JPH03100199A - Ｔｉ―６Ａ１―４Ｖ合金の陽極酸化皮膜形成方法および蒸気タービン - Google Patents
Ｔｉ―６Ａ１―４Ｖ合金の陽極酸化皮膜形成方法および蒸気タービンInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合金に陽極酸化皮膜を形
成する方法、および、長期間に渡って使用できる蒸気タ
ービンに関する。
成する方法、および、長期間に渡って使用できる蒸気タ
ービンに関する。
［従来の技術］
蒸気タービンの動翼部に用いる材料として、従来の１２
Ｃｒ系マルテンサイトステンレス鋼に代わって、比重の
約半分で強度に優れた、Ａｎを５〜７％、■を３〜５％
含有するＴｉ合金（Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合金と称する）
が注目されている。
Ｃｒ系マルテンサイトステンレス鋼に代わって、比重の
約半分で強度に優れた、Ａｎを５〜７％、■を３〜５％
含有するＴｉ合金（Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合金と称する）
が注目されている。
しかし、Ｔｉ系合金は、水素を吸収して合金強度が低下
し、もろくなりやすい欠点がある。
し、もろくなりやすい欠点がある。
蒸気タービンでは、動翼部と接合しているホイール部は
、鉄系合金で作られているため、水素を発生しやすい。
、鉄系合金で作られているため、水素を発生しやすい。
このために、Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合金を使用した動翼部
は、ホイール部が発生した水素を吸収して、強度が低下
してもろくなり、蒸気タービンの寿命は短かくなる。
は、ホイール部が発生した水素を吸収して、強度が低下
してもろくなり、蒸気タービンの寿命は短かくなる。
［発明が解決しようとする問題点コ
Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合金の水素吸収を防止するには、陽
極醸化処理を施し１合金表面にチタンの酸化皮膜を形成
するとよい。
極醸化処理を施し１合金表面にチタンの酸化皮膜を形成
するとよい。
上記方法としては、純チタン材ではあるが、火力原子力
発電、Ｖｏｌ、 ２８、ＮＱＩ、Ｐ７１に約４０％硫酸
で４０Ｖの電圧を５時間かける方法が紹介されている。
発電、Ｖｏｌ、 ２８、ＮＱＩ、Ｐ７１に約４０％硫酸
で４０Ｖの電圧を５時間かける方法が紹介されている。
しかし、火力原子力発電誌に紹介されている技術は、チ
タンの酸化皮膜を形成するのに５時間も費やしており、
余りに実用的ではない。
タンの酸化皮膜を形成するのに５時間も費やしており、
余りに実用的ではない。
そこで、本発明の第１の目的は、Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合
金表面に水素吸収が極めて少ないｇＩＷＡｗＩ化皮膜を
、短時間で形成する形成方法を提供することにある。
金表面に水素吸収が極めて少ないｇＩＷＡｗＩ化皮膜を
、短時間で形成する形成方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、水素吸収が極めて少ない、長期
にわたり使用できる蒸気タービンを提供することにある
。
にわたり使用できる蒸気タービンを提供することにある
。
［課題を解決するための手段］
本発明の第１の目的は、Ａｎを５〜７％、■を３〜５％
含有するＴｉ合金を、リン酸と硫酸となる電解液に浸漬
して、前記合金に、８０〜１２０Ｖの電圧を少なくとも
３分以上かけることを特徴とする陽極酸化皮膜の形成方
法によって達成される。
含有するＴｉ合金を、リン酸と硫酸となる電解液に浸漬
して、前記合金に、８０〜１２０Ｖの電圧を少なくとも
３分以上かけることを特徴とする陽極酸化皮膜の形成方
法によって達成される。
８０Ｖより低い電圧で陽極酸化皮膜を行なうと、本発明
の目的を満たすだけの、充分な厚みを持つ皮膜が形成で
きず、１２０Ｖより高い電圧で陽極酸化皮膜を行なうと
、膜厚にムラが生じ、安定した性能が得られない。
の目的を満たすだけの、充分な厚みを持つ皮膜が形成で
きず、１２０Ｖより高い電圧で陽極酸化皮膜を行なうと
、膜厚にムラが生じ、安定した性能が得られない。
また、本発明の第１の目的は、以下のような陽極酸化皮
膜形成方法によっても達成される。
膜形成方法によっても達成される。
（１）Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合金を、酒石酸を１０〜４０
Ｆ＆／ Ｑを加えた後、アンモニアにてｐＨ９以上と
した電解液に浸漬して、９０〜１２０ｖの電圧を少なく
とも３分以上がける。
Ｆ＆／ Ｑを加えた後、アンモニアにてｐＨ９以上と
した電解液に浸漬して、９０〜１２０ｖの電圧を少なく
とも３分以上がける。
（２）硫酸１５０ａ＋Ｕに蓚酸５〜２０ｇとベンゾトリ
アゾール０．５〜２ｇを溶解した電解液に浸漬して、３
０〜９０Ｖの電圧を少なくとも１分以上かける。
アゾール０．５〜２ｇを溶解した電解液に浸漬して、３
０〜９０Ｖの電圧を少なくとも１分以上かける。
（３）蓚酸２５〜ｌ ＯＯｇ ／ Ｑを溶解した電解液
に浸漬して、８０〜１２０ｖの電圧を少なくとも１０分
以上かける。
に浸漬して、８０〜１２０ｖの電圧を少なくとも１０分
以上かける。
（４）リン酸を２５〜１００ｇ／ｌを溶解した電解液に
浸漬して、８０〜１５０Ｖの電圧を少なくとも３分以上
かける。
浸漬して、８０〜１５０Ｖの電圧を少なくとも３分以上
かける。
（５）リン酸３〜１０ ｇ ／ Ｑとクロム酸を２５〜
１００ ｇ／ｌ溶解した電解液に浸漬して、８０〜１５
０Ｖの電圧を少なくとも３分以上かける。
１００ ｇ／ｌ溶解した電解液に浸漬して、８０〜１５
０Ｖの電圧を少なくとも３分以上かける。
（６）水酸化ナトリウムを２５〜ｌｏｏｇ／ｌ加えた後
、クエン酸にてｐＨ２〜５に調整した電解液に浸漬して
、２０〜５０Ｖの電圧を少なくとも５分以上かける。
、クエン酸にてｐＨ２〜５に調整した電解液に浸漬して
、２０〜５０Ｖの電圧を少なくとも５分以上かける。
本発明の第２の目的は。
ホイニル部と接合した動翼部を有する蒸気タービンにお
いて、前記動翼部は、Ａｎを５〜７％、■を３〜５％含
有するＴｉ合金からなり、前記動翼部が前記ホイール部
と接合する面は、酸化チタンを含む膜で被覆されている
ことを特徴とする蒸気タービンによって達成される。
いて、前記動翼部は、Ａｎを５〜７％、■を３〜５％含
有するＴｉ合金からなり、前記動翼部が前記ホイール部
と接合する面は、酸化チタンを含む膜で被覆されている
ことを特徴とする蒸気タービンによって達成される。
［作 用］
本発明の陽極酸化皮膜形成方法が、し）かなる機構で、
短時間に酸化チタンの皮膜を形成するかは、明らかでは
ないが、用いる電解液の特性にあった処理電圧を選択す
ることにより、 Ｔｉ ＋ ４０Ｈ−＋ Ｔｉ０２（ＨｓＯ）２という
電気化学反応が、促進されたことは推測できる。
短時間に酸化チタンの皮膜を形成するかは、明らかでは
ないが、用いる電解液の特性にあった処理電圧を選択す
ることにより、 Ｔｉ ＋ ４０Ｈ−＋ Ｔｉ０２（ＨｓＯ）２という
電気化学反応が、促進されたことは推測できる。
また、本発明の蒸気タービンは、Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合
金からなる動翼部の接合面に、水素を吸収しにくい酸化
チタン膜が設けられる。このため、ホイール部から発生
される水素は、動翼部に取り込まれることがなく、水素
吸収量は大幅に低下し、蒸気タービンの長寿命化が可能
となる。
金からなる動翼部の接合面に、水素を吸収しにくい酸化
チタン膜が設けられる。このため、ホイール部から発生
される水素は、動翼部に取り込まれることがなく、水素
吸収量は大幅に低下し、蒸気タービンの長寿命化が可能
となる。
［実施例］
以下、実施例を示すが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。
ではない。
第１図は、陽極酸化に用いる装置の概略を示したもので
ある。
ある。
電解槽１は電解液５で満たされている。陽極２と陰極３
とは、各々、定電圧直流電源４と接続している。陽極２
には、本発明に用いる合金であるＴｉ−６ＡＪ−４Ｖ合
金を用い、陰極３とシテは。
とは、各々、定電圧直流電源４と接続している。陽極２
には、本発明に用いる合金であるＴｉ−６ＡＪ−４Ｖ合
金を用い、陰極３とシテは。
例えば、ステンレスの板を使用する。
本発明の効果を確認するテストピースＮｏｌは、以下の
ようにして作成した。
ようにして作成した。
７５％リン酸を３００ｍ Ｑと７５％濃硫酸を３００ｍ
Ｑの混合液を電解質液とし、液温４５℃、電圧１０５
Ｖ、通電時間５分という処理条件で、Ｔｉ−６Ａｎ−４
Ｖ合金のテストピースを陽極酸化処理した。さらに。
Ｑの混合液を電解質液とし、液温４５℃、電圧１０５
Ｖ、通電時間５分という処理条件で、Ｔｉ−６Ａｎ−４
Ｖ合金のテストピースを陽極酸化処理した。さらに。
５％重クロム酸カリ液で、５分間煮沸し、後処理を行な
った。以下、第１表に示した条件で、同様に、陽極酸化
処理を行ないＮｏ２〜Ｎｏ１９のテストピースを作成し
た。
った。以下、第１表に示した条件で、同様に、陽極酸化
処理を行ないＮｏ２〜Ｎｏ１９のテストピースを作成し
た。
次に、アセトン溶液中で超音波洗浄をしたテストピース
と鉄系金属を接合して、テストピースの水素吸収量を調
べる代用実験を行なった。
と鉄系金属を接合して、テストピースの水素吸収量を調
べる代用実験を行なった。
第２図に、接合方法の概略を示す。
テフロンナツト１２で、試験片治具１１に取付けられた
テフロンチューブ１０に、テストピース６と鉄系金属７
を通した。テストピース６は、テフロン膜８を介して、
ＳＵＳボルト９で試験片治具１１に締め付けられている
。テストピース６と鉄系金属７には、接合面が後に説明
するＮａＣ１水溶液を取り込みやすいように、切り込み
が入っている。
テフロンチューブ１０に、テストピース６と鉄系金属７
を通した。テストピース６は、テフロン膜８を介して、
ＳＵＳボルト９で試験片治具１１に締め付けられている
。テストピース６と鉄系金属７には、接合面が後に説明
するＮａＣ１水溶液を取り込みやすいように、切り込み
が入っている。
上記のようにして作られたテストサンプルを、３．５％
ＮａＣ１水溶液に浸したままで、３０６時間に１５０℃
のバッチ式オートクレーブに入れ、強制劣化を行なった
。
ＮａＣ１水溶液に浸したままで、３０６時間に１５０℃
のバッチ式オートクレーブに入れ、強制劣化を行なった
。
水素量は、強制劣化テストを経たテストピースを、真空
中で加熱して、吸収した水素を放出させ、真空度の変化
により測定した。
中で加熱して、吸収した水素を放出させ、真空度の変化
により測定した。
結果を第１表に示す。
Ｔｉ −６Ａ Ｑ−４Ｖ合金は、元来、約２８±１０ｐ
ｐｍ程度の水素ガスを含有しており、陽極酸化処理を施
さないで上記代用試験を行なうと。
ｐｍ程度の水素ガスを含有しており、陽極酸化処理を施
さないで上記代用試験を行なうと。
５２ｐｐｍ程度の水素吸収量を示す。
上記代用試験では、本発明の陽極酸化を施したテストピ
ースは、約２８±１０ｐｐｍ程度の水素吸収量を示し、
元来、Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合金が含有する水素ガス量と
変わりなく、はとんど水素ガスを吸収していないことが
わかる。
ースは、約２８±１０ｐｐｍ程度の水素吸収量を示し、
元来、Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合金が含有する水素ガス量と
変わりなく、はとんど水素ガスを吸収していないことが
わかる。
次に、本発明の蒸気タービンの一実施例について説明す
る。
る。
本実施例の蒸気タービンは、カップリングを介して発電
機に接続されている回転軸と、複数の動翼と、回転軸を
接合させるためのホイール部とを有して構成される。ホ
イール部には、動翼部を埋め込むための、ホイール溝が
回転方向に複数形成されている。
機に接続されている回転軸と、複数の動翼と、回転軸を
接合させるためのホイール部とを有して構成される。ホ
イール部には、動翼部を埋め込むための、ホイール溝が
回転方向に複数形成されている。
第３図は、翼部１３と植込部１４からなる動翼部と、ホ
イール部に設けられたのホイール溝１５を示す概略図で
ある。
イール部に設けられたのホイール溝１５を示す概略図で
ある。
植込部１４は、ホイール溝１５と接合できるように、溝
が設けられている。この植込部１４における溝が設けら
れている側面が、動翼部とホイール部とが接合する面で
ある。本実施例の蒸気タービンは、この面に酸化チタン
を含む膜を設ける。
が設けられている。この植込部１４における溝が設けら
れている側面が、動翼部とホイール部とが接合する面で
ある。本実施例の蒸気タービンは、この面に酸化チタン
を含む膜を設ける。
このように酸化チタンを含む膜を設けることによって、
動翼部とホイール部との接合面に酸化チタンを含む膜が
介在することになり、ホイール部側から動翼部側への水
素の拡散が阻止されて、動翼部の水素吸収量を極めて少
なく抑えることができる。
動翼部とホイール部との接合面に酸化チタンを含む膜が
介在することになり、ホイール部側から動翼部側への水
素の拡散が阻止されて、動翼部の水素吸収量を極めて少
なく抑えることができる。
したがって、吸収された水素に起因する動翼の劣化を防
止することができる。
止することができる。
［発明の効果］
本発明のＴｉ−６Ａｎ−４Ｖ合金の陽極酸化皮膜形成方
法によれば、工業的に容易に入手可能な電解液で、短時
間に、極めて水素を吸収しにくい陽極酸化皮膜を作るこ
とが出来る。
法によれば、工業的に容易に入手可能な電解液で、短時
間に、極めて水素を吸収しにくい陽極酸化皮膜を作るこ
とが出来る。
本発明の蒸気タービンは、動翼部の水素吸収量が極めて
少ないため、劣化しにくく、長期に渡って使用すること
ができる。
少ないため、劣化しにくく、長期に渡って使用すること
ができる。
第１図は陽極酸化に用いる装置の概略図、第２図は代用
実験で行なったテストピースと鉄系金属の接合方法を示
した概略図、第３図は動翼部とホイール溝を示す概略図
である。 １・・・電解槽、２・・・Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合金、３
・・・陰極板、５・・・電解液。
実験で行なったテストピースと鉄系金属の接合方法を示
した概略図、第３図は動翼部とホイール溝を示す概略図
である。 １・・・電解槽、２・・・Ｔｉ−６Ａｎ−４Ｖ合金、３
・・・陰極板、５・・・電解液。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ａｌを５〜７％、Ｖを３〜５％含有するＴｉ合金を
、リン酸と硫酸から成る電解液に浸漬して、前記合金に
、８０〜１２０Ｖの電圧を少なくとも３分以上かけるこ
とを特徴とする陽極酸化皮膜形成方法。 ２、Ａｎを５〜７％、Ｖを３〜５％含有するＴｉ合金を
、酒石酸を１０〜４０ｇ／ｌを加えた後、アンモニアに
てｐＨ９以上とした電解液に浸漬して、前記合金に、９
０〜１２０Ｖの電圧を少なくとも３分以上かけることを
特徴とする陽極酸化皮膜形成方法。 ３、Ａｌを５〜７％、Ｖを３〜５％含有するＴｉ合金を
、比重１．８の硫酸１５０ｍｌに蓚酸５〜２０ｇとベン
ゾトリアゾール０．５〜２ｇを溶解した電解液に浸漬し
て、前記合金に、３０〜９０Ｖの電圧を少なくとも１分
以上かけることを特徴とする陽極酸化皮膜形成方法。 ４、Ａｌを５〜７％、Ｖを３〜５％含有するＴｉ合金を
、蓚酸２５〜１００ｇ／ｌを溶解した電解液に浸漬して
、前記合金に、８０〜 １２０Ｖの電圧を少なくとも１０分以上かけることを特
徴とする陽極酸化皮膜形成方法。 ５、Ａｌを５〜７％、Ｖを３〜５％含有するＴｉ合金を
、リン酸を２５〜１００ｇ／ｌを溶解した電解液に浸漬
して、前記合金に、８０〜１５０Ｖの電圧を少なくとも
３分以上かけることを特徴とする陽極酸化皮膜形成方法
。 ６、Ａｌを５〜７％、Ｖを３〜５％含有するＴｉ合金を
、リン酸３〜１０ｇ／ｌとクロム酸を２５〜１００ｇ／
ｌ溶解した電解液に浸漬して、前記合金に、８０〜１５
０Ｖの電圧を少なくとも３分以上かけることを特徴とす
る陽極酸化皮膜形成方法。 ７、Ａｌを５〜７％、Ｖを３〜５％含有するＴｉ合金を
、水酸化ナトリウムを２５〜１００ｇ／ｌ加えた後、ク
エン酸にてｐＨ２〜５に調整した電解液に浸漬して、前
記合金に、２０〜５０Ｖの電圧を少なくとも５分以上か
けることを特徴とする陽極酸化皮膜形成方法。 ８、ホィール部と接合した動翼部を有する蒸気タービン
において、 前記動翼部は、Ａｌを５〜７％、Ｖを３〜５％含有する
Ｔｉ合金からなり、 前記動翼部が前記ホィール部と接合する面は、酸化チタ
ンを含む膜で被覆されていることを特徴とする蒸気ター
ビン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23788089A JPH03100199A (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | Ｔｉ―６Ａ１―４Ｖ合金の陽極酸化皮膜形成方法および蒸気タービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23788089A JPH03100199A (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | Ｔｉ―６Ａ１―４Ｖ合金の陽極酸化皮膜形成方法および蒸気タービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03100199A true JPH03100199A (ja) | 1991-04-25 |
Family
ID=17021792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23788089A Pending JPH03100199A (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | Ｔｉ―６Ａ１―４Ｖ合金の陽極酸化皮膜形成方法および蒸気タービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03100199A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109402536A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-03-01 | 浙江飞剑科技有限公司 | 一种钛杯表面纹理处理方法 |
| CN110699733A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-01-17 | 中国计量大学 | 一种钛合金多孔氧化膜的制备方法、产品及应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6210297A (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-19 | Fujisash Co | チタンまたはチタン合金の被膜形成方法 |
| JPS6371502A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-31 | Hitachi Ltd | チタン製タ−ビンブレ−ド |
| JPH01136992A (ja) * | 1987-11-19 | 1989-05-30 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 部材表面の着色方法 |
-
1989
- 1989-09-13 JP JP23788089A patent/JPH03100199A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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