JPH0223203A - 摩耗性先端を有するタービンブレードおよびその製造方法 - Google Patents
摩耗性先端を有するタービンブレードおよびその製造方法Info
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- JPH0223203A JPH0223203A JP1121677A JP12167789A JPH0223203A JP H0223203 A JPH0223203 A JP H0223203A JP 1121677 A JP1121677 A JP 1121677A JP 12167789 A JP12167789 A JP 12167789A JP H0223203 A JPH0223203 A JP H0223203A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
-
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- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/32—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C
- B23K35/327—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C comprising refractory compounds, e.g. carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
- C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はタービンブレードに摩耗性先端を形成する方
法およびその方法で形成した物品に関する。さらに詳し
くは、この発明は、タービンブレードの先端に導入して
ブレード先端に摩耗性を付与するのに適当な粒子を形成
する方法およびその方法で形成した物品に関する。
法およびその方法で形成した物品に関する。さらに詳し
くは、この発明は、タービンブレードの先端に導入して
ブレード先端に摩耗性を付与するのに適当な粒子を形成
する方法およびその方法で形成した物品に関する。
発明の背景
先端に摩耗材料ををするタービンブレードを用いること
は周知である。このような製品とする理由そしてこのよ
うな製品を用いる１つの理由は、タービンブレードの先
端とそのブレードが回転するハウジングとの間にクリア
ランスをとりたいからである。
は周知である。このような製品とする理由そしてこのよ
うな製品を用いる１つの理由は、タービンブレードの先
端とそのブレードが回転するハウジングとの間にクリア
ランスをとりたいからである。
周知のように、ガスタービンの圧縮段の作動により圧縮
領域で圧縮されたガスは、ガス状物質に普通かつ特有の
性質として、その圧縮領域からあらゆる開口を通って逃
げだそうとする。そのような開口の一つが、タービンブ
レードの先端とブレードが回転するハウジングとのクリ
アランス空間に存在する。ブレード先端とハウジングの
間のクリアランスをできるだけ小さくするのが有利であ
り望ましいことが確認されている。これは、ブレ−ドが
包囲ハウジング内でシャフトのまわりを約１２．０００
ｒｐｆｆｌの回転数で回転する装置にあっては、至難の
業である。
領域で圧縮されたガスは、ガス状物質に普通かつ特有の
性質として、その圧縮領域からあらゆる開口を通って逃
げだそうとする。そのような開口の一つが、タービンブ
レードの先端とブレードが回転するハウジングとのクリ
アランス空間に存在する。ブレード先端とハウジングの
間のクリアランスをできるだけ小さくするのが有利であ
り望ましいことが確認されている。これは、ブレ−ドが
包囲ハウジング内でシャフトのまわりを約１２．０００
ｒｐｆｆｌの回転数で回転する装置にあっては、至難の
業である。
ブレード先端と包囲ハウジング間の許容量（トレランス
）を非常に小さくすることは望ましいが、エンジンの種
々の部品に応力がかかり、部品同士が僅かに移動するの
で、このような小さいクリアランスを維持するのは困難
である。
）を非常に小さくすることは望ましいが、エンジンの種
々の部品に応力がかかり、部品同士が僅かに移動するの
で、このような小さいクリアランスを維持するのは困難
である。
小さなりリアランスを維持する一つの方法では、ブレー
ド先端に摩耗材料を導入し、ブレード先端が包囲ハウジ
ングにかすかに接触すると、その接触が起こった位置で
材料を摩耗しすり減らすことができるようにする。
ド先端に摩耗材料を導入し、ブレード先端が包囲ハウジ
ングにかすかに接触すると、その接触が起こった位置で
材料を摩耗しすり減らすことができるようにする。
摩耗性ブレード先端およびこのブレード先端に導入する
摩耗材料に望ましい特性は多数ある。そのような特性の
一つとして、摩耗材料がエンジン環境内で耐酸化性であ
ることが望ましい。その他の望ましい特性は、ブレード
先端に導入された材料が有意に摩耗性であることである
。さらに特性として、ブレード先端に導入された摩耗材
料が、ブレード自体の金釘効寿命の間固体状態のブレー
ドの金属と化学的適合性があることが望ましい。
摩耗材料に望ましい特性は多数ある。そのような特性の
一つとして、摩耗材料がエンジン環境内で耐酸化性であ
ることが望ましい。その他の望ましい特性は、ブレード
先端に導入された材料が有意に摩耗性であることである
。さらに特性として、ブレード先端に導入された摩耗材
料が、ブレード自体の金釘効寿命の間固体状態のブレー
ドの金属と化学的適合性があることが望ましい。
もう一つの条件として、摩耗機能を果たす粒子がブレー
ドに導入できることが必要である。
ドに導入できることが必要である。
この最後の点で、粒子をブレード先端に導入するのにも
っとも有効な方法の一つで、は、タービンブレード先端
をレーザー溶融などで溶融し、摩耗機能を果たす材料を
このブレードの溶融部に導入する。摩耗粒子をタービン
ブレードの溶融部に導入するためには、粒子の密度を約
８ｇ／ｃ＋ｎ３以上としなければならない。密度がこれ
より低いと、粒子がタービンブレードの先端に形成され
た溶融物の上に浮かび、ブレード先端に導入されない。
っとも有効な方法の一つで、は、タービンブレード先端
をレーザー溶融などで溶融し、摩耗機能を果たす材料を
このブレードの溶融部に導入する。摩耗粒子をタービン
ブレードの溶融部に導入するためには、粒子の密度を約
８ｇ／ｃ＋ｎ３以上としなければならない。密度がこれ
より低いと、粒子がタービンブレードの先端に形成され
た溶融物の上に浮かび、ブレード先端に導入されない。
炭化タンクルなどの材料は、密度が８ｇ／Ｃｍ３以上で
あり、摩耗材として有効に作用するので望ましい特性を
合わせもつ。炭化タンタル粒子は実際にタービンブレー
ドの先端に導入して摩耗材料として有効に働いている。
あり、摩耗材として有効に作用するので望ましい特性を
合わせもつ。炭化タンタル粒子は実際にタービンブレー
ドの先端に導入して摩耗材料として有効に働いている。
しかし、炭化タンタル粒子は研摩材に必要な基準の多く
を満たすものの、耐酸化性が十分でない。熱安定性と耐
酸化性が適当な入手の容易な摩耗材料を調査したところ
、はとんどの材料の密度が、タービンブレード先端の溶
融部に直接導入するのに必要な密度８ｇ／ｃＩ１１３よ
り低いことがわかった。入手しやすく、タービンブレー
ドの先端で摩耗材料として有効に作用し、そして上に概
説した技術的必要条件を満足する材料がいくつかある。
を満たすものの、耐酸化性が十分でない。熱安定性と耐
酸化性が適当な入手の容易な摩耗材料を調査したところ
、はとんどの材料の密度が、タービンブレード先端の溶
融部に直接導入するのに必要な密度８ｇ／ｃＩ１１３よ
り低いことがわかった。入手しやすく、タービンブレー
ドの先端で摩耗材料として有効に作用し、そして上に概
説した技術的必要条件を満足する材料がいくつかある。
これらの材料は、Ｒ，Ｌ、フライシャー著「高温高強度
材料概説Ｊ １９８５年７月に記載されている。しかし
、これらの材料を用いるには、その材料の特性を確認し
、タービンブレード先端に導入可能か、またそこでうま
く機能するか確認するのに多大な研究が必要になる。
材料概説Ｊ １９８５年７月に記載されている。しかし
、これらの材料を用いるには、その材料の特性を確認し
、タービンブレード先端に導入可能か、またそこでうま
く機能するか確認するのに多大な研究が必要になる。
これらのあまりよく知られていなかったり、特性の確認
されていない材料を取扱うより、もっと一般的な特性が
よく知られた摩耗材料を用いることができれば、そのほ
うがはるかに望ましいことがわかる。このことは、良好
な摩耗性を有することが知られ、しかも上で概説した必
要特性に加えて耐酸化性もあわせ持つ材料の場合特にそ
うである。酸化アルミニウムはそのような摩耗材料の一
つである。この材料は、密度の基僧を除いては、タービ
ンブレード先端に用いる際の必要条件をすべて満たす。
されていない材料を取扱うより、もっと一般的な特性が
よく知られた摩耗材料を用いることができれば、そのほ
うがはるかに望ましいことがわかる。このことは、良好
な摩耗性を有することが知られ、しかも上で概説した必
要特性に加えて耐酸化性もあわせ持つ材料の場合特にそ
うである。酸化アルミニウムはそのような摩耗材料の一
つである。この材料は、密度の基僧を除いては、タービ
ンブレード先端に用いる際の必要条件をすべて満たす。
酸化アルミニウムは密度が３．９６ｇ／ｃＩ！１３で、
したがってタービンブレード先端に用いるのに必要な密
度の約半分にすぎない。
したがってタービンブレード先端に用いるのに必要な密
度の約半分にすぎない。
発明の要旨
したがって、この発明の目的は、酸化アルミニウムのよ
うな普通の摩耗材料の密度を大幅に増加できる方法を提
供することにある。
うな普通の摩耗材料の密度を大幅に増加できる方法を提
供することにある。
別の目的は、タービンブレード先端の溶融部に導入する
のに適当な重い粒子を提供することにある。
のに適当な重い粒子を提供することにある。
他の目的は、タービンブレード先端に摩耗性を付与する
のに適当な摩耗材料を内蔵したタービンブレード先端を
提供することにある。
のに適当な摩耗材料を内蔵したタービンブレード先端を
提供することにある。
さらに他の目的は、通常の構造のタービンブレードの先
端を、そこに普通の摩耗材料を導入することにより摩耗
性にすることのできる方法を提供することにある。
端を、そこに普通の摩耗材料を導入することにより摩耗
性にすることのできる方法を提供することにある。
そのほかの目的は、一部は自明であり、また−部は以下
の説明から明らかになるであろう。
の説明から明らかになるであろう。
広義には、上記目的を達成するために、本発明によれば
、普通の構造の摩耗粒子に白金の被膜を設け、メツキ粒
子の密度が８ｇ／ｃｒａ３を超えるようにする。こうし
て得た重い白金被覆粒子をタービンブレード先端の溶融
部に導入し、白金担持粒子を沈ませた状態でブレード先
端の溶融部を凝固させる。
、普通の構造の摩耗粒子に白金の被膜を設け、メツキ粒
子の密度が８ｇ／ｃｒａ３を超えるようにする。こうし
て得た重い白金被覆粒子をタービンブレード先端の溶融
部に導入し、白金担持粒子を沈ませた状態でブレード先
端の溶融部を凝固させる。
別の観点によれば、ブレード先端に摩耗性を付与するの
に適当な普通の摩耗粒子を内蔵したタービンブレード先
端を提供することにより、上記目的を達成できる。
に適当な普通の摩耗粒子を内蔵したタービンブレード先
端を提供することにより、上記目的を達成できる。
実施例の記載
周知のように、酸化アルミニウムは摩耗材料であり、粒
度の異なる種々の酸化アルミニウム摩耗材料が市販され
ている。たとえば、２００−２３０メツシユの寸法の摩
耗材料が入手できる。この摩耗材の粒子は平均直径が約
６５μｍである。このような酸化アルミニウム摩耗粒子
の密度は約４ｚ ／ ｃｖ ”である。
度の異なる種々の酸化アルミニウム摩耗材料が市販され
ている。たとえば、２００−２３０メツシユの寸法の摩
耗材料が入手できる。この摩耗材の粒子は平均直径が約
６５μｍである。このような酸化アルミニウム摩耗粒子
の密度は約４ｚ ／ ｃｖ ”である。
本発明者は、個々の粒子について、粒子の表面に白金の
被膜を形成することにより摩耗粒・子の密度を大幅に増
加できることを見出した。
被膜を形成することにより摩耗粒・子の密度を大幅に増
加できることを見出した。
白金は密度的２１． ４５ ｇ／ｃｔｎ３であることが
知られている。本発明者は、直径約６５μｍの酸化アル
ミニウム粒子の上に厚さ４μｍの白金層を形成すること
により、粒子の有効密度が約４ｇ／Ｃｍ３から被覆粒子
の約９．０ｇ／ｃｍ”に上がることを見出した。
知られている。本発明者は、直径約６５μｍの酸化アル
ミニウム粒子の上に厚さ４μｍの白金層を形成すること
により、粒子の有効密度が約４ｇ／Ｃｍ３から被覆粒子
の約９．０ｇ／ｃｍ”に上がることを見出した。
本発明者はさらに、密度９ｇ／ｃｌｌ＋３の粒子は十分
重く、レーザー加熱などによりタービンブレードの先端
に形成したニッケル基合金の溶融池に沈むことを確認し
た。
重く、レーザー加熱などによりタービンブレードの先端
に形成したニッケル基合金の溶融池に沈むことを確認し
た。
さらに、本発明者は、ニッケル基合金の溶融池に白金波
型粒子を導入した後に、溶湯内での合金化により、もし
くは固化ブレード材料との固体反応の結果として白金が
溶解したとしても、酸化アルミニウム粒子が溶融池内に
捕捉された状態に會まり、溶融池がタービンブレード先
端で凝固した後にはその摩耗機能を発揮できることを確
認した。
型粒子を導入した後に、溶湯内での合金化により、もし
くは固化ブレード材料との固体反応の結果として白金が
溶解したとしても、酸化アルミニウム粒子が溶融池内に
捕捉された状態に會まり、溶融池がタービンブレード先
端で凝固した後にはその摩耗機能を発揮できることを確
認した。
実施例１
本例では、酸化アルミニウム粒子上の被覆の白金の溶解
が過度に大きくならないことを確認した。
が過度に大きくならないことを確認した。
レネ８０ （Ｒｅｎｃ ’８０）製のタービンブレード
の先端をＴＩＧ溶接工具により溶融し、白金ワイヤをシ
ネ８０溶融池に挿入した。固化したシネ８母材層母材中
のワイヤの固化端を切断し、断面を金属顕微鏡で調べた
。白金ワイヤの著しい溶解が起こらなかったことが観察
された。
の先端をＴＩＧ溶接工具により溶融し、白金ワイヤをシ
ネ８０溶融池に挿入した。固化したシネ８母材層母材中
のワイヤの固化端を切断し、断面を金属顕微鏡で調べた
。白金ワイヤの著しい溶解が起こらなかったことが観察
された。
実施例２
直径６０μｍのアルミナ粉末のサンプルを用意した。ワ
イヤふるいで、粉末の大部分が２００−２３０メツシユ
の寸法範囲になるようにふるい分けすることにより、ア
ルミナ粉末を分級した。
イヤふるいで、粉末の大部分が２００−２３０メツシユ
の寸法範囲になるようにふるい分けすることにより、ア
ルミナ粉末を分級した。
２００−２３０メツシユの酸化アルミニウム粒子に白金
を無電解メツキにより被着した。このメツキを行なうに
際しては、市販の専用「無電解」メツキ浴から、白金被
覆酸化アルミニウム粉末６０ｇを製造した。無電解メツ
キ工程はほぼ次の通り。
を無電解メツキにより被着した。このメツキを行なうに
際しては、市販の専用「無電解」メツキ浴から、白金被
覆酸化アルミニウム粉末６０ｇを製造した。無電解メツ
キ工程はほぼ次の通り。
第１工程は、酸化アルミニウム粉末を増感する工程であ
る。この目的のため、粉末を、１０ｇ／ｌの塩化錫およ
び４０ｍ１／ｉの塩酸を含有する溶液に２分間懸濁した
。第２工程では、この増感粉末を水洗し、濾過した。第
３工程では、この酸化アルミニウム粉末を活性化した。
る。この目的のため、粉末を、１０ｇ／ｌの塩化錫およ
び４０ｍ１／ｉの塩酸を含有する溶液に２分間懸濁した
。第２工程では、この増感粉末を水洗し、濾過した。第
３工程では、この酸化アルミニウム粉末を活性化した。
この目的のために、粉末を、４ｇ／Ｒの塩化パラジウム
（ＰｄＣｆ、＝ ）を含有するｐ１１３の溶液に５分間
懸濁した。
（ＰｄＣｆ、＝ ）を含有するｐ１１３の溶液に５分間
懸濁した。
第４工程では、活性化粉末を水洗し、濾過した。
第５工程では、活性化粉末を無電解メツキした。
この目的のため、粉末を市販の専用浴に２０分間懸濁し
た。無電解メツキにつづいて、メツキ粉末を水洗し、濾
過した。
た。無電解メツキにつづいて、メツキ粉末を水洗し、濾
過した。
上述した方法において、最初の４工程は、酸化アルミニ
ウム粉末の表面にパラジウムの単層を設けるためである
。パラジウムは、白金の無電解メツキの初期に触媒とし
て働く。メツキされた白金はその後、溶液から白金をさ
らに減少させる触媒作用をなす。この実施例では、メツ
キ浴が所望量の白金を含有し、最終的に白金のすべてが
溶液から析出しつくすまでメツキを続けた。この方法で
は浴が長期に安定である必要がないので、６０ｇの粉末
を得た。この方法を用いて、浴中の白金の９５９６を消
費した。本実施例の方法は本質的にバッチ法であり、粉
末のバッチ毎にバッチを用意した。この種の実験に用い
る浴の大きさはどのようなものでもよいが、本例では、
約２１のメツキ浴で１２ｇのバッチを何度かメツキした
。
ウム粉末の表面にパラジウムの単層を設けるためである
。パラジウムは、白金の無電解メツキの初期に触媒とし
て働く。メツキされた白金はその後、溶液から白金をさ
らに減少させる触媒作用をなす。この実施例では、メツ
キ浴が所望量の白金を含有し、最終的に白金のすべてが
溶液から析出しつくすまでメツキを続けた。この方法で
は浴が長期に安定である必要がないので、６０ｇの粉末
を得た。この方法を用いて、浴中の白金の９５９６を消
費した。本実施例の方法は本質的にバッチ法であり、粉
末のバッチ毎にバッチを用意した。この種の実験に用い
る浴の大きさはどのようなものでもよいが、本例では、
約２１のメツキ浴で１２ｇのバッチを何度かメツキした
。
白金が容器壁に析出してフレークを形成する傾向が幾分
あるので、粉末をふるい分けしてから、レーザ加熱また
は同様の方法によりタービンブレードの先端に形成した
溶融物に導入するのが望ましいことを確かめた。
あるので、粉末をふるい分けしてから、レーザ加熱また
は同様の方法によりタービンブレードの先端に形成した
溶融物に導入するのが望ましいことを確かめた。
実施例３
直径６０μｍのアルミナ粉末のサンプルを用意した。ワ
イヤふるいで、粉末の大部分が２００−２３０メツシユ
の寸法範囲になるようにふるい分けすることにより、ア
ルミナ粉末を分級した。
イヤふるいで、粉末の大部分が２００−２３０メツシユ
の寸法範囲になるようにふるい分けすることにより、ア
ルミナ粉末を分級した。
この粉末を約１１００℃の温度に１時間加熱して、粉末
中に存在する水分その他の揮発性不純物を追い出した。
中に存在する水分その他の揮発性不純物を追い出した。
粉末の一部を秤量し、白金有機金属溶液と混合した。こ
こで使用した溶液は、エンゲルハード社（Ｅｎｇａｌｈ
ａｒｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ）から溶液Ｎｏ、９
４５０として入手できる市販の組成物である。この溶液
は約２６重量％の白金を含有した。
こで使用した溶液は、エンゲルハード社（Ｅｎｇａｌｈ
ａｒｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ）から溶液Ｎｏ、９
４５０として入手できる市販の組成物である。この溶液
は約２６重量％の白金を含有した。
有機金属溶液の使用口はアルミナ粉末を完全に浸漬する
の−に十分であった。この工程により、アルミナ粒子の
表面以外の場所に遊離白金が生成するのを最小限に抑え
た。つぎにこのアルミナと有機金属組成物の混合物を約
４００℃の温度にゆっくり加熱し、有機物の大部分を追
い出した。加熱は空気中で行なった。つぎに、粉末を約
８００℃の温度に加熱して粉末からさらに有機物を除去
した。
の−に十分であった。この工程により、アルミナ粒子の
表面以外の場所に遊離白金が生成するのを最小限に抑え
た。つぎにこのアルミナと有機金属組成物の混合物を約
４００℃の温度にゆっくり加熱し、有機物の大部分を追
い出した。加熱は空気中で行なった。つぎに、粉末を約
８００℃の温度に加熱して粉末からさらに有機物を除去
した。
代表的には、８００℃で約１時間の保持時間が、アルミ
ナ粉末に白金の薄層を堆積するのに十分であることを確
かめた。この粉末を秤量して重量増加を調べた。重量増
加から平均被覆厚さを計算した。上記の手順を、被覆ア
ルミナ粉末の重量増加が約７１％になるまで繰返した。
ナ粉末に白金の薄層を堆積するのに十分であることを確
かめた。この粉末を秤量して重量増加を調べた。重量増
加から平均被覆厚さを計算した。上記の手順を、被覆ア
ルミナ粉末の重量増加が約７１％になるまで繰返した。
７０％をわずかに超える程度の重量増加は、６０μｍの
アルミナ粒子上の平均被覆厚さ約４μｍに相当する。６
０μｍのアルミナ粒子を４μｍの被膜で被覆するこの工
程は、はぼ上述した通りのＶＣＣプサイクル４回完了し
た。被覆アルミナ粉末を走査型電子顕微鏡で調べて波型
特性を評価した。被膜の観察から、アルミナ粉末を白金
で被覆するのに上述したを機金属方法が有効であると結
論できた。この方法には、簡単であり、特殊な装置を必
要としない利点がある。
アルミナ粒子上の平均被覆厚さ約４μｍに相当する。６
０μｍのアルミナ粒子を４μｍの被膜で被覆するこの工
程は、はぼ上述した通りのＶＣＣプサイクル４回完了し
た。被覆アルミナ粉末を走査型電子顕微鏡で調べて波型
特性を評価した。被膜の観察から、アルミナ粉末を白金
で被覆するのに上述したを機金属方法が有効であると結
論できた。この方法には、簡単であり、特殊な装置を必
要としない利点がある。
実施例４
酸化アルミニウム粉末のサンプルをスパッタリング法で
被覆した。このスパッタリング法では、白金スパッタリ
ングターゲットを購入し作製する費用を節約するために
、タングステン金属を用いた。もしもタングステンをア
ルミナ粒子にスパッタできれば、白金もアルミナ粒子に
スパッタできると仮定した。本発明者は、白金のスバ・
ツタリング速度がタングステンのスパッタリング速度よ
り速いので、もしもタングステンを酸化アルミニウム粒
子のスパッタ被覆にうまく使用できれば、白金も同様に
使用できると理解している。アプライド・コーチインゲ
ス社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｉｎｃｏｒ
ｐｏｒａｔｃａ 、合衆国オハイオ州コロンバス所在）
から得た。酸化アルミニウム粉末へのタングステンスパ
ッタリングは、アプライド・コーチインゲス社が、同社
のオハイオ州コロンバス工場で行なった。アプライド・
コーチインゲス辻が製造した材料を走査型電子顕微鏡で
調べ、タービンブレードの先端の溶融部に導入するのに
適当なことを確認した。
被覆した。このスパッタリング法では、白金スパッタリ
ングターゲットを購入し作製する費用を節約するために
、タングステン金属を用いた。もしもタングステンをア
ルミナ粒子にスパッタできれば、白金もアルミナ粒子に
スパッタできると仮定した。本発明者は、白金のスバ・
ツタリング速度がタングステンのスパッタリング速度よ
り速いので、もしもタングステンを酸化アルミニウム粒
子のスパッタ被覆にうまく使用できれば、白金も同様に
使用できると理解している。アプライド・コーチインゲ
ス社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｉｎｃｏｒ
ｐｏｒａｔｃａ 、合衆国オハイオ州コロンバス所在）
から得た。酸化アルミニウム粉末へのタングステンスパ
ッタリングは、アプライド・コーチインゲス社が、同社
のオハイオ州コロンバス工場で行なった。アプライド・
コーチインゲス辻が製造した材料を走査型電子顕微鏡で
調べ、タービンブレードの先端の溶融部に導入するのに
適当なことを確認した。
実施例５
実施例２．３および４に記載の方法で製造した材料を秤
量し、検討した。これらの方法により密度が約９ｇ／ｃ
ｍ３の材料を調製できたことを確認した。
量し、検討した。これらの方法により密度が約９ｇ／ｃ
ｍ３の材料を調製できたことを確認した。
この高密度摩耗材をそれより密度の低い金属に導入する
には、その低密度の表面を溶融する必要がある。このよ
うな溶融は、プラズマ加熱、レーザ加熱、その他の、タ
ービンブレードの先端のような金属物品の表面に熱を高
速で加える方法により行なうことができる。
には、その低密度の表面を溶融する必要がある。このよ
うな溶融は、プラズマ加熱、レーザ加熱、その他の、タ
ービンブレードの先端のような金属物品の表面に熱を高
速で加える方法により行なうことができる。
表面を溶融させたら、上述のように作製した高密度摩耗
材粉末をすばやく溶融表面に供給して、溶融物の表面下
に、したがって物品の表面下に導入する。
材粉末をすばやく溶融表面に供給して、溶融物の表面下
に、したがって物品の表面下に導入する。
研摩材の埋設を行なう方法としては、溶接の際の加熱の
要領で、物品の表面に熱エネルギーを加える方法がある
。レーザ溶接式の加熱をブレード先端に、たとえばレー
ザ溶接工具により施し、この際高密度摩耗材粉末のホッ
パ溶接工具に取り付ける。こうすれば、溶接熱を供給し
、溶融池を形成するにつれて、ホッパが溶接工具ととも
に移動し、たとえばタービンブレードの先端に溶融池が
形成される直後にこの溶融池に高密度摩耗材粉末を連続
的に小出し供給する。
要領で、物品の表面に熱エネルギーを加える方法がある
。レーザ溶接式の加熱をブレード先端に、たとえばレー
ザ溶接工具により施し、この際高密度摩耗材粉末のホッ
パ溶接工具に取り付ける。こうすれば、溶接熱を供給し
、溶融池を形成するにつれて、ホッパが溶接工具ととも
に移動し、たとえばタービンブレードの先端に溶融池が
形成される直後にこの溶融池に高密度摩耗材粉末を連続
的に小出し供給する。
このようにして、ブレード先端に酸化アルミニウムのよ
うな普通の摩耗材を埋設したタービンブレードが得られ
る。
うな普通の摩耗材を埋設したタービンブレードが得られ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）酸化アルミニウム粉末を白金金属で被覆して粉末の
密度をタービンブレードの先端の金属の密度より大きく
し、 タービンブレードの先端を加熱して先端を局部的に溶融
し、 ブレードの溶融先端に白金被覆粉末を供給し、ブレード
先端の溶融物を凝固させて酸化アルミニウム摩耗材をブ
レード先端に埋設する工程を含むタービンブレードの先
端に摩耗性を付与する方法。 ２）先端に酸化アルミニウム摩耗材を埋設して先端に所
望の特性を付与したタービンブレード。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/198,526 US4854196A (en) | 1988-05-25 | 1988-05-25 | Method of forming turbine blades with abradable tips |
| US198,526 | 1988-05-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0223203A true JPH0223203A (ja) | 1990-01-25 |
Family
ID=22733750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1121677A Pending JPH0223203A (ja) | 1988-05-25 | 1989-05-17 | 摩耗性先端を有するタービンブレードおよびその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4854196A (ja) |
| JP (1) | JPH0223203A (ja) |
| DE (1) | DE3917061A1 (ja) |
| FR (1) | FR2631867A1 (ja) |
| GB (1) | GB2222180B (ja) |
| IT (1) | IT1229365B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008537581A (ja) * | 2005-03-31 | 2008-09-18 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | マトリックスおよび層系 |
| US7510370B2 (en) | 2005-02-01 | 2009-03-31 | Honeywell International Inc. | Turbine blade tip and shroud clearance control coating system |
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| US5264011A (en) * | 1992-09-08 | 1993-11-23 | General Motors Corporation | Abrasive blade tips for cast single crystal gas turbine blades |
| US5359770A (en) * | 1992-09-08 | 1994-11-01 | General Motors Corporation | Method for bonding abrasive blade tips to the tip of a gas turbine blade |
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| US6365222B1 (en) | 2000-10-27 | 2002-04-02 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Abradable coating applied with cold spray technique |
| US6491208B2 (en) | 2000-12-05 | 2002-12-10 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Cold spray repair process |
| US6444259B1 (en) | 2001-01-30 | 2002-09-03 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Thermal barrier coating applied with cold spray technique |
| US6502304B2 (en) | 2001-05-15 | 2003-01-07 | General Electric Company | Turbine airfoil process sequencing for optimized tip performance |
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| JP2003148103A (ja) * | 2001-11-09 | 2003-05-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービンおよびその製造方法 |
| US6706319B2 (en) | 2001-12-05 | 2004-03-16 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Mixed powder deposition of components for wear, erosion and abrasion resistant applications |
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-
1988
- 1988-05-25 US US07/198,526 patent/US4854196A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-05-10 FR FR8906123A patent/FR2631867A1/fr not_active Withdrawn
- 1989-05-17 JP JP1121677A patent/JPH0223203A/ja active Pending
- 1989-05-24 GB GB8911908A patent/GB2222180B/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-24 IT IT8920619A patent/IT1229365B/it active
- 1989-05-25 DE DE3917061A patent/DE3917061A1/de not_active Withdrawn
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| IT8920619A0 (it) | 1989-05-24 |
| GB8911908D0 (en) | 1989-07-12 |
| IT1229365B (it) | 1991-08-08 |
| GB2222180B (en) | 1992-12-09 |
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