(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被コート面をブラスト処理により粗面化する工程と、
粗面化した面にＮｉ−５ＡｌまたはＮｉ−１８．５Ｃｒ−６Ａｌの粉末をプラズマ溶射する工程と、
プラズマ溶射した面に第１粉末と第２粉末を１：０．０５〜０．３０の重量％の割合で混合してフレーム溶射する工程と、
を有し、
前記第１粉末はＣｒが３〜７重量％、Ａｌが３〜７重量％、Ａｌ２Ｏ３  とＳｉＯ２が６〜１４重量％、Ｎｉが残りの重量％からなり、前記第２粉末は、Ｃｒが３〜７重量％、Ａｌが３〜７重量％、Ａｌ２Ｏ３  とＳｉＯ２が１５〜３０重量％、Ｎｉが残りの重量％からなることを特徴とするアブレーダブルコーティング方法。
【請求項２】
前記第１粉末の大きさは３７〜７４μｍ、前記第２粉末の大きさは７４〜１２５μｍとすることを特徴とする請求項１記載のアブレーダブルコーティング方法。
【請求項３】
前記ブラスト処理にはＡｌ２Ｏ３  またはＳｉＣの粉末を用いることを特徴とする請求項１記載のアブレーダブルコーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転などを行う移動体と間隙を有して配置された静止体の間隙面に塗布されるコーティング材で移動体が接触した場合、自己が削られて移動体を傷めないようにするアブレーダブルコート（被造間隙皮膜）のコーティング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンやジェットエンジンのロータに植えられたブレードの先端と、ステータとは所定の間隙が設けられており、シール性を保持している。振動などの異常によりブレードがステータに接触する場合があるが、この時ステータの間隙部が硬いとブレードの先端が損傷し、回転が適正に行われなくなったり、シール性が損なわれたりする。このためステータの間隙部には切削性のよいコーティング材を塗布しておき、ブレードの損傷を防止し、コーティング材が削られるようにしておく。
【０００３】
このようなコーティング材には次の性質が要求される。
▲１▼切削性がよく接触してくる方の部材に損傷を与えない。
▲２▼この接触と切削によりコーティング材が大きく脱落しない。
▲３▼コーティング材が接触してくる相手側に付着しない。
▲４▼使用温度に耐える。
▲５▼耐酸化性を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような要求を満たすコーティング材として、使用温度が５００℃以下の場合は、Ｎｉ−グラファイトの粉末を溶射するものやＮｉＣｒＡｌ−ＢＮ  の粉末を溶射するコーティング材のように使用温度が５００℃以上で使用が可能でも良好なアブレーダビリティを満足するコーティング材がなかった。また、あっても技術内容は軍事上機密に属するため公開されていない。
【０００５】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、使用温度が５００℃を越える場合も、使用可能なアブレーダブルコートを生成するアブレーダブルコーティング方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、被コート面をブラスト処理により粗面化する工程と、粗面化した面にＮｉ−５ＡｌまたはＮｉ−１８．５Ｃｒ−６Ａｌの粉末をプラズマ溶射する工程と、プラズマ溶射した面に第１粉末と第２粉末を１：０．０５〜０．３０の重量％の割合で混合してフレーム溶射する工程と、を有し、前記第１粉末はＣｒが３〜７重量％、Ａｌが３〜７重量％、Ａｌ２Ｏ３  とＳｉＯ２が６〜１４重量％、Ｎｉが残りの重量％からなり、前記第２粉末は、Ｃｒが３〜７重量％、Ａｌが３〜７重量％、Ａｌ２Ｏ３  とＳｉＯ２が１５〜３０重量％、Ｎｉが残りの重量％からなるようにする。
【０００７】
また、前記第１粉末の大きさは３７〜７４μｍ、前記第２粉末の大きさは７４〜１２５μｍとする。
【０００８】
また、前記ブラスト処理にはＡｌ２Ｏ３  またはＳｉＣの粉末を用いる。
【０００９】
これらの方法をさらに説明すると、被コート面はまずブラスト処理をして粗面化し、コーティングの付着を確実にする。ブラスト処理には、Ａｌ２Ｏ３  またはＳｉＣ  の粉末が好適である。粗面化した面にコーティング膜の密着性を向上させるためＮｉ−５ＡｌまたはＮｉ−１８．５Ｃｒ−６Ａｌの粉末をプラズマ溶射して被コート面とコーティング膜との結合膜（ボンドコート）とする。次にこのボンドコートの上面に第１粉末と、第２粉末を重量％で１：０．０５〜０．３０の割合、好ましくは１：０．２０〜０．３０の割合に混合してフレーム溶射する。第１粉末は、Ｃｒが３〜７重量％、好ましくは４〜６重量％、Ａｌが３〜７重量％、好ましくは４〜６重量％、Ａｌ２Ｏ３  とＳｉＯ２が６〜１４重量％、好ましくは８〜１２重量％、Ｎｉが残りの重量％とする。第２粉末は、Ｃｒが３〜７重量％、好ましくは４〜６重量％、Ａｌが３〜７重量％、好ましくは４〜６重量％、Ａｌ２Ｏ３  とＳｉＯ２が１５〜３０重量％、好ましくは２０〜２５重量％、Ｎｉが残りの重量％からなるようにする。また第１粉末の大きさは３７〜７４μｍとし、第２粉末の大きさは７４〜１２５μｍとする。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明のコーティング材を使用する対象を示す図で、ガスタービンやジェットエンジンのロータとステータを示す。ロータ１はステータ２内に設けられ、ロータ１には動翼３が植えられ、動翼３の先端はステータ２の内面と間隙Ｃを有しており、このステータ２の内面で動翼３の先端と対応する部分にアブレダブルコート５が形成されている。ステータ２には静翼４が動翼３と交互に植えられている。アブレーダブルコート５の表面は間隙Ｃを正確に出すために機械加工されている。
【００１１】
ステータ２を表す試料を作成し、この試料にアブレーダブルコートを生成する。まず、試料の被コート面をＡｌ２Ｏ３  の粉末でブラスト処理し、粗面化する。次にこの面にＮｉ−５Ａｌの粉末をプラズマ溶射する。厚みは０．１ｍｍ程度とする。次に第１粉末をＣｒ５重量％、Ａｌ５重量％Ａｌ２Ｏ３  とＳｉＯ２を１０重量％、Ｎｉを８０重量％とし、第２粉末をＣｒ２重量％、Ａｌ５重量％、Ａｌ２Ｏ３  とＳｉＯ２を２５重量％、Ｎｉを６５重量％とし、第１粉末１に対し第２粉末を０．２５の重量％の比で混合してフレーム溶射する。第１粉末の大きさは３７〜７４μｍ、第２粉末の大きさは７４〜１２５μｍとし、膜厚は１．０ｍｍ程度とする。図２はこのように形成されたアブレーダブルコートの構成を示す。このような試料を、次に示す４種類の試験用に各３個合計１２個作成した。
【００１２】
（１）ブラストエロージョンテスト
本テストはロータに吸い込まれる異物粒子（砂塵等）によって、動翼３との間隙Ｃを保持することによりシール部を構成しているアブレーダブルコート５のエロージョン（浸食）に対する耐久性を試験する。図３はブラストエロージョン専用試験機を示す。試料１０を台座１１に乗せるとマグネット１２で固定される。ノズル１３より研削材を噴出する。試験要目は次の通りである。
研削材：グレイアルミナ−４５＋５μｍ
噴射圧：１．５〜２．７ｋｇ／ｃｍ２  ，２００〜３００リットル／回
噴射量：４０ｇ〜６０ｇ／１０秒
温度：１６℃
【００１３】
評価は試験前後のコーティング表面の形状変化により浸食量を比較することにより行う。
【００１４】
（２）耐酸化テスト
本テストは実機内で使用される温度でのアブレーダブルコートの変質（酸化）の程度を比較する。図４は耐酸化テスト機を示す。試料１０は熱電対１６を付けてパイプ１５中に入れられ、パイプ１５を電気炉１７に入れ加熱する。加熱は制御装置１８により行われる。試験要目は次の通りである。
温度：５５０℃±３０℃
試験時間：７５０時間
雰囲気：大気
【００１５】
評価は次のように行う。
▲１▼試験前後での重量変化を調べる。
▲２▼コーテイング膜断面ミクロ組織観察での酸化状態を比較する。
▲３▼表面硬度の変化を調べる。
【００１６】
（３）サーマルショックテスト
本テストは実機内で受ける温度サイクルを与え、熱衝撃による劣化を比較する。図５（ａ）はサーマルショックテスト機を示し、（ｂ）は試料１０に加える熱サイクルを示す。酸素アセチレントーチ２０とエアーノズル２１を固定具２２に取り付け、移動部２３で周期的に上下させ、フレームとエアをホルダー２４に支持された試料１０に当て、温度モニタ２５で試料１０の温度を計測する。温度サイクルは（ｂ）に示すように５５０±３０℃と５０℃の間を往復させる。
【００１７】
評価は次のようにする。
▲１▼試験前後の重量変化を調べる（劣化によるコーティング膜の脱落を調べる。）
▲２▼コーティング膜断面ミクロ組織観察で劣化状態を調べる。
▲３▼表面硬度の変化を調べる。
【００１８】
（４）チッピングテスト（アブレーダビリティテスト）
アブレーダブルコーティング膜を実機で使用される温度下において、ブレード（動翼）又はダミーブレードでこすり、被削性を調べる。図６はチッピングテスト機を示し、試料１０は試料送り機２６に取り付けられ、一定の送り速度で送られる。試料１０はバーナ２７で実機と同じ温度に加熱され、その温度は熱電対レコーダ２８に記録される。ディスク２９にブレード３０が取り付けられ回転する。試料１０は試料送り器２６によりブレード３０に対して送られ切削される。
試験要目は次の通りである。
温度：５００℃〜３００℃
送り：０．１ｍｍ／７．５秒（最大送り０．５ｍｍ）
【００１９】
評価は次のようになる。
▲１▼コーティング膜の被削後の外観を調べる。
▲２▼ブレード材の変形を調べる。
▲３▼ブレード材へのコーティング膜の付着状況を調べる。
【００２０】
図７はテスト結果の総合判定を示す一覧表である。テスト結果には参考に従来例として説明したＮｉ−グラファイト、ＮｉＣｒＡｌ−ＢＮ  の粉末を溶射したコーティング膜について同じ試験を行った結果を併記する。図中○は該当するテストに合格したことを示し、×は不合格、三角は不合格に近い合格を示す。本実施例のコーティング膜は４種類のテスト全てに合格しており、５００℃以上５５０±３０℃、つまり５２０℃までの高温の使用に耐えることが示されている。比較例として記載したＮｉ−グラファイト、ＮｉＣｒＡｌ−ＢＮ  を用いるものはサーマルショックテスト、チッピングテストの結果が不合格となっている。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によって生成されるアブレーダブルコーティング膜は５００℃以上の高温の使用を可能とし、エア、オイルシール用のアブレーダブルコーティングとして幅広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって生成するコーティング膜を使用するロータとステータを示す図である。
【図２】実施例のコーテイング膜の構成を示す図である。
【図３】ブラストエロージョン専用試験機の構成を示す図である。
【図４】耐酸化テスト機の構成を示す図である。
【図５】サーマルショックテスト機の構成を示す図である。
【図６】チッピングテスト機の構成を示す図である。
【図７】テスト結果の総合判定を示す一覧表である。
【符号の説明】
１  ロータ
２  ステータ
３  動翼
４  静翼
５  アブレーダブルコート
１０  試料
１１  台座
１２  マグネット
１３  ノズル
１５  パイプ
１６  熱電対
１７  電気炉
１８  制御装置
２０  酸素アセチレントーチ
２１  エアーノズル
２２  固定具
２３  移動部
２４  ホルダー
２５  温度モニタ
２６  試料送り機
２７  バーナ
２８  熱電対レコーダ
２９  ディスク
３０  ブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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