JPS6153424B2 - - Google Patents
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- JPS6153424B2 JPS6153424B2 JP56191824A JP19182481A JPS6153424B2 JP S6153424 B2 JPS6153424 B2 JP S6153424B2 JP 56191824 A JP56191824 A JP 56191824A JP 19182481 A JP19182481 A JP 19182481A JP S6153424 B2 JPS6153424 B2 JP S6153424B2
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- Japan
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- heat
- cooling
- resistant ceramic
- turbine blade
- gas
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- Expired
Links
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Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
本発明は、各種熱機関に用いるタービン翼の高
温耐久性を付与する耐熱性セラミツクコーテイン
グ方法の改良に関する。 一般にガスタービンで代表される内熱機関は高
温稼動なほど、熱効率の向上を達成できることか
ら、ガスタービン部材、特にタービン翼は高温耐
久性が必要とされる。 従来、このようなガスタービンのタービン翼
は、IN−100やMAR−M509で代表されるNi基お
よびCo基を主成分とするスーパアロイで作成さ
れていたが、この材料ではある程度の耐熱性、高
温耐食性を有するものの、耐用寿命の点からその
使用温度は950℃程度が限界であつた。 近年、特に省エネルギー化の傾向の中で、高温
稼動による高効率化が要望されており、より高温
に耐えるタービン翼の開発が望まれていた。 このような要望の中で、現在スーパアロイで
作成された翼の表面に冷却孔を備え、この冷却孔
から空気を吹き出しながら冷却する空冷式のター
ビン翼、内部冷却機構を備えたスーパアロイ製
の翼表面に、例えば安定化されたZrO2などの耐
熱性セラミツクを溶射法によりコーテイングした
タービン翼などが検討されている。 しかしながら上記の方法では、冷却機構を設
けても耐用温度に限界があり、より耐用温度を上
げようとすると冷却機構が更に複雑となり、製造
コストが高騰する問題がある。またの方法は耐
熱性セラミツクの溶射層を厚くすることにより熱
遮蔽効果が改善されるが、反面、厚くするに従つ
て翼材と溶射層との耐剥離性が低下し、耐用寿命
の向上が図れない。 このため上記との方法を併用し、冷却孔を
表面に備えた空冷式の翼部材の表面に、溶射材料
粉末を溶射して耐熱性のコーテイングを施す方法
も検討されている。 しかしながら上記方法は溶射材料粉末を翼の表
面に溶射する際、表面に開口した冷却孔が溶射材
料粉末により目詰りを生じ、冷却空気の流路係数
の劣化により冷却効率が低下してしまう新たな問
題を生ずる。 本発明は上記の点に鑑みなされたもので、溶射
時における冷却孔の目詰りによる冷却効率の低下
を防止して、優れた熱遮蔽効果を有すると共に信
頼性の高い、高効率なタービン翼を得ることがで
きる耐熱性セラミツクコーテイング方法を提供す
るものである。 即ち本発明方法は冷却孔を備えた冷却式タービ
ン翼の表面に、溶射法により耐熱性セラミツクコ
ーテイングを行なう方法において、前記タービン
翼の冷却孔より気体を吹き出しながら溶射材料粉
末を溶射することを特徴とするものである。 以下本発明方法を詳細に説明する。 タービン翼はNi基およびCo基を主成分とする
スーパアロイで形成され、内部に冷却通路が設け
られていると共に、この冷却通路を連通して、冷
却空気を吹き出す冷却孔が表面に多数開口された
冷却式のものである。 このタービン翼を、気体の吹き出し機構を設け
た治具に装着し、治具を通して供給された気体を
タービン翼の表面に開口した冷却孔から吹き出し
ながら溶射材料粉末をタービン翼の表面に溶射す
る。 この溶射は先ずタービン翼の表面にボンド材を
溶射してボンド層を形成した後、更にこの表面に
耐熱性セラミツク材を溶射して耐熱性セラミツク
層を形成する。 前記ボンド層は翼基体と耐熱性セラミツク層と
の接合を改善するもので、これを形成するボンド
材としては例えばNi−Cr、NiCrAlY、
CoCrAlY、FeCrAlY等の金属が挙げられる。 また高温耐熱性と高温耐久性とを付与する耐熱
性セラミツク層を形成する耐熱性セラミツク材と
しては例えばZrO2−Y2O3、ZrO2−MgO、ZrO2−
CaO等の酸化物が用いられる。 また溶射時にタービン翼の表面に開口した冷却
孔から吹き出させる気体としては、空気でも良い
が、特にArガスなどの不活性ガスが好ましく、
また吹き出し圧力は１〜５Kg/cm2の範囲が望まし
い。なお本発明において、気体の吹き出し圧力が
１Kg/cm2未満では、金属粉末や耐熱性セラミツク
粉末などの溶射材料粉末による冷却孔の目詰りを
生じ易く、また５Kg/cm2を越える吹き出し圧力で
は溶射層の付着力が低下してしまうため、上記範
囲が望ましい。 従つて本発明によれば、溶射時に冷却孔より気
体を吹き出しながら溶射材料粉末を溶射すること
により、冷却孔部分の溶射材料粉末の付着による
目詰りを防止すると共に、翼表面部分にのみ強固
な溶射層を付着形成して熱遮蔽効果を得ることが
できる。 次に本発明の実施例について説明し、併せて本
発明の効果を確認するため比較例についても説明
する。 実施例 IN738合金製の前縁と後縁部分に夫々直径0.4mm
φの冷却孔40個を開口したタービン翼の表面を、
500μｍ粒径のアルミナグリツドでブラストして
粗面化した後、気体の吹き出し機構を備えた治具
に装着する。 次に治具にArガスを供給し、タービン翼表面
の冷却孔からの吹き出し圧力を２Kg/cm2
（No.1）、３Kg/cm2（No.2）、４Kg/cm2（No.3）に
夫々変えて吹き出しながら、ボンド材を溶射して
ボンド層を形成し、更にこの表面に耐熱性セラミ
ツク粉末を溶射して耐熱性セラミツク層を被覆し
た。 ボンド層の溶射条件は、ボンド材として
NiCrAlY（NiBal、Cr17重量％、Al ６重量％、
Y0.6重量％）の金属粉末を用い、溶射距離95
mm、電流値700A、電圧値32Vの条件で厚さ約100
μｍのボンド層を形成した。 また耐熱性セラミツク層の溶射条件は、ZrO2
−Y2O3の酸化物粉末を溶射距離85mm、電流値
800A、電圧値34Vの条件で、厚さ約200μｍ耐熱
性セラミツク層を形成した。 このように耐熱性セラミツクコーテイングした
タービン翼について冷却孔の目詰りの状態を観察
した結果は第１表に示す通りである。またこのタ
ービン翼の溶射層について熱衝撃性試験を行な
い、その結果を第１表に示した。この熱衝撃性
は、加速評価試験としてタービン翼を980℃の電
気炉に10分間保持した後、水中に投入する急熱急
冷を繰り返しクラツクの発生状態を観察した。 比較例 上記実施例において、冷却孔より全く気体を吹
き出さないで溶射した場合（No.4）、および気体
の吹き出し圧力を６Kg/cm2とした場合（No.5）に
ついても同様に溶射を行なつてタービン翼に耐熱
性セラミツクコーテイングを行なつた。このよう
にして得られたタービン翼ついても同様に冷却孔
の目詰り状態を観察し、熱衝撃性試験によるクラ
ツクの発生状態を調べ、その結果を第１表に併記
した。
温耐久性を付与する耐熱性セラミツクコーテイン
グ方法の改良に関する。 一般にガスタービンで代表される内熱機関は高
温稼動なほど、熱効率の向上を達成できることか
ら、ガスタービン部材、特にタービン翼は高温耐
久性が必要とされる。 従来、このようなガスタービンのタービン翼
は、IN−100やMAR−M509で代表されるNi基お
よびCo基を主成分とするスーパアロイで作成さ
れていたが、この材料ではある程度の耐熱性、高
温耐食性を有するものの、耐用寿命の点からその
使用温度は950℃程度が限界であつた。 近年、特に省エネルギー化の傾向の中で、高温
稼動による高効率化が要望されており、より高温
に耐えるタービン翼の開発が望まれていた。 このような要望の中で、現在スーパアロイで
作成された翼の表面に冷却孔を備え、この冷却孔
から空気を吹き出しながら冷却する空冷式のター
ビン翼、内部冷却機構を備えたスーパアロイ製
の翼表面に、例えば安定化されたZrO2などの耐
熱性セラミツクを溶射法によりコーテイングした
タービン翼などが検討されている。 しかしながら上記の方法では、冷却機構を設
けても耐用温度に限界があり、より耐用温度を上
げようとすると冷却機構が更に複雑となり、製造
コストが高騰する問題がある。またの方法は耐
熱性セラミツクの溶射層を厚くすることにより熱
遮蔽効果が改善されるが、反面、厚くするに従つ
て翼材と溶射層との耐剥離性が低下し、耐用寿命
の向上が図れない。 このため上記との方法を併用し、冷却孔を
表面に備えた空冷式の翼部材の表面に、溶射材料
粉末を溶射して耐熱性のコーテイングを施す方法
も検討されている。 しかしながら上記方法は溶射材料粉末を翼の表
面に溶射する際、表面に開口した冷却孔が溶射材
料粉末により目詰りを生じ、冷却空気の流路係数
の劣化により冷却効率が低下してしまう新たな問
題を生ずる。 本発明は上記の点に鑑みなされたもので、溶射
時における冷却孔の目詰りによる冷却効率の低下
を防止して、優れた熱遮蔽効果を有すると共に信
頼性の高い、高効率なタービン翼を得ることがで
きる耐熱性セラミツクコーテイング方法を提供す
るものである。 即ち本発明方法は冷却孔を備えた冷却式タービ
ン翼の表面に、溶射法により耐熱性セラミツクコ
ーテイングを行なう方法において、前記タービン
翼の冷却孔より気体を吹き出しながら溶射材料粉
末を溶射することを特徴とするものである。 以下本発明方法を詳細に説明する。 タービン翼はNi基およびCo基を主成分とする
スーパアロイで形成され、内部に冷却通路が設け
られていると共に、この冷却通路を連通して、冷
却空気を吹き出す冷却孔が表面に多数開口された
冷却式のものである。 このタービン翼を、気体の吹き出し機構を設け
た治具に装着し、治具を通して供給された気体を
タービン翼の表面に開口した冷却孔から吹き出し
ながら溶射材料粉末をタービン翼の表面に溶射す
る。 この溶射は先ずタービン翼の表面にボンド材を
溶射してボンド層を形成した後、更にこの表面に
耐熱性セラミツク材を溶射して耐熱性セラミツク
層を形成する。 前記ボンド層は翼基体と耐熱性セラミツク層と
の接合を改善するもので、これを形成するボンド
材としては例えばNi−Cr、NiCrAlY、
CoCrAlY、FeCrAlY等の金属が挙げられる。 また高温耐熱性と高温耐久性とを付与する耐熱
性セラミツク層を形成する耐熱性セラミツク材と
しては例えばZrO2−Y2O3、ZrO2−MgO、ZrO2−
CaO等の酸化物が用いられる。 また溶射時にタービン翼の表面に開口した冷却
孔から吹き出させる気体としては、空気でも良い
が、特にArガスなどの不活性ガスが好ましく、
また吹き出し圧力は１〜５Kg/cm2の範囲が望まし
い。なお本発明において、気体の吹き出し圧力が
１Kg/cm2未満では、金属粉末や耐熱性セラミツク
粉末などの溶射材料粉末による冷却孔の目詰りを
生じ易く、また５Kg/cm2を越える吹き出し圧力で
は溶射層の付着力が低下してしまうため、上記範
囲が望ましい。 従つて本発明によれば、溶射時に冷却孔より気
体を吹き出しながら溶射材料粉末を溶射すること
により、冷却孔部分の溶射材料粉末の付着による
目詰りを防止すると共に、翼表面部分にのみ強固
な溶射層を付着形成して熱遮蔽効果を得ることが
できる。 次に本発明の実施例について説明し、併せて本
発明の効果を確認するため比較例についても説明
する。 実施例 IN738合金製の前縁と後縁部分に夫々直径0.4mm
φの冷却孔40個を開口したタービン翼の表面を、
500μｍ粒径のアルミナグリツドでブラストして
粗面化した後、気体の吹き出し機構を備えた治具
に装着する。 次に治具にArガスを供給し、タービン翼表面
の冷却孔からの吹き出し圧力を２Kg/cm2
（No.1）、３Kg/cm2（No.2）、４Kg/cm2（No.3）に
夫々変えて吹き出しながら、ボンド材を溶射して
ボンド層を形成し、更にこの表面に耐熱性セラミ
ツク粉末を溶射して耐熱性セラミツク層を被覆し
た。 ボンド層の溶射条件は、ボンド材として
NiCrAlY（NiBal、Cr17重量％、Al ６重量％、
Y0.6重量％）の金属粉末を用い、溶射距離95
mm、電流値700A、電圧値32Vの条件で厚さ約100
μｍのボンド層を形成した。 また耐熱性セラミツク層の溶射条件は、ZrO2
−Y2O3の酸化物粉末を溶射距離85mm、電流値
800A、電圧値34Vの条件で、厚さ約200μｍ耐熱
性セラミツク層を形成した。 このように耐熱性セラミツクコーテイングした
タービン翼について冷却孔の目詰りの状態を観察
した結果は第１表に示す通りである。またこのタ
ービン翼の溶射層について熱衝撃性試験を行な
い、その結果を第１表に示した。この熱衝撃性
は、加速評価試験としてタービン翼を980℃の電
気炉に10分間保持した後、水中に投入する急熱急
冷を繰り返しクラツクの発生状態を観察した。 比較例 上記実施例において、冷却孔より全く気体を吹
き出さないで溶射した場合（No.4）、および気体
の吹き出し圧力を６Kg/cm2とした場合（No.5）に
ついても同様に溶射を行なつてタービン翼に耐熱
性セラミツクコーテイングを行なつた。このよう
にして得られたタービン翼ついても同様に冷却孔
の目詰り状態を観察し、熱衝撃性試験によるクラ
ツクの発生状態を調べ、その結果を第１表に併記
した。
【表】
上表の結果から明らかな如く、本発明に係わる
耐熱性セラミツクコーテイング方法によれば、溶
射時における冷却孔の目詰りによる冷却効率の低
下を防止して優れた熱遮蔽効果を有すると共に、
信頼性の高い高効率なタービン翼を得ることがで
きる。
耐熱性セラミツクコーテイング方法によれば、溶
射時における冷却孔の目詰りによる冷却効率の低
下を防止して優れた熱遮蔽効果を有すると共に、
信頼性の高い高効率なタービン翼を得ることがで
きる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 冷却孔を備えた空冷式タービン翼の表面に、
溶射法により耐熱性セラミツクコーテイングを行
なう方法において、前記タービン翼の冷却孔より
気体を吹き出しながら溶射材料粉末を溶射するこ
とを特徴とする耐熱性セラミツクコーテイング方
法。 ２ 冷却孔からの気体の吹き出し圧力を１〜５
Kg/cm2としたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の耐熱性セラミツクコーテイング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56191824A JPS5895678A (ja) | 1981-12-01 | 1981-12-01 | 耐熱性セラミツクコ−テイング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56191824A JPS5895678A (ja) | 1981-12-01 | 1981-12-01 | 耐熱性セラミツクコ−テイング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5895678A JPS5895678A (ja) | 1983-06-07 |
| JPS6153424B2 true JPS6153424B2 (ja) | 1986-11-18 |
Family
ID=16281125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56191824A Granted JPS5895678A (ja) | 1981-12-01 | 1981-12-01 | 耐熱性セラミツクコ−テイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5895678A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0671791B2 (ja) * | 1983-07-20 | 1994-09-14 | キヤノン株式会社 | インクジエツトプリンタのインク残量検知方法 |
| JPS61174385A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-08-06 | Hitachi Ltd | セラミツク被覆耐熱部材及びその製造方法 |
| JP2834229B2 (ja) * | 1989-10-27 | 1998-12-09 | 品川白煉瓦株式会社 | 溶射基材の冷却装置 |
| JPH03223455A (ja) * | 1990-01-29 | 1991-10-02 | Sugitani Kinzoku Kogyo Kk | セラミック溶射材料 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE794499A (fr) * | 1972-01-25 | 1973-05-16 | Bunyan Thomas W | Pompes et moteurs a fluide ainsi que moteurs a combustion interne du type comprenant un villebrequin avec un maneton incline |
| JPS5547229B2 (ja) * | 1972-03-29 | 1980-11-28 | ||
| JPS509104A (ja) * | 1973-05-09 | 1975-01-30 |
-
1981
- 1981-12-01 JP JP56191824A patent/JPS5895678A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5895678A (ja) | 1983-06-07 |
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