(57)【要約】【課題】空洞から外部まで通気穴が貫通し、通気穴以外の外面全域にコーティング層が形成されたタービンブレードを、煩雑な作業を必要とすることなく簡単に製造するブレード製造方法、を提供する。【解決手段】内部の空洞１２から外面１４まで複数の通気穴１３が貫通しているタービンブレード１０のブレード本体１１を所定の母材金属で形成し、ブレード本体１１の外面１４に所定のセラミックスを溶射してコーティング層１５を形成し、母材金属を溶解せずセラミックスを溶解する溶液ＳＯをブレード本体１１の通気穴１３からコーティング層１５に供給し、供給される溶液ＳＯで通気穴１３を封止しているコーティング層１５を溶解させて穿孔する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の空洞から外面まで複数の通気穴が貫通しているタービンブレードのブレード本体を所定の母材金属で形成し、
前記ブレード本体の外面に所定のセラミックスを溶射してコーティング層を形成し、
前記母材金属を溶解せず前記セラミックスを溶解する溶液を前記ブレード本体の通気穴から前記コーティング層に供給し、
供給される前記溶液で前記通気穴を封止している前記コーティング層を溶解させて穿孔する、
ブレード製造方法。
【請求項２】
前記溶液を前記ブレード本体の通気穴に供給するときに少なくとも前記コーティング層を加熱する、請求項１に記載のブレード製造方法。
【請求項３】
前記ブレード本体の通気穴の位置を加熱する、請求項２に記載のブレード製造方法。
【請求項４】
前記溶液の蒸発温度と同等な温度に少なくとも前記コーティング層を加熱する、請求項２または３に記載のブレード製造方法。
【請求項５】
前記ブレード本体の前記空洞から前記通気穴まで前記溶液を圧送する、請求項１ないし４の何れか一項に記載のブレード製造方法。
【請求項６】
前記溶液が前記ブレード本体の前記空洞から前記通気穴まで液体と霧状と蒸気との何れか一つの状態で圧送される、請求項５に記載のブレード製造方法。
【請求項７】
溶媒に溶解して前記溶液となる溶質を前記ブレード本体の通気穴に供給し、
前記溶媒を前記ブレード本体の通気穴から前記コーティング層に供給して前記溶液を生成する、
請求項１ないし４の何れか一項に記載のブレード製造方法。
【請求項８】
前記溶質は、前記通気穴の内径より粒径が小さい粒子からなる、請求項７に記載のブレード製造方法。
【請求項９】
前記溶質を前記ブレード本体の空洞に供給し、
前記ブレード本体を回転させて前記空洞に供給された前記溶質を遠心力で前記通気穴に供給する、
請求項８に記載のブレード製造方法。
【請求項１０】
前記ブレード本体の前記空洞から前記通気穴まで前記溶媒を圧送する、請求項７ないし９の何れか一項に記載のブレード製造方法。
【請求項１１】
前記溶媒が前記ブレード本体の前記空洞から前記通気穴まで液体と霧状と蒸気との何れか一つの状態で圧送される、請求項１０に記載のブレード製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の通気穴が貫通しているブレード本体の外面にコーティング層を形成してタービンブレードを製造するブレード製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、いわゆるガスタービンや蒸気タービンなどのタービンブレードは、高温高圧の環境で高速回転される。このため、このような環境下で使用できるように、様々な工夫がされている。
【０００３】
例えば、上述のようなタービンブレードの所定の母材金属で形成したブレード本体に、内部の空洞から外面まで複数の通気穴を貫通させている。このようなタービンブレードでは、内部の空洞から通気穴に冷却気が送風されるので、この冷却気が外面に層流を形成してタービンブレードの耐熱性が向上する。
【０００４】
さらに、上述のようなタービンブレードの外面に、耐熱性のコーティング層も形成することも実施されている。このようなタービンブレードを製造する場合には、前述のように所定の母材金属で形成したブレード本体の外面に、所定のセラミックスを溶射してコーティング層を形成する。このようにセラミックスからなるコーティング層は耐熱性なので、さらにタービンブレードを延命させることができる。
【０００５】
しかし、前述した通気穴は内径が１．０ｍｍ程度と小径であるため、上述のコーティング層を充分な膜厚まで形成すると、通気穴が封止されることがある。これを解決するため、
コーティング層の形成後に通気穴を封止しているコーティング層を手作業で排除している。
【０００６】
また、事前にブレード本体の外面から通気穴をマスキング治具で封止しておき、コーティング層の形成後に、マスキング治具とともに通気穴上のコーティング層を排除する技術もある。
【０００７】
さらに、ブレード本体の外面から通気穴に樹脂等を充填しておき、コーティング層の形成後に、樹脂とともに通気穴上のコーティング層を排除する技術もある。また、コーティング層の通気穴の部分をショットブラストで排除する技術もある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
さらに、コーティング層の通気穴の部分を化学エッチング液で排除する技術もある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０９−１３６２６０号公報
【特許文献２】特開２００３−２７８５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、タービンブレードは膨大な個数の微細な通気穴が形成されている。このため、通気穴を封止しているコーティング層を手作業で排除することは、作業が極めて煩雑である。
【００１１】
同様に、事前にブレード本体の通気穴を樹脂等で封止しておき、樹脂等とともに通気穴上のコーティング層を排除することも、作業が極めて煩雑である。特に、このように通気穴を樹脂等で封止すると、ブレード本体の外面の通気穴の周囲まで樹脂等で封止されることがある。この場合、ブレード本体の外面の通気穴の周囲までコーティング層が形成されないことになり、その部分の耐熱性が低下する。
【００１２】
同様に、事前にブレード本体の通気穴をマスキング治具で封止すると、マスキング治具の影となる部分までセラミックスが溶射されないことがある。この場合、ブレード本体の外面の通気穴の周囲にコーティング層が形成されない部分が発生することになり、その部分の耐熱性が低下する。
【００１３】
コーティング層の通気穴の部分をショットブラストで排除する技術や、コーティング層の通気穴の部分を化学エッチング液で排除する技術でも、膨大な個数の微細な通気穴上のコーティング層のみ排除することは困難である。このため、やはりブレード本体の外面の通気穴の周囲までコーティング層が排除されることがあり、その部分の耐熱性が低下する。
【００１４】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、空洞から外部まで通気穴が貫通し、通気穴以外の外面全域にコーティング層が形成されたタービンブレードを、煩雑な作業を必要とすることなく簡単に製造するブレード製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述のような課題を解決するため、本発明のブレード製造方法は、内部の空洞から外面まで複数の通気穴が貫通しているタービンブレードのブレード本体を所定の母材金属で形成し、上記ブレード本体の外面に所定のセラミックスを溶射してコーティング層を形成し、上記母材金属を溶解せず上記セラミックスを溶解する溶液を上記ブレード本体の通気穴から上記コーティング層に供給し、供給される上記溶液で上記通気穴を封止している上記コーティング層を溶解させて穿孔する。
【００１６】
従って、このブレード製造方法では、溶射されたセラミックスのコーティング層でブレード本体の通気穴が封止されても、この通気穴から供給される溶液でコーティング層が溶解されて穿孔される。このため、煩雑な作業を必要とすることなく通気穴の部分のみコーティング層が排除される。
【００１７】
上述のようなブレード製造方法において、さらに本発明では、上記溶液を上記ブレード本体の通気穴に供給するときに少なくとも上記コーティング層を加熱する。従って、このブレード製造方法では、通気穴を封止したコーティング層を溶解した溶液が、加熱により蒸発する。このため、ブレード本体の表面の通気穴の周囲のコーティング層まで無用に溶解されることを抑制できる。
【００１８】
上述のようなブレード製造方法において、さらに本発明では、上記ブレード本体の通気穴の位置を加熱する。従って、このブレード製造方法では、溶液を蒸発させる加熱が通気穴の位置に実行されるので、加熱が過不足なく実行される。
【００１９】
上述のようなブレード製造方法において、さらに本発明では、上記溶液の蒸発温度と同等な温度に少なくとも上記コーティング層を加熱する。従って、このブレード製造方法では、コーティング層が溶媒の蒸発温度と同等な温度に加熱されているので、通気穴を封止したコーティング層を溶解した溶媒が良好に蒸発する。
【００２０】
上述のようなブレード製造方法において、さらに本発明では、上記ブレード本体の上記空洞から上記通気穴まで上記溶液を圧送する。従って、このブレード製造方法では、コーティング層で封止された通気穴まで、溶液が空洞から簡単に確実に供給される。
【００２１】
上述のようなブレード製造方法において、さらに本発明では、上記溶液が上記ブレード本体の上記空洞から上記通気穴まで液体と霧状と蒸気との何れか一つの状態で圧送される。従って、このブレード製造方法では、溶液が液体と霧状と蒸気との何れか一つの状態からなるので、コーティング層で封止された通気穴まで空洞から簡単に確実に供給される。
【００２２】
上述のようなブレード製造方法において、さらに本発明では、溶媒に溶解して上記溶液となる溶質を上記ブレード本体の通気穴に供給し、上記溶媒を上記ブレード本体の通気穴から上記コーティング層に供給して上記溶液を生成する。
【００２３】
従って、このブレード製造方法では、ブレード本体の通気穴に供給されている溶質に溶媒が供給されて溶液となるので、ブレード本体の空洞などを溶媒が通過することがない。このため、溶媒でブレード本体の空洞などが浸食されることなく、通気穴を封止しているコーティング層のみ溶解される。
【００２４】
上述のようなブレード製造方法において、さらに本発明では、上記溶質は、上記通気穴の内径より粒径が小さい粒子からなる。従って、このブレード製造方法では、通気穴の内部に溶質が確実に供給される。
【００２５】
上述のようなブレード製造方法において、さらに本発明では、上記溶質を上記ブレード本体の空洞に供給し、上記ブレード本体を回転させて上記空洞に供給された上記溶質を遠心力で上記通気穴に供給する。
【００２６】
従って、このブレード製造方法では、ブレード本体の空洞に供給された溶質が、ブレード本体の回転による遠心力で通気穴に供給される。このため、膨大な個数の微細な通気穴がブレード本体に形成されていても、その各々に溶質が供給される。
【００２７】
上述のようなブレード製造方法において、さらに本発明では、上記ブレード本体の上記空洞から上記通気穴まで上記溶媒を圧送する。従って、このブレード製造方法では、コーティング層で封止された通気穴まで、溶媒が空洞から簡単に確実に供給される。
【００２８】
上述のようなブレード製造方法において、さらに本発明では、上記溶媒が上記ブレード本体の上記空洞から上記通気穴まで液体と霧状と蒸気との何れか一つの状態で圧送される。従って、このブレード製造方法では、溶媒が液体と霧状と蒸気との何れか一つの状態からなるので、コーティング層で封止された通気穴まで空洞から簡単に確実に供給される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のブレード製造方法では、溶射されたセラミックスのコーティング層でブレード本体の通気穴が封止されても、この通気穴から供給される溶液でコーティング層を溶解させて穿孔することができる。このため、煩雑な作業を必要とすることなく通気穴の部分のみコーティング層を排除することができる。従って、空洞から外部まで通気穴が貫通し、通気穴以外の外面全域にコーティング層が形成されたタービンブレードを、煩雑な作業を必要とすることなく簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の第一の形態のブレード製造方法を示すタービンブレードの要部の模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施の第二の形態のブレード製造方法を示すタービンブレードの要部の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
つぎに、本発明の実施の第一の形態に関して図１を参照して以下に説明する。まず、本実施の形態のブレード製造方法では、タービンブレード１０のブレード本体１１を所定の母材金属で形成する。このような母材金属としては、ＳＵＳ６３０，ＩＮ７３８ＬＣ，ＭａｒＭ２４７ＬＣ，ＭＧＡ１４００，ニッケル耐熱合金，などを利用できる。
【００３２】
このようなニッケル耐熱合金としては、Ｃ：０．０５〜０．２５％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｃｏ：１５〜２５％、Ｍｏ≦３．５％、Ｗ：５〜１０％、Ｗ＋１／２Ｍｏ：５〜１０％、Ｔｉ：１．０〜５．０％、Ａｌ：１．０〜４．０％、Ｔａ：０．５〜４．５％、Ｎｂ：０．２〜３．０％、Ｚｒ：０．００５〜０．１０％、Ｂ：０．００１〜０．０１％、残Ｎｉ、の合金などが利用できる。
【００３３】
上述のように母材金属でブレード本体１１を形成するとき、その内部に空洞１２を形成し、この空洞から外面１４まで貫通する複数の通気穴１３も形成する。このように形成される通気穴１３は、例えば、内径が１．０ｍｍ程度と小径であり、膨大な個数が形成される。
【００３４】
つぎに、上述のように形成したブレード本体１１の外面１４に所定のセラミックスを溶射してコーティング層１５を形成する。このようなコーティング層１５を形成するセラミックスとしては、ＺｒＯ２などが利用できる。
【００３５】
ただし、上述のようにセラミックスを溶射してコーティング層１５を形成すると、前述のように小径の通気穴１３は、図１(ａ)に示すように、コーティング層１５で封止されることがある。
【００３６】
そこで、本実施の形態のブレード製造方法では、母材金属を溶解せずセラミックスを溶解する溶液ＳＯを、ブレード本体１１の通気穴１３からコーティング層１５に供給し、図１(ｂ)に示すように、この供給される溶液ＳＯで通気穴１３を封止しているコーティング層１５を溶解させて穿孔する。
【００３７】
このような溶液ＳＯとしては、苛性アルカリ溶液，ＮａＯＨ，ＫＯＨ，等を利用できる。また、本実施の形態のブレード製造方法では、ブレード本体１１の空洞１２から通気穴１３まで、液体の溶液ＳＯを圧送する。
【００３８】
さらに、本実施の形態のブレード製造方法では、溶液ＳＯをブレード本体１１の通気穴１３に供給するときに、コーティング層１５を加熱する。より詳細には、ブレード本体１１の通気穴１３の位置を、溶液ＳＯの蒸発温度と同等な温度に加熱する。
【００３９】
上述のような構成において、本実施の形態のブレード製造方法では、溶射されたセラミックスのコーティング層１５でブレード本体１１の通気穴１３が封止されても、この通気穴１３から供給される溶液ＳＯでコーティング層１５を溶解させて穿孔することができる。
【００４０】
このため、煩雑な作業を必要とすることなく通気穴１３の部分のみコーティング層１５を排除することができる。従って、空洞１２から外部まで通気穴１３が貫通し、通気穴１３以外の外面１４の全域にコーティング層１５が形成された、タービンブレード１０を製造することができる。
【００４１】
しかも、本実施の形態のブレード製造方法では、ブレード本体１１の空洞１２から通気穴１３まで、液体の溶液ＳＯを圧送する。従って、コーティング層１５で封止された通気穴１３まで、溶液ＳＯを空洞１２から簡単に確実に供給することができ、液体の溶液ＳＯで通気穴１３からコーティング層１５を溶解することができる。
【００４２】
さらに、本実施の形態のブレード製造方法では、溶液ＳＯをブレード本体１１の通気穴１３に供給するときにコーティング層１５を加熱する。従って、このブレード製造方法では、通気穴１３を封止したコーティング層１５を溶解した溶液ＳＯが、加熱により蒸発する。このため、ブレード本体１１の表面の通気穴１３の周囲のコーティング層１５まで無用に溶解されることを抑制できる。
【００４３】
特に、ブレード本体１１の通気穴１３の位置を加熱するので、溶液ＳＯを蒸発させる加熱が通気穴１３の位置に実行され、加熱が過不足なく実行される。しかも、溶液ＳＯの蒸発温度と同等な温度に少なくともコーティング層１５を加熱する。このため、通気穴１３を封止したコーティング層１５を溶解した溶媒が良好に蒸発する。
【００４４】
つぎに、本発明の実施の第二の形態に関して図２を参照して以下に説明する。なお、本実施の形態に関して上述した第一の形態と同一の部分は、同一の名称および符号を使用して詳細な説明は省略する。
【００４５】
本実施の形態のブレード製造方法でも、空洞１２と複数の通気穴１３とが形成されたタービンブレード１０のブレード本体１１を所定の母材金属で形成し、このブレード本体１１の外面１４に所定のセラミックスを溶射してコーティング層１５を形成する。
【００４６】
そして、図２(ａ)に示すように、溶媒ＳＯａに溶解して溶液ＳＯとなる溶質ＳＯｂをブレード本体１１の通気穴１３に供給し、図２(ｂ)に示すように、溶媒ＳＯａをブレード本体１１の通気穴１３からコーティング層１５に供給して溶液ＳＯを生成する。
【００４７】
溶媒ＳＯａは、水などからなる。溶質ＳＯｂは、苛性アルカリ，ＮａＯＨ，ＫＯＨ，等の水溶性の結晶などからなり、通気穴１３の内径より粒径が小さい粒子からなる。このような溶質ＳＯｂをブレード本体１１の通気穴１３に供給するため、溶質ＳＯｂをブレード本体１１の空洞１２に供給し、ブレード本体１１を回転させて遠心力で通気穴１３に供給する。
【００４８】
なお、本実施の形態のブレード製造方法でも、溶媒ＳＯａをブレード本体１１の通気穴１３に供給するときに、ブレード本体１１の通気穴１３の位置のコーティング層１５を、溶液ＳＯの蒸発温度と同等な温度に加熱する。
【００４９】
上述のような構成において、本実施の形態のブレード製造方法では、ブレード本体１１の通気穴１３に供給されている溶質ＳＯｂに溶媒ＳＯａが供給されて溶液ＳＯとなる。従って、ブレード本体１１の空洞１２などを溶媒ＳＯａが通過することがない。このため、溶媒ＳＯａでブレード本体１１の空洞１２などが浸食されることなく、通気穴１３を封止しているコーティング層１５のみ溶解される。
【００５０】
従って、やはり煩雑な作業を必要とすることなく通気穴１３の部分のみコーティング層１５を排除することができる。このため、空洞１２から外部まで通気穴１３が貫通し、通気穴１３以外の外面１４の全域にコーティング層１５が形成された、タービンブレード１０を製造することができる。
【００５１】
さらに、本実施の形態のブレード製造方法では、溶質ＳＯｂは、通気穴１３の内径より粒径が小さい粒子からなる。従って、このブレード製造方法では、通気穴１３の内部に溶質ＳＯｂを確実に供給することができる。
【００５２】
特に、溶質ＳＯｂをブレード本体１１の空洞１２に供給し、ブレード本体１１を回転させて空洞１２に供給された溶質ＳＯｂを遠心力で通気穴１３に供給する。従って、膨大な個数の微細な通気穴１３がブレード本体１１に形成されていても、その各々に溶質ＳＯｂを供給することができる。
【００５３】
しかも、本実施の形態のブレード製造方法では、ブレード本体１１の空洞１２から通気穴１３まで液体の溶媒ＳＯａを圧送する。従って、このブレード製造方法では、コーティング層１５で封止された通気穴１３まで、液体の溶媒ＳＯａを空洞１２から簡単に確実に供給することができる。
【００５４】
さらに、本実施の形態のブレード製造方法でも、溶媒ＳＯａをブレード本体１１の通気穴１３に供給するときにコーティング層１５を加熱するので、通気穴１３を封止したコーティング層１５を溶解した溶液ＳＯが加熱により蒸発する。このため、ブレード本体１１の表面の通気穴１３の周囲のコーティング層１５まで無用に溶解されることを抑制できる。
【００５５】
特に、ブレード本体１１の通気穴１３の位置を加熱するので、溶液ＳＯを蒸発させる加熱が通気穴１３の位置に実行され、加熱が過不足なく実行される。しかも、溶液ＳＯの蒸発温度と同等な温度に少なくともコーティング層１５を加熱するので、通気穴１３を封止したコーティング層１５を溶解した溶媒が良好に蒸発する。
【００５６】
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では母材金属からなるブレード本体１１の外面１４に、セラミックスからなるコーティング層１５を直接に形成することを例示した。しかし、ブレード本体１１の外面１４にＭＣｒＡｌＹ層などの下地層を形成してからコーティング層１５を形成してもよい(図示せず)。
【００５７】
この場合、例えば、ＭＣｒＡｌＹ層はブレード本体１１の母材金属とコーティング層１５のセラミックスとの両方と親和性が良好なので、コーティング層１５の密着性を向上させることができる。なお、このような下地層はコーティング層１５に比較して充分に薄膜なので、通気穴１３を封止することはない。
【００５８】
また、上記形態では溶液ＳＯの蒸発温度と同等な温度にコーティング層１５を加熱することを例示した。しかし、コーティング層１５とともにブレード本体１１を溶液ＳＯの蒸発温度と同等な温度に加熱してもよく、溶液ＳＯや溶媒ＳＯａを蒸発温度以下の温度まで加熱しておいてもよい。
【００５９】
さらに、上記形態ではブレード本体１１の空洞１２から通気穴１３まで圧送される溶液ＳＯや溶媒ＳＯａが、液体からなることを例示した。しかし、このように圧送される溶液ＳＯや溶媒ＳＯａが、霧状や蒸気であってもよい。この場合も通気穴１３からコーティング層１５に供給される溶液ＳＯは液体となるので、通気穴１３を封止しているコーティング層１５を良好に溶解することができる。
【００６０】
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  タービンブレード
１１  ブレード本体
１２  空洞
１３  通気穴
１４  外面
１５  コーティング層
ＳＯ  溶液
ＳＯａ  溶媒
ＳＯｂ  溶質
【図１】
2013199890.tif 000003
【図２】
2013199890.tif 000004