(57)【要約】      （修正有）【課題】コーティング材料の硬度を上げることで、蒸気タービン部材の寿命を延長することができるコーティング材料、同材料を用いたタービン部材のコーティング方法を提供する。【解決手段】金属製のタービン部材の表面に施され、30〜50重量％以下のCr3C2および30〜50重量％以下のTaCを含むことを特徴とするタービン部材のコーティング材料、また30〜50重量％以下のCr3C2および30〜50重量％以下のTaCを含むことを特徴とするタービン部材のコーティング材料を用いて金属製のタービン部材の基材１表面に高速ガスフレーム溶射によりコーティング材料２をコーティングするタービン部材のコーティング方法。【選択図】図１
2010265493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のタービン部材の表面に施され、30〜50重量％以下のCr3C2および30〜50重量％
以下のTaCを含むことを特徴とするタービン部材のコーティング材料。
【請求項２】
Cr3C2およびTaCを除いた残部はNiCrからなることを特徴とする請求項１記載のタービン
部材のコーティング材料。
【請求項３】
30〜50重量％以下のCr3C2および30〜50重量％以下のTaCを含むことを特徴とするタービ
ン部材のコーティング材料を用いて金属製のタービン部材の表面に高速ガスフレーム溶射
によりコーティングすることを特徴とするタービン部材のコーティング方法。
【請求項４】
前記コーティング材料のCr3C2およびTaCを除いた残部はNiCrからなることを特徴とする
請求項３記載のタービン部材のコーティング方法。
【請求項５】
タービン部材のコーティングが欠損した場合において、
欠損部を含む前記欠損部周辺のコーティング材料を削るステップと、
溶射対象物を脱脂洗浄するステップと
前記溶射対象物を粗面処理するステップとを含むことを特徴とする請求項１または２記載
のタービン部材のコーティング方法。
【請求項６】
請求項１または２記載のコーティング材料を用いてコーティングされたタービン部材。
【請求項７】
請求項３、４または５記載のタービン部材のコーティング方法を用いてコーティングさ
れたタービン部材。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に蒸気タービンに用いるコーティング材料、同材料を用いたタービン部材
のコーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に蒸気タービン中に含まれる固体粒子によるエロージョン(SPE)は、ボイラチューブ
及び主蒸気リード管内面より剥離した酸化スケールが蒸気とともに流入するために発生し
、蒸気流速の大きなノズル、動翼などを通過する際に研磨・研削作用により損傷を与える
。
【０００３】
特にSPEは、蒸気条件の厳しい超臨界圧タービンの高・中圧初段ノズル、動翼において
顕著であり、タービン性能及び信頼性を維持する上で解決すべき重要な課題となっている
。
【０００４】
このような事情に対応するため、従来は蒸気タービンの動翼、静翼において、高速フレー
ム溶射（HVOF溶射）を用いて、Cr3C2−NiCrのサーメット皮膜の形成を行う方法（特許文
献１）、コーティング材質を硬くするため化合物を加える方法（特許文献２）が挙げられ
る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２４１８１８号公報
【特許文献２】特開２００８−６９３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されているCr3C2−NiCrのサーメット皮膜では、ター
ビン部材に用いられている12Cr鋼よりもエロージョン消費量を低減させることができるが
、再熱蒸気温度が566℃、593℃においては、皮膜厚さの影響もあって寿命として約2〜4年
の耐久性しか得られていない。今後の蒸気タービンの運用形態を見ると、6〜8年の寿命が
必要となるが、単に溶射皮膜の厚さを厚くするだけでは流体性能に悪影響を及ぼし、ター
ビンの性能を左右することになり、好ましくない。また、特許文献２に開示されている記
述では化合物の具体的な材質の量や比率については触れていない。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は蒸気タービン部材の寿命
を延長することができるコーティング材料、同材料を用いたタービン部材のコーティング
方法を提供することを目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、金属製のタービン部材の表面に施され、30〜50重量％以下のCr
3C2および30〜50重量％以下のTaCを含むことを特徴とするタービン部材のコーティング材
料、また30〜50重量％以下のCr3C2および30〜50重量％以下のTaCを含むことを特徴とする
タービン部材のコーティング材料を用いて金属製のタービン部材の表面に高速ガスフレー
ム溶射によりコーティングすることを特徴とするタービン部材のコーティング方法が提供
される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コーティング材料の硬度を上げることで、蒸気タービン部材の寿命を
延長することができるコーティング材料、同材料を用いたタービン部材のコーティング方
法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る基材とコーティング材料の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る各組成の溶射皮膜断面のマイクロビッカース硬度を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る基材とコーティング材料の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施の形態について図１を用いて説明をする。本発明は蒸気ター
ビンの耐摩耗性コーティング材料２によるものである。被コーティング材となる基材１は
主に金属性の蒸気タービン静翼または蒸気タービン動翼の翼部などである。
【００１２】
コーティング材料の構成はCr3C2−NiCrに、TaCを加えたものである。硬度の優れた炭化
物セラミックスであるTaCを加えることにより、コーティング材料の耐摩耗性が向上する
。次に本発明のコーティング材料の構成について述べる。炭化物セラミックスの組成とし
てCr3C2は重量％で30％以上50%以下、TaCの重量が50%以上の場合、皮膜の形成が困難であ
るため、TaCは重量％で30％以上50%以下とした。これはCr3C2の密度は6.74g/cm3、TaCの
密度は14.5g/cm3場合の数値である。また、残部をNiCrとする。Niは重量％で65%以上90%
以下、Crは10%以上30%以下とする。これはNiの密度は8.9g/cm3、Crの密度は7.1g/cm3場合
の数値である。
【００１３】
Cr3C2よりも硬度に優れる炭化物セラミックスとしてTaCの他にＷＣなどがある。しかし
ながら、WCはTaCよりも硬度に優れているが、蒸気タービンの静翼、動翼がおかれるよう
な状況下では、高温酸化特性に関しては劣っており、500℃以上の高温環境では劣化して
しまうことが分かった。よって、本実施の形態の下では使用が困難である。このような見
地により、本発明ではWCではなく、高温酸化特性に優れるTaCを用いることとした。
【００１４】
炭化物サーメットの金属バインダであるNiおよびCrの割合について説明をする。これら
の目的は、皮膜の延性を付与するとともに、炭化物との合金化を行うことである。ところ
が、Niが重量％で65％未満、Crが10％未満では延性が乏しくなり、Niが90％、Crが30％を
それぞれ超えると逆に延性、線膨張係数が大きくなり、用途に耐えられなくなってしまう
。本実施の形態では、この点を考慮してNiおよびCrの割合を定めた。
【００１５】
次に図２を用いて、各組成における溶射皮膜断面のマイクロビッカース硬度測定結果を
示す。コーティング材料組成は、(1)50%Cr3C2 −30%TaC−20%NiCr、(2)30%Cr3C2 −50%Ta
C−20%NiCr、(3)80%Cr3C2−20%NiCrである。(3)は従来例でありTaCが含まれていない。縦
軸はマイクロビッカース硬さを示す。
【００１６】
本実験は以下の条件の下で行われた。被コーティング材はタービン部材に用いられてい
る12 Cr鋼である。溶射方法は、プラズマ溶射よりも緻密な皮膜の形成が可能である高速
ガスフレーム溶射（ＨＶＯＦ）を用い、溶射距離は250〜500ｍｍ、溶射速度を600〜800mm
/secである。形成した皮膜の厚さは0.3〜0.5mmである。実験結果より、従来例の(3)より
も、TaCを加えた(1)(2)の方が硬度が高いことが分かる。さらに、(1)と(2)を比較するとT
aC50%を加えた(2)の方がTaC30%を加えた(1)よりも高度が高い。よってTaCの添加量に応じ
て硬度値を調整することができること、すなわちエロージョンの影響を受けにくくさせる
ことができる。ここでは一例として高速ガスフレーム溶射を挙げたが代替可能な溶射方法
に置き換えることもできる。
【００１７】
次に、本発明の第２の実施の形態について図３、図４を用いて説明をする。図３は翼部
の断面図、図４は本実施の形態のフローである。本実施の形態は、第１の実施の形態のコ
ーティング材料、コーティング方法を用いた補修方法である。ここでは一例として実施例
１記載のCr3C2−TaC−NiCrによって耐摩耗コーティングが施された蒸気タービン静翼また
は蒸気タービン翼部のコーティング部が、運搬中などの衝撃などで欠損した場合を想定し
て説明をする。
【００１８】
図３(a)は耐摩耗コーティングが欠損した翼部の断面図である。12Cr鋼の基材4上に施工
したCr3C2−TaC−NiCr溶射皮膜の健全部5および欠損部6を示す。欠損部6に対し、例えば
砲弾形状のタンガロイにて欠損部を含む欠損部周辺の削り加工を行う（S1）。補修溶射後
の密着度を考慮すると12Cr鋼の基材4に溶射することが好ましいため、図２(b)に示すよう
に、12Cr鋼の基材4に達する深さまで凹凸がないよう滑らかに削る。欠損部の加工後、補
修溶射対象部7に対し、アセトンなどの脱脂洗浄液により脱脂洗浄を行う（Ｓ2）。その後
、溶射前処理としてアルミナ粒子などによる粗面処理（グリッドブラスト）を行う（Ｓ3
）。このとき、施工面以外の部分はマスキングを実施する（図示なし）。溶射方法は、高
速ガスフレーム溶射（HVOF）用いて補修溶射対象部7に対して補修溶射を行い補修溶射部
８を作成する（Ｓ4）。補修溶射における溶射条件については、実施例1と同様とする。
【００１９】
以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定される
ものではない。  
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜変更を加えたものも、本発明の特徴を備えて
いる限り、本発明の範囲に包含される。  
【符号の説明】
【００２０】
１  基材、  ２  コーティング材料、  ４  12Cr鋼の基材 
【図１】
2010265493.tif 000003
【図２】
2010265493.tif 000004
【図３】
2010265493.tif 000005
【図４】
2010265493.tif 000006