(57)【要約】【課題】高温環境においても耐酸化性を発揮することのできる蒸気タービン設備用部材の製造方法、蒸気タービン設備用部材、蒸気加減弁、蒸気タービンを提供する。【解決手段】蒸気タービン設備用部材は、第１の金属材料からなり耐熱性を有する金属部材と、前記金属部材の表面から内部に渡って形成され、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料が拡散した拡散層を具備する。さらに、前記拡散層が形成された前記金属部材の表面に第２の金属材料が堆積した多孔質の堆積層を具備する。そして、前記堆積層の表面に形成され第２の金属材料の酸化物からなる酸化膜を具備することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属材料からなり耐熱性を有する金属部材と、
前記金属部材の表面から内部に渡って形成され、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料が拡散した拡散層と、
前記拡散層が形成された前記金属部材の表面に前記第２の金属材料を含む多孔質の堆積層と、
前記堆積層の表面に形成され前記第２の金属材料の酸化物からなる酸化膜と、
を具備したことを特徴とする蒸気タービン設備用部材。
【請求項２】
前記酸化膜は前記堆積層の外表面及び前記堆積層中の空孔壁面に形成されたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン設備用部材。
【請求項３】
前記第２の金属材料が、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｕ（銅）及びＡｌ（アルミニウム）から選ばれる１種以上の金属を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の蒸気タービン設備用部材。
【請求項４】
前記第２の金属材料が、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）及びＳｉ（ケイ素）から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材。
【請求項５】
前記第２の金属材料が、Ｃｏ（コバルト）を３０重量％以上、Ｃｒ（クロム）を１０重量％以上、Ｎｉ（ニッケル）を２０重量％以下含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材。
【請求項６】
前記酸化膜が少なくともＣｒ２Ｏ３及びＳｉＯ２の一方を含み、
前記堆積層がＦｅと、１〜２０重量％のＳｉとを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材。
【請求項７】
前記堆積層の厚さは５〜１０［μｍ］であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蒸気タービン設備用部材。
【請求項８】
蒸気室と、
前記蒸気室壁面に形成され蒸気を受け入れる入口部と、
前記蒸気室壁面に形成され前記蒸気を排出する出口部と、
前記出口部に形成された弁座と、
前記出口部と対向し前記蒸気室壁面に形成された貫通口と、
前記貫通口を介して前記蒸気室内に挿入された弁棒と、
前記弁棒の端部に配設され、前記弁座と対応して前記弁座を開閉する弁体と、
請求項１乃至７のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材からなり前記貫通口に配設され前記弁棒と摺接するブッシュと
を具備したことを特徴とする蒸気加減弁。
【請求項９】
タービンロータと、
請求項１乃至７のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材からなり前記タービンロータ内に植設された動翼と、
請求項１乃至７のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材からなり前記動翼と交互になるように配設された静翼と、
蒸気を前記動翼及び前記静翼に供給するノズルボックスと
を具備したことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１０】
請求項１乃至７のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材からなり、嵌合部を有し、前記嵌合部の嵌合面に前記酸化膜を具備する第１の部材と、
請求項１乃至７のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材からなり、前記第１の部材と嵌合する嵌合部を有し、前記嵌合部の嵌合面に前記酸化膜を具備する第２の部材と、
を具備したことを特徴とする蒸気加減弁。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材からなり、嵌合部を有し、前記嵌合部の嵌合面に前記酸化膜を具備する第１の部材と、
請求項１乃至７のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材からなり、前記第１の部材と嵌合する嵌合部を有し、前記嵌合部の嵌合面に前記酸化膜を具備する第２の部材と、
を具備したことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１２】
第１の金属材料からなり耐熱性を有する金属部材と、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料からなる電極とを間隙をおいて保持し、
前記金属部材及び前記電極に電圧を印加して前記間隙に放電を発生させることで、前記金属部材の表面に前記第２の金属材料を有する堆積層を形成するとともに前記金属部材内に前記第２の金属材料が拡散した拡散層を形成し、
前記堆積層の表面に前記第２の金属材料の酸化膜からなる酸化膜を形成することを特徴とする蒸気タービン設備用部材の製造方法。      
【請求項１３】
前記電極は、前記第２の金属材料の粉末又は前記第２の金属材料化合物の粉末を加熱又は圧縮により成形してなることを特徴とする請求項１２記載の蒸気タービン設備用部材の製造方法。
【請求項１４】
前記酸化膜は、前記第１の金属材料の焼戻し温度以下の温度で前記堆積層を加熱することにより形成されることを特徴とする請求項１２又は１３記載の蒸気タービン設備用部材の製造方法。
【請求項１５】
前記電極が、さらにＣ（炭素）及びＮ（窒素）から選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材の製造方法。
【請求項１６】
前記堆積層をさらにピーニング処理することを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項記載の蒸気タービン設備用部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表面に酸化膜を有する蒸気タービン設備用部材の製造方法、蒸気タービン設備用部材、蒸気加減弁、蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蒸気タービンを用いた発電設備（蒸気タービン設備）では、高い発電効率が要求されており、蒸気温度が上昇する傾向にある。蒸気温度が５６６℃〜６３０℃の場合、蒸気タービン設備に用いる部材としては、一般的に９〜１２％Ｃｒ系のステンレス鋼やニッケル基耐熱合金鋼が使用されている。
【０００３】
蒸気タービン設備の一例として、例えば蒸気加減弁では、蒸気流量を制御するために、弁棒及びブッシュ、スリーブ及び弁体それぞれが摺動する構造になっている。従来、かかる摺動する構造をなす摺動部材は、耐摩耗性を向上させるため窒化処理が施されてきた。
【０００４】
しかし、窒化処理では耐酸化性が得られないため、蒸気加減弁が高温蒸気により酸化すると、運転時間の経過とともに生成された酸化スケールによって摺動部材間の間隙が減少してしまう。その結果、定期検査ごとに酸化スケールを除去しなければ、摺動部材が固着してしまうという問題があった。
【０００５】
また、蒸気タービン設備の他の例として、例えば主蒸気管や再熱蒸気管では、生成した酸化スケールが成長し剥離してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１０１７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来の蒸気タービン設備用部材の製造方法、蒸気タービン設備用部材、蒸気加減弁、蒸気タービンでは、部材の耐酸化性が十分ではないという問題がある。本発明の実施形態は、かかる課題を解決するためになされたもので、高温環境においても耐酸化性を発揮することのできる蒸気タービン設備用部材の製造方法、蒸気タービン設備用部材、蒸気加減弁、蒸気タービンを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の蒸気タービン設備用部材は、第１の金属材料からなり耐熱性を有する金属部材と、前記金属部材の表面から内部に渡って形成され、前記第１の金属材料とは異なる第２の金属材料が拡散した拡散層を具備する。さらに、前記拡散層が形成された前記金属部材の表面に第２の金属材料が堆積した多孔質の堆積層を具備する。そして、前記堆積層の表面に形成され第２の金属材料の酸化物からなる酸化膜を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の蒸気タービン設備用部材の構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態の製造方法を実施するための製造装置の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態の製造方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】第１の実施形態の製造方法における蒸気タービン設備用部材の様子を示す断面図である。
【図４Ｂ】第１の実施形態の製造方法における蒸気タービン設備用部材の様子を示す断面図である。
【図４Ｃ】第１の実施形態の製造方法における蒸気タービン設備用部材の様子を示す断面図である。
【図４Ｄ】第１の実施形態の製造方法における蒸気タービン設備用部材の様子を示す断面図である。
【図４Ｅ】第１の実施形態の製造方法における蒸気タービン設備用部材の様子を示す断面図である。
【図５】第４の実施形態の製造方法により製造した部材を用いた蒸気加減弁の構成例を示す断面図である。
【図６】第５の実施形態の製造方法により製造した部材を用いた蒸気タービンの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態の蒸気タービン設備用部材）
第１の実施形態の蒸気タービン設備用部材において、高温の酸化条件下で長時間使用することのできる耐酸化性は、酸化の初期段階において部材表面に形成された酸化膜が保護性を有し、その後の新たな酸化物の生成を防止することによって発揮される。酸化膜が発揮する保護性は、膜をなす酸化物の種類に応じて異なるが、当該膜が緻密であることが必要である。このような緻密な酸化膜は、大気中の酸素を透過させないばかりでなく、蒸気タービン設備用部材をなす金属成分が酸化膜を通じて溶出することもない。したがって、金属酸化物（酸化スケール）の生成を抑制することができる。第１の実施形態の製造方法では、パルス放電により多孔質な堆積層を形成する。この堆積層は多孔質なだけでなく硬度が高い。さらに、堆積層を所定の条件で加熱することで、堆積層中の電極材料が堆積層の表面だけでなく堆積層中の空孔の表面にも緻密な酸化物を生成する。そのため、緻密で高い硬度を持ち、耐酸化性や保護性、摺動性に優れた構成とすることができる。
【００１１】
このように、実施形態の蒸気タービン設備用部材によれば、蒸気タービン設備の運転中に新たな（酸化膜上に）酸化物の生成することが抑制され、より高温、又は長期間での使用が可能となる。また、実施形態のタービン設備用部材は、優れた摺動性を有し、高温下で使用してもこの摺動性を維持することができる。
【００１２】
図１は、第１の実施形態の蒸気タービン設備用部材の構成の一例を示している。図１に示すように、第１の実施形態の蒸気タービン設備用部材１は、母材たる金属部材１０の一方の表面の表層部分に拡散層１２が形成されている。また、この実施形態による蒸気タービン設備用部材１は、拡散層１２に対応する金属部材１０の表面に堆積層２５が形成されている。この堆積層２５は空孔を有する多孔質層をなしている。
【００１３】
拡散層１２は、蒸気タービン設備用部材１をなす金属部材１０の被処理面表面から内部に向けて、電極材料２２が拡散し浸透した改質層である。拡散層１２では、電極材料２２が金属部材を構成する成分と溶け合い、電極材料２２が金属部材１０中に拡散浸透し、電極材料２２の含有量が金属部材１０の表面に向けて厚さ方向に徐々に増加する組成傾斜層の性質を示している。
【００１４】
また、堆積層２５の表面には酸化膜２６が形成されている。酸化膜２６は、堆積層２５の表面、すなわち、堆積層２５内部の空孔内壁面を含む堆積層２５の表面に形成されている。酸化膜２６は、堆積層２５中の電極材料２２の一部又は全部の酸化物により構成されている。本実施形態において、金属部材１０、拡散層１２、堆積層２５、酸化膜２６は必ずしも明確な境界を有するものでなく、連続した組成としてもよい。酸化膜２６を堆積層２５の一部としてもよく全部としてもよいことは言うまでもない。
【００１５】
第１の実施形態に係る蒸気タービン設備用部材１の製造方法としては、まず、電気絶縁性のある液中又は気中において、金属部材１０（第１の金属材料）の被処理面と、金属部材１０とは異なる材料からなる電極２０とを微小間隙で保持した状態で、当該微小間隙にパルス状の放電を発生させる。この放電のエネルギーにより、電極２０をなす電極材料２２を金属部材１０の表面に溶着させ、堆積させることで、拡散層１２及び堆積層を形成する。拡散層１２が組成傾斜層の性質を示すのは、パルス状の放電により電極材料２２が金属部材１０の被処理面に溶着した際、当該溶着部が部分的に高温となるため、電極材料２２が金属部材１０中に拡散するためである。また、後述するように、電極材料２２の組成や物性、パルス放電の条件などを適宜決定することで多孔質の堆積層を形成することができる。その後、金属部材１０に形成された堆積層を酸化処理することで堆積層２５を得ることができる。
【００１６】
（第１の実施形態の製造装置）
次に、図２を参照して、第１の実施形態の蒸気タービン設備用部材の製造方法に用いる製造装置について説明する。
【００１７】
［製造装置の構成］
図２は、第１の実施形態の製造方法に用いる製造装置２の概略を示している。図２に示すように、第１の実施形態の製造装置２では、加工液４０を貯留した加工槽３０を具備している。加工槽３０の加工液４０には、接続線が接続された金属部材１０が浸漬されている。金属部材１０の被処理面近傍には、当該被処理面と対向させた棒状の電極２０が配置されている。
【００１８】
金属部材１０及び電極２０は、閉回路を形成している。すなわち、金属部材１０は、直流電源Ｅの正極と接続されており、電極２０は、電流制限抵抗器Ｒ及びスイッチング素子Ｔｒを介して直流電源Ｅの負極と接続されている。加工液４０は、例えば電気絶縁性をもつ油である。加工液４０は、金属部材１０や電極材料２２が制御されずに酸化してしまうことを防止する作用をする。制御されず自然酸化することで酸化膜２６が不均質となり、保護性に劣るおそれがあるためである。スイッチング素子Ｔｒは、直流電源Ｅの電圧を電極２０及び金属部材１０の間に印加又は印加を停止する。
【００１９】
金属部材１０及び電極２０の間には、金属部材１０及び電極２０の間に発生した放電を検出する放電検出部５０が接続されている。放電検出部５０は、例えば金属部材１０及び電極２０の間の電位差を監視し、放電により生ずる当該電位差の変動を検出することで放電の発生を検出する。放電検出部５０の検出結果は、制御部６０に与えられる。制御部６０は、放電検出部５０が検出した放電発生の有無に基づいてスイッチング素子Ｔｒの開閉状態を制御する。
【００２０】
図２に示す例では、スイッチング素子Ｔｒは、バイポーラトランジスタ素子により実現している。すなわち、制御部６０の制御信号をベース端子で受け、コレクタに接続された直流電源Ｅの負極及びエミッタに接続された電流制限抵抗器Ｒの接続をオンオフ制御する。
【００２１】
電流制限抵抗器Ｒは、閉回路を流れる電流値を設定する。この電流値は、金属部材１０及び電極２０の間で発生する放電の態様を決定するパラメータである。また、制御部６０は、スイッチング素子Ｔｒの開閉タイミングを制御して、金属部材１０及び電極２０に印加される電圧波形を所定の形状に制御する。この電圧波形も、金属部材１０及び電極２０で発生する放電の態様を決定するパラメータである。すなわち、電流制限抵抗器Ｒの抵抗値と制御部６０の制御信号を調節することで、金属部材１０及び電極２０の放電状態を制御することができる。放電の発生を検出してパルス放電を発生させるので、パルスごとのエネルギーを一定とすることができる本実施形態の製造方法では、均質な拡散層１２及び堆積層２５を形成することができる。
【００２２】
Ｓｉ（ケイ素）など比較的抵抗値の高い材料を電極材料２２として用いる場合は、放電発生時に電極２０に電流が流れて生ずる電圧降下がパルス放電時の金属部材１０と電極２０の間の電圧に加わるため、放電検出部５０が放電の発生を認識できない可能性がある。この場合、電圧印加時間及び停止時間をあらかじめ決定し、周期的に電圧を印加、停止することで、パルス放電を検出せずにパルスごとのエネルギーを制御することができる。
【００２３】
この実施形態の製造方法では、上記したようにパルス放電を用いるため、放電パルス数やパルス放電時間を変更することにより拡散層１２及び堆積層２５の厚みを容易に調節できる。放電が発生する部分にのみ拡散層１２及び堆積層２５が形成されるため、所望の部分に局所的に形成することもできる。
【００２４】
（第１の実施形態の製造方法）
続いて、図２〜３、４Ａ〜４Ｅを参照して、第１の実施形態の製造方法を詳細に説明する。図２に示す製造装置２において、図４Ａに示すように、電極２０を金属部材１０の被処理面近傍に保持する（ステップ１００。以下「Ｓ１００」のように称する。）。電極２０の  保持は、図示しないアームや電極送り機構を用いて実現してもよく、作業員が直接保持しても構わない。
【００２５】
金属部材１０と電極２０の間の距離は、電圧を印加することによりパルス状の放電を発生し、電極材料２２を金属部材の表面から内部へ向けて拡散浸透させるとともに堆積させることのできる距離である。第１の実施形態では、金属部材１０と電極２０はその間に印加される電圧の大きさに応じた間隔で保持されている。
【００２６】
［パルス状放電］
制御部６０は、スイッチング素子Ｔｒを制御してオン状態として、金属部材１０及び電極２０に電圧を印加する。金属部材１０及び電極２０の距離が接近すると、図４Ｂに示すように、金属部材１０及び電極２０の間に放電が発生する（Ｓ１０２）。
【００２７】
このとき、金属部材１０及び電極２０に供給する電流パルスの電流値やパルス幅（放電持続時間）、放電休止時間（電圧を印加しない時間）をもとに算出した抵抗値及び電圧波形を予め電流制限抵抗器Ｒ及び制御部６０に設定しておく。放電が発生すると、放電検出部５０は、金属部材１０及び電極２０の間の電圧の低下と低下のタイミングに基づいて放電の発生を検出し、制御部６０は、放電発生の検出から所定の時間（パルス幅）後にスイッチング素子Ｔｒを制御してオフ状態とする。制御部６０は、スイッチング素子Ｔｒをオフ状態とした時から所定の時間（休止時間）後に再びスイッチング素子Ｔｒをオン状態とする。これらの動作を繰り返し行うことにより、設定した電流波形に応じた放電を連続的に発生させることができる。
【００２８】
［堆積層形成］
金属部材１０及び電極２０の間に連続的に放電が発生すると、図４Ｂに示すように、電極２０をなす電極材料２２が金属部材１０の被処理面に向けて飛び出す。また、図４Ｃに示すように、放電により金属部材１０の被処理面に放出された電極材料２２は、金属部材１０の被処理面から内部に拡散して拡散層１２を形成するとともに、当該被処理面に堆積する。その結果、金属部材１０の被処理面には、多孔質の堆積層２４が形成される（Ｓ１０４）。
【００２９】
堆積層２４は、概ね電極材料２２により構成され、電極材料２２が極めて緻密に存在する状態となる。金属部材１０の被処理面の表層部分（拡散層１２）は、金属部材１０における電極材料２２の組成比が被処理面から金属部材１０の内部に向かって被処理面の厚さ方向に徐々に小さくなる組成傾斜層の性質を呈する。
【００３０】
ここで、拡散層１２の厚さはおおよそ１０［μｍ］とすることが好ましい。拡散層１２の厚さがこれより厚すぎると、入熱量が多くなり金属部材が変形、変質したり、その強度が低下したりするおそれがあるためである。拡散層１２及び堆積層２４は必要に応じて金属部材１０表面の全部又は一部に形成することができる。
堆積層２４を形成した後、必要に応じて、堆積層２４の上表面を工作機械などにより最小限度で加工して、蒸気タービン設備用部材１を所定の形状や寸法とし、蒸気タービン設備用部材１の表面を所望の表面粗さとすることができる（Ｓ１０５）。
【００３１】
［堆積層の加熱酸化処理］
本実施形態の製造方法では、堆積層２４を形成した後、図４Ｄに示すように加熱手段３５によって加熱酸化処理を行う。この加熱酸化処理により、堆積層２５の表面及び堆積層２５中の空孔の表面に酸化膜２６を形成する。かかる処理により緻密化し保護性を向上させた堆積層２５を得ることができる。また、蒸気タービン設備用部材１の表層部分を緻密でより高硬度にすることができ、摺動性を向上させることができる。
【００３２】
加熱酸化処理の温度は、金属部材１０の焼戻し温度以下である。これは、金属部材１０及び堆積層２５の強度低下や変質、変形、堆積層２５や酸化膜２６の結晶粒の粗大化による保護性の低下を抑止するためである。加熱酸化処理の温度は、具体的には金属部材１０の焼戻し温度以下で、かつ電極材料２２が酸化する温度である６００〜６５０℃程度が好ましい。加熱手段３５は、前記した温度を得られる方法であれば限定されない。具体的には、バーナー、電子ビーム、レーザー、アーク電流によるアーク加熱、プラズマ加熱などの加熱方法が挙げられる。また、粒子が衝突する際に発生する熱を利用して加熱する方法（例えば、後述するピーニング処理）や、局所加熱が可能なその他公知の方法を用いることができる。
【００３３】
また、本実施形態の製造方法では、パルス放電により、空孔の極めて小さい多孔質な堆積層２５を形成している。堆積層２５は、一定の厚みを持って形成されており、また、電極材料２２により形成されている、したがって堆積層２５自体の硬度が高い。また、堆積層２５は多孔質であるため摺動性に優れる。さらに、この堆積層２５表面の電極材料２２を酸化させることにより、より緻密で、耐酸化性及び摺動性に優れるものとすることができる。さらに、酸化膜２６は高い硬度を持つため、摺動性に優れるとともに、摺動による耐摩耗性を向上することができる。ここで、電極材料２２がＣｏ基硬質合金（Ｃｒ含有量が１０〜３０重量）の場合、Ｃｏそのものが耐酸化性を持つため、酸化膜２６への酸化スケール生成をより抑制することができる。酸化スケールの生成が抑制されれば、蒸気タービンを構成する部材の間隙を長期間適正に保つことができるだけでなく、摺動性を向上させることができる。
【００３４】
このように、本実施形態の製造方法によって、摺動特性に優れ、耐酸化性を有する蒸気タービン設備用部材１を得ることが可能である。
【００３５】
この実施形態の製造方法では、パルス放電を用いているため、溶接、溶射などの方法と比較して堆積層２５を多孔質とすることが容易である。図４Ｃのように堆積層２４を多孔質とすることで、酸化膜２６を堆積層２５の上面と、堆積層２５中の空孔の表面（図４Ｄ、図４Ｅに示す）に形成し、緻密なものとすることができる。堆積層２５を多孔質とする要素は、以下の１）〜６）があり、本実施形態の製造方法では、これらの要素を考慮して拡散層１２と多孔質な堆積層２５を形成することができる。
１）電極材料の構成粒子径
２）電極材料の構成粒子の結合力
３）電極材料、金属部材及び加工液の熱伝導率、熱伝達率
４）放電処理時の電流値
５）放電処理時のパルス時間設定（ＯＮ／ＯＦＦ時間）
６）加工液中の微粒子濃度
【００３６】
本実施形態の電極２０は、第２の金属材料である電極材料２２の粉末を圧縮成形する方法などにより構成する。電極材料２２の粉末は、放電エネルギーにより電極２０から金属部材１０に向けて飛び出すとともに溶融しながら堆積する。粉末の表面積は粒径の２乗に比例するのに対し、体積は粒径の３乗に比例することから、このとき、粉末の粒子径が小さいほど単位体積当たりの熱エネルギーを大きくすることができる（要素１）。
【００３７】
また、本実施形態のパルス放電処理では、パルス放電を繰り返し発生させ、電極材料２２を含む小さな盛り上がり（突起物）を徐々に積層するとともに放電エネルギーで溶着させる。放電時間を長くすることや、放電電流を大きくすることでパルスごとのエネルギーを大きくすることができる。そうすると１回の放電（パルス）で形成される突起物や突起物間の空隙が大きくなる。また、突起物や突起物間の空隙の大きさは、パルスごとのエネルギー、電極材料２２の構成粒子径、電極材料２２の構成粒子の結合力などに応じて決定される（要素１，２）。
【００３８】
本実施形態の製造方法では、パルス放電を用い、電極材料２２を金属部材１０表面に向けて放出させる。放電の熱により電極材料２２は溶融して金属部材１０表面に溶着するとともに金属部材１０表面から内部へ拡散浸透する。金属部材１０及び電極材料２２の熱伝導率が大きいと、溶融した電極材料２２の熱が金属部材１０及び堆積層２４中に伝導し拡散する。そして、溶融した電極材料２２が再凝固し堆積層２４を形成する。その上にさらに放電を繰り返すことで電極材料２２が堆積する。したがって、金属部材１０及び電極材料２２の熱伝導率が大きいと金属部材１０や電極材料２２を構成する粒子間の接触面積が僅かでも熱を拡散させることができ、溶融した電極材料２２の凝固が速く起こる。そのため、金属部材１０や電極材料２２の熱伝導率が大きいと放電によって積層した突起物間の空隙が埋まりきる前に凝固するため、堆積層２４を多孔質とすることができる（要素３）。
【００３９】
以上のような電極材料２２の熱伝導率、電極材料２２を構成する粒子の粒径、パルス放電条件やその他の各要素を考慮して微小な空孔を有する堆積層２４を形成することができる。
【００４０】
［第１の実施形態の製造方法の作用］
この実施形態の製造方法においては、パルス放電によって、多孔質な堆積層２４を形成している。そして、堆積層２４の表面（堆積層２４中の空孔の表面を含む）の電極材料２２を酸化させ、酸化膜２６が形成された堆積層２５を得ている。堆積層２４は、多孔質であるため多くの空孔を有しており、酸化物が空孔の界面にも生成する。堆積層２５は極めて緻密で保護性が高く、硬度の高いものとなる。また、生成した酸化物により空孔の空隙が減少し、堆積層２４は、より緻密な堆積層２５となる。さらに、前述した実施形態の電極材料２２を用いるので、この酸化膜２６は、緻密で堅く簡単に破壊や侵食されることがなく、保護性を高くすることができる。例えば、酸化膜２６として電極材料２２のＣｒを由来とするＣｒ２Ｏ３（酸化クロム）を生成すると、保護性に優れるものとなる。これは、Ｃｒ２Ｏ３は、コランダム型構造をもつため、熱に安定であるからであり、不動態であるため優れた耐酸化性を持つからである。
【００４１】
なお、電極材料２２の量が少ないと、酸化スケールが生成してしまう。これらは、例えば電極材料２２や金属部材１０に含まれるＣｒと、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどにより生成したＦｅＣｒ２Ｏ４、Ｆｅ３Ｏ４、ＮｉＣｒ２Ｏ４、ＣｏＣｒ２Ｏ４などである。本実施形態の製造方法では、パルス放電を用いて電極材料２２からなる堆積層２５を形成し、保護性に優れる酸化膜２６を得ることができる。
【００４２】
本実施形態の堆積層２５は、多孔質なために熱伝導率が一般的な固体金属材料より小さい。したがって、加熱酸化処理の際、表面からの熱は母材たる金属部材１０へ伝わりにくく、金属部材１０への入熱を最小限とすることができる。
【００４３】
また、加熱によって形成される酸化膜２６は、緻密であり優れた摺動性を持つ。また、堆積層２５は多孔質であるがゆえに熱エネルギーを吸収して蓄えることができる。そのため、高温でエネルギーを蓄積し、粒子間の拡散接合が促進されて、粒界や空隙が減少する。そうすると、粒子と粒子の結合強度が大きくなる、すなわち、堆積層２５及び酸化膜２６の硬度や強度を向上させて摺動性を向上させることができる。
【００４４】
また、第１の実施形態の製造方法では、パルス状放電により金属部材１０の被処理面の表面改質を行っている。すなわち、従来の溶接や溶射、焼結などによるコーティングと比較して、部材に対する入熱を少なくすることができる。したがって、対象部材を殆ど変形させることがない。さらに、この実施形態の製造方法では、拡散層１２において、電極材料２２の成分が金属部材１０表面から内部に浸透して溶け合って接合している。したがって、拡散層１２が金属部材１０から剥がれることがない。また、溶接を用いておらず、拡散層１２に残留応力が発生することがない。拡散層１２は傾斜機能材料となり線膨張係数の差が殆ど生じないための熱応力が緩和されている。したがって拡散層１２に割れが起きることもない。
既存技術として、プラズマ溶接により、Ｃｏ基硬質合金（例えば、ステライト（登録商標））を肉盛した肉盛部を形成する方法がある。この実施形態の製造方法は、パルス放電によって堆積層２５を既存のプラズマ溶接による肉盛部よりと比較し低硬度とすることができる。したがって、この実施形態の製造方法とプラズマ溶接を用いた製造方法を組合せることで、双方の表面硬度に差異を生じさせることができ、カジリ防止の観点からも望ましい。また本実施形態の製造方法では多孔質の堆積層２５の表面に酸化膜２６を形成しており、既存のプラズマ溶接による肉盛部にはない、優れた摺動性を持つ蒸気タービン設備用部材１を得ることができる。このように、第１の実施形態の製造方法によれば、緻密で堅く簡単に破壊や侵食されることがない蒸気タービン設備用部材１を製造することができる。
【００４５】
なお、上記説明した実施形態の製造方法・製造装置では、スイッチング素子Ｔｒとしてトランジスタを用いているが、電圧の印加を制御できる素子であればどのようなものでも構わない。また、上記実施形態では、電流制限抵抗器Ｒにより電流値の制御を実現しているが、電流値が制御できれば他の方法でもよいことは言うまでない。
【００４６】
［母材と電極］
ここで、本実施形態における金属部材１０及び電極２０について説明する。この実施形態における蒸気タービン設備用部材１の金属部材１０（第１の金属材料）は、蒸気タービンプラントの高温用材料として一般的に使用される材料からなる。例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｖ（バナジウム）、Ｗ（タングステン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｔｉ（チタン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）のいずれかを含むクロム−モリブデン鋼、クロム−モリブデン−バナジウム鋼、クロム−モリブデン−タングステン−バナジウム鋼、９％クロム鋼、１２％クロム鋼、Ｎｉ基やＣｏ基の耐熱合金鋼などを用いることができる。
【００４７】
また、電極材料２２は、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｕ，Ａｌなど、酸化膜２６の形成に適した金属を用いることができる。
【００４８】
本実施形態の電極材料２２は、堆積層２５を多孔質とするために、熱伝導率が大きい金属材料を用いる。具体的に、電極材料２２は熱伝導率が９０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上であることが好ましい。熱伝導率が９０[Ｗ／ｍ・Ｋ]以上の材料として、上記した中では、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌやこれらの合金などが挙げられる。当該材料を電極材料２２とすることで、多孔質な堆積層を得ることが可能となる。また、前記したのと同様の理由により、母材たる金属部材１０の熱伝導率も大きいことが望ましい。
【００４９】
前記した中で、Ｃｏは耐酸化性に優れる。したがって、本実施形態において、電極材料２２が保護性に優れるＣｏを含むことで、金属部材１０に由来する酸化スケールの生成を抑制することができる。本実施形態の電極材料２２がＣｏ基硬質合金（Ｃｒ含有量が１０〜３０重量％）の場合、高温下においても酸化スケールの生成を抑制することができる。また、Ｃｏは鉄鋼材料に比べて硬度も高く，高温下で硬度があまり低下しない。したがって、電極材料２２がＣｏを含むことで、耐酸化性、耐エロージョン性に優れたタービン設備用部材１を得ることができ、特に、摺動部や嵌合部を有する部材に好適である。
【００５０】
本実施形態の製造方法で用いる電極材料２２がＣｒを含むと、耐酸化性、摺動性に優れたタービン設備用部材１を得ることができる。Ｃｒ（クロム）は、酸化により高温下で潤滑性を持つＣｒ２Ｏ３を生成するためである。このＣｒ２Ｏ３は不動態であり熱に対して安定であることも理由である。このように、電極材料２２がＣｒを含有すれば、緻密で保護性の高い酸化膜２６を生成することができる。電極材料２２に対するＣｒ含有量は１０重量％以上とすることが好ましい。Ｃｒ含有量が１０重量％以上であるとＣｒ２Ｏ３を生成し易やすく、酸化膜２６の摩擦係数を小さくできるため摺動性を向上させることができる。
【００５１】
本実施形態の製造方法で用いる電極材料２２がＮｉ（ニッケル）を含むと、堆積層２５へ延性を与え、パルス放電処理時及び処理後のクラックや欠陥の発生を低減することができる。特に、大面積へのパルス放電処理を施した場合に、耐割れ性を向上することができる。この場合のＮｉ含有量は２０重量％未満が好ましい。Ｎｉ含有量が２０重量％以上であると、酸化膜２６表面の摩擦係数が大きく摺動性に劣るおそれがある。また、高温下でＣｒ２Ｏ３の生成を阻害するおそれもある。
【００５２】
本実施形態の製造方法で用いる電極材料２２がＳi（ケイ素）を含むと、高温下にて酸化ケイ素を生成し、Ｃｒ２Ｏ３との相乗効果で摺動特性が向上する。酸化ケイ素たるＳｉＯ２は非晶質である。本実施形態の製造方法では、放電エネルギーにより溶融した電極材料粒子が積層して堆積層２５となるため、堆積層２５には、粒子と粒子の間、すなわち粒界が存在する。ＳｉＯ２がこの結晶粒界に生成することで、高温条件下で堆積層２５中への酸素透過を防止し、その結果、金属部材１０が酸化して酸化スケールを生成することを抑制することができる。Ｆｅ及びＳｉを含む第２の金属材料を用いて、堆積層２５のＳｉ含有量を1〜２０重量％とすることにより、優れた耐酸化スケール性及び耐エロージョン性を得ることができる。この場合、堆積層２５の厚さは５〜１０μｍが好ましい。さらに、堆積層２５は、非晶質の酸化ケイ素を含むことが好ましく、Ｓｉの含有量が３〜１１重量％、硬度が６００〜１１００ＨＶであることが好ましい。
【００５３】
また、本実施形態の製造方法で用いる電極材料２２がさらにＣ（炭素）又はＮ（窒素）を含むと、堆積層２５の表面に後述する加熱酸化処理の際に電極材料２２（第２の金属材料）の炭化物や窒化物を生成することができる。この炭化物や窒化物は耐熱性を持ち、優れた強度を持つことからより強固な蒸気タービン設備用部材１を得ることができる。電極材料２２は、金属、金属化合物又はセラミックを用いることができる。
【００５４】
本実施形態の電極２０は、電極材料２２（第２の金属材料）の粉末から圧縮成形した成形体又は加熱処理した成形体により構成することができる。電極２０の形状は、製造される蒸気タービン設備用部材１の形状や用途、パルス放電処理に用いる装置の態様に応じて決定することができる。例えば、電極２０の横断面形状を金属部材１０の幅や軸方向の長さに合わせて長方形としたり、金属部材１０が円筒形などである場合には、電極２０の表面を金属部材１０の外周面に沿った円弧状とすることができる。電極２０の形状を適宜変更することにより、安定にパルス状の放電を発生させ、拡散層１２及び堆積層２５を均質に形成することができる。また、金属部材１０の所望の部分に拡散層１２及び堆積層２５を形成することができる。
【００５５】
（第１の実施形態の製造装置の変形例）
上記実施形態では、加工槽３０に貯留した加工液４０中にて放電を発生させているが、これにも限定されない。例えば、加工液ではなく、アルゴンなどの不活性ガス中にて放電させても同様の効果を奏することができる。すなわち、金属部材を無秩序に酸化させてしまうことのない雰囲気中であれば、どのような環境下で処理しても構わない。
【００５６】
具体的には、例えばＴＩＧ溶接などと同様に、電極２０が取り付けられるトーチと、トーチにガス管路を介してガスを供給するガスボンベとを用意する。ガスボンベから供給される不活性ガスは、ガス管路及びトーチ内に形成されたガス流路を介して電極２０の周囲から、金属部材１０の被処理面に向けて噴出するように構成する。不活性ガスの拡散を防止するため、トーチの周囲にカバーを設けてもよい。電極２０が取り付けられるトーチは、手動又はトーチを支持するとともにトーチを移動させて走査動作を行うための走査アーム、走査アームを駆動するための走査アーム駆動機構などを備える。電極材料は例えばＣｒなどからなり、電極の形状はトーチに適した棒状又は連続供給を行なうためのワイヤー状とする。
【００５７】
かかる構成の製造装置により、パルス放電作業の自由度が増し（作業性が向上し）、たとえば３次元曲面を有する金属部材１０に対してもパルス放電処理を行うことができるから、複雑な形状を有する蒸気タービン設備用部材１や加工槽に浸漬することができない大きさの蒸気タービン設備用部材１を製造することが可能になる。
【００５８】
すなわち、本発明の実施形態は、酸化膜２６を生成する酸化材をパルス放電にて蒸気タービン設備用部材１に堆積層２５として形成するから、蒸気タービン設備用部材１の材料である金属部材１０は特に限定されない。
【００５９】
第１の実施形態によれば、拡散層１２内で線膨張係数の差が殆ど生じない。したがって、線膨張係数の相違を考慮する必要がない。そのため、拡散層１２を形成できる金属部材１０と電極材料２２の選定や組合せの自由度を高め蒸気温度や高温強度に応じて決定することができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る製造方法について説明する。この実施形態の製造方法は、第１の実施形態の加熱酸化処理における加熱方法を変更したものである。以下の説明において、第１の実施形態と共通する要素については共通する符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００６１】
図４Ｃに示すように、堆積層２４を形成した金属部材１０を用いて、蒸気タービン設備において高温蒸気にさらされる部品を製造する。その後当該設備を運転することにより、高温蒸気によって堆積層２５中の空孔の表面と、堆積層２５の上表面の電極材料２２を酸化させる（Ｓ１０６）。その結果、堆積層２５表面に酸化膜２６が形成される。
【００６２】
本実施形態の製造方法では、堆積層２４を形成した後、そのまま蒸気タービンプラントに適用する。運転中のプラントは極めて高温であることから、運転開始から数時間乃至数十時間で高温蒸気と電極材料２２が反応し、非常に短時間で、酸化膜２６を形成することができる。
【００６３】
このようにして得られた、酸化膜２６を形成した堆積層２５によって、第１の実施形態の酸化膜２６と同様な作用、効果を得ることができる。すなわち、本実施形態においても、摺動特性に優れ、耐酸化性を有する蒸気タービン設備用部材１を提供することが可能である。
【００６４】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の製造方法は、第１の実施形態の製造方法において酸化膜２６を形成した後（図３のステップ１０６の後）、ピーニング処理を施すものである。以下の説明において、第１の実施形態と共通する要素については共通する符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００６５】
パルス放電処理では金属部材１０への入熱は極めて小さいが、パルス放電を繰り返す過程で金属部材１０と電極材料２２が局所的に溶融と再凝固を繰り返す。そのため、堆積層２５の表層部には、再凝固時の収縮に伴う残留引張り応力が生じる。酸化膜２６が形成された堆積部２５の表層をピーニング処理することで、この残留引張り応力を除去し、さらに摺動性と機械的特性を向上させることができる。
【００６６】
ピーニング処理として具体的には、ショットピーニング、レーザーピーニング、ＷＰＣなどの方法が挙げられる。これらの方法は、部材表面に金属若しくはセラミックス粒子を噴射し、又はレーザーを照射することにより、部材表面の種々の特性を向上させる表面改質技術の一種である。本実施形態では、ショットピーニング又はＷＰＣにより粒子を堆積層２５の表層に衝突させてピーニング処理を行う。
本実施形態の製造方法では、例えば、５０ｍ／ｓｅｃ以上の速度又は噴射圧力３ｋｇ／ｃｍ２で粒子を堆積層２５に向けて噴射する。噴射する粒子の硬さは、本実施形態の堆積層２５の硬さと同等かそれ以上とする。このような粒子として、金属、シリカビーズ、ガラスビーズ、セラミックスなどを粒子状にした粉末を用いることができる。本実施形態の製造方法におけるピーニング処理では、前記した粒子が堆積層２５に連続的に衝突し、その衝撃力によって残留圧縮応力が付与され、その結果残留引張り応力を除去する。また、粒子が衝突する際に堆積層２５や堆積層２５の表層の酸化膜２６の温度が上昇して、ミクロ的に高温となった後急冷される。こうして堆積層２５や酸化層２６の組成が微細化し、空隙が減少し結晶同士の結合が強くなる。
【００６７】
本実施形態の製造方法では、ピーニング処理を施すことにより、耐割れ性、耐エロージョン性を向上させることができる。ピーニング処理により、パルス放電処理で発生した表面のマイクロクラックを修復することもできる。したがって、本実施形態の製造方法によれば、高硬度で靭性に優れ、機械的特性に優れた蒸気タービン設備用部材１を得ることができる。また、本実施形態の製造方法によって得られる蒸気タービン設備用部材１は、高硬度で機械的特性に優れるため、特に、摺動部を有する部材に適したものとなる。
なお、この実施形態では図３のＳ１０６の後にピーニング処理を行っているが、これには限定されない。図３のＳ１０４またはＳ１０５の後、すなわち堆積層２５を形成した後に行っても同様の効果を奏することができる。
【００６８】
（第３の実施形態の変形例１）
この変形例は、前記したピーニング処理で用いる粒子をＣｒやＣｒ化合物としたものである。この変形例では、被処理部に衝突する際に発生する熱による常温拡散現象を利用して被処理部の特性を向上させることができる。粒子の衝突した部分は局所的に非常に高温となり、活性状態となる。その際、衝突した粒子と被処理部表層の組成物が反応し、吸着や結合をする。その結果、粒子を被処理部へ拡散、浸透させることができる。拡散現象には、Ｆｅ格子とその内部に固容されることのできるＣ（炭素）のように、金属部材１０を構成する元素と拡散する元素とが固溶体を作る格子拡散（結晶格子内を縫いつつ進行する拡散）のほか、粒界拡散（結晶粒界に沿って進行する拡散）、表面拡散（表面に沿って進行する拡散）がある。
【００６９】
この変形例の製造方法では、噴射する粒子をＣｒやＣｒの化合物の粒子としてピーニング処理を行う。したがって、常温拡散現象により、被処理部たる堆積層２５の表層部にＣｒやＣｒの化合物を豊富に存在させることができる。したがってＣｒが豊富な堆積層２５に加熱酸化処理を施すことで、より優れた耐酸化性や保護性を有する酸化膜２６を形成することが可能となる。
【００７０】
（第３の実施形態の変形例２）
この変形例は、第３の実施形態において、多孔質な堆積層２５の微小な空孔に、金属、金属化合物、セラミックスの粉末などを注入して介在させたものである。そして、当該介在物を含んだ堆積層２５を第１又は第２の実施形態に示すものと同様の手段により加熱酸化処理する。加熱処理により、酸化膜２６を形成することができる。このようにして、より優れた耐酸化性や保護性を有する蒸気タービン設備用部材１を形成することが可能となる。
【００７１】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る蒸気加減弁について説明する。この実施形態の蒸気加減弁は、第１の実施形態の製造方法により製造した蒸気タービン設備用部材１を用いて構成したものである。以下の説明において、第１の実施形態と共通する要素については共通する符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００７２】
高圧タービンの前段に使用される蒸気加減弁３は、図５に示すように、蒸気弁本体２００、ブッシュ２０１、上蓋２０２、蒸気の出口としての弁座２０３、弁体２０４、弁棒２０５、蒸気の入口である開口２０７、蒸気の出口である開口２０８、弁棒２０５及び弁体２０４の挿入口である開口２０９を有する。
【００７３】
蒸気弁本体２００には、蒸気の流入口である開口２０７と、この開口２０７から流入した蒸気が流出する出口である弁座２０３と、この弁座２０３と対向して設けられた開口２０９と、中央部に設けられた空間である蒸気室２１０とが備えられている。
【００７４】
蒸気弁本体２００の蒸気室２１０には弁座２０３が設けられている。弁座２０３には、蒸気の出口である開口２０８が設けられている。この開口２０８は蒸気弁本体２００から蒸気を流出させるものである。
【００７５】
蒸気弁本体２００では、開口２０９を通じて蒸気室２１０内に挿入された弁棒２０５の軸方向の動きにより弁体２０４にて弁座２０３の開口２０８（出口）を開閉する。
【００７６】
上蓋２０２は蒸気弁本体２００の開口２０９の上部に固定されており、蒸気弁本体２００の上面を閉塞するものである。上蓋２０２には上下方向に貫通する貫通口が設けられており、開口２０９に続いている。また上蓋２０２の上方には油圧駆動機構２０６が支持されている。油圧駆動機構２０６には弁棒２０５が下方（鉛直方向）に向けて支持（連結）されている。
【００７７】
この弁棒２０５は油圧駆動機構２０６により上下に往復動作するようになっている。この例の場合、上蓋２０２の貫通口が弁棒２０５との摺動面となることから、この部分に、摩擦に強い金属を素材とする円筒状のブッシュ２０１が挿着されている。
【００７８】
このブッシュ２０１と上蓋２０２を総称して弁棒支持部という。この弁棒支持部は蒸気弁本体２００の開口２０９の上部に、弁棒２０５を囲むように設けられている。弁棒支持部は軸方向に動く弁棒２０５が横ぶれしないように支持（ガイド）するものである。
【００７９】
すなわち、蒸気加減弁３は、ボイラからの蒸気を開口２０７から蒸気室２１０内に流入Ｉｎさせ、油圧駆動機構２０６が弁棒２０５の先端の弁体２０４を引き上げ又は押し付ける動作（往復動作）を行うことにより、弁座２０３の開口２０８が開閉し蒸気室２１０からの蒸気の流出Ｏｕｔを制御するものである。
【００８０】
弁体２０４は弁座２０３に当接して弁座２０３の開口を開閉するように設けられている。この弁体２０４は蒸気弁本体２００内部の上蓋２０２の貫通口に挿入された弁棒２０５の先端部に設けられている。
【００８１】
このような構造の蒸気加減弁３では、油圧駆動機構２０６により弁棒２０５が上下方向に駆動されると、弁体２０４が弁座２０３と当接又は開離して蒸気の流路が開閉し、高圧タービンへ流れる蒸気量が制御されることで高圧タービンの回転数が制御される。
【００８２】
ボイラから送られる高温蒸気と接する弁本体２００、ブッシュ２０１、弁体２０４、弁棒２０５、上蓋２０２などは、第１の実施形態に係る製造方法により製造され、高温蒸気と接する部分・面に酸化膜２６（初期酸化膜）が形成されている。
【００８３】
この実施形態の蒸気加減弁３によれば、第１の実施形態に係る蒸気タービン設備用部材１を用いて構成したので、緻密で堅い構造とすることができ、破壊や侵食されることを防ぐことができる。また、酸化スケールの生成が防止されるため、蒸気加減弁３の各部材の間隔を小さくできるとともに、間隔を管理することができ、この間隔を長期間適正に保つことができる。特に、ブッシュ２０１、弁棒２０５を本実施形態の蒸気タービン設備用部材１とした場合には、間隙からの蒸気漏洩量を減少させて高効率で信頼性の高い弁装置とすることができる。これらの摺動部を有する蒸気加減弁３の部材に第１の実施形態の蒸気タービン設備用部材１を適用すると、酸化スケールの生成により摺動性が低下することがない。また、摺動部を有する部材に、電極材料２２としてＣｒやＣｒを含む金属を用いた第１の実施形態の蒸気タービン設備用部材１を適用することで、摺動性を向上させることができる。電極材料２２としてＣｏ（コバルト）基硬質合金を用いれば、エロージョンが発生しやすい弁棒２０５とブッシュ２０１などの摺動面においても、破壊、侵食されることのない本実施形態の蒸気加減弁３を提供することができる。
【００８４】
さらに、蒸気弁本体２００、ブッシュ２０１、上蓋２０２、弁座２０３、弁体２０４などの嵌合部を有する部材を、Ｓｉを多く含んだ電極材料２２を用いた本実施形態のタービン設備用部材１により構成すれば、優れた耐エロージョン性を有する蒸気加減弁３を得られる。これら嵌合部周辺は流速が速くエロージョン環境化にある。エロージョンにより、嵌合部の微小な間隙には酸化スケールが生成しやすく、定検時の分解作業を困難なものとする。当該嵌合部を有する部材を、Ｓｉ含有量1〜２０重量％の酸化膜２６を形成した第１の実施形態の蒸気タービン設備用部材１により構成することで、耐酸化スケール性及び耐エロージョン性を持つ蒸気タービン部材を得ることができる。
【００８５】
なお、この実施形態の蒸気加減弁３は、第１の実施形態の製造方法により製造された蒸気タービン設備用部材１を用いて構成したが、これには限定されない。第２、第３の実施形態の製造方法により製造された蒸気タービン設備用部材１を用いて蒸気加減弁３を構成してもよい。
また、ここでは蒸気加減弁３について説明しているが、第１の実施形態に係る蒸気タービン設備用部材１を用いて、蒸気加減弁３と同様な動作や機能を有する他の蒸気タービン用蒸気弁を構成しても同様の効果を奏することは説明するまでもない。
【００８６】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る蒸気タービンについて説明する。この実施形態の蒸気タービンは、第１の実施形態の製造方法により製造した蒸気タービン設備用部材１を用いて蒸気タービンを構成したものである。以下の説明において、第１の実施形態と共通する要素については共通する符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００８７】
図６に示すように、蒸気タービン４は、内部ケーシング３２０とその外側に設けられた外部ケーシング３２１とから構成される二重構造のケーシングを備えている。また、内部ケーシング３２０内に動翼３２２が植設されたタービンロータ３２３が貫設されている。このタービンロータ３２３は、ロータ軸受３２４によって回転可能に支持されている。
【００８８】
内部ケーシング３２０の内側面には、タービンロータ３２３の軸方向に動翼３２２と交互になるように静翼３２５が配設されている。タービンロータ３２３と各ケーシングとの間には、作動流体である蒸気の外部への漏洩を防止するために、グランドラビリンス部３２６ａ、３２６ｂ、３２６ｃ、３２６ｄが設けられている。
【００８９】
図６に示すように、内部ケーシング３２０の入口部３２０ａには、ノズルボックス３２７が設けられている。ノズルボックス３２７は、内部ケーシング３２０とタービンロータ３２３との間（すなわち内部ケーシング３２０の入口部３２０ａの内側部分）に配置され、ノズルボックス３２７の出口部に第１段の静翼３２５（第１段のノズル）を備える。ノズルボックス３２７へ供給された蒸気は、第１段の静翼３２５を通過して第１段の動翼３２２へ導かれる。
【００９０】
外部ケーシング３２１の入口部３２１ａと、内部ケーシング３２０の入口部３２０ａとの間には、それらに連結する、蒸気入口管として機能する入口スリーブ管３４０が設けられている。この入口スリーブ管３４０は、主蒸気管３２８からの蒸気をノズルボックス３２７内へ導く。
【００９１】
蒸気タービン４は、膨張仕事をしながら内部ケーシング３２０内の蒸気通路を流動し、最終段の動翼３２２を通過した作動流体である蒸気を内部ケーシング３２０内から蒸気タービン４の外部に導く排気流路３２９を備えている。
【００９２】
この実施形態の蒸気タービン４では、内部ケーシング３２０、動翼３２２、タービンロータ３２３、静翼３２５、グランドラビリンス部３２６ａ，３２６ｂ，３２６ｃ，３２６ｄ、入口スリーブ管３４０、排気流路３２９、主蒸気管３２８など高温蒸気が接する構成部分に第１の実施形態に係る酸化膜２６（初期酸化膜）が形成された蒸気タービン設備用部材１を用いている。したがって、耐酸化性に優れ長寿命かつメンテナンス性に優れた蒸気タービンを提供することができる。特に、動翼３２２、タービンロータ３２３、静翼３２５、グランドラビリンス部３２６ａ，３２６ｂ，３２６ｃ，３２６ｄなどの構成部分において高い摺動性を得ることができるから、長寿命の蒸気タービンを提供することができる。
したがって、第１の実施形態のタービン設備用部材１を用いれば、長期間適正に運転でき、メンテナンス性に優れた蒸気タービンを提供することができる。
【００９３】
また、エロージョンの発生しやすい動翼３２２や静翼３２５を、電極材料としてＣｏ（コバルト）基硬質合金を用いた第１の実施形態に係る蒸気タービン設備用部材１により構成することで、耐エロージョン性に優れ長寿命かつメンテナンス性に優れた蒸気タービンを提供することができる。
また、第１〜第３の実施形態の製造方法によれば、放電が発生する部位にのみ拡散層１２及び堆積層２５が形成されるため、所望の部分に局所的に形成することができる。したがって、動翼３２２や静翼３２５などの、エロージョンの特に発生しやすい部位に限定して酸化膜２６を形成することができる。
【００９４】
動翼３２２や、高圧蒸気のグランド部となるグランドラビリンス部３２６を、Ｓｉを多く含んだ電極材料２２を用いた第１の実施形態のタービン設備用部材１により構成すれば、優れた耐エロージョン性を有する蒸気タービンを得られる。これらの部分では蒸気流速が速く特にエロージョンが発生しやすい。エロージョンにより、微小な間隙に酸化スケールが生成しやすく、定期点検時の分解作業を困難なものとする。当該部材を、Ｓｉ含有量1〜２０重量％の酸化膜２６を形成した第１の実施形態に係る蒸気タービン設備用部材１により構成することで、耐酸化スケール性及び耐エロージョン性を持つ蒸気タービンを得ることができる。
【００９５】
なお、この実施形態の蒸気タービンは、第１の実施形態の製造方法により製造された蒸気タービン設備用部材１を用いて構成したが、これには限定されない。第２、３の実施形態の製造方法により製造された蒸気タービン設備用部材１を用いて蒸気タービンを構成してもよい。
また、第１〜第３の実施形態に係る酸化膜２６を形成した蒸気タービン設備用部材１は、蒸気タービンに適用した後運転時間が経過しても酸化スケールの生成が防止される。したがって、蒸気タービン設備用部材１の一部として、嵌合部のような狭い溝状の組立構造を有する部材の対向する嵌合面のそれぞれに第１の実施形態に係る酸化膜２６を形成することにより、蒸気タービン設備用部材１の嵌合部の間隔を長期間適正に保つことができる。また、酸化スケールよる嵌合部の焼き付き（カジリ）現象を解消することができるため、定期検査ごとの分解作業を容易にし、メンテナンス性を向上させることができる。
【００９６】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９７】
１…蒸気タービン設備用部材、２…蒸気タービン設備用部材の製造装置、３…蒸気加減弁、４…蒸気タービン、１０…金属部材、２０…電極、３０…加工槽、４０…加工液、５０…放電検出部、６０…制御部、Ｒ…電流制限抵抗器、Ｔｒ…スイッチング素子、Ｅ…直流電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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