[发明专利]旋转机械用部件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及旋转机械用部件及其制造方法。

背景技术

目前，例如对汽轮机及压缩机泵等旋转机械中使用的叶片等部件实施 考虑耐热性或耐腐蚀性的表面处理。汽轮机将作为工作流体的蒸汽对叶片 的动翼进行喷射来进行驱动。该汽轮机的动翼(汽轮机叶片)或转子等旋 转机械部件直接与蒸汽接触。此外，化学机械设备等中使用且对各种流体 进行压缩的压缩机(压缩机泵)中，从外部赋予动力，使叶轮旋转，将所 述流体进行压缩。这样的压缩机泵，叶轮或转子等的旋转机械部件直接与 气体接触。

在此，水滴高速撞击的部件，例如汽轮机的叶片、压缩机泵的叶轮存 在因撞击的水滴而在表面产生腐蚀磨损的问题。作为对策，例如已知有对 叶轮实施钨铬钴加厚的技术。此外，已知有通过离子镀等物理气相生长 (PVD：Physical Vapor Deposition)法在叶轮表面形成硬质保护膜的技术。

但是，上述那样的钨铬钴加厚的技术，为将基材熔融而存在基材的变 形比用其它方法大的问题。此外，在钨铬钴加厚的技术中，与陶瓷涂敷等 相比，硬度低，因此，当不能以数毫级将钨铬钴膜厚化时，存在难以产生 对腐蚀磨损的基材保护效果的问题。

另一方面，作为通过离子镀法由硬质保护膜覆盖基材来提高耐腐蚀性 的方法提案有如下的技术，例如图13及图14所示，在由不锈钢构成的基 材100上形成Cr膜101，并在该Cr膜101表面涂敷TiN膜102，形成多 层膜(参照(日本国)特公平8-30264号公报)。但是，在使用这样的方法 时，在涂敷层102的表面存在图14中显微镜照片图所示的被称作颗粒(参 照图14中标记110)的粒子状的附着物。当该颗粒的大小很大，并且数量 多时，存在由水滴引起的腐蚀磨损(水蚀)增大的问题。

下面，使用图15A～图15C的示意图对颗粒从现有的汽轮机叶片的硬 质保护膜的表面脱落的机理进行说明。如图15A所示，形成蒸汽的水(水 滴)250具有大致100～200μm的直径，与汽轮机叶片的表面所具备的硬 质保护膜210撞击。此时，如图15B所示，水250也与硬质保护膜210的 表面存在的颗粒220产生撞击。因该水250的撞击，会使该颗粒220从硬 质保护膜210脱落。而且，如图15C所示，在硬质保护膜210的表面，颗 粒220已脱落的部分成为凹部230。腐蚀以该凹部230为起点扩大。此时， 在颗粒220的密度大的情况下，存在腐蚀进一步扩大的问题。此外，在脱 落的颗粒220的一部分残留于凹部230内部的情况下，也产生上述同样的 腐蚀扩大的问题。

此外，在球头铣刀等切削工具领域，提出了利用溅射法在切削工具表 面形成保护膜的技术。具体而言提出了如下技术，形成下述保护膜，即， 在切削工具的表面存在的微型颗粒(颗粒)其最大直径为10μm以下，且 表面的占有面积率为10％以下(参照(日本国)特开2006-116633号公报)。 但是，即使对汽轮机叶片等旋转机械用部件应用特开2006-116633号公报 中记载的保护膜，也仍旧存在颗粒容易脱落的问题。这是因为，相对于直 径为100～200μm的水滴(蒸汽)，当最大直径为10μm的颗粒存在于保 护膜的表面上时，会由于保护膜边界的应力集中而使颗粒容易脱落。此外， 在该保护膜表面颗粒的占有面积较大。因此，在颗粒脱落而产生了水蚀的 情况下，会因颗粒脱落部位之间的相互作用而可能使水蚀扩大。

此外，也提出了预先通过研磨等方法除去形成于保护膜表面的颗粒的 技术(参照(日本国)特开2005-1088号公报)。但是，在保护膜表面除去 了颗粒的部位的耐腐蚀性会降低。因此，该技术存在以该位置为起点侵蚀 扩大的问题。

通常，为减小颗粒的粒径且减少数量，需要降低保护膜的成膜速度且 减小膜厚。但是，为了利用硬质保护膜改善耐水蚀性，需要几μm～几十 μm的膜厚。这样，在硬质保护膜形成得厚的情况下，颗粒的粒径及数量 也会与厚度对应地增加。因此，将通常的切削工具等所使用的硬质保护膜 作为例如汽轮机叶片等旋转机械用部件的耐水蚀性涂层使用是困难的。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供在与水蒸气直接接 触的环境下的耐水蚀性优良的旋转机械用部件及其制造方法。

为解决上述课题，本发明采用以下结构。