JP2894289B2 - Method of manufacturing turbine blade - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は新規な冷却用内部通
路にＡｌ被覆を有するタービン翼の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ガスタービンあるいはジェットエンジン
などにおいて、高温に加熱され、且つ腐食性のガスに接
する主要部品は高温域での機械的性質に優れるとともに
耐酸化性も要求され、一般にはニッケル（Ｎｉ）基ある
いはコバルト（Ｃｏ）基の合金が使用されてきた。この
ような合金は一般に耐熱合金と総称されており、主に高
温強度の向上が開発の主題となっている。高温における
高強度化の合金組成は多くの場合に耐高温腐食性が低下
し、高温主要部の寿命は機械的な破壊よりも、高温腐食
による影響が大きい。例えば、前記したガスタービンあ
るいはジェットエンジンは燃料中の硫黄（Ｓ），塩素
（Ｃｌ），バナジウム（Ｖ），ナトリウム（Ｎａ）およ
び鉛（Ｐｄ）などのイオンおよび吸入空気中のＮａＣｌ
(海塩粒子)などの腐食性，酸化性の燃焼ガス雰囲気に曝
され、この雰囲気中では前記合金は侵されてしまう。耐
熱合金の耐食性および耐酸化性を改善するためには、安
定な酸化物を生成するクロム（Ｃｒ），アルミニウム
（Ａｌ）などの元素の添加が有効であるといわれている
が、機械的性質の低下などを生じてもろくなるために、
Ｎｉ基あるいはＣｏ基耐熱合金に添加できるＣｒ，Ａｌ
の量にはおのずから制限がある。そのため、現状では耐
熱合金の表面に耐熱性および耐酸化性を付与する各種の
表面処理を施すことが不可欠となっている。Ｎｉ基ある
いはＣｏ基耐熱合金に対する耐食性被覆としては、Ａ
ｌ，Ｃｒ，ＭＣｒＡｌＹ（ＭはＮｉ，ＣｏおよびＦｅな
どで主成分）合金および各種セラミックスなどがあり、
その方法あるいは被覆物質によってパック法（拡散浸透
法），ＣＶＤ法（Chemical VaporDepositiom），ＰＶＤ
法(Physical Vapor Deposition）および溶射法などで行
われている。このうち最も広く行われている方法にパッ
ク法によるＡｌ被覆がある。これは被処理材を被覆剤
（ＡｌまたはＡｌ化合物）とキヤリアあるいは活性剤
（通常ハロゲン化アンモニウムあるいはハロゲン化アル
カリ金属）と、Ａｌ₂Ｏ₃のような不活性充填剤とを含有
するパック粉末中に埋没して非酸化性雰囲気中で７５０
〜１２５０℃に加熱保持することにより、Ａｌを被処理
材に拡散浸透させてＮｉ−ＡｌあるいはＣｒ−Ａｌなど
の金属間化合物を形成させる。この化合物が高温域で保
護膜Ａｌ₂Ｏ₃を生成して耐食性を高めている。この被覆
層の厚さは熱処理の保持時間および処理温度で制御でき
る。また、ハロゲン化物はＡｌ源から被処理材へのＡｌ
の移行を容易にするキヤリアあるいは活性剤として作用
している。このようなパック法を開示している代表的な
ものとして特開昭55−82784号公報，特開昭58−177456
号公報がある。 【０００３】一方、ガスタービンあるいはジェットエン
ジンの熱効率は、圧縮機による圧力の比を上げタービン
入口ガス温度を上げると向上することから、高効率化を
図るため高温主要部のブレードおよびノズルの使用温度
が高温化する傾向にある。この際グレードおよびノズル
の使用温度を下げるために内部を空胴にして冷却空気を
通す構造になっている。このような内部通路についても
先に述べた耐食性の観点から被覆を施すことが望まれて
いる。この内部通路は狭隘で複雑形状を呈しているため
適用できる被覆方法に制限がある。 【０００４】上記従来技術では、例えばパック法により
被覆しようとする場合には内部通路内をパック剤で充填
する必要がある。すなわち、パック剤と被処理材である
内部通路が接していることが望ましい。したがって、内
部通路が単純形状であれば適用も可能であるが、狭隘で
複雑形状になりつつある現状の構造への適用は困難であ
る。また、パック法はパック剤中から被覆原料が供給さ
れることから目的の被覆層の厚さを得ようとした際に
は、それに応じた量のパック剤を必要とする。しかし、
内部通路は形状の点から充填できるパック剤の量は制限
されるので、被覆層の厚さも限定され、任意の被覆層を
得ることができない。さらに、処理後はパック剤を完全
に除去することが冷却空気の流通上必要不可欠であり、
固化したパック剤の除去にも問題がある。 【０００５】一方、ＰＶＤ法、例えばスパッタ法では被
覆材の基となるターゲットからスパッタされた粒子の運
動は一直線であるため、内部通路の狭隘部へ浸入する距
離に限度があり、つき回り性が悪いために適用できな
い。 【０００６】溶射法もＰＶＤ法と同様に被覆材の粒子は
直線運動のみであり、適用できない。 【０００７】このようなことから、被覆物質をガスの状
態で供給する気相から被覆する方法が検討されており、
特公昭56−18671号公報，特公昭59−19988号公報にその
例が示されている。この方法はガス相被覆法(Ｇas Ｐha
se Ｄeposition，ＧＰＤ法）とよばれ、チューブで互い
に連通接続された下部室と上部室からなる包囲体があ
り、この下部室内に被覆材、例えばＡｌをＮａＡｌＦ₂
の粉末と触媒の混合粉のパック粉を充填し、被覆される
中空物品を前記チューブと連通するように配設した状態
で、この包囲体を適当な加熱装置内に配置してパック粉
を気化するとともにキヤリアガスで前記中空物品内に輸
送して被覆を行うものである。この方法では、被覆材を
ガスで供給するので狭隘な内部通路にも被覆することが
できる。しかし、被覆処理が常圧で行われているために
均一性に劣る可能性がある。すなわち、キヤリアガスに
よる輸送圧力で行っているために、ガス流速の制御をキ
ヤリア流量のみで行っており、その流速範囲に制限があ
ることから、場所により流れの悪くなるところが生じて
被膜の厚さに差を生じる可能性がある。 【０００８】一方、ＣＶＤ法によるＡｌの被覆である
が、一般的にＡｌＣｌ₃ 等のハロゲン化物と水素ガスと
の還元によりＡｌを析出させるようにすると、熱力学的
な反応の自由エネルギーによって１２００℃程度を必要
とし、耐熱合金の機械的性質の低下などを生じているた
めに熱履歴上好ましくない。 【０００９】そこで、ＡｌのＣＶＤの低温化を可能にす
る方法としてＡｌの低次塩化物AlClを生成してＣＶＤを
行う方法がオーストリア国特許第182024号公報に示され
ている。この方法によれば、ワイヤーなどの表面にＡｌ
を７００〜１０５０℃の低温域で被覆できる。 【００１０】また、上述のＣＶＤ法を電気材料用配線材
料のＡｌ薄膜形成方法として、150〜５００℃の低温範
囲内でできることを示した特公昭59−48952 号公報もあ
る。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のいずれ
の方法においてもタービン翼の内部通路が狭隘なため十
分な量の混合ガスが流入せず、また、内部通路の出口近
傍における急激な流速の変化，圧力の変動および反応生
成ガスの逆拡散等が生じるため、内部流路の内面にＡｌ
被覆を均一性に優れた状態に、且つＮｉ基およびＣｏ基
耐熱合金の特性を損うことのない熱履歴範囲で可能にな
らしめるＡｌ被覆方法とその方法を実施できる装置は示
されておらず、適切な処理法の開発が望まれている。 【００１２】本発明の目的は、狭隘で複雑な形状の冷却
用内部通路各部の被覆の厚さが均一なアルミニウム拡散
被覆を有するタービン翼及びその製造方法を提供するこ
とにある。 【００１３】 【課題を解決するための手段】本発明は、翼部内部に冷
却空気によって前記翼部を冷却する内部通路が設けられ
ているタービン翼において、前記内部通路にアルミニウ
ム拡散被覆層が設けられ、該被覆層の厚さが前記内部通
路の全領域にわたって最大厚さに対し８０％以上の厚さ
を有するように以下の製造方法によってタービン翼を製
造することにある。 【００１４】即ち、本発明は、内部通路を有するタービ
ン翼を反応炉内に配設して減圧し、前記タービン翼を加
熱した状態で前記内部通路の一方から混合ガスを供給
し、他方から排出ガスを排出させて化学気相蒸着を行う
前記内部通路にアルミニウム拡散被覆を形成するタービ
ン翼の製造であって、前記内部通路の一方にガス供給口
を有するガス供給槽を接続して前記内部通路へハロゲン
化アルミニウムとキヤリアガスとを有する混合ガスを供
給し、前記内部通路の他方には該他方を覆いガス溜とな
る中空部と該中空部に連なるガス排出口とを有するガス
流速制御槽を接続して、前記ガス供給口より流入される
前記混合ガスの流量に対して前記ガス排出口より排出さ
れるガス流量を制御して、前記被覆層の厚さが前記内部
通路の全領域にわたって最大厚さに対し８０％以上の厚
さを有するように化学気相蒸着を行うことを特徴とする
タービン翼の製造方法にある。 【００１５】減圧容器内に配設した耐熱部材の内部通路
の一方にガス供給槽を密着状態に接続してその内部通路
内へハロゲン化アルミニウムとキヤリアガスとからなる
混合ガスを供給することにより混合ガスを内部通路内へ
直接供給できるので、内部通路内でアルミニウムの被覆
を形成し化学気相蒸着が行われ、反応生成ガスと反応に
関与しなかつた未反応ガスとキヤリアガスとからなる排
出ガスが内部通路の他方から排出される。 【００１６】さらに、前記内部通路の他方にガス流速制
御槽を接続して前記混合ガスが前記内部通路内を流れて
化学気相蒸着が行われ、反応生成ガス，未反応ガス，キ
ヤリアガスからなる排出ガスとなって前記減圧容器内に
排出される際の流速を制御することにより、内部通路の
出口近傍の排出ガスの流速を大きく変化させることがな
く、且つ減圧容器内に充満している反応生成ガスが内部
通路内あるいはその近傍へ逆拡散するのを防ぎ、そのた
め内部通路内での反応ガス濃度が低下することがなく、
したがってその部分の被覆形成が阻害されない。 【００１７】化学気相蒸着（ＣＶＤ）法においては、一
般的に被処理品を多数個反応炉内に配設し、各被処理品
に対して均一な被膜を形成するために反応ガスの均一な
分散供給方法および炉内に拡散した反応ガス（未反応）
および反応生成ガス（副成ガス）を滞留なく反応炉外に
排出するように考慮されている。しかし、このような方
法は本発明では望ましくない。なぜならば、被処理部は
タービン翼の内部通路であり、炉内に拡散した反応ガス
を内部通路に導いて被覆することは導入した反応ガス量
から析出する析出量の比率の面から効果的ではない。一
方、反応炉内に拡散した反応ガス濃度は反応炉内の体積
に応じて各位置で濃度が低下している。このような低濃
度状態の反応ガスを被処理品のタービン翼内部通路に供
給しても被覆の形成速度は遅い。このようなことから本
発明では反応ガスを被処理品の内部通路（通常一方から
冷却空気が入り、他方から排出される通路構造で、複数
の通路になっている場合もある）に直接供給する。この
結果、反応ガスは反応炉内に拡散せずに内部通路内で被
覆を形成して化学気相蒸着反応が終了し、排出ガス、す
なわち未反応ガス，反応生成ガス（副成ガス），キヤリ
アガスが内部通路の他方から排出される。この結果、反
応ガスから単位面積に析出する被覆の効率は高まり、被
覆形成速度も速くなる。 【００１８】一方、被覆の均一性についてみると、被処
理品の温度分布，処理圧力，反応ガス濃度および反応ガ
ス流速などの影響を受ける。温度は適切な加熱源とその
制御系により行われる。ガス濃度も適切な組成に制御さ
れて供給されるが、圧力，ガス流速によって変化する。
ガス流速はガス流量，圧力，温度および内部通路の形状
によって異なる。このように均一性は種々の因子によっ
て影響を受けるが、一定温度で一定濃度の反応ガスおよ
び処理圧力で処理された際、流速の制御が重要になる。
タービン翼の内部通路の場合、内部通路に直接供給され
た反応ガスは供給条件と内部通路の形状によってガス流
速は定まってくる。しかし、内部通路の出口近傍では、
反応炉内への自由放出の場合は形状の差，圧力の差が生
じる。すなわち、内部通路内は狭く、反応炉内は広い空
間のため両者間で圧力の差を生じており、反応炉内は内
部通路よりも低い値である。この結果、一定流量の反応
ガスの流速は内部通路近傍で遅くなる。一般的なＣＶＤ
において、被膜の均一性を改善する方法として下流側で
ガス流速を速くすることが行われている。したがって、
前述のように内部通路の出口近傍すなわち下流側で流速
が遅くなることは好ましくない。そこで、本発明では内
部通路の出口部に内部通路と同様な流速が得られるガス
流速制御槽を設ける。すなわち、内部通路の出口部が内
部通路の途中であるように内部通路出口に気密状態に密
着させたガス流速制御槽に移行させる。このような機能
を持たせるために、ガス流速制御槽は、その接続部にお
いて内部通路と同一形状であることが望ましい。すなわ
ち、形状の変化により、流速は変化するため、影響のな
いように配慮する必要がある。したがって、このガス流
速制御槽はガス留となる中空部からなっている。また、
ガス流速制御槽から排出ガスを排出するための排出口
は、内部通路のガス流速を大きく変化させない大きさが
よく、流れの均一性を考慮して複数個分散させて設ける
のもよい。 【００１９】このガス流速制御槽の他の異なった機能と
しては、反応生成ガスである副成ガス、例えば塩化水素
（ＨＣｌ）の内部通路内あるいはその近傍への逆拡散を
防止できる。すなわちこれらの副成ガスは反応ガスが終
了して生成され、反応炉内に充満している。内部通路の
出口近傍では未反応ガス，副成ガスに接しており、これ
らのガスのうち副成ガスが逆拡散してくると反応ガス濃
度が低下し、被膜が形成されないか、形成されてもその
形成速度が遅くなるという悪影響がある。したがって、
この副成ガスの逆拡散を制御することも被覆の均一性に
影響する。そこで、本発明のガス流速制御槽を設けるこ
とにより、被処理品のタービン翼内部通路まで影響のな
い距離を設けることで目的を達成できる効果もある。こ
のようにして内部通路内へのガス供給および反応炉内へ
の排出ガスの排出を制御する本発明により均一性の優れ
た被覆を行うことができる。 【００２０】一方、アルミニウムのＣＶＤであるが、本
発明では減圧雰囲気中において、３価のハロゲン化アル
ミニウムと金属アルミニウムとの不均化反応によって低
次の１価のハロゲン化アルミニウムを生成させて、１価
のハロゲン化アルミニウムあるいは３価のハロゲン化ア
ルミニウムと１価のハロゲン化アルミニウムから内部通
路内にアルミニウムを析出させる。すなわち、金属アル
ミニウムを加熱保持し、その表面に３価のハロゲン化
物、例えばＡｌＣｌ₃ を導入してＡｌＣｌ₃ ＋２Ａｌ→
２ＡｌＣｌの反応でＡｌＣｌを生成する。このＡｌＣｌ
および未反応のＡｌＣｌ₃ を被処理品の内部通路へガス
供給槽によって直接供給する。この反応ガスにより、低
温側ではＡｌＣｌからＡｌが析出し、高温になるとＡｌ
Ｃｌ₃ からもＡｌが析出するようになる。ここでＡｌＣ
ｌ₃ とＡｌの反応によって生成するＡｌＣｌの加熱温
度，圧力，ＡｌＣｌ₃ 流量によって制御できる。また３
価のハロゲン化アルミニウムはＡｌＢｒ₃ およびＡｌＩ
₃ であってもよい。さらに３価のハロゲン化アルミニウ
ムはキヤリアガスによって輸送され、キヤリアガスとし
て水素ガス，希ガスなどを用いる。 【００２１】 【発明の実施の形態】〔実施例１〕 図１は本発明を実施する一装置の例を示している。同図
において、反応炉１は、耐熱性に優れた合金あるいはセ
ラミックス製が望ましく、反応炉１の中に内部通路を有
するタービン翼２を配設し、このタービン翼２と反応炉
１は反応炉の外側の加熱源３により処理温度に加熱保持
され、反応炉内は真空排気装置６により処理圧に減圧さ
れる。ＣＶＤ用のガスとしては、被覆原料の金属ハロゲ
ン化物５をキヤリアガス４によりガス変成室７に輸送
し、ここで、活性状態に保持されている反応金属８と金
属ハロゲン化物５とが反応して、金属ハロゲン化物５が
低次のハロゲン化物に変成される。タービン翼２には、
その内部通路の一端に密着してガス供給口を有するガス
供給槽９が接続されており、低次ハロゲン化物とキヤリ
アガスからなる混合ガスが内部通路に均一に供給され、
内部通路の他端にはガス供給槽９が密着して接続され
て、その排出口１１から反応生成ガス，未反応ガス，キ
ヤリアガスからなる排出ガスが排出され、その際の排出
ガスの流速を制御する機能をもつ。 【００２２】図２は前記ガス流速制御槽１０の他の例を
示し、複数の内部通路をもつタービン翼２に複数のガス
流速制御槽１０ａ，１０ｂを配設し、各々のガス流速制
御槽１０からガス排出口１１ａ，１１ｂよりガスが排出
される例を示す。 【００２３】図３〜図５は図２のガス流速制御槽１０ａ
の詳細を示している。このガス流速制御槽１０ａはター
ビン翼２の内部通路の出口形状に合わせた形状になって
おり、タービン翼２の翼部の一部を嵌め合わせて密着さ
せて固定する翼結合部１３が設けられている。また、内
部通路から排出される排出ガスをガス溜１２で流速を調
整した後、複数個設けられたガス排出口１１ａより反応
炉１内に排出される排出ガスの流速を制御する機能を果
す。 【００２４】ガス供給槽９は、図６，図７に示すように
ガス供給口から内部通路へ均一にガスを供給するための
機能を果すものであり、内部通路が複数ある場合は、ガ
ス供給槽９をそれぞれの内部通路に設けるか、あるいは
ガス供給槽９のガス溜１４ａ，１４ｂにガス分配部１５
ａ，１５ｂ（オリフィス）を設けて各内部通路の流量に
合わせて全体に均一に供給されるように工夫することに
よってもできる。 【００２５】図１に示した被覆装置によって被覆処理を
行うには、反応炉１内にタービン翼２の内部通路の一方
にガス供給槽９を密着させ、このガス供給槽９とガス変
成室７を連通するように接続するとともにタービン翼２
の他方の内部通路にガス流速制御槽１０を配設する。ガ
ス変成室７内には反応金属８、すなわち金属アルミニウ
ムを収納してある。このように配設された反応炉１内を
真空排気装置６により１０^-2Torr以下に減圧する。減圧
された反応炉１内にキヤリアガス４として水素ガス、あ
るいはアルゴンガスなどの不活性ガスを導入しながら、
加熱源３によりタービン翼２およびガス変成室７を変成
温度（例えば１２００℃）に昇温する。この際、ガス変
成室の加熱源は分割されたが、熱源３あるいはさらに内
部に補助加熱源を配置して行ってもよい。タービン翼２
およびガス変成室７が目的の処理温度に加熱保持された
後、金属ハロゲン化物５から三塩化アルミニウム（AlCl
₃)を昇華させるとともにキヤリアガス４を流入しながら
ガス変成室７に導入して被覆処理を開始する。この際、
処理圧力はキヤリアガス流量，三塩化アルミニウム流
量、および真空排気量の制御などにより１〜１００Torr
に制御される。ガス変成室７に導入された三塩化アルミ
ニウムの一部は高温に加熱保持されて溶融した金属アル
ミニウムと不均化反応（ＡｌＣｌ₃ ＋２Ａｌ→３ＡｌＣ
ｌ）を生じて低次の一塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ）が
生成される。このようにして混合ガス（キヤリアガスの
水素ガス，三塩化アルミニウムおよび一塩化アルミニウ
ム）がガス供給槽９に導入され、ここで、内部通路へ均
一に分散されて供給される。内部通路内において加熱温
度によって一塩化アルミニウムからのアルミニウムの析
出、三塩化アルミニウムからのアルミニウムの析出ある
いはこれらの混在した状態からアルミニウムが析出して
被覆され、その結果、反応生成ガスとして三塩化アルミ
ニウムおよび塩化水素（ＨＣｌ）が生成し、未反応ガス
とともに排出されることになる。これらの排出ガスはガ
ス流速制御槽１０を経て反応炉１内に排出されることに
よって、内部通路出口近傍における急激な流速の変化，
圧力の変動および反応生成ガスの逆拡散などが防止さ
れ、内部通路の末端まで均一性に優れた被覆がされる。
排出された排出ガスは真空排気装置６によって外部に排
気される。このようにして、被覆処理温度に加熱保持し
て被膜を形成した後、混合ガスの供給を停止するととも
に、加熱源での加熱保持を停止し冷却して処理を終了す
る。 【００２６】なお、被覆処理中の処理温度が約８５０℃
以下ではＮｉＡｌ₃ が、約９００〜１０５０℃ではＮｉ
Ａｌが、約１０５０℃以上ではＮｉ₃Ａｌ が形成される
が、被膜の均一性の点から９００〜１０５０℃が望まし
く、その結果、形成された被膜はＮｉＡｌ層であり、脆
弱で耐食性のよくないＮｉ₂Ａｌ₃を再び拡散処理によっ
てＮｉＡｌに変える必要がないという特徴もある。 【００２７】以上の処理装置を用いた処理方法により、
後述の実施例２と同様の被処理品のタービン翼内部通路
にアルミニウムを被覆することができる。 【００２８】〔実施例２〕図１および図２，図３〜図
５，図６，図７に示した方法により、タービン翼２の内
部通路にアルミニウムの被覆を行った。 【００２９】被処理品は４０×９０×１６０の大きさの
Ｎｉ基超合金製ガスタービン翼を用いた。内部通路は２
分割されており、一方の通路の断面は大きく変化せず上
部へ抜けており、他方は出口部で翼端面全体から吹出す
るようになっている。そこで図２のようなガス供給槽９
とガス流速制御槽１０ａ，１０ｂを設け、ガス流速制御
槽１０ａは図３〜図５のような構造として、タービン翼
２のガス吹出し部に配設した。ガス供給槽９は２分割さ
れた内部通路へ均一に処理ガスが供給されるようにガス
留とオリフィスを設けた構造で、これらの材質はＳＵＳ
３０４製である。ガス変成室７の黒鉛製るつぼ内に２０
０ｇの４ナインの純アルミニウムを装入し、ガス変成室
７とガス供給槽９とはφ１５，長さ２００mmのＡｌ₂Ｏ₃
チューブで連通させた。反応炉１は内径φ２６，高さ１
０００mmの耐熱合金製で、反応炉１内の真空排気装置６
にはロータリーポンプを用いた。キヤリアガスは７ナイ
ンの純水素ガスを用い、金属ハロゲン化物は３ナインの
三塩化アルミニウムを用いた。加熱源３は上，中，下に
３分割されて独立制御できる電気炉である。 【００３０】処理は反応炉１内を１０^-2Torr以下に排気
した後、純水素ガスを１ＳＬＭ（Standard Literper Mi
nute：質量流量）供給しながら、タービン翼およびガス
変成室を１０００℃に加熱した。加熱保持後、三塩化ア
ルミニウムを１５０℃に加熱して昇華させるとともにキ
ヤリアガスの純水素ガスを三塩化アルミニウム容器内に
流入させるようにバルブを切換えてガス変成室７内に導
入した。この際、処理圧力は反応炉内において４０Torr
で保持した。このようにして１時間の被覆処理を行っ
た。比較としてガス供給槽およびガス流速制御槽を設け
ないで処理した従来法についても示してある。 【００３１】処理後、翼を切断して各部の被覆層の膜厚
を測定した。図８は被覆層の膜厚を示したものである。 【００３２】本発明法では各部の膜厚は３０〜４０μｍ
の範囲内でありその比率は８０％程度で均一性に優れて
いる。また得られた被膜の微少部Ｘ線回折によりＮｉＡ
ｌの回析線のみであり、ＮｉＡｌのみが形成されてい
た。一方、従来法による比較例では、内部通路の内部で
被膜が十分形成されておらず、被膜が形成されていない
部分も見られた。また内部通路の入口近傍では被覆され
て被膜は形成されているが、膜厚は１５μｍと薄い。こ
のように、本発明によればタービン翼の内部通路に均一
性に優れ、且つ効率の高いアルミニウム被覆処理が可能
であることが確認された。 【００３３】なお、上記のごとき効果はＮｉ基合金に限
られるものでなく、Ｎｉを多量に含む合金、例えばＣｏ
基合金（約１０％以上のＮｉ含有）Ｆｅ−Ｎｉ合金（Ｎ
ｉを約２０％以上含有）でも同様に得られる。 【００３４】 【発明の効果】本発明の構成によれば、減圧した反応炉
内に配設された耐熱部材の内部通路の一方にガス供給槽
を気密状態に密着させてハロゲン化アルミニウムとキヤ
リアガスの混合ガスを供給するとともに、他方にガス流
速制御槽を気密状態に密着させて前記反応炉内へ排出さ
れる排出ガスの流速を制御して化学気相蒸着を行うこと
により、タービン翼の内部通路の出口近傍において急激
な流速変化，圧力変動が生じず、さらに内部通路内へ反
応生成ガスが逆拡散するのが防止できるので、内部通路
内面に均一なアルミニウム被覆を形成することができ
る。 【００３５】また、ガス供給槽を経由してタービン翼の
内部通路内へのみ混合ガスを供給することができるので
アルミニウム被膜形成の効率が高まり、迅速な被膜処理
ができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel method for manufacturing a turbine blade having an Al coating on a cooling internal passage. 2. Description of the Related Art In a gas turbine, a jet engine, or the like, main parts which are heated to a high temperature and which come into contact with corrosive gas are required to have excellent mechanical properties in a high temperature range and oxidation resistance. Nickel (Ni) or cobalt (Co) based alloys have been used. Such alloys are generally collectively referred to as heat-resistant alloys, and improvement of high-temperature strength is the main subject of development. High-strength alloy compositions with high strength at high temperatures often have reduced hot corrosion resistance, and the service life of the hot parts is more affected by hot corrosion than by mechanical failure. For example, the above-mentioned gas turbine or jet engine is capable of supplying ions such as sulfur (S), chlorine (Cl), vanadium (V), sodium (Na) and lead (Pd) in fuel and NaCl in intake air.
(Sea salt particles) and the like, and are exposed to a corrosive or oxidizing combustion gas atmosphere, in which the alloy is attacked. In order to improve the corrosion resistance and oxidation resistance of a heat-resistant alloy, it is said that the addition of elements such as chromium (Cr) and aluminum (Al) that generate stable oxides is effective. In order to make it fragile if it falls,
Cr, Al that can be added to Ni-base or Co-base heat-resistant alloys
There is a natural limit to the amount of sprouts. Therefore, at present, it is indispensable to perform various surface treatments for imparting heat resistance and oxidation resistance to the surface of the heat-resistant alloy. As a corrosion resistant coating for Ni-based or Co-based heat-resistant alloys, A
l, Cr, MCrAlY (M is Ni, Co and Fe, etc.) alloys and various ceramics.
Pack method (diffusion infiltration method), CVD method (Chemical Vapor Depositiom), PVD
It is performed by a method (Physical Vapor Deposition) and a thermal spraying method. Among them, the most widely used method is Al coating by the pack method. This is because the material to be treated is contained in a pack powder containing a coating agent (Al or an Al compound), a carrier or an activator (usually an ammonium halide or an alkali metal halide), and an inert filler such as Al ₂ O _3. 750 in a non-oxidizing atmosphere
By heating and holding at に 1250 ° C., Al is diffused and permeated into the material to be processed to form an intermetallic compound such as Ni—Al or Cr—Al. This compound forms a protective film Al ₂ O ₃ in a high temperature range to enhance the corrosion resistance. The thickness of the coating layer can be controlled by the holding time of the heat treatment and the treatment temperature. In addition, the halide is converted from the Al source to the material to be treated.
Acts as a carrier or activator to facilitate the transfer of Representative examples of such a packing method are disclosed in JP-A-55-82784 and JP-A-58-177456.
There is an official gazette. On the other hand, the thermal efficiency of a gas turbine or a jet engine is improved by increasing the pressure ratio of the compressor and increasing the turbine inlet gas temperature. Tend to increase in temperature. At this time, in order to lower the operating temperature of the grade and the nozzle, the inside is made a cavity so that cooling air is passed. It is desired to coat such an internal passage from the viewpoint of the corrosion resistance described above. This internal passage is narrow and of complex shape, which limits the applicable coating method. [0004] In the above prior art, for example, when coating is to be performed by a pack method, it is necessary to fill the inside of the internal passage with a pack agent. That is, it is desirable that the pack agent and the internal passage as the material to be processed are in contact with each other. Therefore, application is possible if the internal passage has a simple shape, but it is difficult to apply it to the current structure that is becoming narrow and complicated. Further, in the pack method, since the coating material is supplied from the pack material, when an intended thickness of the coating layer is to be obtained, the amount of the pack agent is required according to the thickness. But,
Since the amount of the pack agent that can be filled in the internal passage is limited in view of the shape, the thickness of the coating layer is also limited, and an arbitrary coating layer cannot be obtained. Furthermore, it is indispensable to completely remove the pack agent after the treatment for the circulation of cooling air,
There is also a problem in removing the solidified pack. On the other hand, in the PVD method, for example, the sputtering method, the movement of particles sputtered from a target on which a coating material is based is straight, so that the distance of penetration into a narrow portion of an internal passage is limited, and the throwing power is limited. Not applicable because of bad. [0006] In the thermal spraying method, as in the PVD method, the particles of the coating material have only linear motion and cannot be applied. [0007] In view of the above, a method of coating a coating substance from a gas phase supplied in a gaseous state has been studied.
Examples are shown in JP-B-56-18671 and JP-B-59-19988. This method is a gas phase coating method (Gas Pha
There is an enclosure composed of a lower chamber and an upper chamber which are connected to each other by a tube, and a coating material, for example, Al is NaAlF _2.
In a state where the packed powder of the mixed powder of the powder and the catalyst is filled, and the hollow article to be coated is disposed so as to communicate with the tube, the enclosure is disposed in an appropriate heating device to vaporize the packed powder. At the same time, the carrier is transported into the hollow article with a carrier gas to perform coating. In this method, since the coating material is supplied by gas, it is possible to coat even a narrow internal passage. However, since the coating process is performed at normal pressure, the uniformity may be poor. In other words, because the carrier pressure is used to control the gas flow rate, the carrier flow rate is controlled only by the carrier flow rate, and the flow rate range is limited. May make a difference. On the other hand, in the case of Al coating by the CVD method, generally, when Al is deposited by reduction of a halide such as AlCl ₃ and hydrogen gas, 1200 ° C. is generated by the free energy of a thermodynamic reaction. This is not desirable from the viewpoint of heat history because it requires a certain degree and causes a decrease in mechanical properties of the heat-resistant alloy. Therefore, as a method for lowering the CVD temperature of Al, a method of producing a lower chloride AlCl of Al and performing CVD is disclosed in Austrian Patent No. 182024. According to this method, Al
Can be coated in a low temperature range of 700 to 1050 ° C. Japanese Patent Publication No. 59-48952 discloses that the above-mentioned CVD method can be used as a method of forming an Al thin film of a wiring material for electric materials within a low temperature range of 150 to 500 ° C. However, in any of the above-mentioned methods, a sufficient amount of mixed gas does not flow in due to the narrow internal passage of the turbine blade, and abrupt near the outlet of the internal passage. Since the flow velocity changes, the pressure fluctuates, and the reaction product gas diffuses back, etc., Al
An Al coating method and a device capable of performing the method, which enables the coating to be in a state of excellent uniformity and within a heat history range that does not impair the properties of the Ni-based and Co-based heat-resistant alloys, are not shown. Therefore, development of an appropriate treatment method is desired. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a turbine blade having an aluminum diffusion coating having a uniform coating thickness on each part of a cooling internal passage having a narrow and complicated shape, and a method for manufacturing the same. According to the present invention, there is provided a turbine blade provided with an internal passage for cooling the blade by cooling air inside the blade, wherein an aluminum diffusion coating layer is provided in the internal passage. The turbine blade is manufactured by the following manufacturing method so that the thickness of the coating layer is 80% or more of the maximum thickness over the entire area of the internal passage .
To build . That is, according to the present invention, a turbine blade having an internal passage is disposed in a reactor, the pressure is reduced, and a mixed gas is supplied from one of the internal passages while the turbine blade is heated and discharged from the other. A method for manufacturing a turbine blade for forming an aluminum diffusion coating on said internal passage for discharging a gas and performing chemical vapor deposition, wherein a gas supply port is provided in one of said internal passages.
Connect the gas supply tank having a supply gas mixture that have a halide of aluminum and Kiyariagasu to the interior passage, the other of said internal passage I and the gas reservoir cover the other one of
A gas flow rate control tank having a hollow portion and a gas outlet connected to the hollow portion is connected, and the gas is supplied from the gas supply port.
Discharged from the gas outlet with respect to the flow rate of the mixed gas.
The thickness of the coating layer is controlled by controlling the gas flow rate
80% or more of the maximum thickness over the entire area of the passage
A method for manufacturing a turbine blade characterized by performing chemical vapor deposition so as to have a high degree of reliability. A gas supply tank is tightly connected to one of the internal passages of the heat-resistant member provided in the decompression vessel, and a mixed gas comprising aluminum halide and a carrier gas is supplied into the internal passage. Can be directly supplied into the internal passage, so that an aluminum coating is formed in the internal passage, chemical vapor deposition is performed, and the exhaust gas consisting of the reaction product gas, unreacted gas and carrier gas that did not participate in the reaction is It is discharged from the other side of the passage. Further, a gas flow rate control tank is connected to the other of the internal passages, and the mixed gas flows through the internal passages to perform chemical vapor deposition, and discharges are made up of a reaction product gas, an unreacted gas, and a carrier gas. By controlling the flow rate when the gas is discharged into the decompression vessel, the flow rate of the exhaust gas near the outlet of the internal passage is not largely changed, and the reaction product filled in the decompression vessel is controlled. The gas is prevented from back-diffusing into or near the internal passage, so that the reaction gas concentration in the internal passage does not decrease,
Therefore, the formation of the coating on the portion is not hindered. In the chemical vapor deposition (CVD) method, generally, a large number of articles to be processed are arranged in a reaction furnace, and a uniform reaction gas is formed in order to form a uniform film on each article to be processed. Gas supply method and reactive gas diffused in the furnace (unreacted)
Also, it is considered that the reaction product gas (by-product gas) is discharged out of the reactor without stagnation. However, such a method is not desirable in the present invention. The reason is that the portion to be treated is the internal passage of the turbine blade, and it is not effective to guide the reaction gas diffused in the furnace to the internal passage to cover the reaction gas from the viewpoint of the ratio of the amount of the precipitate deposited from the amount of the introduced reaction gas. Absent. On the other hand, the concentration of the reaction gas diffused into the reactor decreases at each position according to the volume in the reactor. Even if such a low-concentration reaction gas is supplied to the passage inside the turbine blade of the article to be treated, the formation speed of the coating is low. For this reason, in the present invention, the reaction gas is directly supplied to the internal passage of the article to be processed (usually, a passage structure in which cooling air enters from one side and is discharged from the other side, and may have a plurality of passages). . As a result, the reaction gas does not diffuse into the reaction furnace, forms a coating in the internal passage, and the chemical vapor deposition reaction ends, and the exhaust gas, ie, unreacted gas, reaction product gas (by-product gas), and carrier gas Is discharged from the other of the internal passages. As a result, the efficiency of the coating deposited on the unit area from the reaction gas increases, and the coating forming speed also increases. On the other hand, the uniformity of the coating is affected by the temperature distribution of the article to be processed, the processing pressure, the concentration of the reaction gas and the flow rate of the reaction gas. The temperature is controlled by a suitable heating source and its control system. The gas concentration is also supplied while being controlled to an appropriate composition, but varies depending on the pressure and the gas flow rate.
The gas flow rate depends on the gas flow rate, pressure, temperature and the shape of the internal passage. As described above, the uniformity is affected by various factors, but when the treatment is performed at a constant temperature and a constant concentration of the reaction gas and the processing pressure, the control of the flow rate becomes important.
In the case of the internal passage of the turbine blade, the gas flow rate of the reaction gas directly supplied to the internal passage is determined by the supply conditions and the shape of the internal passage. However, near the exit of the internal passage,
In the case of free discharge into the reactor, a difference in shape and pressure occurs. That is, since the inside of the internal passage is narrow and the inside of the reaction furnace is wide, a pressure difference is generated between the two, and the inside of the reaction furnace has a lower value than the inside passage. As a result, the flow rate of the reaction gas at a constant flow rate becomes slow near the internal passage. General CVD
In order to improve the uniformity of the coating, a method of increasing the gas flow rate on the downstream side has been used. Therefore,
As described above, it is not preferable that the flow velocity decreases near the outlet of the internal passage, that is, on the downstream side. Therefore, in the present invention, a gas flow rate control tank capable of obtaining a flow rate similar to that of the internal passage is provided at the outlet of the internal passage. That is, the flow is shifted to the gas flow rate control tank in which the outlet of the internal passage is in the middle of the internal passage so as to be in airtight contact with the outlet of the internal passage. In order to provide such a function, it is desirable that the gas flow rate control tank has the same shape as the internal passage at the connection portion. That is, since the flow velocity changes due to the change in the shape, it is necessary to take care that there is no influence. Therefore, this gas flow rate control tank is formed of a hollow portion that serves as a gas reservoir. Also,
The discharge port for discharging the exhaust gas from the gas flow rate control tank preferably has a size that does not greatly change the gas flow rate in the internal passage, and a plurality of discharge ports may be provided in consideration of the uniformity of the flow. Another function of the gas flow rate control tank is to prevent the by-product gas as a reaction product gas, for example, hydrogen chloride (HCl) from back-diffusing into or near the internal passage. In other words, these by-product gases are generated when the reaction gas ends, and are filled in the reaction furnace. In the vicinity of the outlet of the internal passage, there is contact with unreacted gas and by-product gas. When the by-product gas of these gases reversely diffuses, the concentration of the reaction gas decreases, and no film is formed or even if a film is formed. There is an adverse effect that the formation speed is reduced. Therefore,
Controlling the back diffusion of this by-product gas also affects the uniformity of the coating. Therefore, by providing the gas flow rate control tank of the present invention, there is also an effect that the object can be achieved by providing a distance that does not affect the passage inside the turbine blade of the article to be processed. In this manner, coating with excellent uniformity can be performed by the present invention which controls the gas supply into the internal passage and the discharge of the exhaust gas into the reaction furnace. On the other hand, in the CVD of aluminum, in the present invention, a low-order monovalent aluminum halide is produced by a disproportionation reaction between trivalent aluminum halide and metallic aluminum in a reduced-pressure atmosphere. Aluminum is precipitated in the internal passage from monovalent aluminum halide or trivalent aluminum halide and monovalent aluminum halide. That is, the metal aluminum is heated and held, and a trivalent halide, for example, AlCl ₃ is introduced into the surface of the metal aluminum, and AlCl ₃ + 2Al →
The reaction of 2AlCl produces AlCl. This AlCl
And unreacted AlCl ₃ is directly supplied to the internal passage of the article to be treated by the gas supply tank. Due to this reaction gas, Al precipitates from AlCl on the low temperature side, and Al
Al also precipitates from Cl ₃ . Where AlC
It can be controlled by the heating temperature, pressure, and AlCl ₃ flow rate of AlCl generated by the reaction between l ₃ and Al. 3
Divalent aluminum halides are AlBr ₃ and AlI
_It may be ₃ . Further, the trivalent aluminum halide is transported by a carrier gas, and a hydrogen gas, a rare gas, or the like is used as the carrier gas. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 shows an example of an apparatus for implementing the present invention. In FIG. 1, a reactor 1 is preferably made of an alloy or ceramics having excellent heat resistance, and a turbine blade 2 having an internal passage is disposed in the reactor 1. The turbine blade 2 and the reactor 1 are The inside of the reaction furnace is depressurized to the processing pressure by the vacuum exhaust device 6. As a gas for CVD, the metal halide 5 as a coating material is transported to the gas shift chamber 7 by the carrier gas 4, where the reactive metal 8 and the metal halide 5 that are maintained in an active state react, The metal halide 5 is transformed into a lower halide. In the turbine blade 2,
A gas supply tank 9 having a gas supply port is connected in close contact with one end of the internal passage, and a mixed gas comprising a lower halide and a carrier gas is uniformly supplied to the internal passage,
A gas supply tank 9 is tightly connected to the other end of the internal passage, and an exhaust gas composed of a reaction product gas, an unreacted gas, and a carrier gas is exhausted from an exhaust port 11, and the flow rate of the exhaust gas at that time is controlled. It has the function to do. FIG. 2 shows another example of the gas flow rate control tank 10, in which a plurality of gas flow rate control tanks 10a and 10b are disposed on a turbine blade 2 having a plurality of internal passages. An example is shown in which gas is discharged from the gas discharge ports 11a and 11b. FIGS. 3 to 5 show the gas flow rate control tank 10a of FIG.
The details are shown. The gas flow rate control tank 10a has a shape conforming to the shape of the outlet of the internal passage of the turbine blade 2, and is provided with a blade coupling portion 13 for fitting a part of the blade portion of the turbine blade 2 into close contact and fixing. ing. Further, after adjusting the flow rate of the exhaust gas discharged from the internal passage in the gas reservoir 12, it functions to control the flow rate of the exhaust gas discharged into the reactor 1 from a plurality of gas discharge ports 11 a. The gas supply tank 9 is provided as shown in FIGS.
It functions to uniformly supply the gas from the gas supply port to the internal passage. When there are a plurality of internal passages, the gas supply tank 9 is provided in each of the internal passages, or the gas in the gas supply tank 9 is provided. Gas distribution unit 15 is provided in reservoirs 14a and 14b.
a, 15b (orifice) may be provided so as to uniformly supply the entirety in accordance with the flow rate of each internal passage. In order to perform the coating treatment by the coating apparatus shown in FIG. 1, a gas supply tank 9 is brought into close contact with one of the internal passages of the turbine blades 2 in the reactor 1, and the gas supply tank 9 and the gas shift chamber 7 And the turbine blade 2
The gas flow rate control tank 10 is disposed in the other internal passage. A reaction metal 8, that is, metal aluminum is accommodated in the gas shift chamber 7. The inside of the reaction furnace 1 thus arranged is evacuated to 10 ⁻² Torr or less by the vacuum exhaust device 6. While introducing an inert gas such as hydrogen gas or argon gas as the carrier gas 4 into the depressurized reactor 1,
The heating source 3 raises the temperature of the turbine blades 2 and the gas shift chamber 7 to a shift temperature (for example, 1200 ° C.). At this time, the heating source of the gas shift chamber is divided, but an auxiliary heating source may be arranged in the heat source 3 or further inside. Turbine blade 2
After the gas conversion chamber 7 is heated and maintained at the target processing temperature, the metal halide 5 is converted to aluminum trichloride (AlCl 3).
₃ ) is sublimated and the carrier gas 4 is introduced into the gas shift chamber 7 while flowing, to start the coating process. On this occasion,
The processing pressure is 1 to 100 Torr by controlling the carrier gas flow rate, aluminum trichloride flow rate, and vacuum pumping rate.
Is controlled. A part of the aluminum trichloride introduced into the gas shift chamber 7 is heated and held at a high temperature and disproportionated with the molten metal aluminum (AlCl ₃ + 2Al → 3AlC).
1) to produce low order aluminum monochloride (AlCl). In this way, the mixed gas (hydrogen gas of carrier gas, aluminum trichloride and aluminum monochloride) is introduced into the gas supply tank 9, where it is uniformly dispersed and supplied to the internal passage. In the internal passage, aluminum is deposited from aluminum monochloride, aluminum is precipitated from aluminum trichloride, or aluminum is precipitated and coated from a mixed state of aluminum trichloride and aluminum trichloride as a reaction product gas. Hydrogen chloride (HCl) is generated and discharged together with the unreacted gas. These exhaust gases are discharged into the reaction furnace 1 through the gas flow rate control tank 10 so that a rapid change in the flow velocity near the outlet of the internal passage,
Fluctuations in pressure and reverse diffusion of the reaction product gas are prevented, and coating with excellent uniformity is provided up to the end of the internal passage.
The discharged exhaust gas is exhausted to the outside by the vacuum exhaust device 6. In this way, after forming the coating by heating to the coating processing temperature, the supply of the mixed gas is stopped, and the heating and holding at the heating source is stopped and the processing is terminated by cooling. The treatment temperature during the coating treatment is about 850 ° C.
In the following, NiAl ₃ is used.
When Al is about 1050 ° C. or higher, Ni ₃ Al is formed. However, from the point of uniformity of the coating, 900 to 1050 ° C. is desirable. As a result, the formed coating is a NiAl layer, which is brittle and has poor corrosion resistance. Another feature is that it is not necessary to convert Ni ₂ Al ₃ into NiAl again by diffusion treatment. According to the processing method using the above processing apparatus,
Aluminum can be coated on the passage inside the turbine blade of the article to be processed, which is the same as in Example 2 described later . [Embodiment 2] The internal passage of the turbine blade 2 was coated with aluminum by the method shown in FIGS. 1, 2 and 3 to 5, 6 and 7. A gas turbine blade made of a Ni-based superalloy having a size of 40 × 90 × 160 was used as the article to be treated. 2 internal passages
It is divided, and one of the passages passes through the upper part without largely changing, and the other part blows out from the entire blade tip surface at the outlet. Therefore, the gas supply tank 9 as shown in FIG.
And gas flow rate control tanks 10a and 10b. The gas flow rate control tank 10a has a structure as shown in FIGS. The gas supply tank 9 has a structure in which a gas reservoir and an orifice are provided so that the processing gas is uniformly supplied to the two divided internal passages.
304. 20 in the graphite crucible of the gas shift chamber 7
He was charged with 4 nines pure aluminum of 0 g, gas shift chamber 7 and the gas supply tank 9 φ15, length 200 mm Al ₂ O ₃
The tubes were connected. The reactor 1 has an inner diameter of φ26 and a height of 1.
2,000 mm heat-resistant alloy, vacuum pumping device 6 in reactor 1
A rotary pump was used. The carrier gas used was 7 nine pure hydrogen gas, and the metal halide was 3 nine aluminum trichloride. The heating source 3 is an electric furnace that can be divided into three parts: upper, middle, and lower parts and can be independently controlled. In the treatment, the inside of the reactor 1 is evacuated to 10 ⁻² Torr or less, and then pure hydrogen gas is supplied to 1 SLM (Standard Literper Miter).
nute: mass flow rate) while supplying the turbine blades and the gas shift chamber to 1000 ° C. After heating and holding, the aluminum trichloride was heated to 150 ° C. to be sublimated, and the valve was switched so that pure hydrogen gas as a carrier gas was allowed to flow into the aluminum trichloride container, and was introduced into the gas shift chamber 7. At this time, the processing pressure was 40 Torr in the reactor.
Held in. Thus, the coating treatment for one hour was performed. As a comparison, a conventional method in which a gas supply tank and a gas flow rate control tank are not provided is also shown. After the treatment, the blade was cut and the thickness of the coating layer at each part was measured. FIG. 8 shows the thickness of the coating layer. In the method of the present invention, the thickness of each part is 30 to 40 μm.
And the ratio is about 80%, which is excellent in uniformity. Also, NiA was obtained by X-ray diffraction of a minute portion of the obtained coating.
Only 1 diffraction line, and only NiAl was formed. On the other hand, in the comparative example according to the conventional method, the coating was not sufficiently formed inside the internal passage, and there were some portions where the coating was not formed. In addition, a coating is formed near the entrance of the internal passage to form a coating, but the film thickness is as thin as 15 μm. As described above, according to the present invention, it was confirmed that the aluminum passage treatment with excellent uniformity and high efficiency in the internal passage of the turbine blade was possible. The effect described above is not limited to the Ni-based alloy, but may be an alloy containing a large amount of Ni, such as Co.
Base alloy (containing about 10% or more Ni) Fe-Ni alloy (N
i is about 20% or more). According to the structure of the present invention, the gas supply tank is brought into tight contact with one of the internal passages of the heat-resistant member disposed in the depressurized reaction furnace, so that the aluminum halide and the carrier gas are supplied. While supplying the mixed gas, the gas flow rate control tank is tightly adhered to the other side to control the flow rate of the exhaust gas discharged into the reaction furnace to perform the chemical vapor deposition, thereby forming the internal passage of the turbine blade. In the vicinity of the outlet, no abrupt flow rate change and pressure fluctuation occur, and it is possible to prevent the reaction product gas from back-diffusing into the internal passage, so that a uniform aluminum coating can be formed on the inner surface of the internal passage. Further, since the mixed gas can be supplied only into the internal passage of the turbine blade via the gas supply tank, the efficiency of forming the aluminum film is increased, and the film can be rapidly processed.

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の方法を実施する被膜装置の一例を示す
説明図。 【図２】タービン翼にガス供給槽と２個のガス流速制御
槽とを取付けた状態を示す説明図。 【図３】図１および図２に示したガス流速制御槽の構造
を示す縦断面図。 【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図。 【図５】図３のＣ−Ｃ矢視断面図。 【図６】同一形状の複数の内部通路を有するタービン翼
にガス供給槽を密着させた状態を示す断面図。 【図７】形状の異なる複数の内部通路を有するタービン
翼にガス供給槽を密着させた状態を示す断面図。 【図８】本発明によるＡｌ被膜の膜厚分布を示す説明
図。 【符号の説明】 １…反応炉、２…タービン翼、３…加熱源、４…キヤリ
アガス、６…真空排気装置、７…ガス変成室、９，９
ａ，９ｂ…ガス供給槽、１０，１０ａ，１０ｂ…ガス流
速制御槽、１１…ガス排出口、１２…ガス流速制御槽内
ガス溜、１４ａ，１４ｂ…ガス供給槽内ガス溜、１５
ａ，１５ｂ…ガス分配部。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a coating apparatus for performing a method of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state where a gas supply tank and two gas flow rate control tanks are attached to a turbine blade. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the structure of the gas flow rate control tank shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 4 is a view taken in the direction of arrows BB in FIG. 3; FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 3; FIG. 6 is a sectional view showing a state in which a gas supply tank is brought into close contact with a turbine blade having a plurality of internal passages having the same shape. FIG. 7 is a sectional view showing a state in which a gas supply tank is brought into close contact with a turbine blade having a plurality of internal passages having different shapes. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a film thickness distribution of an Al film according to the present invention. [Description of Signs] 1 ... reactor, 2 ... turbine blade, 3 ... heating source, 4 ... carrier gas, 6 ... vacuum exhaust device, 7 ... gas shift chamber, 9,9
a, 9b ... Gas supply tank 10, 10a, 10b ... gas flow rate control tank, 11 ... gas discharge port, 12 ... gas flow rate control chamber gas reservoir, 14a, 14b ... gas supply tank gas reservoir, 15
a, 15b ... gas distribution part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児島 慶享 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 山口 常雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 黒沢 宗一 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭62−112781（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−18671（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01D 5/28 C23C 16/12 C23C 16/44 F01D 5/18 F02C 7/18 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Yoshitaka Kojima 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd.Hitachi Laboratory (72) Inventor Tsuneo Yamaguchi 4026 Kuji-machi, Hitachi City, Ibaraki Hitachi, Ltd.Hitachi, Ltd. Inside the research institute (72) Inventor Soichi Kurosawa 3-1-1 Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi Plant 18671 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁶ , DB name) F01D 5/28 C23C 16/12 C23C 16/44 F01D 5/18 F02C 7/18

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．内部通路を有するタービン翼を反応炉内に配設して
減圧し、前記タービン翼を加熱した状態で前記内部通路
の一方から混合ガスを供給し、他方から排出ガスを排出
させて化学気相蒸着を行う前記内部通路にアルミニウム
拡散被覆を形成するタービン翼の製造方法であって、前
記内部通路の一方にガス供給口を有するガス供給槽を接
続して前記内部通路へハロゲン化アルミニウムとキヤリ
アガスとを有する混合ガスを供給し、前記内部通路の他
方には該他方を覆いガス溜となる中空部と該中空部に連
なるガス排出口とを有するガス流速制御槽を接続して、
前記ガス供給口より流入される前記混合ガスの流量に対
して前記ガス排出口より排出されるガス流量を制御し
て、前記被覆層の厚さが前記内部通路の全領域にわたっ
て最大厚さに対し８０％以上の厚さを有するように化学
気相蒸着を行うことを特徴とするタービン翼の製造方
法。 ２．前記ハロゲン化アルミニウムが、キヤリアガスによ
り３価のハロゲン化アルミニウムがガス変成室に導入さ
れて溶融金属アルミニウムと一部反応して生成した１価
のハロゲン化アルミニウムと、未反応の３価ハロゲン化
アルミニウムとからなる請求項１に記載のタービン翼の
製造方法。 ３．前記反応炉内の被覆処理圧力が１〜１００Torrであ
る請求項１又は２に記載のタービン翼の製造方法。 ４．前記タービン翼の加熱温度が９００〜１０５０℃で
ある請求項１〜３のいずれかに記載のタービン翼の製造
方法。 ５．前記内部通路表面にニッケルとアルミニウムとの金
属間化合物からなる被覆層が形成される請求項１〜４の
いずれかに記載のタービン翼の製造方法。 ６．前記金属間化合物がＮｉＡｌ相である請求項５に記
載のタービン翼の製造方法。(57) [Claims] A turbine blade having an internal passage is disposed in a reaction furnace, the pressure is reduced, and a mixed gas is supplied from one of the internal passages and the exhaust gas is discharged from the other in a state where the turbine blade is heated. A method of manufacturing a turbine blade for forming an aluminum diffusion coating on the internal passage, wherein a gas supply tank having a gas supply port is connected to one of the internal passages, and an aluminum halide and a carrier gas are supplied to the internal passage. Supplying a mixed gas having, connected to the other of the internal passages a gas flow rate control tank having a hollow portion serving as a gas reservoir covering the other and a gas outlet connected to the hollow portion,
By controlling the gas flow rate discharged from the gas discharge port with respect to the flow rate of the mixed gas flowing from the gas supply port, the thickness of the coating layer with respect to the maximum thickness over the entire area of the internal passage A method for manufacturing a turbine blade, wherein chemical vapor deposition is performed so as to have a thickness of 80% or more. 2. The aluminum halide is a monovalent aluminum halide produced by introducing a trivalent aluminum halide into a gas shift chamber by a carrier gas and partially reacting with molten metal aluminum, and an unreacted trivalent aluminum halide. The method for manufacturing a turbine blade according to claim 1, comprising: 3. The method for manufacturing a turbine blade according to claim 1 or 2, wherein a coating pressure in the reactor is 1 to 100 Torr. 4. The method for manufacturing a turbine blade according to claim 1, wherein a heating temperature of the turbine blade is 900 to 1050 ° C. 5. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein a coating layer made of an intermetallic compound of nickel and aluminum is formed on the surface of the internal passage. 6. The method for manufacturing a turbine blade according to claim 5, wherein the intermetallic compound is a NiAl phase.