(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝加工を施した金属基材に、この金属基材より剛性の小さいコーティング材料がコーティングされているコーティング構造を有するコーティング部材において、コーティング端部における金属基材の自由縁となす角度が、１２０度以上または５５〜８５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
【請求項２】
溝加工を施した金属基材に、この金属基材より剛性の大きいコーティング材料がコーティングされているコーティング構造を有するコーティング部材において、コーティング端部における金属基材の自由縁となす角度が、６０度以下または９５〜１２５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
【請求項３】
コーティングする手段が、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤ、溶接、ろう付け、はんだ付け、接着剤による接合のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載のコーティング端部構造。
【請求項４】
金属基材が、銅または銅合金であることを特徴とする請求項１に記載のコーティング端部構造。
【請求項５】
金属基材がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、コーティング材料が銅、銅合金、銀、銀合金のいずれか１種であることを特徴とする請求項２に記載のコーティング端部構造。
【請求項６】
溝加工を施した接触子本体部に接触子接点部がコーティングされているコーティング構造を有する電力用遮断器に使用される通電接触子において、前記接触子本体部は金属基材からなり、前記接触子接点部は前記金属基材より剛性の大きいコーティング材料からなり、コーティング端部における金属基材の自由端となす角度が、６０度以下または９５〜１２５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
【請求項７】
接触子接点部が、銅、銅合金、銀、銀合金のうちいずれか１種のコーティング材料からなることを特徴とする請求項６に記載のコーティング端部構造。
【請求項８】
コーティング端部が、通電接触子の接点部から離れた位置に設定されていることを特徴とする請求項６に記載のコーティング端部構造。
【請求項９】
通電接触子の本体部に接点部がコーティングされているコーティング部界面の電気抵抗が、通電接触子の母材の電気抵抗と同等であることを特徴とする請求項６に記載のコーティング端部構造。
【請求項１０】
溝加工を施した導体本体部に導体接点部がコーティングされているコーティング構造を有する電力用遮断器または開閉器に使用される導体において、前記導体本体部は金属基材からなり、前記導体接点部は前記金属基材より剛性の大きいコーティング材料からなり、コーティング端部における金属基材の自由縁となす角度が６０度以下または９５〜１２５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
【請求項１１】
導体接点部が、銅、銅合金、銀、銀合金のうちいずれか１種のコーティング材料からなることを特徴とする請求項１０に記載のコーティング端部構造。
【請求項１２】
金属基材がＮｉ基またはＣｏ基耐熱合金であり、前記金属基材より剛性の小さいコーティング材料がＭＣｒＡｌＹ合金、ただしＭはＮｉおよび／またはＣｏ、であることを特徴とする請求項１に記載のコーティング端部構造。
【請求項１３】
溝加工を施した本体部に耐食部がコーティング構造を有するガスタービンに使用される動翼または燃焼器において、前記本体部は金属基材からなり、前記耐食部は前記金属基材より剛性の小さいコーティング材料からなり、コーティング端部における金属基材の自由縁となす角度が、１２０度以上または５５〜８５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
【請求項１４】
本体部がＮｉ基又はＣｏ基耐熱合金であり、耐食部がＭＣｒＡｌＹ合金、ただしＭはＮｉおよび／又はＣｏ、であることを特徴とする請求項１３に記載のコーティング端部構造。
【請求項１５】
溝加工を施した本体部に耐熱部がコーティングされているコーティング構造を有するガスタービンに使用される動翼または燃焼器において、前記本体部は金属基体からなり、前記遮熱部は前記金属基材より剛性の小さいボンドコート材とトップコート材からなり、コーティング端部における金属基材の自由縁となす角度が、１２０度以上または５５〜８５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
【請求項１６】
本体部がＮｉ基又はＣｏ基耐熱合金であり、遮熱部のボンドコート材がＭＣｒＡｌＹ耐食合金、ただしＭはＮｉおよび／又はＣｏ、であり、さらに前記ボンドコート材をコーティングしたトップコート材がジルコニアセラミックスであることを特徴とする請求項１５に記載のコーティング端部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性や耐熱性の向上のために基材とコーティング材とのコーティング端部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基材へのコーティング材のコーティングは、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤなどで行われる。基材とコーティング材の剛性が異なる場合、例えば基材へこの基材より剛性の小さなコーティング材のコーティング、あるいは基材へこの基材より剛性の大きなコーティング材のコーティングにおいては、コーティング材と基材と衝撃強度が低いことによる信頼性の低下が問題となる。
この傾向は、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤに限らず、溶接、ろう付け、はんだ付け、接着剤による接合いずれの方法のコーティング構造においても同様である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来、基材と、これと材料特性の異なるコーティング材からなるコーティング部材の衝撃強度が低いことが問題であった。そこで、本発明は、基材と材料特性の異なるコーティング材料とからなるコーティング部材の衝撃強度を高め、信頼性の高いコーティング構造を得ることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の事項をその特徴としている。
（１） 溝加工を施した金属基材に、この金属基材より剛性の小さいコーティング材料がコーティングされているコーティング構造を有するコーティング部材において、コーティング端部における金属基材の自由縁となす角度が、１２０度以上または５５〜８５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
（２） 溝加工を施した金属基材に、この金属基材より剛性の大きいコーティング材料がコーティングされているコーティング構造を有するコーティング部材において、コーティング端部における金属基材の自由縁となす角度が、６０度以下または９５〜１２５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
【０００５】
（３）  コーティングする手段が、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤ、溶接、ろう付け、はんだ付け、接着剤による接合のいずれかであることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のコーティング端部構造。
（４）  金属基材が、銅または銅合金であることを特徴とする前記（１）に記載のコーティング端部構造。
（５）  金属基材がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、コーティング材料が銅、銅合金、銀、銀合金のいずれか１種であることを特徴とする前記（２）に記載のコーティング端部構造。
【０００６】
（６） 溝加工を施した接触子本体部に接触子接点部がコーティングされているコーティング構造を有する電力用遮断器に使用される通電接触子において、前記接触子本体部は金属基材からなり、前記接触子接点部は前記金属基材より剛性の大きいコーティング材料からなり、コーティング端部における金属基材の自由端となす角度が、６０度以下または９５〜１２５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
（７） 接触子接点部が、銅、銅合金、銀、銀合金のうちいずれか１種のコーティング材料からなることを特徴とする前記（６）に記載のコーティング端部構造。
（８） コーティング端部が、通電接触子の接点部から離れた位置に設定されていることを特徴とする前記（６）に記載のコーティング端部構造。
（９） 通電接触子の本体部に接点部がコーティングされているコーティング部界面の電気抵抗が、通電接触子の母材の電気抵抗と同等であることを特徴とする前記（６）に記載のコーティング端部構造。
【０００７】
（１０）  溝加工を施した導体本体部に導体接点部がコーティングされているコーティング構造を有する電力用遮断器または開閉器に使用される導体において、前記導体本体部は金属基材からなり、前記導体接点部は前記金属基材より剛性の大きいコーティング材料からなり、コーティング端部における金属基材の自由縁となす角度が６０度以下または９５〜１２５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
（１１）  導体接点部が、銅、銅合金、銀、銀合金のうちいずれか１種のコーティング材料からなることを特徴とする前記（１０）に記載のコーティング端部構造。
【０００８】
（１２）  金属基材がＮｉ基またはＣｏ基耐熱合金であり、前記金属基材より剛性の小さいコーティング材料がＭＣｒＡｌＹ合金、ただしＭはＮｉおよび／またはＣｏ、であることを特徴とする前記（１）に記載のコーティング端部構造。
（１３）  溝加工を施した本体部に耐食部がコーティング構造を有するガスタービンに使用される動翼または燃焼器において、前記本体部は金属基材からなり、前記耐食部は前記金属基材より剛性の小さいコーティング材料からなり、コーティング端部における金属基材の自由縁となす角度が、１２０度以上または５５〜８５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
（１４）  本体部がＮｉ基又はＣｏ基耐熱合金であり、耐食部がＭＣｒＡｌＹ合金、ただしＭはＮｉおよび／又はＣｏ、であることを特徴とする前記（１３）に記載のコーティング端部構造。
【０００９】
（１５）  溝加工を施した本体部に耐熱部がコーティングされているコーティング構造を有するガスタービンに使用される動翼または燃焼器において、前記本体部は金属基体からなり、前記遮熱部は前記金属基材より剛性の小さいボンドコート材とトップコート材からなり、コーティング端部における金属基材の自由縁となす角度が、１２０度以上または５５〜８５度であることを特徴とする、コーティング端部構造。
（１６）  本体部がＮｉ基又はＣｏ基耐熱合金であり、遮熱部のボンドコート材がＭＣｒＡｌＹ耐食合金、ただしＭはＮｉおよび／又はＣｏ、であり、さらに前記ボンドコート材をコーティングしたトップコート材がジルコニアセラミックスであることを特徴とする前記（１５）に記載のコーティング端部構造。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例１
図（１）に示すように、銅基材１に銀をコーティング材２としてコーティングした実施例について説明する。コーティング材の銀に比べて銅基材は、剛性が大きい。そこで、銀をコーティングする場合、銅基材の自由縁Ｘとなす角度を、図１（３）に示すように、１２０度以上（θ3 ）、または図１（２）に示すように、５５〜８５度（θ2 ）の間になるように溝加工を施し、コーティングを行った。
【００１１】
銅基材に銀をコーティング材としてコーティングしたコーティング部材について、コーティング端部における基材の自由縁Ｘとなす角度と、衝撃強度比を調査するために衝撃試験を行った。その結果を、図２に示す。なお、衝撃強度比は、角度が９０度における衝撃強度を１としたときの各設定角度における強度分布である。
【００１２】
図２に示すように衝撃強度は、銅基材について上記の設定角度で従来の９０度の値よりも高い値を示し、銅基材へ銀をコーティングした部材の信頼性は大幅に向上している。
【００１３】
実施例２
図３（１）に示すように、アルミニウム基材３に銀をコーティング材４としてコーティングした実施例について説明する。コーティング材である銀に比べてアルミニウム基材は剛性が大きい。そこで、銀をコーティングする場合、アルミニウム基材の自由縁となす角度を、図３（２）に示すように、６０度以下（θ４）または図３（３）に示すように９５〜１２５度（θ５）の間になるように溝加工を施し、コーティングを行った。
【００１４】
アルミニウム基材に銀をコーティング材としてコーティングしたコーティング部材について、コーティング端部における基材の自由縁となす角度と、衝撃強度比を調査するために衝撃試験を行った。その結果を、図４に示す。なお、衝撃強度比は、角度が９０度における衝撃強度を１としたときの各設定角度における強度分布である。
【００１５】
図４に示すように、衝撃強度は、アルミニウム基材について、上記の設定角度で従来の９０度の値よりも高い値を示し、アルミ基材への銀コーティング部材の信頼性は大幅に向上した。
【００１６】
図４に示すように、衝撃強度は、アルミニウム基材について、上記の設定角度で従来の９０度の値よりも高い値を示し、アルミ基材への銀コーティング部材の信頼性は大幅に向上した。
【００１７】
実施例３
図５に本発明のコーティング構造を有した電力用遮断器に使用される通電接触子を示す。アルミ基材５に、少なくとも接触子接点部が銅、銅合金、銀、銀合金から構成されるコーティング構造を採用している。つまり、溝加工を施したアルミ基材５と、溝内部に施された前記アルミ基材５より剛性の大きな銅、銅合金、銀、銀合金コーティング材６から構成されるコーティング部材７において、コーティング端部におけるアルミ基材の自由縁Ｘとのなす角度が６０度以下、または９５度から１２５度の間となるように設定したコーティング端部構造とする。
なお、通電の信頼度を確保する目的でコーティングする銀は、銀中の気孔を極力低減するようにコーティングするため、アルミ基材より剛性が大きくなる。
これにより、接触子接点部において、信頼性の高い高導電率のコーティングを行うことができた。
【００１８】
コーティング構造が通電部品として使用される接合において、コーティング端部が接点部中にあると、接触子の開閉操作により、コーティング端部が損傷しやすいために、コーティング端部が接点部から離れているコーティング構造とすることが望ましい。
【００１９】
また、コーティング構造において、コーティング部界面の電気抵抗が高いと、その部分で発熱を起こし、部材の信頼性の低下となるために、母材の電気抵抗と同等となるようなコーティング構造とすることが望ましい。コーティング部界面の電気抵抗を小さくすることが望ましい。
【００２０】
実施例４
図６に本発明のコーティング構造を有した電力用遮断器または開閉器に使用される導体を示す。アルミ基材５に導体接点部が銅、銅合金、銀、銀合金から構成されるコーティング構造を採用している。つまり、溝加工を施したアルミ基材５と、溝内部に施された前記アルミ基材５より剛性の大きな銅、銅合金、銀、銀合金コーティング材６から構成されるコーティング部材７、すなわち電力用遮断器または開閉器に使用される導体において、コーティング端部におけるアルミ基材５の自由縁Ｘとなす角度が６０度以下、または９５度から１２５度の間となるように設定したコーティング端部構造とする。
【００２１】
これにより、導体接点部において、信頼性の高い高導電率のコーティングを行うことができた。
【００２２】
実施例５
図７に、溝加工を施したＮｉ基またはＣｏ基耐熱合金基材９にＭＣｒＡｌＹ耐食合金（ＭはＮｉもしくはＣｏまたは両方）１０をコーティング材としてコーティングしたコーティング構造を示す。基材９となるＮｉ基またはＣｏ基耐熱合金はＭＣｒＡｌＹ耐食合金１０よりも剛性が大きいため、コーティング部材のコーティング端部における基材９の自由縁となす角度が１２０度以上、または５５〜８５度の間となるように設定したコーティング端部構造とした。
【００２３】
これにより、Ｎｉ基、Ｃｏ基耐熱合金基材９へＭＣｒＡｌＹ耐食合金（ＭはＮｉ、Ｃｏ、あるいは両方）１０をコーティングしたコーティング部材の信頼性が大幅に向上した。そのため、ガスタービンに使用される動翼、燃焼器におけるＮｉ基、Ｃｏ基耐熱合金の耐食部にＭＣｒＡｌＹ耐食合金から構成されるコーティング構造を採用することができた。
【００２４】
実施例６
図８に溝加工を施したＮｉ基、Ｃｏ基耐熱合金１２にＭＣｒＡｌＹ耐食合金（ＭはＮｉ、Ｃｏ、あるいは両方）１３をボンドコートし、さらにジルコニアセラミックス・トップコート１４をコーティングしたコーティング構造を示す。Ｎｉ基、Ｃｏ基耐熱合金１２はＭＣｒＡｌＹ耐食合金（ＭはＮｉ、Ｃｏ、あるいは両方）ボンドコート１３やジルコニアセラミックス・トップコート１４よりも剛性が大きいため、コーティング部材において、コーティング端部における基材の自由縁Ｘとなす角度θ2 またはθ3 、が５５度から８５度の間または１２０度以上、となるように設定したコーティング端部構造とした。
【００２５】
これにより、Ｎｉ基、Ｃｏ基耐熱合金基材１２へＭＣｒＡｌＹ耐食合金（ＭはＮｉ、Ｃｏ、あるいは両方）１３をボンドコートし、さらにジルコニアセラミックス・トップコート１４をコーティングしたコーティング部材はその信頼性が大幅に向上した。
【００２６】
そのため、ガスタービンに使用される動翼、燃焼器におけるＮｉ基、Ｃｏ基耐熱合金の遮熱部に、ＭＣｒＡｌＹ耐食合金（ＭはＮｉ、Ｃｏ、あるいは両方）ボンドコート、ジルコニアセラミックス・トップコートから構成されるコーティング構造を採用することができた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、基材と、この基材より剛性の小さなコーティング材料から構成されるコーティング部材のコーティング端部における基材の自由縁となす角度を、１２０度以上、または、５５度から８５度の間となるように設定すること、および基材と、溝内部に施された前記基材より剛性の大きなコーティング材料から構成されるコーティング部材のコーティング端部における基材の自由縁となす角度を、６０度以下、または、９５度から１２５度の間となるように設定することにより、衝撃強度が高く、信頼性の高いコーティング端部構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  銅基材に銀をコーティング材としてコーティングしたコーティング部材のコーティング端部構造を示す図である。
【図２】  図１に示すコーティング端部構造における基材の自由端となす角度と、衝撃強度の関係を示すグラフである。
【図３】  アルミニウム基材に銀をコーティング材としてコーティングしたコーティング部材のコーティング端部構造を示す図である。
【図４】  図３に示すコーティング端部構造における基材の自由端となす角度と、衝撃強度との関係を示すグラフである。
【図５】  コーティング端部構造を通電接触子に適用した本発明の実施例を示す図である。
【図６】  コーティング端子構造を電力用遮断器または開閉器の導体に適用した本発明の実施例を示す図である。
【図７】  コーティング端子構造をガスタービンの動翼、または燃焼器の遮断部に適用した本発明の実施例を示す図である。
【図８】  Ｎｉ基またはＣｏ基耐熱合金の基材にＭＣｒＡｌＹ耐食合金およびジルコニアセラミックスをコーティング材としてコーティングした本発明のコーティング端部を示す図である。
【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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