(57)【要約】【課題】シリカ、酸化鉄その他の微粒子を含む気体を取り扱う回転機械において、気体中に含まれる微粒子の付着を効果的に抑制すること。【解決手段】この動翼２３は、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２と、この表面に成膜される第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４とを含む。第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２は、第１めっきマトリックス１３Ｍによって第１フッ素樹脂粒子１３Ｐを含有し、かつ第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの一部は、第１めっきマトリックス１３Ｍの表面から露出する。第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４は、前記第１フッ素樹脂粒子１３Ｐよりも直径が小さい第２フッ素樹脂粒子１４Ｐが、第２めっきマトリックス１３Ｍに含有され、かつ第２フッ素樹脂粒子１４Ｐ及び前記第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの一部は、前記第２めっきマトリックス１４Ｍの表面から露出する。【選択図】        図４
2007071032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子を含む気体を取り扱う回転体に用いられ、かつ微粒子を含む気体が接触する構造体であって、
第１のフッ素樹脂粒子が第１のめっきマトリックスに含有され、かつ前記第１のフッ素樹脂粒子の一部は、前記第１のめっきマトリックスの表面から露出する第１フッ素樹脂含有めっき皮膜と、
前記第１フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面に形成され、かつ前記第１のフッ素樹脂粒子よりも直径が小さい第２のフッ素樹脂粒子が第２のめっきマトリックスに含有され、かつ前記第２のフッ素樹脂粒子及び前記第１のフッ素樹脂粒子の一部は、前記第２のめっきマトリックスの表面から露出する第２フッ素樹脂含有めっき皮膜と、
を含むめっき皮膜が表面に設けられることを特徴とする回転機械の部品。
【請求項２】
前記めっき皮膜は、前記第１のフッ素樹脂含有めっき皮膜と前記構造体の表面との間に設けられる、金属の中間めっき皮膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転機械の部品。
【請求項３】
前記中間めっき皮膜は、電気めっきにより成膜されることを特徴とする請求項２に記載の回転機械の部品。
【請求項４】
前記中間めっき皮膜は、Ｎｉであることを特徴とする請求項２又は３に記載の回転機械の部品。
【請求項５】
前記回転機械の部品の表面には、前記中間めっき皮膜が形成される部分の疲労強度を向上させる表面改質処理が施されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転機械の部品。
【請求項６】
前記第１のフッ素樹脂粒子の直径は１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転機械の部品。
【請求項７】
前記第１のフッ素樹脂粒子又は前記第２のフッ素樹脂粒子は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリビリニデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）の少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転機械の部品。
【請求項８】
前記第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリビリニデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）の少なくとも１種類からなるフッ素樹脂皮膜が形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転機械の部品。
【請求項９】
前記第１のめっきマトリックス及び前記第２のめっきマトリックスは、Ｎｉ又はＮｉ基の金属であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転機械の部品。
【請求項１０】
平面視において、前記第１のフッ素樹脂粒子及び前記第２のフッ素樹脂粒子の露出した部分が、前記第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面を占める面積の割合が１０％以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転機械の部品。
【請求項１１】
前記第１フッ素樹脂粒子含有めっき皮膜又は前記第２フッ素樹脂粒子含有めっき皮膜のうち少なくとも一方は、無電解めっきにより成膜されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転機械の部品。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回転機械の部品を、微粒子を含む気体が接触する部分に備えることを特徴とする回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン、圧縮機等の回転機械に関し、さらに詳しくは、微粒子を含む気体が動翼や静翼等の部品に接触した場合に、微粒子の付着を抑制できる回転機械の部品及び回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、作動流体である蒸気がタービンの動翼に噴射されて駆動される。蒸気タービンが備える動翼や静翼等の部品は、直接蒸気と接触する。また、化学プラント等で各種のガスを圧縮する圧縮機は、外部から動力を与えられてインペラが回転し、前記ガスを圧縮する。このような圧縮機では、インペラやデフューザー等の部品が直接ガスに接触する。
【０００３】
蒸気タービンの作動流体である蒸気や、圧縮機の圧縮対象気体である各種ガスには、これらに含まれる微粒子状のシリカ、酸化鉄、あるいはハイドロカーボン等の微粒子が含まれている。前記動翼やインペラ等は、直接蒸気や各種ガスに接触するので、前記微粒子が動翼やインペラ等に付着して、効率が低下するという問題があった。この対策として、フッ素樹脂を含有する有機塗料を最上層に備える３層皮膜を、蒸気タービンの動翼や圧縮機のインペラ等の表面に形成する技術が知られている（例えば非特許文献１）。
【０００４】
【非特許文献１】PERFORMANCE MAINTENANCE OF CENTRIFUGAL COMPRESSORS THROUGHTHE USE OF COATINGS TO REDUCE HYDROVARBON FOULING  BY RONALD CHOW NOVACOR CHEMICALS, BRUCE McMORDIE SERMATECH INTERNATIONAL, RICHARD WIEGAND ELLIOTT COMPANY
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１に開示された技術では、シリカ、酸化鉄等の微粒子の付着を抑制するという点で不十分であり、改善の余地がある。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シリカ、酸化鉄その他の微粒子を含む気体を取り扱う回転機械において、気体中に含まれる微粒子の付着を効果的に抑制できる回転機械の部品及び回転機械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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回転機械の部品は、微粒子を含む気体を取り扱う回転体に用いられ、かつ微粒子を含む気体が接触する構造体であって、第１のフッ素樹脂粒子が第１のめっきマトリックスに含有され、かつ前記第１のフッ素樹脂粒子の一部は、前記第１のめっきマトリックスの表面から露出する第１フッ素樹脂含有めっき皮膜と、前記第１フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面に形成され、かつ前記第１のフッ素樹脂粒子よりも直径が小さい第２のフッ素樹脂粒子が第２のめっきマトリックスに含有され、かつ前記第２のフッ素樹脂粒子及び前記第１のフッ素樹脂粒子の一部は、前記第２のめっきマトリックスの表面から露出する第２フッ素樹脂含有めっき皮膜と、を含むめっき皮膜が表面に設けられることを特徴とする。
【０００７】
この回転機械の部品は、蒸気タービンや圧縮機等の回転機械に用いられる、動翼や静翼等の部品である。そして、第１のフッ素樹脂粒子を含む第１のフッ素樹脂含有めっき皮膜の表面に、第１のフッ素樹脂粒子よりも直径の小さい第２のフッ素樹脂粒子を含む第２のフッ素樹脂含有めっき皮膜が形成される。これによって、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面に露出した第１のフッ素樹脂粒子の間に、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜が優先的に析出する。その結果、めっき皮膜の表面における、第１及び第２のフッ素樹脂粒子による表面占有率を容易に大きくすることができる。そして、シリカや酸化鉄等の微粒子を含む気体が接触しても、フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面から露出したフッ素樹脂粒子によって、前記微粒子の付着を効果的に抑制できる。
【０００８】
次の本発明に係る回転機械の部品は、前記回転機械の部品において、前記めっき皮膜は、前記第１のフッ素樹脂含有めっき皮膜と前記構造体の表面との間に設けられる、金属の中間めっき皮膜を備えることを特徴とする。
【０００９】
この回転機械の部品は、前記回転機械の部品と同様の構成を備えるので、前記回転機械の部品と同様の作用・効果を奏する。さらにこの回転機会では、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜を、回転機械の部品の表面に成膜された金属の中間めっき皮膜の表面に成膜する。これによって、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜と回転機械の部品の基材との密着性を向上させて、回転体の表面に形成されるめっき皮膜の割れに対する耐性（耐割れ性）を向上させることができる。その結果、回転体の表面に形成されるめっき皮膜の脱落を抑制できる。また、回転機械の部品の表面に形成されるめっき皮膜の割れを起点として、回転機械の部品を構成する基材の疲労強度が低下するが、この回転機械の部品では回転体の表面に形成されるめっき皮膜の耐割れ性が向上するので、回転機械の部品を構成する基材の疲労強度低下も抑制できる。
【００１０】
次の本発明に係る回転機械の部品は、前記回転機械の部品において、前記中間めっき皮膜は、電気めっきにより成膜されることを特徴とする。
【００１１】
この回転機械の部品は、前記回転機械の部品と同様の構成を備えるので、前記回転機械の部品と同様の作用、効果を奏する。さらに、この回転機械の部品では、中間めっき皮膜を電気めっきにより成膜する。これによって、フッ素樹脂含有めっき皮膜の耐割れ性をさらに向上させることができる。
【００１２】
次の本発明に係る回転機械の部品は、前記回転機械の部品において、前記中間めっき皮膜は、Ｎｉであることを特徴とする。
【００１３】
この回転機械の部品は、前記回転機械の部品と同様の構成を備えるので、前記回転機械の部品と同様の作用、効果を奏する。さらに、この回転機械の部品では、中間めっき皮膜をＮｉとする。これによって、フッ素樹脂含有めっき皮膜と回転機械の部品の基材との密着性をさらに向上させて、フッ素樹脂含有めっき皮膜の耐割れ性をさらに向上させることができる。
【００１４】
次の本発明に係る回転機械の部品は、前記回転機械の部品において、前記回転機械の部品の表面には、前記めっき皮膜が形成される部分の疲労強度を向上させる表面改質処理が施されることを特徴とする。
【００１５】
この回転機械の部品は、前記回転機械の部品と同様の構成を備えるので、前記回転機械の部品と同様の作用、効果を奏する。さらに、この回転機械の部品では、回転機械の部品の表面に、前記中間めっき層あるいはフッ素樹脂含有めっき皮膜が形成される部分の疲労強度を向上させる表面改質処理が施される。一般に、めっきを施した基材は疲労強度が低下するが、この回転機械の部品は、めっき皮膜を成膜する前に、予め基材の疲労強度を向上させるので、めっき皮膜を成膜することによって疲労強度が低下しても、その影響を最小限に抑えることができる。ここで、表面改質処理には、例えば窒化処理やショットピーニング処理がある。
【００１６】
次の本発明に係る回転機械の部品は、前記回転機械の部品において、前記第１のフッ素樹脂粒子の直径は１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
この回転機械の部品は、前記回転機械の部品と同様の構成を備えるので、前記回転機械の部品と同様の作用、効果を奏する。さらに、この回転機械の部品では、第１のフッ素樹脂粒子の直径を１μｍ以上２０μｍ以下とする。かかる範囲であれば、第１フッ素樹脂粒子の間に、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜を効果的に優先析出させることができる。また、めっき液中において、第１のフッ素樹脂粒子の均一分散性を長時間にわたって維持できるので、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜に第１フッ素樹脂粒子を均一に分布させることができる。これによって、第１及び第２フッ素樹脂粒子の偏在を抑制できる。
【００１８】
次の本発明に係る回転機械の部品は、前記回転機械の部品において、前記第１のフッ素樹脂粒子又は前記第２のフッ素樹脂粒子は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリビリニデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）の少なくとも１種類であることを特徴とする。この発明において、フッ素樹脂含有めっき皮膜を構成する前記フッ素樹脂粒子には、これらの材料を用いることができる。
【００１９】
次の本発明に係る回転機械の部品は、前記回転機械の部品において、前記第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリビリニデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）の少なくとも１種類からなるフッ素樹脂皮膜が形成されることを特徴とする。
【００２０】
この回転機械の部品は、前記回転機械の部品と同様の構成を備えるので、前記回転機械の部品と同様の作用、効果を奏する。さらに、この回転機械の部品では、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面に、フッ素樹脂からなるフッ素樹脂皮膜が形成される。これによって、シリカや酸化鉄等の微粒子の付着を、さらに効果的に抑制できる。
【００２１】
次の本発明に係る回転機械の部品は、前記回転機械の部品において、前記第１のめっきマトリックス及び前記第２のめっきマトリックスは、Ｎｉ又はＮｉ基の金属であることを特徴とする。
【００２２】
この回転機械の部品は、前記回転機械の部品と同様の構成を備えるので、前記回転機械の部品と同様の作用、効果を奏する。さらに、この回転機械の部品では、第１及び第２のめっきマトリックスに、Ｎｉ又はＮｉ基の金属を用いる。これにより、耐腐食性を向上させることができる。
【００２３】
次の本発明に係る回転機械の部品は、前記回転機械の部品において、平面視において、前記第１のフッ素樹脂粒子及び前記第２のフッ素樹脂粒子の露出した部分が、前記第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面を占める面積の割合が１０％以上であることを特徴とする。
【００２４】
この回転機械の部品は、前記回転機械の部品と同様の構成を備えるので、前記回転機械の部品と同様の作用、効果を奏する。さらに、この回転機械の部品では、平面視において、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の全面積に対して、第１及び第２のフッ素樹脂粒子が前記第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面から露出した部分が占める面積の割合が１０％以上とする。これにより、シリカや酸化鉄等の微粒子の付着を、効果的に抑制できる。
【００２５】
次の本発明に係る回転機械の部品は、前記回転機械の部品において、前記第１フッ素樹脂粒子含有めっき皮膜又は前記第２フッ素樹脂粒子含有めっき皮膜のうち少なくとも一方は、無電解めっきにより成膜されることを特徴とする。
【００２６】
この回転機械の部品は、前記回転機械の部品と同様の構成を備えるので、前記回転機械の部品と同様の作用、効果を奏する。さらに、この回転機械の部品では、第１又は第２フッ素樹脂粒子含有めっき皮膜のうち少なくとも一方を、無電解めっきにより成膜する。これによって、回転機械の部品が複雑な３次元形状であっても、均一にフッ素樹脂粒子含有めっき皮膜を形成できる。
【００２７】
次の本発明に係る回転機械は、前記回転機械の部品を、微粒子を含む気体が接触する回転部分に備えることを特徴とする。
【００２８】
この回転機械は、前記回転機械の部品を備えるので、シリカ、酸化鉄その他の微粒子を含む気体を取り扱う回転機械において、気体中に含まれる微粒子の付着を効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、この発明に係る回転機械の部品及び回転機械は、シリカ、酸化鉄その他の微粒子を含む気体を取り扱う回転機械において、気体中に含まれる微粒子の付着を効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。なお、本発明は、蒸気タービンや圧縮機等の回転機械であって、シリカ等の微粒子を含む気体を取り扱うものにおいて、前記気体が接触する前記回転機械の部品に対して好ましく適用できる。すなわち、前記気体が接触するものであれば、運動する部品、回転する部品、静止している部品を問わず、本発明は適用できる。以下においては、回転機械の回転部品（例えば動翼やローター）を例として説明するが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００３１】
この実施例に係るめっき皮膜で被覆した回転機械の部品は、フッ素樹脂粒子をめっきマトリックスに含有させた第１フッ素樹脂含有めっき皮膜と、この第１フッ素樹脂含有めっき皮膜上に形成され、かつ前記第１フッ素樹脂ファン有めっき皮膜に含有されるフッ素樹脂粒子よりも直径の小さいフッ素樹脂粒子を含有する第２フッ素樹脂含有めっき皮膜と、が表面に形成される点に特徴がある。
【００３２】
図１は、この実施例に係るフッ素樹脂粒子含有めっき皮膜で表面を被覆した動翼を備える蒸気タービンのタービン室周辺を示す断面図である。この実施例に係る回転機械である蒸気タービン２０は、蒸気入口弁２１で開閉制御される蒸気供給管２５から供給される蒸気の蒸気圧力を、回転動力に変換するものである。回転動力は、減速機を介して発電機等に使用される。回転動力を取り出すためのローター軸２２には、タービンディスク２６が複数取り付けられる。タービンディスク２６の外周には、複数の動翼２３が一列に取り付けられて動翼列を形成する。動翼２３は、上記蒸気供給管２５から供給される蒸気を受けてローター軸２２を回転させる。
【００３３】
動翼２３間には、複数のノズルベーンを備えるノズル仕切り板２４が配置され、ノズルベーンを蒸気が通過する際に、当該蒸気を整流して動翼２３に効率よく当てる。図１に示すように、蒸気タービン２０が複数の動翼列を備える場合は、ノズルベーンも複数枚設けられる。この場合、各ノズル仕切り板２４が個々に有するノズルベーンの枚数、大きさは異なることが多いが、どれも同様の構成である。
【００３４】
図２は、この実施例に係るフッ素樹脂粒子含有めっき皮膜で表面を被覆した、蒸気タービンの動翼を示す斜視図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。回転機械である蒸気タービン２０の部品である動翼２３は、ベース２３Ｂに翼２３Ｗが取り付けられている。また、ベース２３Ｂの翼２３Ｗとは反対側に、翼固定部２３Ｔが設けられる。翼固定部２３Ｔは、タービンディスク２６の外周部に形成される、翼固定部２３Ｔと同形状の翼取り付け溝にはめ込まれて、タービンディスク２６に取り付けられる。
【００３５】
蒸気タービン２０が備える動翼２３は、高温、高圧の蒸気が動翼２３へ噴射されて、タービンディスク２６とともに回転する。このため、動翼２３には、大きな遠心加速度が作用するとともに、高温にさらされる。したがって、動翼２３は、高強度、かつ耐熱性を有する材料で製造される。この実施例において、動翼２３は、マルテンサイト系のステンレス鋼で製造される。
【００３６】
蒸気タービン２０において、動翼２３の表面２３Ｓやノズルベーンの表面には、蒸気に含まれるＳｉＯ2や酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）等の微粒子が付着する。また、圧縮機のような回転機械でも、圧縮対象のガスに含まれるハイドロカーボン（ＨＣ）やシリカ等の微粒子等が、ガスの接触する部品の表面に付着する。そして、長期間の運転により、前記微粒子が動翼２３の表面２３Ｓやノズルベーンの表面等に体積して、蒸気タービンの熱効率や、圧縮機の圧縮効率を低下させてしまう。
【００３７】
かかる問題を解決するため、この実施例においては、動翼２３の表面２３Ｓに、フッ素樹脂の粒子を含有するめっき皮膜で被覆する。これによって、蒸気中の微粒子が、動翼２３の表面２３Ｓに付着することを抑制する。次に、この実施例に係るめっき皮膜について説明する。
【００３８】
図４は、この実施例に係る動翼の表面を示す模式図である。この図は、この実施例に係る動翼２３の表面２３Ｓを拡大して（図３のＢで囲んだ部分）、これを模式的に表したものである。この実施例に係る動翼２３は、回転機械である蒸気タービン２０の部品であって、微粒子を含む気体を取り扱う回転体に用いられ、かつ微粒子を含む気体が接触する構造体である。そして、動翼２３は、基材（この実施例ではマルテンサイト系ステンレス鋼）１の表面に、めっき皮膜１０が成膜されている。このめっき皮膜１０は、動翼２３の基材１の上に成膜される、フッ素樹脂粒子を含有しない中間めっき皮膜１１と、この中間めっき皮膜１１の上に成膜される第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２と、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２上に成膜される第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４とで構成される。
【００３９】
第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２は、第１のフッ素樹脂粒子（以下第１フッ素樹脂粒子）１３Ｐが第１のめっきマトリックス（以下第１めっきマトリックス）１３Ｍで包含される。第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２は、図４に示すように、表面に第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの一部が露出している。第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４は、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２と同様に、第２のフッ素樹脂粒子（以下第２フッ素樹脂粒子）１４Ｐが第２のめっきマトリックス（以下第２めっきマトリックス）１４Ｍで包含される。そして、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４は、図４に示すように、表面に第２フッ素樹脂粒子１４Ｐの一部が露出している。ここで、第２フッ素樹脂粒子１４Ｐの直径Ｄ２は、第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの直径Ｄ１よりも小さい。
【００４０】
これによって、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２の表面に露出した第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの間に、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４が優先的に析出する。その結果、第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの間を、第２フッ素樹脂粒子１４Ｐで埋めることができる。このとき、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４の表面には、第１フッ素樹脂粒子１３Ｐ及び第２フッ素樹脂粒子１４Ｐの両方が露出することになる。これによって、めっき皮膜１０の表面において、第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐが占める割合を容易に大きくすることができる。その結果、動翼２３の表面２３Ｓに付着する、蒸気に含まれるＳｉＯ2や酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）等の微粒子の量を効果的に低減できる。
【００４１】
第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２に含まれる第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの直径Ｄ１は、１μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４に含まれる第２フッ素樹脂粒子１４Ｐの直径Ｄ２は、１μｍ未満が好ましい。第２フッ素樹脂粒子１４Ｐの直径Ｄ２は、１μｍ未満であって可能な限り小さいことが好ましいが、めっき液中への分散や生産性を考慮して、０．１μｍ以上であることが好ましい。また、第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの直径Ｄ１と、第２フッ素樹脂粒子１４Ｐの直径Ｄ２との比Ｄ１／Ｄ２は、２．５以上２５以下が好ましい。
【００４２】
第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２に含まれる第１フッ素樹脂粒子１３Ｐは、めっき後において、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２の表面からある程度露出する必要がある。このため、第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの直径Ｄ１を上記のように設定する。第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの直径Ｄ１が１μｍ未満の場合、第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの露出量が小さく、その上に成膜される第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４の優先析出が低下してしまう。その結果、めっき皮膜１０の表面におけるフッ素樹脂粒子の表面占有率が低下してしまい、気体に含まれる粒子の付着抑制効果が十分に発揮されなくなってしまう。一方、第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの直径Ｄ１が２０μｍを越えると、めっき液中での均一分散性を長時間にわたって維持することが困難となり、得られる第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２の第１フッ素樹脂粒子１３Ｐが不均一となる。その結果、気体に含まれる粒子の付着抑制効果が十分に発揮されなくなってしまう。また、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２の皮膜厚さは、第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの直径Ｄ１よりも小さくすることが好ましい。このようにすれば、第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの一部が、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２の表面からより確実に露出するようになる。
【００４３】
ここで、第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐの直径Ｄ１、Ｄ２は、例えば、第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐを分級する際に用いるメッシュの粗さにより規定する。すなわち、メッシュが正方形である場合、前記メッシュの１辺の長さが第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐの直径に相当する。また、第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐの直径は、平均値である。
【００４４】
この実施例において、第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１２、１４のめっきマトリックス１３Ｍ、１４Ｍは、Ｎｉ基の金属であり、例えば、Ｎｉ‐ＰやＮｉ‐Ｂが用いられる。この実施例においては、Ｎｉ‐Ｐが用いられる。Ｎｉ基の金属をめっきマトリックスとして選択することにより、成膜した第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１２、１４に耐食性を付与することができる。また、第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１２、１４を成膜するために用いるめっき液は、Ｐ濃度が５〜１５％のＮｉ‐Ｐ無電解めっき液、Ｂ濃度が１〜１０％の無電解めっき液を用いることができる。
【００４５】
この実施例においては、フッ素樹脂粒子を含有しない中間めっき皮膜１１を設けることにより、基材１とフッ素樹脂含有めっき皮膜との密着性を向上させる。ここで、フッ素樹脂粒子を含有しない中間めっき皮膜１１は、フッ素樹脂含有めっき皮膜１２のめっきマトリックス１３Ｍと同様にＮｉ基の金属であり、例えば、Ｎｉ‐ＰやＮｉ‐Ｂが用いられる。また、中間めっき皮膜１１は、Ｎｉめっきとしてもよい。
【００４６】
図５は、この実施例に係るめっき皮膜を生成する手順を示すフローチャートである。まず、被めっき部材である動翼２３の表面に、電解めっきによって中間めっき皮膜１１を成膜する（ステップＳ１０１）。中間めっき皮膜１１は、電気Ｎｉめっき液を用いて、ワット浴等の電気めっきにより作製することが好ましい。これにより、めっき皮膜１０（図４）の耐割れ性が向上する。
【００４７】
特に、蒸気タービン２０の動翼２３ような、回転機械の回転部品においては強度が要求されるが、電気めっきを用いて中間めっき皮膜１１をＮｉで成膜すると、めっき皮膜１０の耐割れ性を向上させることができるので好ましい。また、中間めっき皮膜１１は、Ｎｉで成膜した方が、Ｎｉ‐Ｐで成膜するよりも、フッ素樹脂含有めっき皮膜１２の密着性が向上するので、好ましい。このように、中間めっき皮膜１１を設けると、めっき皮膜１０の耐割れ性を向上させることができるので、特に大きな加速度が作用する動翼やローター等に、本発明は好ましく適用できる。
【００４８】
なお、中間めっき皮膜１１は、Ｎｉ‐Ｐ等の無電解めっき液を用いた無電解めっき（例えば、次に説明する周期律表の第８属金属の自己触媒作用を利用する方法）により作製してもよい。このようにすれば、３次元形状に対しても、均一に中間めっき皮膜１１を形成できる。また、この実施例において、中間めっき皮膜１１の厚さは特に限定されるものではないが、０．５μｍ〜１０μｍ程度が適当である。
【００４９】
次に、中間めっき皮膜１１上に第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を成膜する。第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２は、めっき液中に第１フッ素樹脂粒子１３Ｐを添加し、このめっき液を用いて動翼２３に無電解めっきすることにより作製する。この無電解めっきは、例えば、次に説明する、周期律表の第８属金属（Ｎｉ）の自己触媒作用を利用する方法が用いられる。まず、Ｎｉの中間めっき皮膜１１を成膜した動翼２３の表面を、アルカリ脱脂する（ステップＳ１０２）。次に、動翼２３の表面を酸洗いして、その後、電解洗浄する（ステップＳ１０３）。酸洗い、及び電解洗浄は、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を成膜する中間めっき皮膜１１の表面を活性化させるために行われる。
【００５０】
次に、動翼２３の表面に成膜された中間めっき皮膜１１上に、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を成膜する（ステップＳ１０４）。このめっきにおいては、めっき液中の次亜燐酸陰イオンが、周期律表の第８族金属（この実施例では中間めっき皮膜１１であり、Ｎｉ）にある特定条件で接触すると、その金属が触媒となって、式（１）のように脱水素分解を起こさせる。なお、このメッキ液中には、直径が１μｍ以上２０μｍ以下に調整された第１フッ素樹脂粒子１３Ｐが添加されている。
［Ｈ2ＰＯ2］-＋Ｈ2Ｏ→Ｈ［ＨＰＯ3］-＋２Ｈ・・・（１）
【００５１】
式（１）に示す反応によって生成した水素原子は、触媒金属（この実施例では中間めっき皮膜１１）表面に吸着されて、いわゆるCondensed Layerとなって活性化し、これがめっき液中のＮｉ陽イオンに接触すると、式（２）に示す反応によって、Ｎｉを金属に還元して触媒金属（この実施例では中間めっき皮膜１１）表面に析出させる。
Ｎｉ++＋２Ｈ→ＮｉO＋２Ｈ+・・・（２）
【００５２】
また触媒金属表面の活性化した水素原子は、めっき液中の次亜燐酸陰イオンと反応して、次亜燐酸陰イオンの含有するＰを還元してＮｉと合金を作る。これによって析出したニッケルが触媒となって、式（１）、式（２）で示した反応と同様なニッケルの還元めっき反応が継続して進行する。すなわちニッケルの自己触媒作用によりめっきが継続進行する。めっき液中のＮｉが上記反応によって析出する過程で、めっき液中に添加されている第１フッ素樹脂粒子１３Ｐは中間めっき皮膜１１上に付着し、析出したＮｉによって保持される。
【００５３】
この実施例では、周期律表の第８属金属の自己触媒作用を利用する方法によって第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を成膜するが、電気めっきによって第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を成膜してもよい。なお、周期律表の第８属金属の自己触媒作用を利用する方法によって第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を成膜すると、３次元形状に対しても、均一に第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を形成できる。また、この実施例において、フッ素樹脂含有めっき皮膜１２の厚さは特に限定されるものではないが、１μｍ以上５０μｍ以下程度が適当である。
【００５４】
次に、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２上に、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４を成膜する。第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４は、めっき液中に第２フッ素樹脂粒子１４Ｐを添加し、このめっき液を用いて第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２上に無電解めっきすることにより作製する。この無電解めっきは、例えば、上述した、周期律表の第８属金属（Ｎｉ）の自己触媒作用を利用する方法を用いる。まず、めっきマトリックス１３ＭがＮｉ‐Ｐの第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２の表面を、アルカリ脱脂する（ステップＳ１０５）。次に、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２の表面を酸洗いして、その後、電解洗浄する（ステップＳ１０６）。酸洗い、及び電解洗浄は、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４を成膜する第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２の表面を活性化させるために行われる。
【００５５】
次に、動翼２３の表面に成膜された第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２上に、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４を成膜する（ステップＳ１０７）。この実施例では、上述した周期律表の第８属金属（この実施例では第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２であり、Ｎｉ‐Ｐ合金）の自己触媒作用を利用する方法を用いる。このＮｉ‐Ｐめっき液中には、直径が１μｍ未満に調整された第２フッ素樹脂粒子１４Ｐが添加されている。Ｎｉの自己触媒作用によりめっきが継続進行する過程で、めっき液中のＮｉが析出する。その過程で、めっき液中に添加されている第２フッ素樹脂粒子１４Ｐは第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２上に付着し、析出したＮｉによって保持される。
【００５６】
この実施例では、周期律表の第８属金属の自己触媒作用を利用する方法によって第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４を成膜するが、電気めっきによって第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４を成膜してもよい。なお、周期律表の第８属金属の自己触媒作用を利用する方法によって第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４を成膜すると、３次元形状に対しても、均一に第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を形成できる。
【００５７】
上記手順によって、被めっき部材である動翼２３に、中間めっき皮膜１１及びフッ素樹脂含有めっき皮膜１２を備えるめっき皮膜１０が成膜される。なお、めっき皮膜１０を成膜したら（ステップＳ１０７）、めっき皮膜１０を成膜した動翼２３を、３００℃〜３５０℃に所定時間保持する熱処理を施す（ステップＳ１０８）。この熱処理により、第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１２、１４中のフッ素樹脂分を軟化・固着させる。これによって、第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐの脱落が抑制でき、粒子の付着性抑制効果が長期にわたって維持できる。
【００５８】
このように、フッ素樹脂含有するめっき皮膜１０を蒸気と接する動翼２３の表面２３Ｓに設けることにより、前記表面２３Ｓに付着する、蒸気に含まれるＳｉＯ2や酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）等の微粒子の量を低減できる。
【００５９】
ここで、平面視において、第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐの露出部分が、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４の表面を占有する割合（表面占有率）は、１０％以上とすることが好ましい。表面占有率が１０％よりも小さいと、動翼２３の表面２３Ｓに付着する、蒸気に含まれるＳｉＯ2や酸化鉄（Ｆｅ3Ｏ4）等の微粒子の量が多くなるが、前記範囲であれば、前記微粒子の付着量を効果的に低減できる。前記微粒子の付着量を低減させる観点から、表面占有率は、２０％以上とすることがより好ましい。サブミクロンオーダーのフッ素樹脂粒子を含むめっき液を用いる場合、表面占有率は最大で２０％程度である。しかし、上述した、この実施例に係るめっき皮膜１０の構成によれば、第１フッ素樹脂粒子１３Ｐの間に、第２フッ素樹脂粒子１４Ｐを含む第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４が析出するので、表面占有率を４０％以上まで容易に引き上げることができる。
【００６０】
上述したように、前記微粒子の付着量を低減させる観点からは、表面占有率はできるだけ大きい方がよい。しかし、表面占有率が大きくなりすぎると、めっきマトリックス１３Ｍ、１４Ｍによる第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐの保持能力が低下して、第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐが脱落するおそれがある。かかる観点から、表面占有率は６０％以下とすることが好ましい。このようにすれば、第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐを、第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１２、１４のめっきマトリックス１３Ｍ、１４Ｍで確実に保持できる。
【００６１】
第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリビリニデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）のうち少なくとも１種類を含んで構成される。
【００６２】
（変形例１）
図６は、この実施例の第１変形例に係る動翼の表面を示す模式図である。この変形例は、上記実施例と略同様の構成であるが、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面に、さらにフッ素樹脂の皮膜を設ける点が異なる。他の構成は上記実施例と同様なので、説明を省略する。なお、上記実施例の構成は、適宜この変形例に適用できる。
【００６３】
この動翼２３ａが備えるめっき皮膜１０ａは、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４の表面に、さらにフッ素樹脂皮膜１５が形成される。このフッ素樹脂皮膜１５は、直径がサブミクロンオーダーのフッ素樹脂からなる。フッ素樹脂皮膜１５は、直径がサブミクロンオーダーのフッ素樹脂を界面活性剤で分散させた塗工液を、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１４の表面に塗布することにより形成される。これにより、めっき皮膜１０ａにおけるフッ素樹脂の表面占有率をさらに向上させることができるので、蒸気や圧縮対象の気体に含まれるＳｉＯ2等の微粒子の付着をより効果的に抑制できる。ここで、フッ素樹脂皮膜１５を構成するフッ素樹脂は、前記第１あるいは第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐと同じ材料を用いることができる。
【００６４】
（変形例２）
図７−１、図７−２は、この実施例の第２変形例に係る動翼の表面を示す模式図である。この変形例は、上記実施例と略同様の構成であるが、めっき皮膜を成膜する動翼の表面に、疲労強度を向上させる表面改質処理を施した点が異なる。他の構成は上記実施例と同様なので、説明を省略する。なお、上記実施例の構成は、適宜この変形例に適用できる。
【００６５】
中間めっき皮膜１１、第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１２、１４により構成されるめっき皮膜１０を成膜した動翼は、めっき皮膜１０の成膜過程で基材の疲労強度が低下する。図７−１に示すように、蒸気中に含まれる粒子の衝突によりめっき皮膜１０が割れ、めっき皮膜１０にはクラック３が生ずることがある。クラック３が基材１ａまで到達した場合、クラック３の先端部３ｔが接する基材１ａの部分に大きな応力が作用する。この部分が破壊の起点となって、基材１ａの疲労を進行させてしまう。
【００６６】
図７−１、図７−２に示す動翼２３ｂ、２３ｃは、基材１ｂ、１ｃの疲労強度を向上させるため、基材１ｂ、１ｃの表面に中間めっき皮膜１１を形成する前に、基材１ｂ（動翼２３ｂ）等の表面に、予め疲労強度を向上させる表面改質処理を施す。図７−１に示す動翼２３ｂでは、基材１ｂの表面に窒化処理を施すことにより、窒化層２を形成する。これによって、基材１ｂの疲労強度を予め向上させる。そして、窒化層２の上に、中間めっき皮膜１１、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４の順に成膜して、めっき皮膜１０を形成する。
【００６７】
また、図７−２に示す動翼２３ｃでは、基材１ｃの表面にショットピーニング加工を施す。これによって、基材１ｃの疲労強度を予め向上させる。そして、ショットピーニング加工した基材１ｃの表面に、中間めっき皮膜１１、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４の順に成膜して、めっき皮膜１０を形成する。このように、動翼を構成する基材の表面に中間めっき皮膜を形成する前に、基材の表面に、予め疲労強度を向上させる表面改質処理を施すので、めっき皮膜に生じたクラックが基材１ｂ、１ｃまで到達した場合であっても、基材の疲労進行を抑制できる。また、窒化は基材の耐食性がやや低下するが、ショットピーニングによれば、窒化と比較して、基材１ｂの耐食性低下は少ないという利点もある。
【００６８】
このように、基材に疲労強度を改善するための表面改質を施すと、めっきによる基材の疲労強度低下の影響を抑制できるので、特に疲労強度の要求される蒸気タービンの動翼やローター等に本発明は好ましく適用できる。この変形例では、基材の疲労強度を向上させる表面改質処理として、窒化及びショットピーニングを説明したが、基材の疲労強度を向上させる表面改質処理として、例えば浸炭や表面焼入れ等を適用してもよい。なお、窒化やショットピーニングを用いると、基材１ａ、１ｂと、中間めっき皮膜１１やフッ素樹脂含有めっき皮膜１２との密着性を向上できるので好ましい。
【００６９】
（変形例３）
図８、図９は、この実施例の第３変形例に係る動翼の表面を示す模式図である。この変形例は、上記実施例と略同様の構成であるが、基材の上に中間皮膜を介在させずに、直接フッ素樹脂含有めっき皮膜を成膜した点が異なる。他の構成は上記実施例と同様なので、説明を省略する。なお、上記実施例及びその変形例の構成は、適宜この変形例に適用できる。
【００７０】
図８に示す動翼２３ｄが備えるめっき皮膜１０ｄは、基材１の表面に、直接第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を成膜し、その表面に第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４を成膜して構成される。このようにしても、めっき皮膜１０ｄの表面に露出する第１及び第２フッ素樹脂粒子１３Ｐ、１４Ｐによって、蒸気や圧縮対象の気体に含まれるＳｉＯ2等の微粒子の付着をより効果的に抑制できる。第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を、周期律表の第８属金属の自己触媒作用を利用する方法により作製する場合、基材１の表面をアルカリ脱脂し、その後、基材１の表面１Ｓを酸洗い、電解洗浄することによって活性化させる。その後、前記方法により第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を成膜する。なお、フッ素樹脂含有めっき皮膜１２は、ワット浴等の電気めっきによっても成膜することができる。
【００７１】
図９に示す動翼２３ｅが備えるめっき皮膜１０ｅは、基材１の表面に、直接第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２を成膜する。そして、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜１２の表面に第２フッ素樹脂含有めっき皮膜１４を成膜する。さらに第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面に、上記変形例１で説明した、サブミクロンオーダーのフッ素樹脂からなるフッ素樹脂皮膜１５が形成される。これにより、めっき皮膜１０ｅにおけるフッ素樹脂の面積占有率をさらに向上させることができるので、蒸気や圧縮対象の気体に含まれるＳｉＯ2等の微粒子の付着をより効果的に抑制できる。
【００７２】
（評価例）
本発明に係るめっき皮膜を成膜した試験片を作製し、粒子付着を評価した。本発明に係る第１、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜を成膜するにあたり、フッ素樹脂粒子として、ＰＴＦＥ及びＰＦＡを使用し、マトリックスの材料としてＮｉ‐Ｐ、Ｎｉ‐Ｂ、Ｎｉを用いたフッ素樹脂含有めっき皮膜を、基材（ＳＵＳ４１０Ｊ１）上に成膜した試験片を作製した。それぞれのフッ素樹脂含有めっき皮膜は、Ｎｉ‐Ｐの無電解めっき、Ｎｉ‐Ｂの無電解めっき、Ｎｉの電解めっきにより成膜した。また、基材の上に、フッ素樹脂を含有しない中間めっき皮膜を成膜して、その表面にフッ素樹脂含有めっき皮膜を成膜した試験片も作製した。さらに、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面にフッ素樹脂皮膜を成膜しためっき皮膜も作製した。いずれの試験片が備えるフッ素樹脂含有めっき皮膜においても、フッ素樹脂粒子表面占有率は１０％以上とした。なお、フッ素樹脂粒子表面占有率は、フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面拡大写真から求めた。
【００７３】
比較例として、フッ素樹脂含有めっき層のフッ素樹脂粒子の直径が０．５μｍの試験片を作製した。また、従来例としてフッ素樹脂含有有機塗料を前記ステンレス鋼の基材にコーティングした試験片、及び前記ステンレス鋼の基材のみ（いずれのめっき皮膜なし）の試験片を作製した。そして、作製した試験片を用いて、それぞれのめっき皮膜の粒子付着を評価した。本発明に係るフッ素樹脂含有めっき皮膜を成膜した試験片、及び比較例に係る試験片皮膜構成、及び評価結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
2007071032.tif 000003
【００７５】
（めっき皮膜の成膜方法）
表１中のＮｏ．１〜Ｎｏ．４の試験片は、次の手順によりめっき皮膜が成膜された。
（１）２０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍのＳＵＳ４１０Ｊ１基材上に、本発明に係る第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜を成膜した。
（２）第１フッ素樹脂含有めっき皮膜は、日本カニゼン（株）製カニフロン（登録商標）液をベースとした中リンタイプの無電解Ｎｉ‐Ｐめっき液を使用し、その中にＰＴＦＥ,ＰＦＡの弗素粒子を界面活性剤により均一に分散させた。この場合のフッ素樹脂粒子径は１〜２０μｍである。皮膜の厚さは、粒子径に応じて次に示すように変化させた。なお、めっき温度は９０℃とした。
（ａ）粒子径が１μｍの場合、皮膜の厚さは２μｍ
（ｂ）粒子径が８μｍの場合、皮膜の厚さは５μｍ
（ｃ）粒子径が２０μｍの場合、皮膜の厚さは１５μｍ
（３）第２フッ素樹脂含有めっき皮膜は、日本カニゼン（株）製カニフロン（登録商標）液をベースとした中リンタイプの無電解Ｎｉ-Ｐめっき液を使用し、その中にＰＴＦＥ,ＰＦＡのフッ素樹脂粒子を界面活性剤により均一に分散させた。フッ素樹脂粒子径は０．３μｍである。皮膜の厚さは１０μｍとした。なお、めっき温度は９０℃とした。
（４）上記めっき後、いずれの試験片も３５０℃で１時間熱処理を施した。
【００７６】
表１中のＮｏ．５、Ｎｏ．６の試験片は、次の手順によりめっき皮膜が成膜された。
（１）２０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍのＳＵＳ４１０Ｊ１基材上に、本発明に係る中間めっき皮膜、第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜を成膜した。
（２）中間めっき皮膜（フッ素樹脂粒子を含有しないめっき皮膜）は、めっき液に中リンタイプの無電解Ｎｉ-Ｐめっき液及びワット浴用の電気めっき液を使用し、無電解めっきの場合は温度９０℃で、電気めっきの場合は温度５０℃、かつ電流密度５Ａ／ｄｍ2で、皮膜厚さ５μｍにめっきした。
（３）第１フッ素樹脂含有めっき皮膜は、中リンタイプの無電解Ｎｉ‐Ｐめっき液を使用し、その中にＰＴＦＥ、ＰＦＡの弗素粒子を界面活性剤により均一に分散させた。この場合のフッ素樹脂粒子径は８μｍである。皮膜の厚さは５μｍとした。
（４）第２フッ素樹脂含有めっき皮膜は、中リンタイプの無電解Ｎｉ-Ｐめっき液を使用し、その中にＰＴＦＥ,ＰＦＡのフッ素樹脂粒子を界面活性剤により均一に分散させた。この場合のフッ素樹脂粒子径は０．３μｍである。皮膜の厚さは１０μｍとした。なお、めっき温度は９０℃とした。
（５）上記めっき後、いずれの試験片も３５０℃で１時間熱処理を施した。
【００７７】
表１中のＮｏ．７、Ｎｏ．８の試験片は、次の手順によりめっき皮膜が成膜された。
（１）２０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍのＳＵＳ４１０Ｊ１基材上に、本発明に係る中間めっき皮膜、第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜、並びにフッ素樹脂皮膜を成膜した。
（２）第１フッ素樹脂含有めっき皮膜は、めっき液に中リンタイプの無電解Ｎｉ-Ｐめっき液及びワット浴用の電気めっき液を使用し、めっき液中にＰＴＦＥのフッ素樹脂粒子を界面活性剤により均一に分散させた。無電解めっきの場合は温度９０℃で、電気めっきの場合は温度５０℃、かつ電流密度５Ａ／ｄｍ2で、皮膜厚さ５μｍにめっきした。なお、フッ素樹脂粒子径は８μｍである。
（３）第２フッ素樹脂含有めっき皮膜は、中リンタイプの無電解Ｎｉ‐Ｐめっき液を使用し、その中にＰＴＦＥ,ＰＦＡの弗素粒子を界面活性剤により均一に分散させた。この場合のフッ素樹脂粒子径は８μｍである。皮膜の厚さは５μｍとした。
（４）第２フッ素樹脂含有めっき皮膜は、中リンタイプの無電解Ｎｉ-Ｐめっき液を使用し、その中にＰＴＦＥ,ＰＦＡのフッ素樹脂粒子を界面活性剤により均一に分散させた。無電解めっきの場合は温度９０℃で、電気めっきの場合は温度５０℃、かつ電流密度５Ａ／ｄｍ2で、皮膜厚さ１０μｍにめっきした。なお、フッ素樹脂粒子径は０．３μｍである。
（５）フッ素樹脂皮膜は、直径０．３μｍのＰＴＦＥを界面活性剤によりイオン交換水中に均一分散し（例えば、日本カニゼン（株）カニフロン（登録商標）用フッ素粒子分散液を使用）、前記手順によって第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜を成膜した試験片をその中に浸漬し、引き上げ成膜した。
（６）上記めっき後、いずれの試験片も３５０℃で１時間熱処理を施した。
【００７８】
表１中のＮｏ．９、Ｎｏ．１０の試験片は、次の手順によりめっき皮膜が成膜された。
（１）２０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍのＳＵＳ４１０Ｊ１基材上に、本発明に係る中間めっき皮膜、第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜、並びにフッ素樹脂皮膜を成膜した。
（２）中間めっき皮膜（フッ素樹脂粒子を含有しないめっき皮膜）は、めっき液に中リンタイプの無電解Ｎｉ-Ｐめっき液を使用し、温度９０℃で皮膜厚さ５μｍにめっきした。
（３）第１フッ素樹脂含有めっき皮膜は、めっき液に中リンタイプの無電解Ｎｉ-Ｐめっき液を使用し、めっき液中にＰＴＦＥのフッ素樹脂粒子を界面活性剤により均一に分散させた。そして、温度９０℃で、皮膜厚さ５μｍにめっきした。フッ素樹脂粒子径は８μｍである。
（４）第２フッ素樹脂含有めっき皮膜は、中リンタイプの無電解Ｎｉ‐Ｐめっき液を使用し、その中にＰＴＦＥ,ＰＦＡの弗素粒子を界面活性剤により均一に分散させた。無電解めっきは温度９０℃で、皮膜厚さ１０μｍにめっきした。なお、フッ素樹脂粒子径は０．３μｍである。
（５）フッ素樹脂皮膜は、直径０．３μｍのＰＴＦＥを界面活性剤によりイオン交換水中に均一分散し、前記手順によって第１及び第２フッ素樹脂含有めっき皮膜を成膜した試験片をその中に浸漬し、引き上げ成膜した。
（６）上記めっき後、いずれの試験片も３５０℃で１時間熱処理を施した。
【００７９】
（粒子付着評価試験方法）
図１０は、粒子付着評価試験に用いる試験装置を示す装置構成図である。この試験装置３０は、上記手順によって作製した試験片３６を、ドラム３１に嵌め込んで、粒子付着評価試験に供する。粒子付着評価試験は、ドラム３１を回転させながら、窒素（Ｎ2）ガスにより搬送されたシリカ（ＳｉＯ2）の超微粒子を試験片３６の表面に吹き付け、付着させる試験である。窒素ガスは、ノズル３３を通って噴射され、シリカ粒子は、粒子供給装置３２からノズル３３の出口近傍に供給される。ドラム３１の下方には、水タンク３４が設置されている。水タンク３４内の水は、１００℃で沸騰させられており、前記試験片３６に水分が供給される。また、試験片３６はドラム３１の内側に設置したヒーター３５により加熱される。
【００８０】
（試験条件）
ドラム３１の回転数は１０ｒｐｍとし、試験片３６も、ドラム３１と同じ回転数で回転する。シリカ粒子は、日本アエロジル製のフュームドシリカ（グレード５０）を用いた。試験片３６の加熱温度は８０℃とした。また、シリカ粒子の衝突速度は３００ｍ／ｓｅｃ．とし、試験時間は８０時間とした。
【００８１】
（評価方法）
試験前後における試験片３６の質量差から、シリカ粒子の付着量を測定した。それぞれの試験片の表面に付着したシリカ粒子の付着量Ｙ（ｇ）と、試験片の基材（ＳＵＳ４１０Ｊ１）そのものの表面（表面粗さＲｚ＝３．５μｍ）に付着したシリカ粒子の付着量Ｘ（ｇ）との比を、シリカ粒子付着倍率Ｚとして式（３）により算出した。
Ｚ＝Ｙ／Ｘ・・・（３）
【００８２】
上記試験の結果を表１に示す。なお、次の説明におけるＮｏ．は、表１中の試験片Ｎｏ．に対応する。表１に示すように、本発明に係るフッ素樹脂含有めっき皮膜を成膜した試験片（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）のシリカ粒子付着倍率は、最も大きいもので０．２２である（Ｎｏ．１）。この結果からわかるように、本発明に係るフッ素樹脂含有めっき皮膜は、従来例の基材そのもの（Ｎｏ．１２）に対して、シリカ粒子付着量がおよそ１／５以下である。従来例のフッ素樹脂含有有機塗料（Ｎｏ．１３）に対しては、シリカ粒子付着量がおよそ１／４以下である。このように、本発明は、従来のものに対して格段に優れた粒子付着量低減効果を奏する。また、基材表面にフッ素樹脂含有めっき皮膜を形成したもの（Ｎｏ．１１）に対しても、シリカ粒子付着量を低減できる。
【００８３】
第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面に、フッ素樹脂皮膜を形成した方が（Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１０）、第２フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面のみの場合（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）よりもシリカ粒子付着倍率は小さくなる。
【００８４】
中間めっき皮膜の有無により、シリカ粒子付着倍率は影響を受けない。また、フッ素樹脂は、ＰＦＡ（Ｎｏ．４、Ｎｏ．１０）よりも、ＰＴＦＥ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３、Ｎｏ．５〜Ｎｏ．９）の方が、シリカ粒子付着倍率はやや小さくなる。さらに、フッ素樹脂含有めっき皮膜の成膜方法（無電解めっきか電気めっき）の違いによるシリカ粒子付着倍率の違いは、ほとんどない。ただし、電気Ｎｉめっきでの硬度はＨｖで１５０〜３００であるのに対し、無電解Ｎｉ−Ｐめっき（フッ素樹脂含有無電解Ｎｉ−Ｐめっき）での硬度は、Ｈｖで２５０〜３００（非晶質）、めっき後、３５０℃〜４００℃で加熱処理をした場合には、Ｈｖで４５０〜５００（結晶質）である。割れ感受性は硬度に強い相関があり、電気Ｎｉめっきの方が無電解Ｎｉ−Ｐめっきよりも軟らかく、割れにくい。次に、窒化の有無が疲労強度に与える影響について説明する。
【００８５】
図１１は、応力振幅と破断繰り返し数との関係を示す説明図である。試験片の基材の材料はＳＵＳ４１０Ｊ１、試験片は平滑試験片を用い、疲労強度を向上させる表面改質処理として窒化処理をした試験片、及び窒化処理をしない試験片にフッ素樹脂含有めっき皮膜（Ｎｉ−Ｐ）を形成した。窒化はラジカル窒化を用いた。そして、回転曲げ疲労試験により試験片の破断繰り返し数を求めた。繰り返し速度は３６００ｒｐｍ（Revolution Per Minute）、試験温度は室温とした。比較対象として、ＳＵＳ４１０Ｊ１のみの試験片（めっきなし）も試験した。
【００８６】
図１１に示すように、窒化処理をしない試験片にフッ素樹脂含有めっき皮膜（Ｎｉ−Ｐ）を形成した試験片は、１０5程度の繰り返し数で試験片が破断している。一方、窒化処理をした試験片にフッ素樹脂含有めっき皮膜（Ｎｉ−Ｐ）を形成した試験片は、１０7程度の繰り返し数を経過した後でも試験片の破断はない。このように、基材に疲労強度を向上させる表面改質処理を施すと、めっき皮膜を形成した基材の疲労強度が向上し、単に基材のみの場合よりも大きな応力振幅に耐えられることがわかる。なお、疲労強度を向上させる表面改質処理は、ショットピーニングでも窒化の場合と同様の結果を示す。
【００８７】
図１２は、めっき皮膜が単層の場合と複層の場合とにおけるフッ素樹脂粒子の表面占有面積率を示す説明図である。めっき皮膜を単層で構成する場合、粒子径が０．３μｍ及び６μｍのフッ素樹脂粒子を用いてフッ素樹脂含有めっき皮膜を形成した。めっき皮膜を複層で構成する場合、粒子径が６μｍのフッ素樹脂粒子を用いた第１フッ素樹脂含有めっき皮膜の表面に、粒子径が０．３μｍのフッ素樹脂粒子を用いた第２フッ素樹脂含有めっき皮膜を形成した。図１２の結果からわかるように、フッ素樹脂含有めっき皮膜を複層（この例では２層）で形成したものが、最もフッ素樹脂粒子の表面占有面積率は大ききなることがわかる。なお、フッ素樹脂含有めっき皮膜を複層とする場合、基材の表面に現れる第２フッ素樹脂含有めっき皮膜に含まれるフッ素樹脂粒子の粒子径は、第１フッ素樹脂含有めっき皮膜のフッ素粒子よりも直径が小さい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明に係る回転機械の部品及び回転機械は、蒸気タービンや圧縮機等の回転機械が備える部品に有用であり、特に、蒸気や圧縮対象の気体に含まれる微粒子が前記回転機械の部品に付着する量を低減することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】この実施例に係るフッ素樹脂粒子含有めっき皮膜で表面を被覆した動翼を備える蒸気タービンのタービン室周辺を示す断面図である。
【図２】この実施例に係るフッ素樹脂粒子含有めっき皮膜で表面を被覆した、蒸気タービンの動翼を示す斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】この実施例に係る動翼の表面を示す模式図である。
【図５】この実施例に係るめっき皮膜を生成する手順を示すフローチャートである。
【図６】この実施例の第１変形例に係る動翼の表面を示す模式図である。
【図７−１】この実施例の第２変形例に係る動翼の表面を示す模式図である。
【図７−２】この実施例の第２変形例に係る動翼の表面を示す模式図である。
【図８】この実施例の第３変形例に係る動翼の表面を示す模式図である。
【図９】この実施例の第３変形例に係る動翼の表面を示す模式図である。
【図１０】粒子付着評価試験に用いる試験装置を示す装置構成図である。
【図１１】応力振幅と破断繰り返し数との関係を示す説明図である。
【図１２】めっき皮膜が単層の場合と複層の場合とにおけるフッ素樹脂粒子の表面占有面積率を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９０】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  基材
２  窒化層
３  クラック
３ｔ  先端部
１０、１０ａ、１０ｄ、１０ｅ  めっき皮膜
１１  中間めっき皮膜
１２  第１フッ素樹脂含有めっき皮膜
１３Ｍ  第１めっきマトリックス
１３Ｐ  第１フッ素樹脂粒子
１４  第２フッ素樹脂含有めっき皮膜
１４Ｐ  第２フッ素樹脂粒子
１４Ｍ  第２めっきマトリックス
１５  フッ素樹脂皮膜
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ  動翼
【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７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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