JP2010255044A - コーティング材料、コーティング方法、及びシュラウド付き動翼 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】18質量%以上34質量%以下のモリブデン(Mo)と、11質量%以上18質量%以下のクロム(Cr)と、0.5質量%以上4質量%以下のケイ素(Si)とを含有し、1.5質量%以下のコバルト(Co)と、1.5質量%以下の鉄(Fe)と、0.08質量%以下の炭素(C)とを含有することを許容し、残部がニッケル(Ni)及び不可避的不純物からなるベース材料に対して、0.01質量%以上3質量%以下のイットリウム(Y)と、0.01質量%以上10質量%以下のアルミニウム(Al)と、0.1質量%以上10質量%以下のFeとからなる群より選ばれる少なくとも一種の添加成分を含有するコーティング材料。
【選択図】図2
Description
Yは、本発明のコーティング材料を用いたコーティング皮膜において、生成する酸化スケールの脱落を防止するペグ効果を有し、コーティング皮膜の耐酸化性を向上させる。酸化スケール厚さの測定誤差は1〜2%であることから、ペグ効果を得るためにYの添加量は0.01質量%以上とされる。また、良好な耐磨耗性を有するコーティング皮膜とするには、皮膜に適度な硬度が要求される。Yの添加量が多いほど、コーティング皮膜の硬度が上昇する。しかし、Yの添加量が3質量%を超えると、Yの偏析が著しくなり高硬度となる。そのため、延性などの機械的特性が損なわれ、施工時に割れが生じやすいなどの問題が発生する。Yの添加量は、0.1質量%以上1.5質量%以下であることがより好ましい。
なお、本発明において、各成分量は、材料全体の質量を100としたときの質量百分率で表される。
この場合、前記コーティング皮膜を形成した後に、熱拡散処理を施すことが好ましい。
作製された溶射用粉末は、篩を用いて分級される。溶射の種類によって、使用される粉末の粒径が適宜選定される。例えば、高速フレーム溶射では粒径53μm以下、減圧プラズマ溶射では10〜44μm、大気圧プラズマ溶射では103μm以下とされる。
溶射用粉末は、粉末状態のまま溶射ガンに供給される。溶射ガンに酸素及びケロシンを供給して燃焼させる。これにより溶射用粉末を加熱溶融して、シュラウドのコンタクト面に対して射出し、コーティング皮膜を形成する。コーティング皮膜の膜厚は、0.2mm程度とされる。
燃焼圧力 :0.7MPa
ケロシン流量 :20L/h
酸素流量 :54m3/h
溶射距離 :500mm
ガン移動速度 :500mm/sec
ガン移動ピッチ :6mm
使用溶射装置 :Praxair社製JP5000
熱拡散処理は、例えば、1121℃で2.5時間の溶体化熱処理、窒素中での冷却工程、850℃で24時間の時効熱処理、窒素中での冷却工程を順に実施する処理とされる。なお、熱拡散処理は、動翼に対する熱処理と一括して行うことができる。
なお、減圧プラズマ溶射のほかに、雰囲気プラズマ溶射を用いることもできる。
コーティング皮膜を形成した試験片を、電気炉を用い、大気雰囲気にて1000℃、300時間の条件で加熱した。加熱後の試験片のコーティング皮膜断面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察し、酸化スケールの厚さを計測した。
実施例1〜10は、いずれもHv500以上900以下の範囲内であった。特に、Y,Al,Feを0.5質量%添加した実施例1,3,6,8〜10では、ベース材料である比較例1、及び比較例2(T−800組成)とほぼ同等の硬度を示した。
YまたはAlの添加量が過剰である比較例2,3,5,6では、ビッカース硬度が900を超えており、皮膜の割れが確認された。Fe添加量が過剰である比較例4では、ビッカース硬度が低いため、耐摩耗性が低いと予想された。
Claims (4)
- 18質量%以上34質量%以下のモリブデン(Mo)と、
11質量%以上18質量%以下のクロム(Cr)と、
0.5質量%以上4質量%以下のケイ素(Si)と
を含有し、
1.5質量%以下のコバルト(Co)と、
1.5質量%以下の鉄(Fe)と、
0.08質量%以下の炭素(C)と
を含有することを許容し、残部がニッケル(Ni)及び不可避的不純物からなるベース材料に対して、
0.01質量%以上3質量%以下のイットリウム(Y)と、
0.01質量%以上10質量%以下のアルミニウム(Al)と、
0.1質量%以上10質量%以下のFeとからなる群より選ばれる少なくとも一種の添加成分を含有するコーティング材料。 - 請求項1に記載のコーティング材料からなる粉末を用いて、溶射により耐熱合金基材表面にコーティング皮膜を形成するコーティング方法。
- 前記コーティング皮膜を形成した後に、熱拡散処理を施す請求項2に記載のコーティング方法。
- タービン動翼の先端にシュラウドが設けられたシュラウド付き動翼であって、
前記シュラウドが、使用の際に隣接配置される他の動翼の先端に設けられた他のシュラウドと接触するコンタクト面を有し、
該コンタクト面が、請求項2または請求項3に記載のコーティング方法によって形成されたコーティング皮膜を備えるシュラウド付動翼。
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