(57)【要約】【課題】ガスタービン翼の冷却通路内面のAlコーティングにおいて、耐酸化性の向上と、疲労強度低下の抑制の双方を満たすことにより、ガスタービン翼の信頼性向上を図ることのできるAlコーティング方法を提供すること。【解決手段】ガスタービン翼Ｗの冷却通路Ｐの内面ＳにおけるAlコーティング方法であって、ガスタービン翼Ｗの基材であってAlコーティングが施されていない基材Ａと、基材の表面にAlコーティングが施されている基材Ｂの双方の耐酸化性と疲労強度の温度依存性を特定するとともに、冷却通路内面の温度分布を特定する第１のステップ、基材Ａ、Ｂ双方の耐酸化性と疲労強度の温度依存性に基づいて冷却通路内面におけるAlコーティングの施工範囲を設定する第２のステップ、設定されたAlコーティングの施工範囲にのみAlコーティングＣを施工する第３のステップからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン翼の冷却通路内面におけるAlコーティング方法であって、
ガスタービン翼の基材であってAlコーティングが施されていない基材Ａと、基材の表面にAlコーティングが施されている基材Ｂの双方の耐酸化性と疲労強度の温度依存性を特定するとともに、冷却通路内面の温度分布を特定する第１のステップ、
基材Ａ、Ｂ双方の耐酸化性と疲労強度の温度依存性に基づいて冷却通路内面におけるAlコーティングの施工範囲を設定する第２のステップ、
設定されたAlコーティングの施工範囲にのみAlコーティングを施工する第３のステップからなるAlコーティング方法。
【請求項２】
前記第３のステップにおいて、Alコーティングを施工しない非施工範囲に吸着性のある金属酸化物を充填しておく請求項１に記載のAlコーティング方法。
【請求項３】
前記金属酸化物が、Al2O3、MgO、CaOのうちのいずれか一種からなる請求項２に記載のAlコーティング方法。
【請求項４】
請求項１に記載のAlコーティング方法によって、冷却通路内面に部分的にAlコーティングが施されているガスタービン翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に冷却通路を有するガスタービン翼の冷却通路内面にAlコーティングをおこなう方法と、この方法によって冷却通路内面に部分的にAlコーティングが施されているガスタービン翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のガスタービンにおいては、高効率化を目指して燃焼ガス温度の高温化が進んでおり、既に、燃焼ガス温度はタービン動翼や静翼等に用いる耐熱合金の融点を超えている。そこで、ガスタービン動翼や静翼の内部に冷却通路を設け、内部に空気を循環させることで冷却し、翼の温度を耐熱合金の許容温度以下に保つような制御がおこなわれている。
【０００３】
しかしながら、ガスタービンの高温化が進み、冷却をおこなっても冷却通路内面の温度上昇が避けられなくなってきており、耐熱合金の許容温度に近づいているのが現状である。特に高温の空気に曝される冷却通路内面では、酸化による劣化が以下の点で問題となっている。
【０００４】
一つ目の問題は、酸化による減肉である。より具体的には、冷却通路内面には様々なパターンで凹凸が設けられており、この凹凸によって齎される対流によって冷却効果を高めている。しかし、冷却通路内面が酸化によってその表面凹凸に減肉が生じ、形状が変化してしまうと、冷却効率の低下に直結するというものである。
【０００５】
一方、二つ目の問題は、内面から剥離した酸化物による冷却通路の閉塞である。より具体的には、冷却通路は一般に狭く蛇行して入り組んでいることから、剥離した酸化物が冷却空気の流速変化部に堆積し易く、堆積した酸化物が通路を閉塞してしまい、冷却を阻害するというものである。
【０００６】
上記する酸化にともなう問題に対し、冷却通路内面にAl2O3からなる保護酸化物を形成させるべく、Alやその合金を冷却通路内面にコーティングして耐酸化性を向上させる方策が一般に用いられている。
【０００７】
冷却通路は、既述の通り翼内部で複雑に入り組んでおり、かつ狭いために、翼外面に耐酸化性を付与する目的で一般に適用されている溶射や電子ビーム物理蒸着（EB-PVD：Electron Beam Physical Vapor Deposition）、電気めっきによるオーバーレイコーティングなどを適用するのが困難である。
【０００８】
そこで、冷却通路内面へAlコーティングをおこなう方法として、Alをガス状のハロゲン化合物として供給し、冷却通路内面でAlを析出させる化学蒸着法（CVD：Chemical Vapor Deposition）を適用するのが一般的である。
【０００９】
ところで、Alコーティングは、Al2O3からなる保護酸化物によって耐酸化性を向上させることを主たる目的とするものであるが、Al2O3の有する熱力学的な安定性が奏される保護層としての役割を果たす外部酸化被膜として形成されるか、あるいは、コーティング層の内部に内部酸化物として形成されて保護層としての役割を果たさないものとなるか、に関しては温度条件に依拠する。
【００１０】
一般に900℃程度ではAl2O3は熱力学的に安定で、かつ保護層としての役割を果たす外部酸化被膜として形成されるのに対して、700℃程度の温度では熱力学的に不安定であり、すなわちAl2O3自体が形成され難く、形成された場合でもコーティング層の内部で内部酸化物として形成されて保護層としての役割を果たさないものとなる。
【００１１】
さらに、Al2O3が内部酸化物として形成された場合は、翼基材に含まれるNiやCr等の他の合金元素の酸化が進行してしまい、Alコーティングによる効果がないだけでなく、逆に酸化が加速されてしまう場合もある。
【００１２】
また、ガスタービン翼には、遠心力や、燃焼ガスと冷却空気の温度差による熱応力等が生じ、起動停止によってそれらの応力も複雑に変動することより、その疲労強度は極めて重要となる。この疲労強度に関し、Alコーティングで形成されるNiAl等の高Al濃度の合金層は靭性と延性に乏しく、強度信頼性、特に疲労強度を低下させてしまう。
【００１３】
この疲労強度の低下の度合いは材料に依存するものの、600℃程度の低温以下で顕著となる。
【００１４】
ところで、ガスタービン翼の冷却通路内面における温度分布は一様でなく、翼設計に依存するものの、その大部分は700℃前後となるように設計されており、翼の端部や前縁、後縁等の高温部では900℃前後となるように設計されている。
【００１５】
したがって、冷却通路内部の低温部にAlコーティングが施工された場合は、耐酸化性は向上するもののその向上の度合は小さく、疲労強度に関してはAlコーティングが施されることで強度が低下してしまい、ガスタービン翼の信頼性低下の原因となる。
【００１６】
しかし、従来のCVDを用いたAlコーティング技術においては、Alを含有したガス流体によってAlの供給をおこない、冷却通路内面の全面のコーティング施工を志向していることから、冷却通路内面のうち、Alコーティングによって信頼性に悪影響を及ぼす温度域となる領域にもAlコーティングが施工されてしまう。
【００１７】
このようなAlコーティングによる弊害を回避するには、冷却通路内面においてAlコーティングによる効果が期待できる領域にのみ部分的にAlコーティングをおこなうことが必要である。
【００１８】
ガスタービン翼外面のAlコーティングの場合にはマスキング等によって部分的な施工が可能であるが、複雑に入り組んでいてしかも狭い冷却通路内面においては、マスキングを精度よく施工することは極めて困難である。さらに、マスキングの除去も同様に困難であって、このマスキングが冷却通路内に残存した場合は冷却通路の閉塞を招いてしまう。
【００１９】
したがって、ガスタービン翼の冷却通路内面のAlコーティングにおいて、耐酸化性の向上と、疲労強度低下の抑制の双方を満たすことにより、ガスタービン翼の信頼性向上を図ることのできるAlコーティング方法の開発が当該技術分野で急務の課題である。
【００２０】
ここで、特許文献１には、タービンブレードの内部通路において、翼形部分内部の領域に厚みが相対的に厚い堅牢なAl皮膜を形成し、基部領域内部の領域に厚みが相対的に薄いAl皮膜を形成する技術が開示されている。
【００２１】
しかし、ここで開示されるAl皮膜は、部位ごとに厚みを相違させることから、Al皮膜が不要な領域にもAl皮膜が形成されることに変わりはなく、既述するように、冷却通路内面においてAlコーティングによる効果が期待できる領域にのみ部分的にAlコーティングをおこなうことはできない。
【００２２】
さらに、冷却通路内面における温度分布に応じてAlコーティング領域を設定する等の技術の開示も当然にないことから、特許文献１で開示される技術を適用しても、耐酸化性と疲労強度低下抑制の双方を満たすことは到底できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００６−１６９６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、ガスタービン翼の冷却通路内面のAlコーティングにおいて、耐酸化性の向上と、疲労強度低下の抑制の双方を満たすことにより、ガスタービン翼の信頼性向上を図ることのできるAl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】
【００２５】
前記目的を達成すべく、本発明によるAlコーティング方法は、ガスタービン翼の冷却通路内面におけるAlコーティング方法であって、ガスタービン翼の基材であってAlコーティングが施されていない基材Ａと、基材の表面にAlコーティングが施されている基材Ｂの双方の耐酸化性と疲労強度の温度依存性を特定するとともに、冷却通路内面の温度分布を特定する第１のステップ、基材Ａ、Ｂ双方の耐酸化性と疲労強度の温度依存性に基づいて冷却通路内面におけるAlコーティングの施工範囲を設定する第２のステップ、設定されたAlコーティングの施工範囲にのみAlコーティングを施工する第３のステップからなるものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のAlコーティング方法によれば、耐酸化性の向上と、疲労強度低下の抑制の双方を満たすことができ、ガスタービン翼の信頼性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のAlコーティング方法を説明したフロー図である。
【図２】Alコーティングが施されていない基材Ａと、基材の表面にAlコーティングが施されている基材Ｂの双方の耐酸化性と疲労強度の温度依存性を説明するとともに第１のステップを説明した図である。
【図３】基材Ａ，Ｂの耐酸化性を検証した実験結果を示した図である。
【図４】基材Ａ，Ｂの疲労強度を検証した実験結果を示した図である。
【図５】第２のステップを説明した図である。
【図６】第３のステップを説明した図である。
【図７】所望部位にAlコーティングが施工されたことを示したSEM写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明のAlコーティング方法の実施の形態を説明する。なお、図示例は、ガスタービン翼の冷却通路内面におけるAlコーティング方法を説明したものであるが、本発明のAlコーティング方法は、Alコーティングが困難な高温部材全般の内部通路を適用対象にできることは勿論のことである。
【００２９】
（Alコーティング方法の概要）
図１は本発明のAlコーティング方法を説明したフロー図である。
【００３０】
同図で示すように、本発明のAlコーティング方法は、まず、第１のステップ（Ｓ１）として、ガスタービン翼の基材であってAlコーティングが施されていない基材Ａと、基材の表面にAlコーティングが施されている基材Ｂの双方の耐酸化性と疲労強度の温度依存性を特定するとともに、冷却通路内面の温度分布を特定する。
【００３１】
この第１のステップでは、基材Ａ，Ｂ双方の耐酸化性と疲労強度の温度依存性を特定することと、冷却通路内面の温度分布を特定すること、の２つの特定内容があるが、これらの特定の先後は特に制限はなく、また、これらを同時におこなってもよい。
【００３２】
ガスタービン翼には直接燃焼ガスが衝突するために相対的に高温になり易い部位、燃焼ガスの直接的な接触がなくて昇温し難い部位など、部位ごとに温度環境が異なっており、ガスタービン翼の外面における温度環境の相違に起因してガスタービン翼の内部にある冷却通路内面での温度環境も相違する。
【００３３】
耐酸化性と疲労強度の双方の要素をともに満足するAlコーティングの施工に当たり、Alコーティングによって耐酸化性が向上する一方で、逆に疲労強度は低下する傾向にあることより、耐酸化性の向上と疲労強度低下の抑制の双方を満たすことのできる温度範囲を特定するものである。
【００３４】
さらに、コーティング対象のガスタービン翼の冷却通路内面の温度分布を特定し、耐酸化性の向上と疲労強度低下の抑制の双方を満たすことのできる温度範囲とマッチングさせることで最適なAlコーティングの施工範囲の設定準備をおこなうのが第１のステップである。
【００３５】
次に、第２のステップ（Ｓ２）として、基材Ａ、Ｂ双方の耐酸化性と疲労強度の温度依存性に基づいて冷却通路内面におけるAlコーティングの施工範囲を設定する。
【００３６】
Alコーティングの施工範囲が設定されたら、次に第３のステップ（Ｓ３）として、設定されたAlコーティングの施工範囲にのみAlコーティングを施工する。
【００３７】
このように、本発明のAlコーティング方法では、ガスタービン翼の冷却通路内面の所望部位にのみAlコーティングを施工することから、ガスタービン翼の耐久性の向上（耐酸化性の向上）と強度信頼性の確保（疲労強度低下抑制）の双方を満足することができる。
【００３８】
次に、上記各ステップのそれぞれを詳細に説明する。
【００３９】
（第１のステップについて）
＜温度分布の特定方法＞
第１のステップでは、ガスタービン翼の冷却通路内面において耐久性と強度信頼性を確保したAlコーティングを実施するべく、冷却通路内面の温度分布を予め特定する。
【００４０】
温度分布の特定方法は多様であるが、シミュレーション等の解析手法によって特定する方法や、実際に使用したガスタービン翼の冷却通路内面の損傷から推定して特定する方法、さらには、ガスタービン翼の基材として用いた合金組織の変化から推定して特定する方法などを挙げることができる。
【００４１】
Alコーティングの施工範囲を特定する上で、ガスタービン翼の冷却通路内面における温度分布の把握は極めて重要であり、ガスタービン翼のサイズや冷却通路内面の形状等に応じて、たとえば上記する特定方法を適宜選択し、あるいは上記特定方法の２種以上を組み合わせて適用することでガスタービン翼の冷却通路内面における温度分布を特定する。
【００４２】
＜耐酸化性と疲労強度の温度依存性の特定方法＞
Alコーティングの耐酸化性に対する効果と、疲労強度への悪影響の程度を把握するべく、耐酸化性と疲労強度の温度依存性を評価し、特定する。
【００４３】
この温度依存性の評価に当たり、基材表面にAlコーティングが施された基材（基材Ｂ）と、基材Ｂに対する比較材として、Alコーティングを施していない無処理の基材（基材Ａ）を用いる。
【００４４】
耐酸化性の温度依存性を評価する方法としては、等温暴露試験や加熱冷却の繰返し条件での暴露試験などを、冷却通路内面に存在し得る温度範囲内で温度を変化させて複数回実施し、基材表面に酸化物（スケール）ができることに起因する重量変化や、この酸化物の状態などを観察し、耐酸化性の温度依存性を評価する。
【００４５】
一方、疲労強度の温度依存性を評価する方法も同様に、冷却通路内面に存在し得る温度範囲内にある複数の温度にて実施し、基材Ａ，Ｂ双方の疲労強度を比較しながら、それらの温度依存性を評価する。
【００４６】
ここで、図２は、基材Ａ，Ｂの双方の耐酸化性と疲労強度の温度依存性を説明した図である。
【００４７】
耐酸化性の温度依存性に関し、温度が比較的低い領域（たとえば500〜600℃程度かそれ以下）では、基材Ａ、Ｂの耐酸化性能に大きな差異はないものの、温度の上昇にともなって双方の差異が大きくなり、温度が比較的高い領域（たとえば800〜1000℃程度で、図２における領域Ｙ）では、双方の差異は顕著となる。
【００４８】
したがって、耐酸化性の温度依存性に関しては、高温領域においてAlコーティングによる効果が顕著となることが分かり、図２における領域ＹをAlコーティングをおこなう温度範囲に規定する。
【００４９】
一方、疲労強度の温度依存性に関し、温度が比較的低い領域（たとえば500〜600℃程度かそれ以下で、図２における領域Ｘ）では、基材Ａ、Ｂの疲労強度に大きな差異があり、温度の上昇にともなって双方の差異が小さくなり、温度が比較的高い領域では、双方の差異は微小となる。
【００５０】
したがって、疲労強度の温度依存性に関しては、低温領域においてAlコーティングを施工しないことによる効果が顕著となることが分かり、図２における領域ＸをAlコーティングをおこなわない温度範囲に規定する。
【００５１】
本発明者等は、図２に示す耐酸化性および疲労強度の温度依存性を検証する実験をおこなっている。
【００５２】
ここで、図３，４はそれぞれ、基材Ａ，Ｂの耐酸化性および疲労強度を検証した実験結果を示した図である。
【００５３】
基材Ａ，Ｂの耐酸化性に関する実験は、ニッケル合金素材の基材Ａ，Ｂをそれぞれ、800℃の温度雰囲気下で4000時間暴露したもの、900℃で500時間暴露したもの、1000℃で500時間暴露したもの、のそれぞれの質量変化を求めている。ここで、質量変化は、基材表面に酸化物（スケール）ができたことによるものであり、図３におけるマイナスの値は形成されたスケールが剥離した剥離量を示している。
【００５４】
同図より、800℃の場合には基材Ａ，Ｂで質量変化は同程度であり、耐酸化性は同程度であることが分かる。
【００５５】
一方、900℃では基材Ａの質量変化量に対して基材Ｂの質量変化量は3割程度も低くなり、耐酸化性が大きく向上することが分かる。
【００５６】
さらに、1000℃では基材Ａは増大した酸化物が剥離し、狭い冷却通路を閉塞する危険性があることを示している。
【００５７】
この実験結果より、800℃より高く、より好ましくは900℃程度かそれ以上の温度範囲がAlコーティングの好適な温度範囲であり、図２の領域Ｙに相当することが分かる。
【００５８】
一方、基材Ａ，Ｂの疲労強度に関する実験は、Alコーティングの有無によって疲労強度の相違が顕著となる低温領域として、500℃で、ひずみ速度0.4%/secで引張完全片振りによる疲労試験を実施した。
【００５９】
図４より、それぞれ対応する２種の基材Ａ，Ｂの破損繰り返し回数に関し、一方の試験体では基材Ｂに対して基材Ａは4倍の繰り返し回数であり、他方の試験体では6倍の繰り返し回数であった。
【００６０】
この実験より、図２で示す領域Ｘに相当する低温領域では、基材Ｂの疲労強度は基材Ａの疲労強度の1/6〜1/4程度となり、Alコーティングを施工すべきでない領域であることが分かる。
【００６１】
（第２のステップについて）
第１のステップにおける「耐酸化性と疲労強度の温度依存性の特定方法」に基づいて図２に示す領域Ｘ，Ｙを規定し、第１のステップにおける「温度分布の特定方法」で特定された温度分布に対して領域Ｙに相当する範囲を特定して、Alコーティングの施工範囲を設定する。
【００６２】
たとえば、図５に示すように、ガスタービン翼Ｗの冷却通路Ｐの内面Ｓのうち、相対的に高温となる領域Ｆ（図２の領域Ｙに相当）をAlコーティングの施工範囲として設定する。
【００６３】
（第３のステップについて）
第２のステップで設定された施工範囲に基づいて、Alコーティングを施工する。
【００６４】
Alコーティング方法は多様であるが、その中で、Al供給源としてのAl粉末もしくはAl合金粉末と、Alを含むガス状のハロゲン化合物を生成させる活性剤として塩化アンモニウム等のハロゲン化物の粉末と、から形成されるAlパック粉末を用いた、いわゆるAlパック法を適用する。
【００６５】
Alパック法の適用に際し、施工範囲にはAlパック粉末を充填する一方で、非施工範囲には、Al2O3、MgO、CaO等の不活性で吸着性の粉末を充填する。
【００６６】
これらの粉末は表面に多数の細孔を有し、ガスの吸着性に優れるため、施工範囲に充填したAlパック粉末から発生するAl含有ガスを吸着し、非施工範囲の冷却通路内面へのAlの析出やAlコーティング層の形成を防止できる効果がある。
【００６７】
特に、MgOやCaOは塩基性の酸化物であり、Alパック粉末から発生するHCl等の酸性ガスの吸着性に特に優れることから、非施工範囲に充填する粉末として特に好ましい。
【００６８】
Alパック法での加熱温度は最高でも1000℃程度であり、Al2O3、MgO、CaOはこの程度の温度では焼結しない。したがって、Alパック後の冷却通路からの除去が容易であり、他のマスキングによる方法で問題となる、冷却通路内にマスキング部材が残存することに起因した冷却通路の閉塞といった問題は生じ得ない。
【００６９】
また、これらの粉末の非施工範囲への充填に関し、Al2O3、MgO、CaO粉末の重量や体積、もしくはその両方を組み合わせて管理することで、施工範囲の選択を精度良くおこなうことが可能となる。また、これらの粉末の充填は基本的にAlパック粉末と同様におこなうことができるため、これらの粉末の充填に固有な工程は不要である。さらに、粉末充填に際して特殊な装置や器具は不要であり、冷却通路内に容易に粉末充填をおこなうことができる。
【００７０】
以上の方法により、図６に示すように、冷却通路Ｐの内面Ｓのうち、所望部位にのみ、AlコーティングＣが施工される。
【実施例】
【００７１】
次に、本発明のAlコーティング方法の具体的な実施例を示す。
【００７２】
ガスタービン部材に好適なNi基合金を精密鋳造後、機械加工を実施し、内部に冷却通路を有するガスタービン動翼とした。
【００７３】
このガスタービン動翼において、その内部冷却通路の形状や冷却空気量等に基づき、冷却通路内面の温度分布を求めた。本実施例では翼先端の前縁と後縁の温度が高くて900℃に達するほかは、大部分が800℃以下の温度であるという結果が得られた。
【００７４】
耐酸化性と疲労強度の温度依存性を調べるために、Alコーティングを施さない無処理材とAlコーティングを施した処理材の大気中での高温暴露試験と疲労試験を実施した。この試験の内容は既に図３，４を用いて示しているがここであらためて説明する。
【００７５】
耐酸化性は大気中での暴露試験により、酸化に伴う重量変化で評価した。試験温度は冷却通路内面の温度範囲内で変化させ、最長で4000時間にわたり実施した。その結果、900℃以上では全時間範囲においてAlコーティングにより酸化に依る重量変化が無処理材に比較して少なく、Alコーティングによる耐酸化性の改善効果が得られた。
【００７６】
800℃では、暴露初期の500時間までは無処理材の重量変化がAlコーティング材に対し少ない逆転の傾向が見られたが、4000時間後では同等となった。
【００７７】
一方、700℃以下ではAlコーティング材の重量変化が無処理材よりも大きくなり、耐酸化性にAlコーティングの効果が少ないと判断した。
【００７８】
一方、疲労試験は耐酸化性試験と同様の温度範囲で実施した。
【００７９】
800℃ではAlコーティングにより疲労強度は低下するものの、Alコーティング材の破断サイクル数は無処理材に比較し75％程度である。しかしながら、それ以下の温度では急激に疲労強度の低下が大きく600℃では25％にまで低下した。
【００８０】
疲労試験後に断面観察を行った結果、600時間ではコーティング層で亀裂が多数発生し、基材に達していることが確認された。
【００８１】
この結果より、800℃以下ではAlコーティングによる疲労強度の低下が著しいと判断した。
【００８２】
これ等のデータから、Alコーティング施工温度範囲は800〜900℃程度かそれ以上の温度と設定し、先に求めた温度分布と比較し施工範囲を決定した。
【００８３】
次に、施工範囲にAlパック材、非施工範囲にはAl2O3をそれぞれ充填した。
【００８４】
部分的に充填をおこなうべく、粉末の重量で管理を行った。重量の設定に先立ち、先ず、Alパック粉末とAl2O3のかさ密度を求めた。本実施例ではAlパック材が約1.45 g/cm3、Al2O3が1.15 g/cm3となった。次いで、施工部分と非施工部分の冷却通路の容積を求め、粉末の密度から、充填すべきAlパック粉末とAl2O3粉末の重量を定めた。
【００８５】
Alパック粉末は翼先端の前縁側と後縁側に充填した。
【００８６】
粉末の充填手順は冷却通路の構造に応じた配慮が必要であるが、本実施例における翼先端の前縁への充填では、まず翼先端の開口部より所定量を評量したAl2O3粉末を翼の上下反転と振動台による加振にて充填した後、翼先端の開口部をテープ等で仮に封止し、翼の根元部の開口部からAlパック粉末を充填して加振した。その後、再度Al2O3粉末を根元部から充填した後、根元側の開口部を仮にテープで封止して終了した。
【００８７】
後縁側の充填は、根元部よりAl2O3を所定量充填した後、根元部の開口部をテープで仮に封止し、次に後縁側からAlパック粉末、Al2O3粉末の順で充填し、再度Alパック粉末を後縁部に充填して所望の充填位置に調整した。
【００８８】
粉末の充填が完了した後、仮の封止のテープを取り除き、加熱炉内に設置してアルゴンガス中で加熱を750℃で3時間実施した。
【００８９】
冷却後、Alパック粉末、Al2O3粉末の除去は圧縮空気を冷却通路内に流して実施した。Al2O3粉末は焼結することなく、容易に除去が可能であった。
【００９０】
施工範囲、非施工範囲の精度と境界部分の組織を確認するべく、翼の切断調査をおこなった。
【００９１】
その結果、予め設定した施工範囲と実際の施工範囲の誤差は平均約10mm以内であり、施工範囲の選択を精度良くおこなうことができた。
【００９２】
図７に施工後の施工・非施工境界の断面SEM写真を示す。同図より、非施工範囲にはAlコーティング層は形成されず、Al2O3粉末によりAl含有ガスが吸着され、冷却通路内面へのAlの析出やAlコーティング層の形成を防止できていることが分かる。
【００９３】
また、施工範囲と非施工範囲の境界は剥離等が無く、連続的になだらかに変化している。
【００９４】
境界が鋭角的に存在すると疲労亀裂の発生点となる危険があることより、本実施例の境界の形状は疲労強度に対して好ましい形状である。
【００９５】
この境界の存在が疲労強度に影響するか否かを、境界を導入した試験片を用いて疲労試験によって調査したところ、全面をAlコーティングした試験片と比較して破断サイクル数に大きな差異はなく、境界の存在は疲労強度に大きく影響しないことが明らかとなった。
【００９６】
以上より、本発明のAlコーティング方法によれば、ガスタービン翼の冷却通路内面の耐酸化性を向上させ、かつ疲労強度に悪影響を与えないAlコーティングの施工範囲を精度良く設定でき、Alコーティング層の選択的な施工が可能となり、ガスタービン翼の耐久性と強度信頼性を確保することができる。
【符号の説明】
【００９７】
Ｗ…ガスタービン翼、Ｐ…冷却通路、Ｓ…内面（冷却通路内面）、Ｃ…Alコーティング、Ｆ…施工範囲
【図１】
2014231780.tif 000003
【図２】
2014231780.tif 000004
【図３】
2014231780.tif 000005
【図４】
2014231780.tif 000006
【図５】
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【図６】
2014231780.tif 000008
【図７】
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