JPH0751744B2 - 蒸気タービンブレード - Google Patents
蒸気タービンブレードInfo
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- JPH0751744B2 JPH0751744B2 JP60096669A JP9666985A JPH0751744B2 JP H0751744 B2 JPH0751744 B2 JP H0751744B2 JP 60096669 A JP60096669 A JP 60096669A JP 9666985 A JP9666985 A JP 9666985A JP H0751744 B2 JPH0751744 B2 JP H0751744B2
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Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐エロージョン性被膜を備えた蒸気タービン
ブレードに関する。
ブレードに関する。
（従来の技術） 第６図は、従来の低圧側タービンブレードの平面図、第
７図はその正面図を示す。
７図はその正面図を示す。
蒸気タービンでは、高圧側入口より送入された蒸気は圧
力・温度エネルギーが速度エネルギーに変換し、その後
各段のブレード１に作用する。そして速度エネルギーを
回転エネルギーに変換した後、低圧側の排出口から排出
される。
力・温度エネルギーが速度エネルギーに変換し、その後
各段のブレード１に作用する。そして速度エネルギーを
回転エネルギーに変換した後、低圧側の排出口から排出
される。
その際、蒸気の圧力、温度の低下に伴い復水タービンで
は低圧側の最終段近傍になると、湿り蒸気となるため蒸
気中の水滴が第６図に示すように矢印６の方向からブレ
ード１に衝突し、表面にエロージヨンが発生する。
は低圧側の最終段近傍になると、湿り蒸気となるため蒸
気中の水滴が第６図に示すように矢印６の方向からブレ
ード１に衝突し、表面にエロージヨンが発生する。
これを防止するため、従来は第６図及び第７図に示す如
く、ブレード１の、蒸気中の水滴衝突部にステライト
（Co−Cr−Ｗ合金）薄板４を銀ロウ５にて取り付け、エ
ロージヨンの発生を防止していたが、これには次のよう
な欠点があつた。
く、ブレード１の、蒸気中の水滴衝突部にステライト
（Co−Cr−Ｗ合金）薄板４を銀ロウ５にて取り付け、エ
ロージヨンの発生を防止していたが、これには次のよう
な欠点があつた。
（１） ロウ付によりブレード１の母材（SUS410J1）の
疲労限が低下し、ブレード１の強度設計上の制約が厳し
くなる。
疲労限が低下し、ブレード１の強度設計上の制約が厳し
くなる。
（２） ステライト薄板４は硬度（Hv）が400〜450と高
いので、ブレード１の曲面どおりに曲げ加工し、密着さ
せることが困難である。
いので、ブレード１の曲面どおりに曲げ加工し、密着さ
せることが困難である。
（３） ロウ付作業は手作業なので、多大な労力が必要
であり品質がばらつく。
であり品質がばらつく。
また、エロージヨンを防止するために、イオンプレーテ
イング等の真空蒸着法によりセラミツク被膜（例、TiN,
CrN,TiO2等）を形成する技術もある。このセラミツク被
膜は、耐摩耗性、耐エロージヨン性が優れている。そし
て、同じ厚さの被膜でも、多層コーティングしたものの
方が、単層コーティングの物よりも耐エロージヨン性が
良いことも確認されている（第８図参照）。
イング等の真空蒸着法によりセラミツク被膜（例、TiN,
CrN,TiO2等）を形成する技術もある。このセラミツク被
膜は、耐摩耗性、耐エロージヨン性が優れている。そし
て、同じ厚さの被膜でも、多層コーティングしたものの
方が、単層コーティングの物よりも耐エロージヨン性が
良いことも確認されている（第８図参照）。
しかし、上記のタービンブレードにステライトを銀ロウ
付したものと比較すると、第８図のようにまだキヤビテ
ーシヨンエロージヨン試験での重量減少量が多く、ステ
ライトによるものより耐エロージヨン性に劣る。
付したものと比較すると、第８図のようにまだキヤビテ
ーシヨンエロージヨン試験での重量減少量が多く、ステ
ライトによるものより耐エロージヨン性に劣る。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、安価で、長時間の運転に耐える低圧側タービ
ンブレードの開発を目的としてもので、耐剥離性（密着
性）の優れた耐エロージヨン被膜を提案するものであ
る。
ンブレードの開発を目的としてもので、耐剥離性（密着
性）の優れた耐エロージヨン被膜を提案するものであ
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、母材表面にCr又はTiのコーティング層と、該
コーティング層表面にCrN又はTiNのコーティング層を真
空蒸着により積層複合コーティングしてなることを特徴
とする蒸気タービンブレードである。
コーティング層表面にCrN又はTiNのコーティング層を真
空蒸着により積層複合コーティングしてなることを特徴
とする蒸気タービンブレードである。
すなわち本発明は、イオンプレーテイング等の真空蒸着
法による金属とセラミツクの複合被膜でブレード表面を
覆い、エロージヨンの発生を防止しようとするものであ
る。
法による金属とセラミツクの複合被膜でブレード表面を
覆い、エロージヨンの発生を防止しようとするものであ
る。
第１図は本発明を蒸気タービンの低圧側タービンブレー
ドに実施した例を示す。ブレード１（SUS410J1）の、蒸
気中の水滴衝突面にイオンブレーテイング法によりCr又
はTiを蒸着し、その上にCrN又はTiN等のセラミツクを蒸
着して被膜７を形成する。この複合被膜７により、水滴
の衝突によるエロージヨンが防止される。
ドに実施した例を示す。ブレード１（SUS410J1）の、蒸
気中の水滴衝突面にイオンブレーテイング法によりCr又
はTiを蒸着し、その上にCrN又はTiN等のセラミツクを蒸
着して被膜７を形成する。この複合被膜７により、水滴
の衝突によるエロージヨンが防止される。
（実施例） 被膜形成条件の一例を表１に示す。
表１中、Cr＋CrNの連続コーティング法とは、この場合5
70℃に加熱しておいて先ずCrを蒸着させ、そのままCrN
を蒸着させたものであり、Cr＋TiNとTi＋TiNは、第２図
に示すように、この場合570℃でCr又はTiを蒸着させた
後、一旦室温に冷却し、次いでこの場合570℃に加熱し
てTiNを蒸着させたものである。
70℃に加熱しておいて先ずCrを蒸着させ、そのままCrN
を蒸着させたものであり、Cr＋TiNとTi＋TiNは、第２図
に示すように、この場合570℃でCr又はTiを蒸着させた
後、一旦室温に冷却し、次いでこの場合570℃に加熱し
てTiNを蒸着させたものである。
第３図は、SUS410J1母材表面にCrとTiNを表１のCr＋TiN
の条件で被覆した場合の金属組織の断面を示す顕微鏡写
真（1000倍）である。
の条件で被覆した場合の金属組織の断面を示す顕微鏡写
真（1000倍）である。
また、SUS410J1を母材として表１に示す３種類の複合被
膜を施した試験片の耐エロージヨン試験結果を第４図に
示す。耐エロージヨン試験は、電歪式超音波振動試験機
を用いて行なつた。振幅、周波数等試験条件はすべて同
一である。なお、電歪式超音波振動試験とは、試験片を
脱イオン水中で超音波振動させることによつて、試験片
にキヤビテーシヨン・エロージヨンを発生させる試験を
いう。
膜を施した試験片の耐エロージヨン試験結果を第４図に
示す。耐エロージヨン試験は、電歪式超音波振動試験機
を用いて行なつた。振幅、周波数等試験条件はすべて同
一である。なお、電歪式超音波振動試験とは、試験片を
脱イオン水中で超音波振動させることによつて、試験片
にキヤビテーシヨン・エロージヨンを発生させる試験を
いう。
第４図より、表１に示す複合被膜はステライトとほぼ同
様の耐エロージヨン性を示すことがわかる。
様の耐エロージヨン性を示すことがわかる。
更に、第５図にSUS410J1を母材として表１のCr＋TiNの
条件でCrとTiNを被覆した場合の疲労試験を母材のみの
場合と比較して示す。第５図より本発明被膜によればブ
レードの疲労限を低下させないことが判る。
条件でCrとTiNを被覆した場合の疲労試験を母材のみの
場合と比較して示す。第５図より本発明被膜によればブ
レードの疲労限を低下させないことが判る。
（発明の効果） （１） 母材とセラミツクの間に、両者の中間の線膨強
率であるCr又はTiをコーティングすることによつて、セ
ラミツクに発生する内部応力が緩和され、密着性が向上
する。
率であるCr又はTiをコーティングすることによつて、セ
ラミツクに発生する内部応力が緩和され、密着性が向上
する。
（２） 第２図の加熱サイクルによる多層コーティング
によれば、すでにコーティングされているCr又はTi被膜
の残留応力が緩和され、多層コーティング被膜全体の内
部応力が、同一厚さの単層コーティング被膜より小さく
なるという利点がある。
によれば、すでにコーティングされているCr又はTi被膜
の残留応力が緩和され、多層コーティング被膜全体の内
部応力が、同一厚さの単層コーティング被膜より小さく
なるという利点がある。
（３） ブレードの疲労限を低下させないため、従来の
ステライト薄板を銀ロウ付するものに比べ、強度設計が
楽になる。これにより高速化、長翼化といつたタービン
の高性能化への対応が容易になる。
ステライト薄板を銀ロウ付するものに比べ、強度設計が
楽になる。これにより高速化、長翼化といつたタービン
の高性能化への対応が容易になる。
（４） 従来のステライト薄板銀ロウ付材とほぼ同様の
耐エロージヨン性を得ることができる。
耐エロージヨン性を得ることができる。
（５） 従来の手作業によるステライト薄板の銀ロウ付
に比べて、作業能率がよく、大幅なコストダウン（約1/
2）が可能である。
に比べて、作業能率がよく、大幅なコストダウン（約1/
2）が可能である。
第１図は本発明の一実施態様例を示す図、第２図は本発
明被膜形成の一条件を示す加熱サイクル図、第３図は本
発明の実施例で得られた金属組織の断面を示す顕微鏡写
真、第4,5図は本発明の実施例で得られた結果を示す図
表、第６図及び第７図は従来のタービンブレードを示す
図、第８図は従来技術の欠点を示す図表である。
明被膜形成の一条件を示す加熱サイクル図、第３図は本
発明の実施例で得られた金属組織の断面を示す顕微鏡写
真、第4,5図は本発明の実施例で得られた結果を示す図
表、第６図及び第７図は従来のタービンブレードを示す
図、第８図は従来技術の欠点を示す図表である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 義清 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 波多野 雅昭 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島造船所内 (72)発明者 尾土平 俊彦 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 板野 重夫 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (56)参考文献 特開 昭54−139891（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】母材表面にCr又はTiのコーティング層と、
該コーティング層表面にCrN又はTiNのコーティング層を
真空蒸着により積層複合コーティングしてなることを特
徴とする蒸気タービンブレード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60096669A JPH0751744B2 (ja) | 1985-05-09 | 1985-05-09 | 蒸気タービンブレード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60096669A JPH0751744B2 (ja) | 1985-05-09 | 1985-05-09 | 蒸気タービンブレード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61257466A JPS61257466A (ja) | 1986-11-14 |
| JPH0751744B2 true JPH0751744B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=14171210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60096669A Expired - Lifetime JPH0751744B2 (ja) | 1985-05-09 | 1985-05-09 | 蒸気タービンブレード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0751744B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63159602A (ja) * | 1986-12-23 | 1988-07-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蒸気タ−ビン用ブレ−ド |
| JPS63129102A (ja) * | 1986-11-17 | 1988-06-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐エロ−ジヨン性蒸気タ−ビンブレ−ド |
| US5190824A (en) | 1988-03-07 | 1993-03-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating |
| US6224952B1 (en) | 1988-03-07 | 2001-05-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrostatic-erasing abrasion-proof coating and method for forming the same |
| JP2571957B2 (ja) * | 1988-09-19 | 1997-01-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | バッファ層を介した炭素または炭素を主成分とする被膜及びその作製方法 |
| JPH02298256A (ja) * | 1989-05-11 | 1990-12-10 | Sekiyu Kodan | 耐食用複層膜 |
| JPH05209261A (ja) * | 1991-12-03 | 1993-08-20 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 耐食・耐摩耗性被膜付き物品 |
| JP2608234B2 (ja) * | 1992-02-26 | 1997-05-07 | 東洋エンジニアリング株式会社 | 尿素合成プラント用減圧弁 |
| JP3291552B2 (ja) * | 1994-05-30 | 2002-06-10 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | シール又は軸受 |
| EP1712745A1 (de) | 2005-04-14 | 2006-10-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Komponente einer Dampfturbinenanlage, Dampfturbinenanlage, Verwendung und Herstellungsverfahren |
| JP4886271B2 (ja) | 2005-10-31 | 2012-02-29 | 株式会社東芝 | 蒸気タービンおよびその親水性コーティング材料 |
| JP5244495B2 (ja) * | 2008-08-06 | 2013-07-24 | 三菱重工業株式会社 | 回転機械用の部品 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54139891A (en) * | 1978-04-24 | 1979-10-30 | Nagaoka Kk | Specific work metal material and its manufacturing method |
-
1985
- 1985-05-09 JP JP60096669A patent/JPH0751744B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61257466A (ja) | 1986-11-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |