JP3706554B2

JP3706554B2 - 高温部材表面の耐酸化性膜の除去方法

Info

Publication number: JP3706554B2
Application number: JP2001221992A
Authority: JP
Inventors: 郁生岡田; 泰治鳥越; 孝二高橋; 好古上村; 久孝河合
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2021-07-23
Also published as: JP2003034887A

Description

【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Ａｌ_２Ｏ_３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もので、母材表面の耐酸化性膜を１０００℃〜１２５０℃、２時間以上の条件下で応力除去のための熱処理を行い、更に前記耐酸化性膜にＡｌを補強するための熱処理をＡｌ系＋ＮＨ _４Ｃｌ＋Ｈ _２雰囲気で、８００℃〜１０００℃、２〜２４時間の条件下で行った後、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応力除去のための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Ａｌ系＋ＮＨ _４Ｃｌ＋Ｈ _２雰囲気で、８００℃〜１０００℃、２〜２４時間の条件下で行う工程と、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、Ａｌ系＋ＮＨ _４Ｃｌ＋Ｈ _２雰囲気で、８００℃〜１０００℃、２〜２４時間の条件下で行うことを必須とする。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℃を超えると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。
上述したように、Ａｌ系＋ＮＨ _４Ｃｌ＋Ｈ _２雰囲気とする理由は、ＡｌはＮＨ _４Ｃｌと反応してＡｌＣｌ _２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ＳｐｅｃｉａｌＭｅｔａｌｓ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＋ＮＨ_４Ｃｌ＋Ｈ_２）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＋ＮＨ_４Ｃｌ＋Ｈ_２）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１０００℃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応力除去のための熱処理を行い、更に前記耐酸化性膜にＡｌを補強するための熱処理をＡｌ系＋ＮＨ _４Ｃｌ＋Ｈ _２雰囲気で、８００℃〜１０００℃、２〜２４時間の条件下で行った後、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。

Claims

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応力除去のための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Ａｌ系＋ＮＨ _４Ｃｌ＋Ｈ _２雰囲気で、８００℃〜１０００℃、２〜２４時間の条件下で行う工程と、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。
応力除去のための熱処理後、５０〜６００℃／ｈで徐冷する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。