053 QA07 RA19 TA04 YA02 YA03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動翼又は静翼に使用される高温部材表面
    の耐酸化性膜を除去する方法において、 前記耐酸化性膜を１０００℃〜１２５０℃、２時間以上
    の条件下で熱処理を行う工程と、前記耐酸化性膜にＡｌ
    を補強するための熱処理を行う工程と、酸洗処理により
    前記耐酸化性膜を除去する工程とを具備することを特徴
    とする高温部材表面の耐酸化性膜の除去方法。
  2. 【請求項２】 耐酸化性膜にＡｌを補強するための熱処
    理は、８００℃〜１０００℃、２〜２４時間の条件下で
    行うことを特徴とする請求項１記載の高温部材表面の耐
    酸化性膜の除去方法。
  3. 【請求項３】 耐酸化性膜にＡｌを補強するための熱処
    理は、Ａｌ系＋ＮＨ ４Ｃｌ＋Ｈ２雰囲気で行うことを特
    徴とする請求項１若しくは請求項２いずれか記載の高温
    部材表面の耐酸化性膜の除去方法。
  4. 【請求項４】 熱処理後、５０〜６００℃／ｈで徐冷す
    ることを特徴とする請求項１若しくは請求項２いずれか
    記載の高温部材表面の耐酸化性膜の除去方法。
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