JP2938151B2 - 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 - Google Patents
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Info
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- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
- C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
- C25D5/14—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium two or more layers being of nickel or chromium, e.g. duplex or triplex layers
-
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- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
- C25D5/50—After-treatment of electroplated surfaces by heat-treatment
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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- F05D2250/62—Structure; Surface texture smooth or fine
- F05D2250/621—Structure; Surface texture smooth or fine polished
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ガスタービンエンジンの分野、特に、タ
ービンエンジンのガスシール構造の構成部材を形成する
方法に関する。更に詳しくは、この発明は、電気メッキ
技術を用いて、研摩特性を有する層をチタン合金製のブ
レード表面上に溶着する方法に関する。
ービンエンジンのガスシール構造の構成部材を形成する
方法に関する。更に詳しくは、この発明は、電気メッキ
技術を用いて、研摩特性を有する層をチタン合金製のブ
レード表面上に溶着する方法に関する。
（従来の技術） ガスタービンエンジンにおけるコンプレッサー及びタ
ービンの各部分では、ブレードはエンジンの軸まわりに
回転している。ブレード先端はエンジンケースの内壁に
近接しており、時にはエンジンケースと摩擦する。ブレ
ード先端の過度な摩耗を防止するために、エンジンケー
ス内壁面には研摩シールが取り付けられることもあり、
これによりそのような摩擦が生じると、研摩シールはブ
レードよりかなり摩耗することになる。
ービンの各部分では、ブレードはエンジンの軸まわりに
回転している。ブレード先端はエンジンケースの内壁に
近接しており、時にはエンジンケースと摩擦する。ブレ
ード先端の過度な摩耗を防止するために、エンジンケー
ス内壁面には研摩シールが取り付けられることもあり、
これによりそのような摩擦が生じると、研摩シールはブ
レードよりかなり摩耗することになる。
エンジンのタービン部分において、摩耗したシールと
摩擦するブレード先端の寿命を延ばすために、ブレード
先端表面に研摩層を設けることもある。例えば、Ruts等
による米国特許第4,802,828号明細書を参照されたい。R
utsはブレード先端に研摩層を設けるための、粉末冶金
技術、プラズマスプレー技術、電気メッキ技術を含む幾
つかの技術について言及している。Rutsによって述べら
れたタイプの研摩層基質は、ニッケル、コバルトをベー
スとする高強度の超合金である。そのような層は一般的
に厚さが0.4〜2.5mmになる。
摩擦するブレード先端の寿命を延ばすために、ブレード
先端表面に研摩層を設けることもある。例えば、Ruts等
による米国特許第4,802,828号明細書を参照されたい。R
utsはブレード先端に研摩層を設けるための、粉末冶金
技術、プラズマスプレー技術、電気メッキ技術を含む幾
つかの技術について言及している。Rutsによって述べら
れたタイプの研摩層基質は、ニッケル、コバルトをベー
スとする高強度の超合金である。そのような層は一般的
に厚さが0.4〜2.5mmになる。
ガスタービンエンジン分野では、タービン部分におけ
る上述したタイプの研摩層の有用性が認識され、この技
術をエンジンの他の部分に使用される構成部材に適用す
ることが現在求められている。コンプレッサー部分はそ
の内の１つの部分であって、研摩層をコンプレッサー部
材に適用する新しい技術が必要とされている。この発明
は、この方法について述べている。
る上述したタイプの研摩層の有用性が認識され、この技
術をエンジンの他の部分に使用される構成部材に適用す
ることが現在求められている。コンプレッサー部分はそ
の内の１つの部分であって、研摩層をコンプレッサー部
材に適用する新しい技術が必要とされている。この発明
は、この方法について述べている。
（発明の概要） 本発明によれば、チタン合金製のエンジン部材の先端
表面上には、ニッケル層が溶着されている。
表面上には、ニッケル層が溶着されている。
この発明は、チタンベース合金で形成されたタービン
エンジンブレードの先端部分に研摩層を提供する方法で
あって、（ａ）厚さ略12〜18ミクロンの第１ニッケル層
をブレード先端に電気メッキする工程と、（ｂ）厚さ略
１ミクロンか、あるいはそれ以下の第２ニッケル層を上
記第１ニッケル層に電気メッキする工程と、（ｃ）上記
第２ニッケル層上にニッケル層を電気メッキし、その後
電気的に非伝導の微粒子及びメッキ溶液を含有するとと
もに、電流及びメッキ溶液が透過する薄膜上に配置され
たスラリー内にブレード先端を沈めて電気メッキを続け
て第３ニッケル層を形成する工程と、（ｄ）第４ニッケ
ル層を上記第３ニッケル層上に電気メッキして、第３及
び第４ニッケル層の結合厚さが、その中に埋め込まれた
微粒子の平均粒径の略95％よりは小さく、該平均粒径の
50％よりも大きくなるように電気メッキする工程と、
（ｅ）上記第１ニッケル層とブレード先端との間に拡散
を生じさせる温度でブレードを熱処理する工程とで構成
されることを特徴とする。
エンジンブレードの先端部分に研摩層を提供する方法で
あって、（ａ）厚さ略12〜18ミクロンの第１ニッケル層
をブレード先端に電気メッキする工程と、（ｂ）厚さ略
１ミクロンか、あるいはそれ以下の第２ニッケル層を上
記第１ニッケル層に電気メッキする工程と、（ｃ）上記
第２ニッケル層上にニッケル層を電気メッキし、その後
電気的に非伝導の微粒子及びメッキ溶液を含有するとと
もに、電流及びメッキ溶液が透過する薄膜上に配置され
たスラリー内にブレード先端を沈めて電気メッキを続け
て第３ニッケル層を形成する工程と、（ｄ）第４ニッケ
ル層を上記第３ニッケル層上に電気メッキして、第３及
び第４ニッケル層の結合厚さが、その中に埋め込まれた
微粒子の平均粒径の略95％よりは小さく、該平均粒径の
50％よりも大きくなるように電気メッキする工程と、
（ｅ）上記第１ニッケル層とブレード先端との間に拡散
を生じさせる温度でブレードを熱処理する工程とで構成
されることを特徴とする。
また、上記の方法は、上記微粒子が不規則な表面を有
する立方体状ほう素窒化物とされていることが好まし
い。
する立方体状ほう素窒化物とされていることが好まし
い。
本発明によって形成された構成部材は、優れた研摩特
性を有しており、現在のガスタービンエンジンのコンプ
レッサー部分に有用である。本発明の他の特徴及び利点
は、以下に述べる本発明の最良の実施例によって明らか
にされるであろう。
性を有しており、現在のガスタービンエンジンのコンプ
レッサー部分に有用である。本発明の他の特徴及び利点
は、以下に述べる本発明の最良の実施例によって明らか
にされるであろう。
（実施例） 全般的に、この発明は、ターボ機械のコンプレッサー
部分に用いられている回転構成部材の表面に研摩特性を
有する層を形成する方法に関する。
部分に用いられている回転構成部材の表面に研摩特性を
有する層を形成する方法に関する。
この発明は、特に、ガスタービン分野に用いられるチ
タンをベースとしたタイプの合金上に研摩層を形成する
のに適用される。
タンをベースとしたタイプの合金上に研摩層を形成する
のに適用される。
この発明の重要な側面は、研摩層を形成するための特
別な工程の結合にある。この工程の結合により、数種類
の層を有する構成が得られる。各層は隣接した層に化学
的に結合されている。この発明の第２の重要な側面は、
合成層が従来のものに比べて薄いことである。この薄い
層により、チタン合金層の高周波疲労特性の低下は最小
限となる。
別な工程の結合にある。この工程の結合により、数種類
の層を有する構成が得られる。各層は隣接した層に化学
的に結合されている。この発明の第２の重要な側面は、
合成層が従来のものに比べて薄いことである。この薄い
層により、チタン合金層の高周波疲労特性の低下は最小
限となる。
この発明の第３の重要な側面は、この発明によって形
成された層内の研摩微粒子が電気メッキされた金属層内
に埋め込まれ、電着基盤の頂面上に延びていることであ
る。この基盤は研摩微粒子を閉じ込めていないで、この
微粒子はより研摩的になる。
成された層内の研摩微粒子が電気メッキされた金属層内
に埋め込まれ、電着基盤の頂面上に延びていることであ
る。この基盤は研摩微粒子を閉じ込めていないで、この
微粒子はより研摩的になる。
研摩層をチタンベースの合金基質に適用する過程に
は、多くの相互関連する工程が備えられている。多くの
工程は、その合金基質が化学反応製品と接触することを
含んでいるので、そのような化学製品で保護されている
表面は、まずワックスあるいは他の着脱できる保護物で
シールドされる。
は、多くの相互関連する工程が備えられている。多くの
工程は、その合金基質が化学反応製品と接触することを
含んでいるので、そのような化学製品で保護されている
表面は、まずワックスあるいは他の着脱できる保護物で
シールドされる。
研摩層が適用される表面は第１に、汚れをなくすよう
にしておかなければならない。媒体の汚れをなくする有
効な方法は従来から知られている。
にしておかなければならない。媒体の汚れをなくする有
効な方法は従来から知られている。
メッキ表面の汚れを落とす酸エッチングには、70％塩
酸の５％重量、37％フッ化水素酸の95％重量を含有する
溶液が特に有効であって、このことはこの出願と同時係
属しており、普通にFornwalt等に譲渡された特許出願
（代理人Docket EH−8592）に詳しく述べられている。
表面の汚れがなくなると、実質上純ニッケルの薄い層は
電気メッキされる。第１ニッケル層の厚さは略12〜18ミ
クロンの間で、このニッケル層とチタン表面との間の熱
処理結合強度は少くとも略475kg/cm2である。
酸の５％重量、37％フッ化水素酸の95％重量を含有する
溶液が特に有効であって、このことはこの出願と同時係
属しており、普通にFornwalt等に譲渡された特許出願
（代理人Docket EH−8592）に詳しく述べられている。
表面の汚れがなくなると、実質上純ニッケルの薄い層は
電気メッキされる。第１ニッケル層の厚さは略12〜18ミ
クロンの間で、このニッケル層とチタン表面との間の熱
処理結合強度は少くとも略475kg/cm2である。
第２ニッケル層（ニッケルストライク）は第１ニッケ
ル層に電気メッキされる。第１ニッケル層の表面は、第
２ニッケル層の適用前に従来の酸エッチングを用いて活
性化すべきである。第２ニッケル層は、厚さ略１ミクロ
ン以下で適用される。
ル層に電気メッキされる。第１ニッケル層の表面は、第
２ニッケル層の適用前に従来の酸エッチングを用いて活
性化すべきである。第２ニッケル層は、厚さ略１ミクロ
ン以下で適用される。
ニッケルストライクは、完全な状態を有する第３ニッ
ケル層の形成（以下で述べる方法で適用される）を促進
するためのものである。
ケル層の形成（以下で述べる方法で適用される）を促進
するためのものである。
第３ニッケル層は、２個の関連した工程で構成される
方法によって溶着される。まずニッケルメッキされたチ
タン構成部材は、第２ニッケル層上でニッケル電着を始
めるのに十分な時間、ニッケルメッキ溶液間に浸され
る。電着が始まると、チタン構成部材はメッキ溶液及び
微粒子のスラリー内に、好ましくは第１図に示す同様な
メッキ溶液内に浸される。この図では、ブレードは参照
番号12、微粒子は参照番号20によって示されている。ブ
レード先端は参照番号15によって示されている。
方法によって溶着される。まずニッケルメッキされたチ
タン構成部材は、第２ニッケル層上でニッケル電着を始
めるのに十分な時間、ニッケルメッキ溶液間に浸され
る。電着が始まると、チタン構成部材はメッキ溶液及び
微粒子のスラリー内に、好ましくは第１図に示す同様な
メッキ溶液内に浸される。この図では、ブレードは参照
番号12、微粒子は参照番号20によって示されている。ブ
レード先端は参照番号15によって示されている。
微粒子は電気的に非伝導性で、細い砂の大きさであっ
て、アルミニウム酸化物には限定されないが、立方体状
ほう素窒化物、シリコン炭化物を含んでいる。サイアロ
ン（SiAlon）のような電気的に伝導性のある微粒子は、
本発明を実施するのに有効でない。微粒子は表面が不規
則になっており、これにより研摩特性は最大限に生かせ
る。ブレード先端がスラリー内に浸っている間、ニッケ
ルは微粒子間で、溶着及び形成を続け、それにより第３
ニッケル層内に微粒子が埋め込まれる。微粒子の不規則
な構造により、微粒子はブレード先端に対し、第３ニッ
ケル層の溶着により物理的に包み込まれる。微粒子とブ
レード先端は化学的結合ではなく、むしろ単にブレード
上にニッケルの電着層内で微粒子を保持する物理的結合
である。
て、アルミニウム酸化物には限定されないが、立方体状
ほう素窒化物、シリコン炭化物を含んでいる。サイアロ
ン（SiAlon）のような電気的に伝導性のある微粒子は、
本発明を実施するのに有効でない。微粒子は表面が不規
則になっており、これにより研摩特性は最大限に生かせ
る。ブレード先端がスラリー内に浸っている間、ニッケ
ルは微粒子間で、溶着及び形成を続け、それにより第３
ニッケル層内に微粒子が埋め込まれる。微粒子の不規則
な構造により、微粒子はブレード先端に対し、第３ニッ
ケル層の溶着により物理的に包み込まれる。微粒子とブ
レード先端は化学的結合ではなく、むしろ単にブレード
上にニッケルの電着層内で微粒子を保持する物理的結合
である。
第２図には、第３ニッケル層をブレード先端に溶着
し、微粒子を第３ニッケル層内に埋め込むための好適な
装置が示されている。この分野での従来タイプのメッキ
タンクは、参照番号10によって示されている。メッキさ
れる構成部材12は固定具11によってタンク10内に吊り下
げられている。メッキ溶液は参照番号28によって示され
ている。
し、微粒子を第３ニッケル層内に埋め込むための好適な
装置が示されている。この分野での従来タイプのメッキ
タンクは、参照番号10によって示されている。メッキさ
れる構成部材12は固定具11によってタンク10内に吊り下
げられている。メッキ溶液は参照番号28によって示され
ている。
この図に示される如く、固定具11は第１メッキ位置と
第２メッキ位置との間で、垂直方向に移動可能である。
側壁16と底壁18によって構成されるメッキボックス14
は、支持具19によってタンク内に吊り下げられている。
研摩微粒子20は密度効果により、ボックス14の底壁18上
に存在している。
第２メッキ位置との間で、垂直方向に移動可能である。
側壁16と底壁18によって構成されるメッキボックス14
は、支持具19によってタンク内に吊り下げられている。
研摩微粒子20は密度効果により、ボックス14の底壁18上
に存在している。
微粒子20とメッキ溶液28の結合により、ボックス14内
にはスラリーが形成されている。理由については後述す
るが、ボックスの下方は透過性とされているので、メッ
キボックス14の底壁18は、メッキ溶液及び電流を通す。
にはスラリーが形成されている。理由については後述す
るが、ボックスの下方は透過性とされているので、メッ
キボックス14の底壁18は、メッキ溶液及び電流を通す。
純ニッケル陽極24はメッキボックス14の底壁18下方に
位置している。この陽極24と構成部材12は両者とも、通
常の動力源26に電気的に接続されている。タンク10内の
メッキ溶液は、参照番号28によって示されている。
位置している。この陽極24と構成部材12は両者とも、通
常の動力源26に電気的に接続されている。タンク10内の
メッキ溶液は、参照番号28によって示されている。
第３ニッケル層を被覆する過程の初期では、第２図に
示す如く、固定具は第１メッキ位置にある。
示す如く、固定具は第１メッキ位置にある。
この位置で、ブレード先端は微粒子スラリー上方にあ
る。第３ニッケル層が溶着し始めたのち、固定具は下方
に移動して、第２位置となり、第１図により詳しく示す
如く、ブレード先端は微粒子スラリー内に沈められる。
電流は透過性のある底壁18を介して流れるので、ニッケ
ルはブレード先端表面に溶着し、ブレード先端と直接接
触する微粒子を第３ニッケル層内へ埋め込み始める。第
３ニッケル層の最終厚さは、そのなかに埋め込まれた微
粒子の平均厚さよりは小さく、それゆえ微粒子は、第３
ニッケル層の表面より延出している。
る。第３ニッケル層が溶着し始めたのち、固定具は下方
に移動して、第２位置となり、第１図により詳しく示す
如く、ブレード先端は微粒子スラリー内に沈められる。
電流は透過性のある底壁18を介して流れるので、ニッケ
ルはブレード先端表面に溶着し、ブレード先端と直接接
触する微粒子を第３ニッケル層内へ埋め込み始める。第
３ニッケル層の最終厚さは、そのなかに埋め込まれた微
粒子の平均厚さよりは小さく、それゆえ微粒子は、第３
ニッケル層の表面より延出している。
上述した如く、微粒子は第３ニッケル層内に埋め込ま
れるので、それらは電気的に非伝導性となる。
れるので、それらは電気的に非伝導性となる。
透過性の底壁により、第３ニッケル層の溶着は効果的
に行われる。特に、適切なサイズで、しかも底壁下方に
直接位置する陽極によって、電流密度が均一となり、そ
の結果メッキ溶着も均一となる。さらにメッキ溶液内の
ニッケルイオンと同じぐらい陽極の分解によって生じる
ニッケルイオンは、ブレード先端に容易に溶着する。微
粒子を適当な位置に固定するのに、十分な厚さの溶着が
第３ニッケル層になされると、ブレード先端はスラリー
から後退し、第３ニッケル層上には、第４ニッケル層が
電着される。できればブレード12は第１メッキ位置へ戻
した方が良い（第２図参照）。
に行われる。特に、適切なサイズで、しかも底壁下方に
直接位置する陽極によって、電流密度が均一となり、そ
の結果メッキ溶着も均一となる。さらにメッキ溶液内の
ニッケルイオンと同じぐらい陽極の分解によって生じる
ニッケルイオンは、ブレード先端に容易に溶着する。微
粒子を適当な位置に固定するのに、十分な厚さの溶着が
第３ニッケル層になされると、ブレード先端はスラリー
から後退し、第３ニッケル層上には、第４ニッケル層が
電着される。できればブレード12は第１メッキ位置へ戻
した方が良い（第２図参照）。
第４ニッケル層により、微粒子は構成部材にしっかり
と取り付けられる。第３及び第４ニッケル層の結合厚さ
は、微粒子の平均粒径の95％程ではないが、少くともそ
の平均粒径の50％よりは大きい。好ましくは、第３及び
第４ニッケル層の結合厚さは、微粒子の平均粒径の略1/
2〜1/3間である。
と取り付けられる。第３及び第４ニッケル層の結合厚さ
は、微粒子の平均粒径の95％程ではないが、少くともそ
の平均粒径の50％よりは大きい。好ましくは、第３及び
第４ニッケル層の結合厚さは、微粒子の平均粒径の略1/
2〜1/3間である。
上述した方法で適用される研摩層は、優れた研摩特性
を有することが示され、タービンエンジンのガスシール
構造に有用である。それらの断面では、ブレードにわず
かな重量が付加されるが、疲労強度には影響を及ぼさな
い。
を有することが示され、タービンエンジンのガスシール
構造に有用である。それらの断面では、ブレードにわず
かな重量が付加されるが、疲労強度には影響を及ぼさな
い。
本発明の一実施例として研摩量は、現在のガスタービ
ンのコンプレッサー部分に用いられるブレード先端表面
に適用された。ブレードは重量パーセントベース、チタ
ン−８アルミニウム−１バナジウム−１モリブデンで構
成される鋳造品であった。ブレード先端は前縁から後縁
まで略2.5cmの長さであって、平均先端厚さ（凹壁から
凸壁まで）は、その最大厚さ位置で略1mmである。ブレ
ードのエアフォイル部分は、メッキ物のワックスで保護
され、それによりブレードの先端部分のみが露出される
ようになった。露出されたブレード先端は二酸化ケイ素
粒子でブラストして、湿ったザラザラ状にし、そして水
で洗い流し、その後略15秒間、95％試薬塩酸と70％フッ
化水素の５％重量を含有する容量の溶液内に浸された。
ブレードは非イオン化水のなかで略10秒間洗い流され、
かつ超音波で汚れを落とし、そして13％フッ化水素、83
％氷状酢酸、バランス水を含有する容量の溶液内で、1.
4A/m2（ASM）で略６分間、電解でエッチングされた。別
の洗い流し操作は、略2.8ASMで30分間、通常のニッケル
サルファ剤溶液のなかにおけるニッケルの陰極電着で行
われた。そしてブレードは洗い流され、空気が循環する
電気炉において、400℃で略４時間熱処理がなされた。
この熱処理により、メッキ面とチタン合金基質との間の
結合強度が改善された。
ンのコンプレッサー部分に用いられるブレード先端表面
に適用された。ブレードは重量パーセントベース、チタ
ン−８アルミニウム−１バナジウム−１モリブデンで構
成される鋳造品であった。ブレード先端は前縁から後縁
まで略2.5cmの長さであって、平均先端厚さ（凹壁から
凸壁まで）は、その最大厚さ位置で略1mmである。ブレ
ードのエアフォイル部分は、メッキ物のワックスで保護
され、それによりブレードの先端部分のみが露出される
ようになった。露出されたブレード先端は二酸化ケイ素
粒子でブラストして、湿ったザラザラ状にし、そして水
で洗い流し、その後略15秒間、95％試薬塩酸と70％フッ
化水素の５％重量を含有する容量の溶液内に浸された。
ブレードは非イオン化水のなかで略10秒間洗い流され、
かつ超音波で汚れを落とし、そして13％フッ化水素、83
％氷状酢酸、バランス水を含有する容量の溶液内で、1.
4A/m2（ASM）で略６分間、電解でエッチングされた。別
の洗い流し操作は、略2.8ASMで30分間、通常のニッケル
サルファ剤溶液のなかにおけるニッケルの陰極電着で行
われた。そしてブレードは洗い流され、空気が循環する
電気炉において、400℃で略４時間熱処理がなされた。
この熱処理により、メッキ面とチタン合金基質との間の
結合強度が改善された。
ブレード先端のエアフォイル部分は、重合体ベースの
メッキ化合物の結合で再び保護され、そしてブレード先
端部分は軽く砂で覆われ、乾いたあるいは湿った軽石で
こすられた。軽く蒸気ブラストを行った後、ニッケル層
は通常の酸性塩溶液のなかにおいて、2.8ASMで略15秒
間、電解エッチングが成された。そしてブレードは洗い
流され、50％塩酸溶液内に浸すことにより活性化され
た。そして再びブレードが洗い流された後、ブレード先
端は通常のニッケルストライク溶液内に浸され、２分
間、略1.25ボルトで陰極メッキされた。
メッキ化合物の結合で再び保護され、そしてブレード先
端部分は軽く砂で覆われ、乾いたあるいは湿った軽石で
こすられた。軽く蒸気ブラストを行った後、ニッケル層
は通常の酸性塩溶液のなかにおいて、2.8ASMで略15秒
間、電解エッチングが成された。そしてブレードは洗い
流され、50％塩酸溶液内に浸すことにより活性化され
た。そして再びブレードが洗い流された後、ブレード先
端は通常のニッケルストライク溶液内に浸され、２分
間、略1.25ボルトで陰極メッキされた。
ブレードは再び洗い流され、そしてニッケルサルファ
剤溶液を含有するメッキタンク内に置かれる。タンク内
でメッキボックスは、ポリ塩化ビニールプラスチックス
で形成された。メッキボックスの底壁はポリウレタンメ
ッシュで形成された。
剤溶液を含有するメッキタンク内に置かれる。タンク内
でメッキボックスは、ポリ塩化ビニールプラスチックス
で形成された。メッキボックスの底壁はポリウレタンメ
ッシュで形成された。
メッキボックスには、立方体状ほう素窒化物微粒子が
含まれており、これがメッキ溶液と結合して、メッシュ
上で厚さ１〜2cmのスラリーを生成する。この微粒子の
平均粒径は略50〜100ミクロンの範囲である。電流が流
れると、ブレードはまず、ニッケルサルファ剤溶液内に
浸され、そして略0.8ボルトで電着が始まる。略２分
後、ブレードはスラリー内に沈められ、メッキが行なわ
れる。
含まれており、これがメッキ溶液と結合して、メッシュ
上で厚さ１〜2cmのスラリーを生成する。この微粒子の
平均粒径は略50〜100ミクロンの範囲である。電流が流
れると、ブレードはまず、ニッケルサルファ剤溶液内に
浸され、そして略0.8ボルトで電着が始まる。略２分
後、ブレードはスラリー内に沈められ、メッキが行なわ
れる。
略15分後、ブレード先端表面に埋め込まれたガス気泡
を取り除くため、そして良い砂状接触でブレード先端表
面がメッキできるようにするため、ブレードはスラリー
内をわずかに移動する。メッキを30分間余分に続け、そ
の後ブレード先端をニッケルサルファ剤タンクから取り
除いた。メッキ溶液とゆるく粘着した微粒子は、ブレー
ド先端を非イオン化水のなかで洗い流すことによって取
り除かれた。ブレード先端は50％塩酸内に沈められ、そ
れによりニッケル表面の活性化が保持され、そしてブレ
ード先端はニッケルサルファ剤のなかへ再び挿入され、
別に2.8ASMで45分間、陰極メッキされた。
を取り除くため、そして良い砂状接触でブレード先端表
面がメッキできるようにするため、ブレードはスラリー
内をわずかに移動する。メッキを30分間余分に続け、そ
の後ブレード先端をニッケルサルファ剤タンクから取り
除いた。メッキ溶液とゆるく粘着した微粒子は、ブレー
ド先端を非イオン化水のなかで洗い流すことによって取
り除かれた。ブレード先端は50％塩酸内に沈められ、そ
れによりニッケル表面の活性化が保持され、そしてブレ
ード先端はニッケルサルファ剤のなかへ再び挿入され、
別に2.8ASMで45分間、陰極メッキされた。
上述の過程が終わると、良好な研摩特性を有するブレ
ードが生成された。第３及び第４ニッケル層の結合厚さ
は、微粒子の平均粒径の略1/2〜1/3の間であった。すな
わち微粒子の大部分は、第４（最終）ニッケル層表面の
上方に延出しており、電気メッキされたニッケルによっ
て閉じ込められてはいなかった。
ードが生成された。第３及び第４ニッケル層の結合厚さ
は、微粒子の平均粒径の略1/2〜1/3の間であった。すな
わち微粒子の大部分は、第４（最終）ニッケル層表面の
上方に延出しており、電気メッキされたニッケルによっ
て閉じ込められてはいなかった。
金属組織学の試験で、微粒子は第３及び第４ニッケル
層内に閉じ込められ、そしていかなる個々のニッケル層
の間でも、あるいは第１ニッケル層とチタン合金基質と
の間でも分離しないということがわかった。
層内に閉じ込められ、そしていかなる個々のニッケル層
の間でも、あるいは第１ニッケル層とチタン合金基質と
の間でも分離しないということがわかった。
本発明は好ましい実施例に関して図示し、述べている
が、特許請求の範囲の精神及び範囲を逸脱しないもので
あれば、形態及び記述の種々の変化がなされることは、
理解されるであろう。
が、特許請求の範囲の精神及び範囲を逸脱しないもので
あれば、形態及び記述の種々の変化がなされることは、
理解されるであろう。
第１図は、本発明を実施する際のブレード先端と微粒子
スラリーの好ましい関係を示す簡単な図であり、第２図
は、本発明を実施する際の有用な装置を示す簡単な図で
ある。 10;メッキタンク、11;固定具、12;ブレード、14;メッキ
ボックス、15;ブレード先端、16;側壁、18;底壁、20;研
摩微粒子、24;純ニッケル、26;動力源、28;メッキ溶
液。
スラリーの好ましい関係を示す簡単な図であり、第２図
は、本発明を実施する際の有用な装置を示す簡単な図で
ある。 10;メッキタンク、11;固定具、12;ブレード、14;メッキ
ボックス、15;ブレード先端、16;側壁、18;底壁、20;研
摩微粒子、24;純ニッケル、26;動力源、28;メッキ溶
液。
フロントページの続き (72)発明者 メルヴィン フレリング アメリカ合衆国，コネチカット，ウエス ト ハートフォード，オールド メドウ ロード 40 (56)参考文献 特開 昭55−25520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−116797（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−39639（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C25D 15/02 C25D 5/00 - 7/12 C23C 24/00 - 30/00
Claims (2)
- 【請求項１】チタンベース合金で形成されたタービンエ
ンジンブレードの先端部分に研摩層を提供する方法であ
って、 （ａ）厚さ略12〜18ミクロンの第１ニッケル層をブレー
ド先端に電気メッキする工程と、 （ｂ）厚さ略１ミクロンか、あるいはそれ以下の第２ニ
ッケル層を前記第１ニッケル層に電気メッキする工程
と、 （ｃ）前記第２ニッケル層上にニッケル層を電気メッキ
し、その後電気的に非伝導の微粒子及びメッキ溶液を含
有するとともに、電流及びメッキ溶液が透過する薄膜上
に配置されたスラリー内にブレード先端を沈めて電気メ
ッキを続けて第３ニッケル層を形成する工程と、 （ｄ）第４ニッケル層を前記第３ニッケル層上に電気メ
ッキして、第３及び第４ニッケル層の結合厚さが、その
中に埋め込まれた微粒子の平均粒径の略95％よりは小さ
く、該平均粒径の50％よりも大きくなるように電気メッ
キする工程と、 （ｅ）前記第１ニッケル層とブレード先端との間に拡散
を生じさせる温度でブレードを熱処理する工程とで構成
されることを特徴とする研摩層をチタン合金製コンプレ
ッサーエアフォイルへ被覆する方法。 - 【請求項２】前記微粒子が不規則な表面を有する立方体
状ほう素窒化物であることを特徴とする請求項１に記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US375,230 | 1982-05-05 | ||
| US07/375,230 US5074970A (en) | 1989-07-03 | 1989-07-03 | Method for applying an abrasive layer to titanium alloy compressor airfoils |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0347996A JPH0347996A (ja) | 1991-02-28 |
| JP2938151B2 true JP2938151B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=23480054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2176107A Expired - Fee Related JP2938151B2 (ja) | 1989-07-03 | 1990-07-03 | 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 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5074970A (ja) |
| JP (1) | JP2938151B2 (ja) |
| DE (1) | DE4021044A1 (ja) |
| FR (1) | FR2649125B1 (ja) |
| GB (1) | GB2234526B (ja) |
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