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
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tip
- turbine blade
- platinum
- blade
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 239000012768 molten material Substances 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 37
- 238000007747 plating Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000004093 laser heating Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000000717 platinum sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
- 238000005493 welding type Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
- B23K35/22—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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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 |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5453329A (en) * | 1992-06-08 | 1995-09-26 | Quantum Laser Corporation | Method for laser cladding thermally insulated abrasive particles to a substrate, and clad substrate formed thereby |
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 |
US6355086B2 (en) | 1997-08-12 | 2002-03-12 | Rolls-Royce Corporation | Method and apparatus for making components by direct laser processing |
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 |
US6780458B2 (en) * | 2001-08-01 | 2004-08-24 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Wear and erosion resistant alloys applied by cold spray technique |
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 |
US6884470B2 (en) | 2002-10-03 | 2005-04-26 | General Electric Company | Application method for abradable material |
GB2418208B (en) * | 2004-09-18 | 2007-06-06 | Rolls Royce Plc | Component coating |
US7140952B1 (en) | 2005-09-22 | 2006-11-28 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Oxidation protected blade and method of manufacturing |
US20100086702A1 (en) * | 2008-10-06 | 2010-04-08 | Lincoln Global, Inc. | Methods and materials for laser cladding |
US9752441B2 (en) | 2012-01-31 | 2017-09-05 | United Technologies Corporation | Gas turbine rotary blade with tip insert |
CN104769228A (zh) * | 2012-11-06 | 2015-07-08 | 西门子能量股份有限公司 | 涡轮机翼片可磨耗涂层***以及相应的涡轮机轮叶 |
US9833785B2 (en) * | 2012-12-17 | 2017-12-05 | Kooima Company | Method of making a processor disk |
US10202854B2 (en) | 2014-12-18 | 2019-02-12 | Rolls-Royce North America Technologies, Inc. | Abrasive tips for ceramic matrix composite blades and methods for making the same |
US10794394B2 (en) | 2015-04-15 | 2020-10-06 | Raytheon Technologies Corporation | Abrasive tip for composite fan blades |
US10060273B2 (en) | 2015-04-15 | 2018-08-28 | United Technologies Corporation | System and method for manufacture of abrasive coating |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB552388A (en) * | 1941-07-31 | 1943-04-06 | Henry Stafford Hatfield | An improved method of and means for coating the surface of solid bodies |
GB722529A (en) * | 1950-12-27 | 1955-01-26 | Boehler & Co Ag Geb | Improvements in and relating to hard-surfacing drilling tools |
US3859057A (en) * | 1970-03-16 | 1975-01-07 | Kennametal Inc | Hardfacing material and deposits containing tungsten titanium carbide solid solution |
US3890456A (en) * | 1973-08-06 | 1975-06-17 | United Aircraft Corp | Process of coating a gas turbine engine alloy substrate |
CA1051288A (en) * | 1974-03-04 | 1979-03-27 | Caterpillar Tractor Co. | Method and apparatus for fusibly bonding a coating metal powder to a metal article |
GB1447341A (en) * | 1975-01-13 | 1976-08-25 | Held G R | Process for applying hard cardbide particles upon a substrate |
GB1537839A (en) * | 1975-06-10 | 1979-01-04 | Atomic Energy Authority Uk | Catalysts comprising a particulate substrate with a sputtered deposit of catalytic material |
GB1499602A (en) * | 1975-12-22 | 1978-02-01 | Caterpillar Tractor Co | Method of applying a wear-resistant composite coating to an article |
US4179408A (en) * | 1977-03-25 | 1979-12-18 | W. R. Grace & Co. | Process for preparing spheroidal alumina particles |
US4249913A (en) * | 1979-05-21 | 1981-02-10 | United Technologies Corporation | Alumina coated silicon carbide abrasive |
US4439470A (en) * | 1980-11-17 | 1984-03-27 | George Kelly Sievers | Method for forming ternary alloys using precious metals and interdispersed phase |
US4386112A (en) * | 1981-11-02 | 1983-05-31 | United Technologies Corporation | Co-spray abrasive coating |
CA1202768A (en) * | 1981-11-05 | 1986-04-08 | Kenneth R. Cross | Method for forming braze-bonded abrasive turbine blade tip |
JPS6070136A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-20 | Honda Motor Co Ltd | ワ−クの表面処理方法 |
DE3568065D1 (en) * | 1984-07-16 | 1989-03-09 | Bbc Brown Boveri & Cie | Process for the deposition of a corrosion-inhibiting layer, comprising protective oxide-forming elements at the base of a gas turbine blade, and a corrosion-inhibiting layer |
US4608128A (en) * | 1984-07-23 | 1986-08-26 | General Electric Company | Method for applying abrasive particles to a surface |
DE3500692A1 (de) * | 1985-01-11 | 1986-07-17 | MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München | Axial- oder radiallaufschaufelgitter mit einrichtungen zur konstanthaltung des schaufelspitzenspiels |
GB2182349A (en) * | 1985-11-05 | 1987-05-13 | Sec Dep For Trade & Industry T | Laser coating with inorganic materials |
US4741973A (en) * | 1986-12-15 | 1988-05-03 | United Technologies Corporation | Silicon carbide abrasive particles having multilayered coating |
US4802828A (en) * | 1986-12-29 | 1989-02-07 | United Technologies Corporation | Turbine blade having a fused metal-ceramic tip |
US4808055A (en) * | 1987-04-15 | 1989-02-28 | Metallurgical Industries, Inc. | Turbine blade with restored tip |
-
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
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7510370B2 (en) | 2005-02-01 | 2009-03-31 | Honeywell International Inc. | Turbine blade tip and shroud clearance control coating system |
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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2631867A1 (fr) | 1989-12-01 |
IT8920619A0 (it) | 1989-05-24 |
GB8911908D0 (en) | 1989-07-12 |
IT1229365B (it) | 1991-08-08 |
GB2222180B (en) | 1992-12-09 |
DE3917061A1 (de) | 1989-12-07 |
US4854196A (en) | 1989-08-08 |
GB2222180A (en) | 1990-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0223203A (ja) | 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 | |
JP3845135B2 (ja) | 超合金製品の為の断熱コーティングとその適用方法 | |
JP2938151B2 (ja) | 研摩層をチタン合金製コンプレッサーエアフォイルへ適用する方法 | |
PT86367B (pt) | Particulas abrasivas de carboneto de silicio com revestimento multicamada | |
CN107022758B (zh) | 涂布制品和制造方法 | |
CH710249A2 (de) | Zusammensetzung einer Turbinenschaufelbeschichtung und ein Verfahren hierzu. | |
JP3774472B2 (ja) | チタン合金のための耐酸化性コーティング | |
US5807613A (en) | Method of producing reactive element modified-aluminide diffusion coatings | |
US3573963A (en) | Method of coating nickel base alloys with a mixture of tungsten and aluminum powders | |
JPH01205062A (ja) | 耐食性のすぐれた非晶質溶射皮膜形成用Ni基合金粉末 | |
JP2001503105A (ja) | 被覆粉末及びその製造方法 | |
CN113967734A (zh) | 用于激光增材制备钛合金件的钛合金混合粉末及使用激光增材的方式制备钛合金件的方法 | |
US3450512A (en) | Coated nickel base engine alloys | |
KR100292310B1 (ko) | 개선된 접착력을 갖는 니켈 합금이 피복된 등축정계 질화붕소 제품의 제조방법 및 이로부터 제조된 등축정계 질화붕소 제품 | |
JPS602676A (ja) | 耐摩耗性被覆の形成方法 | |
JP2509799B2 (ja) | 電気接点に使用する銀−金属酸化物材料 | |
US3365327A (en) | Vapor diffusion coating containing aluminum-chromium-silicon | |
Simpson et al. | Oxidation improvements of low sulfur processed superalloys | |
US2993678A (en) | Coated molybdenum article | |
JPH032362A (ja) | 鋼材処理用溶射ロールおよびその製造方法 | |
CN108998792A (zh) | 一种强流脉冲电子束辐照tc4钛合金表面合金化方法 | |
EP1141441B1 (fr) | PROCEDE POUR FORMER UN REVETEMENT D'ALLIAGE METALLIQUE DE TYPE MCrAlY | |
JPH083718A (ja) | 溶射被覆金属部材の製造方法 | |
US3574571A (en) | Coatings for high-temperature alloys | |
CN108468038B (zh) | 一种等离子熔覆用复合材料及其制备方法 |