(57)【要約】【課題】簡便な被膜形成処理を施すだけで、蒸気タービンの湿り雰囲気下で使用される部材の耐食・耐摩耗を向上させることができ、この効果を一定期間以上に亘って十分に維持することができ、産業的見地から極めて大きい有用性が得られる。【解決手段】湿り雰囲気化で使用される蒸気タービン部材３の腐食を防止する蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングであって、タービン部材３の基材表面にエポキシ系樹脂を主体とする塗膜を形成する塗膜は、エポキシ樹脂に、Ｃｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＣｒもしくはＡｌの炭化物または酸化物から選ばれる１種以上のセラミックス粒子を分散させたものとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿り雰囲気化で使用される蒸気タービン部材の腐食を防止する蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングであって、前記タービン部材の基材表面にエポキシ系樹脂を主体とする塗膜を形成したことを特徴とする蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング。
【請求項２】
前記塗膜は、エポキシ樹脂に、Ｃｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＣｒもしくはＡｌの炭化物または酸化物から選ばれる１種以上のセラミックス粒子を分散させたものであることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング。
【請求項３】
前記炭化物は、Ｃｒ３Ｃ２、ＷＣ、ＴｉＣもしくはＮｂＣであり、前記酸化物は、Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２もしくはＳｉＯ２であることを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング。
【請求項４】
前記塗膜の厚さは１０μｍを超え５０μｍ以下であり、前記セラミックス粒子の径は前記塗膜の厚さ以下で、かつ２０μｍを超えないことを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング。
【請求項５】
前記塗膜に対する前記セラミックス粒子の添加量を重量パーセントで、４０％以上８０％以下としたことを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング。
【請求項６】
前記塗膜は、粗面化された前記基材の表面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング。
【請求項７】
前記塗膜は複数層からなり、隣接する１以上の層における外側層は、粗面化された内側層の表面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング。
【請求項８】
前記基材または塗膜の粗面化された表面の粗さは、少なくとも１２．５Ｓ以上であることを特徴とする請求項６または７記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング。
【請求項９】
前記基材と前記塗膜との密着強度は、少なくとも５Ｎ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング。
【請求項１０】
前記タービン部材は、蒸気タービンのタービンロータ、タービン羽根、タービンノズルまたはドレン管、抽気管もしくはこれに類する湿り蒸気が流通する蒸気タービン配管であることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング。
【請求項１１】
エポキシ系樹脂液に炭化物系または酸化物系のセラミックス微粉末を混合してコーティング用材料とするコーティング用材料混合工程と、前記コーティング用材料に硬化剤を添加する硬化剤添加工程と、前記基材の表面に前記コーティング用材料を刷毛塗りまたはスプレイ式吹付けにより塗布する塗布工程とを備えたことを特徴とする蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング形成方法。
【請求項１２】
前記硬化剤添加工程の前段に、前記コーティング用材料に希釈剤を混合する希釈剤混合工程を備えることを特徴とする請求項１１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング形成方法。
【請求項１３】
前記塗布工程の前段に、前記蒸気タービン部品のコーティング形成面に粗面化処理を施す表面処理工程を備えることを特徴とする請求項１１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンプラントにおける中・低圧蒸気タービン、あるいは地熱タービン等の湿り蒸気域で使用される蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングおよび同コーティング形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービンプラントにおける中・低圧蒸気タービン、あるいは地熱タービン等のタービン部材、例えばタービンロータ、タービン羽根、タービンノズル、ドレン管、抽気管等は、湿り蒸気域で使用されるため、湿り蒸気との接触により、酸化腐蝕または摩耗等を生じる。また、地熱タービンにおいても、同様の酸化腐蝕または摩耗等を生じるほか、硫黄その他の腐食性ガスにより腐蝕を生じる。
【０００３】
そこで、従来では一般的に、定期点検等の際にタービン部材の表面における腐食部位の研摩除去が行われている。すなわち、地熱タービン等の低圧タービン部材については低合金鋼製が多く適用されており、Ｃｒ含有量を１２％以上とした耐食性に優れた材料を適用しない限り、全面腐食を避けられない状況にあり、耐用寿命が短い等の問題があった。
【０００４】
従来、このような見地から、タービン部材の表面に腐蝕防止用コーティングを形成する技術として、Ｃｒその他の耐熱金属等を溶射する技術（特許文献１）、セラミックスコーティングを溶射により形成する技術（特許文献２、３、４）、無電解ニッケル層を形成する技術（特許文献５）等が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２７８７８０号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平７−１１９４１１号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平２００２−１０６３０１号公報
【０００８】
【特許文献４】
特開平９−２４１８１８号公報
【０００９】
【特許文献５】
特開平１０−２５２４０８号公報
しかし、上記従来の技術においては、いずれも溶射、メッキ等によりコーティングを施すものであって、複雑かつ大掛かりな設備を必要とし、かつ多大な作業手間、時間およびコストが掛かるものであった。また、これらの設備は蒸気タービンプラントの設置場所によっては搬送等が困難な場合があり、蒸気タービンプラントにおける定期点検時の限られた時間内に補修用として適用することは、必ずしも容易なことではかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
湿り雰囲気下で使用される蒸気タービン部材の腐蝕・摩耗防止対策として、溶射、メッキ等によりコーティングを施す技術には、設備面、および作業手間、時間、コスト等の面から、適用上多くの問題点があった。
【００１１】
ところで、上述した蒸気タービンプラント、地熱タービンプラント等の定期点検は、１年に１回程度実施され、タービン部材についての腐蝕・摩耗箇所の発見、補修等が行なわれている。したがって、蒸気タービン部材に施す表面コーティングとしては、定期点検毎の運転期間である１年程度の間に耐腐蝕・耐摩耗性を維持できれば機能的に十分と考えられる。一方、コーティングを施工する場所、頻度等を考慮すれば、可能な限り簡易な設備による容易な作業を採用し、コーティング材料が入手容易であるとともに、低コストであることが望まれる。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、一定の期間中、確実に湿り雰囲気下で蒸気タービン部材の表面腐蝕・摩耗を防止することができ、しかも施工についての簡易、迅速、かつ低コスト化が図れる蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングを提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、このような簡易なコーティングを実施するための蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング形成方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
発明者における第１の着眼は、一定以上の高温に耐え得る入手容易な耐熱性樹脂等を利用して、常温下において、蒸気タービン部材の基材表面に刷毛塗りもしくはスプレイ式吹付け等により、格別の熟練を要することなく、手作業等によって容易に被膜を形成できるようにすることにある。これにより、コーティングの施工について簡易、迅速、かつ低コスト化が図れるようになる。
【００１５】
第２の着眼は、蒸気タービン部材の基材表面に形成した被膜が、一定期間（１年程度）以上に亘って塗着状態を確実に保持できるようにすることにある。これにより、一定の期間中、湿り雰囲気下で蒸気タービン部材の表面腐蝕・摩耗を防止することができるようになり、通常の定期点検を実施する蒸気タービンプラントに十分に適合することができる。
【００１６】
本発明は、以上の着眼に基づいてなされたものであり、請求項１に係る発明では、湿り雰囲気化で使用される蒸気タービン部材の腐食を防止する蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングであって、前記タービン部材の基材表面にエポキシ系樹脂を主体とする塗膜を形成したことを特徴とする蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングを提供する。
【００１７】
ここで、塗膜の形成については、２液混合タイプのエポキシ系樹脂を、当該樹脂単独で、または耐熱性セラミックス粉末を添加して、刷毛塗りまたはスプレイ式吹付け等の塗布作業により、常温下にて施工することが可能である。この場合、例えば１回の塗布による塗膜厚さを例えば２〜３μｍとし、複数層（例えば１０層）の塗布を行なうことにより、コーティングの形成を行なう。これにより、蒸気タービン部材の基材上への塗着状態を１年以上の長期間に亘って保持することが可能となる。
【００１８】
地熱タービンに適用される蒸気温度は通常、２５０℃程度であることから、地熱タービン用のタービン部材のコーティングとしては、エポキシ系樹脂単独の塗膜として形成したものであっても、約２５０℃程度の耐熱性を有するエポキシ系樹脂であれば、十分な耐食・耐摩耗機能を発揮することができる。
【００１９】
発明者等の実験結果によれば、このような塗膜の形成により、地熱タービンの駆動用蒸気に含まれる腐蝕性ガスに対し、十分な耐食性を得ることが可能となり、また水滴等のドレンエロージョンに対する顕著な腐蝕防止効果が得られることが明確に確認された。
【００２０】
一方、火力発電用の蒸気タービンプラントにおいては、高圧タービンの蒸気は例えば５３８℃程度の乾燥蒸気であり、湿り雰囲気となる中圧タービンの蒸気温度は約５６０℃、同じく低圧タービンの蒸気温度は約４００℃である。そこで、中、低圧タービン用コーティングとしては、約４００℃〜５６０℃の耐熱性が必要となる。そこで、耐熱温度を高めるため、エポキシ系樹脂に耐熱性の炭化物系セラミックスまたは酸化物系セラミックスの微粉末を混合したコーティングを形成することが望ましい。
【００２１】
また、蒸気タービン部材はタービン運転中、常に蒸気に接触し、部材表面には摩耗が発生する。このため、耐摩耗性を高めるためには、高硬度の炭化物系セラミックスまたは酸化物系セラミックスの微粉末の混合により、耐摩耗性を高めることが望ましい。
【００２２】
そこで、請求項２に係る発明では、前記塗膜は、エポキシ樹脂に、Ｃｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＣｒもしくはＡｌの炭化物または酸化物から選ばれる１種以上のセラミックス粒子を分散させたものであることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングを提供する。
【００２３】
すなわち、Ｃｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＣｒもしくはＡｌの炭化物または酸化物の添加により、５００℃以上の蒸気温度に耐え、かつ蒸気との接触摩耗に対する高耐摩耗性のコーティングを形成することが可能となる。
【００２４】
請求項３に係る発明では、炭化物は、Ｃｒ３Ｃ２、ＷＣ、ＴｉＣもしくはＮｂＣであり、前記酸化物は、Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２もしくはＳｉＯ２であることを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングを提供する。
【００２５】
Ｃｒ３Ｃ２を添加したコーティングは、約８００℃の高温に耐え得る。ＷＣ、ＴｉＣもしくはＮｂＣを添加したコーティングは、約５００℃程度の高温まで耐え得る。Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２もしくはＳｉＯ２を添加したコーティングは、約６００℃程度の高温まで耐え得る。
【００２６】
したがって、このようなセラミックス粒子を添加した本発明のコーティングによれば、湿り雰囲気となる中圧タービンまたは低圧タービン用のタービン部材に適用することが可能となる。
【００２７】
なお、塗膜の厚さが１０μｍ以下の場合には、腐食性雰囲気中で比較的短時間のうちに塗膜にピンホールが発生し、タービン部材の基材に腐蝕が発生し易い。また、塗膜の厚さが５０μｍを超えると、タービン部材に遠心力や振動応力が作用した場合に、塗膜にき裂が発生したり、塗膜が飛散する場合がある。
【００２８】
一方、セラミックス粒子の径がエポキシ樹脂層の厚さを超えると、セラミックス粒子とエポキシ樹脂との間に隙間が形成され、その部分からき裂が発生してコーティングの機能が損なわれる可能性がある。また、セラミックス粒子の径が２０μｍ以下であると略球状であるが、これを超えた径になると、多角形粒状となり、コーティングにき裂を生じさせ易くなる。
【００２９】
そこで、請求項４に係る発明では、前記塗膜の厚さは１０μｍを超え５０μｍ以下であり、前記セラミックス粒子の径は前記塗膜の厚さ以下で、かつ２０μｍを超えないことを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングを提供する。
【００３０】
これにより、安定した耐食・耐摩耗コーティングの提供が可能となる。
【００３１】
請求項５に係る発明では、前記塗膜に対する前記セラミックス粒子の添加量を重量パーセントで、４０％以上８０％以下としたことを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングを提供する。
【００３２】
セラミックス粒子の添加量が４０％未満では、セラミックス粒子による耐熱性および耐摩耗性が十分に得られない。一方、セラミックス粒子の添加量が８０％を超えると、エポキシ系樹脂の接着機能が低下し、タービン部材の基材から剥離し易くなる。そこで、本発明では、コーティング材全体に対するセラミックス粒子の添加量を４０〜８０％に規定することにより、接着性、耐熱性および耐摩耗性を確実に得ることができるようにする。なお、セラミックス粒子の添加量の上限として望ましい値は、７５％である。これにより、水滴等のドレンエロージョン等に対しても、良好な特性を確実に得ることができる。
【００３３】
請求項６に係る発明では、前記塗膜は、粗面化された前記基材の表面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングを提供する。
【００３４】
請求項７に係る発明では、前記塗膜は複数層からなり、隣接する１以上の層における外側層は、粗面化された内側層の表面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングを提供する。
【００３５】
このように、タービン部材の基材表面または基材に塗着した塗膜層の表面を粗面化して、凹凸面を介しての接着構造とすることにより、基材表面とエポキシ系樹脂の塗膜層との接着性、および塗膜層同士の接着性を高めることができる。
【００３６】
請求項８に係る発明では、前記基材または塗膜の粗面化された表面の粗さは、少なくとも１２．５Ｓ以上であることを特徴とする請求項６または７記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングを提供する。
【００３７】
各種試験の結果、表面粗さが１２．５Ｓ未満の場合には、所期の接着強度を得られない場合がある。表面粗さを１２．５Ｓ以上とすることにより、エポキシ系樹脂の基材との密着性を向上させ、所期の接着強度を得ることができる。なお、粗面化の手段としては、ブラスト処理等を適用することが望ましい。
【００３８】
請求項９に係る発明では、前記基材と前記塗膜との密着強度は、少なくとも５Ｎ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングを提供する。
【００３９】
すなわち、タービンロータ等のタービン部材にコーティングを行った場合、回転時における遠心応力により塗膜が剥離し、飛散することがあるため、基材との密着力が重要となる。この密着力について、試験結果によると、引張強さで５Ｎ／ｃｍ２以上を有する構成とすることにより、遠心力に耐えることが判明した。これにより、実用上で信頼性の高いコーティングを得ることが可能となる。
【００４０】
請求項１０に係る発明では、前記タービン部材は、蒸気タービンのタービンロータ、タービン羽根、タービンノズルまたはドレン管、抽気管もしくはこれに類する湿り蒸気が流通する蒸気タービン配管であることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティングを提供する。
【００４１】
請求項１１に係る発明では、エポキシ系樹脂液に炭化物系または酸化物系のセラミックス微粉末を混合してコーティング用材料とするコーティング用材料混合工程と、前記コーティング用材料に硬化剤を添加する硬化剤添加工程と、前記基材の表面に前記コーティング用材料を刷毛塗りまたはスプレイ式吹付けにより塗布する塗布工程とを備えたことを特徴とする蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング形成方法を提供する。
【００４２】
請求項１２に係る発明では、前記硬化剤添加工程の前段に、前記コーティング用材料に希釈剤を混合する希釈剤混合工程を備えることを特徴とする請求項１１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング形成方法を提供する。
【００４３】
請求項１３に係る発明では、前記塗布工程の前段に、前記蒸気タービン部品のコーティング形成面に粗面化処理を施す表面処理工程を備えることを特徴とする請求項１１記載の蒸気タービン部材の耐食・耐摩耗コーティング形成方法を提供する。
【００４４】
以上のコーティング形成方法によれば、常温下において、格別の熟練を要することなく、手作業等によって容易に蒸気タービン部材の基材表面に被膜を形成することができ、コーティングの施工について簡易、迅速、かつ低コスト化が図れるようになる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４６】
図１は、本発明が適用される蒸気タービン部材の一例として、低圧タービンのロータ部の外観を概略的に示している。図２は、図１に示した低圧タービンが適用される蒸気タービンプラントの蒸気温度を示している。
【００４７】
図２に示したように、本実施形態として適用した火力発電用の蒸気タービンプラントにおいては、高圧タービン１の蒸気が例えば５３８℃程度の乾燥蒸気であり、湿り雰囲気となる中圧タービン２の蒸気温度が約５６６℃であり、さらに湿り度の高い低圧タービン３の蒸気温度が約４００℃である。
【００４８】
そして、図１に格子縞模様を付して表示したように、低圧タービン３のタービンロータ４の基材表面、例えば外周面４ａおよび端面４ｂ、ならびにロータディスク５の基部表面５ａに、それぞれ耐食・耐摩耗コーティングとして、エポキシ系樹脂を主体とする塗膜が形成されている。
【００４９】
この塗膜は、２液混合タイプのエポキシ系樹脂に、耐熱性の炭化物系セラミックスであるＣｒ３Ｃ２粉末を添加したコーティング材を、刷毛塗りにより、常温下にて施工したものである。この場合、１回の塗布による塗膜厚さを約２〜３μｍとし、２０層程度の塗布を行なうことにより、全体として約５０μｍ厚のコーティングの形成を行なった。このコーティングを施した低圧タービン３を上記の蒸気温度条件のもとで、約１年間継続的に運転し、その後コーティング層を検査した結果、塗膜には厚さの低減が見られるものの、タービンロータ４の外周面４ａおよび端面４ｂ、ならびにロータディスク５の基部表面５ａの基材自体には何らの腐食もなく、健全な状態が維持されていた。
【００５０】
なお、Ｃｒ３Ｃ２を添加したコーティング以外においても、後述する実験結果により参照されるように、ＷＣ、ＴｉＣ、ＮｂＣ、Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２もしくはＳｉＯ２を添加したコーティングを適用した場合にも同様の機能が発揮されるものと想定される。
【００５１】
図３は、コーティング形成方法における作業工程の手順を示す工程図である。
【００５２】
この図３に示すように、本実施形態においては、まず、２液混合式のエポキシ系樹脂に炭化物系または酸化物系のセラミックス微粉末を混合してコーティング用材料を製造する（１０１）。
【００５３】
次に、コーティング用材料に希釈剤を混合し（１０２）、コーティング用材料に硬化剤を添加する（１０３）。
【００５４】
一方、蒸気タービン部材のコーティング形成面には、ブラスト処理または金属ブラシを用いた粗面化処理を施す（１０４）。その後、基材の表面にコーティング用材料を刷毛塗りまたはスプレイ式吹付けにより塗布する（１０５）。
【００５５】
本実施形態においては、このような方法によって蒸気タービン部材の基材表面に塗膜を形成することにより、地熱タービンの駆動用蒸気に含まれる腐蝕性ガスに対し、十分な耐食性を得ることが可能となり、また水滴等のドレンエロージョンに対する顕著な腐蝕防止効果が得られることが認められた。
【００５６】
次に、図４〜図８により塗膜の特性について説明する。
【００５７】
図４はタービン部材の基材６に上記のコーティング材料による塗膜７を形成した状態を示す模式図である。この図４に示すように、塗膜７は、エポキシ系樹脂８中にセラミックス粒子９が分散状態で混合したものとなっている。
【００５８】
本実施形態においては、この塗膜７の厚さｔが、１０μｍを超え５０μｍ以下であり、セラミックス粒子９の径ｄは、塗膜７の厚さｔ以下で、かつ２０μｍを超えないものである。
【００５９】
図５は、本実施形態との対比として、セラミックス粒子９の径ｄ１がエポキシ樹脂８の層である塗膜７の厚さｔ１を超えた状態を示している。この図５に示すように、セラミックス粒子９の径ｄ１が塗膜７の厚さｔ１を超えると、セラミックス粒子９とエポキシ樹脂８との間に隙間（エポキシ樹脂の連続性が損なわれる）が形成され、その部分からき裂１０が発生し、水分等がこのき裂から侵入するためコーティングの機能が損なわれる。また、セラミックス粒子の径が２０μｍ以下であると略球状であるが、これを超えた径となるとセラミックス粒子製作上の理由により多角形粒状となり、コーティングにき裂を生じさせ易くなる。
【００６０】
図６は、同じく対比説明として、塗膜７の厚さｔ２が１０μｍ以下の場合を示している。この場合には、腐食性雰囲気中で比較的短時間のうちに塗膜にピンホールが発生（エポキシ系樹脂の強度が不足するため）し、このピンホールが原因となって空隙１１等が発生し、基材６に腐蝕が発生し易い。
【００６１】
なお、図示しないが、塗膜７の厚さｔが５０μｍを超えると、基材６に遠心力や振動応力が作用した場合に、塗膜７にき裂が発生したり、塗膜７が飛散する。
【００６２】
図７は、本発明の実施形態として、塗膜７を複数層として形成した状態を示している。この図７に示すように、本実施形態では、１回の塗布による塗膜厚さｔ０１〜ｔ０ｎを、約２〜３μｍとし、複数層の塗布を行なうことにより、全体として所定厚さｔｎの塗膜としてコーティングを形成する。この厚さｔｎの調整により、遠心力が加わるタービンロータやタービン羽根等の外面、高速蒸気が通過するタービンノズルの内面、固定的配置とされるドレン管・抽気管等の内周面等に対し、種々の適合する任意の厚さのコーティングが形成される。
【００６３】
図８は、塗膜７を複数層として形成する場合の利用例を示したものである。この図８に示すように、例えば基材６に塗布した第１層の塗膜７ａの表面に、塗布時または塗布後の使用時に破損１２が生じたような場合、その表面に第２層の塗膜７ｂａを形成することにより、第１層の塗膜７ａの破損１２部分を被覆する形で表面補修等がなし得る。
【００６４】
図９は、塗膜の付着強度を高める手段として、基材６の表面を粗面化した場合を示している。この図９に示すように、基材６の表面にブラスト処理等を施し、凹凸面１３を形成する。これにより、塗膜７は、粗面化された基材の表面に形成される。
【００６５】
このように、基材６表面を粗面化し、それによって形成される凹凸面１３を介して塗膜７を接着構造とすることにより、基材６表面とエポキシ系樹脂の塗膜７との接着性を高めることができる。
【００６６】
図１０は、塗膜７の付着強度を高める別の手段を示している。この図１０に示すように、複数層からなる塗膜７のうち、内側層の表面をブラシ手段等によって粗面化して凹凸面１４を形成し、外側層を、粗面化された内側層の表面に形成する。なお、図１０の例は、全ての組の内側層の表面を粗面化し、かつ基材６の表面も粗面化した場合を示したが、本発明においては、隣接する１以上の層における外側層を、粗面化された内側層の表面に形成する構成として実施することが可能である。
【００６７】
このように、基材６の表面または基材６に塗着した塗膜７の表面を粗面化し、これらの凹凸面１３、１４を介しての接着構造とすることにより、基材６の表面とエポキシ系樹脂の塗膜７との接着性、および塗膜７同士の接着性を高めることができる。
【００６８】
なお、後述する実験結果より明らかなように、基材６または塗膜７の粗面化された表面の粗さは、少なくとも１２．５Ｓ以上であることが望ましい。表面粗さが１２．５Ｓ未満の場合には、所期の接着強度を得られない場合があるからである。表面粗さを１２．５Ｓ以上とした場合には、密着性を向上させ、所期の接着強度を得ることができる。
【００６９】
次に、実験結果に基づく実施例（１）、（２）について、説明する。
【００７０】
（実施例１）
この実施例１では、５０ｍｍ角×５ｍｍ厚さの試験片として、エポキシ樹脂にセラミックス粉末を混合したものを作成し、この試験片について耐食性および耐エロージョン性を評価した。
【００７１】
下記の表１は、試験片として適用したセラミックスの一覧を示している。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
この耐食性の評価については、セラミックスを分散させたエポキシ樹脂の試験とともに、基材としての１２Ｃｒ鋼の試験片も作成して試験を実施した。下記の表２は、耐食性評価結果を示すものである。この腐食試験は、純水中で７２０時間実施した。
【００７４】
【表２】
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【００７５】
上記試験において、基材の１２Ｃｒ鋼については腐食試験により孔食の発生が認められた。これに対し、エポキシ樹脂にセラミックス微粉末を添加した試験片については、皮膜厚さが１０μｍと薄い場合にのみ、エポキシ樹脂硬化時にピンホールが発生した。
【００７６】
上記試験により、塗膜の膜厚を大とすることにより発錆を防止することができ、その場合、少なくとも１０μｍ以上の膜厚が必要であることが明らかとなった。
【００７７】
次に、キャビテーションエロージョン試験機によるエロージョン性評価について説明する。下記の表３は、同試験結果を示すものである。
【００７８】
【表３】
2004270484.tif 000005
【００７９】
上記表３に示すように、キャビテーションエロージョン試験により、各セラミックス添加材とも、膜厚が小さい場合には短時間で耐エロージョン性の効果は消失するが、５０μｍのものは、１００μｍの場合と同様に、優れた耐エロージョン性を示すことが明からとなった。
【００８０】
（実施例２）
タービン部材にコーティングを行った場合、タービンロータ等の回転時の遠心応力により剥離飛散することがあるため、基材との密着力が重要となる。密着力はこれまでの種々の試験により、引張強さで５Ｎ／ｃｍ２以上あれば遠心力に耐えることが判明しており、この実施例２においては、引張試験にて強度確認を行った。引張試験時の膜厚は５０μｍに、セラミックス添加量も５０％に統一してＪＩＳ  Ｂ７７２１に準拠して実施した。この試験結果を下記の表４に示す。
【００８１】
【表４】
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【００８２】
以上のように、実施例２により、表面を素面化した場合には、基材と塗膜との密着強度は５Ｎ／ｃｍ２以上であり、粗面化しない場合には引張強さが小さいことが判明した。このように、回転するタービン部材に対して信頼性の高いコーティングを得るには、粗面化により引張強度を５Ｎ／ｃｍ２以上とすることが望ましい。
【００８３】
なお、塗膜を粗面化した場合についても、セラミックス粉末を混合したエポキシ系樹脂を約１０μｍ塗布後、ワイヤブラシにより表面を粗面化し、硬化させた後に次層の樹脂を塗布する試験により、上記同様の結果が認められた。
【００８４】
また、地熱タービンに適用される蒸気温度は通常、２５０℃程度であることから、地熱タービン用のタービン部材のコーティングとしては、エポキシ系樹脂単独の塗膜として形成したものであっても、約２５０℃程度の耐熱性を有するエポキシ系樹脂であれば、十分な耐食・耐摩耗機能を発揮することが確認された。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、簡便な被膜形成処理を施すだけで、蒸気タービンの湿り雰囲気下で使用される部材の耐食・耐摩耗を向上させることができ、この効果を一定期間以上に亘って十分に維持することができ、産業的見地から極めて大きい有用性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による低圧タービンのロータ部の外観を示す概略図。
【図２】図１に示した低圧タービンが適用される蒸気タービンプラントの蒸気温度を示す説明図。
【図３】本発明の実施形態によるコーティング形成方法の作業工程を示す工程図。
【図４】本発明の実施形態によるタービン部材の基材に塗膜を形成した状態を示す模式図。
【図５】本実施形態との対比として、セラミックス粒子の径が塗膜厚さ超えた状態を示す説明図。
【図６】本実施形態との対比として、塗膜厚さが１０μｍ以下の場合を示す説明図。
【図７】本発明の実施形態による塗膜を複数層として形成した状態を示す説明図。
【図８】本発明の実施形態による塗膜を複数層として形成する場合の利用例を示す説明図。
【図９】本発明の実施形態による塗膜の付着強度を高める手段として、基材の表面を粗面化した場合を示す説明図。
【図１０】本発明の実施形態による塗膜の付着強度を高める別の手段を示す説明図。
【符号の説明】
１  高圧タービン
２  中圧タービン
３  低圧タービン
４  タービンロータ
４ａ  外周面
４ｂ  端面
５  ロータディスク
５ａ  基部表面
６  基材
７  塗膜
８  エポキシ系樹脂
９  セラミックス粒子
１０  き裂
１１  空隙
１２  破損
１３  凹凸面
１４  凹凸面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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