專利名稱：保護膜形成方法、保護膜形成用材料及研磨性保護膜形成用薄板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及例如具備燃燒引擎(燃氣輪機、噴氣式引擎等)、蒸汽輪機的轉動葉片、定子葉片或套筒等部件形成研磨性保護膜、耐氧化性保護膜等的保護膜形成方法、保護膜形成用材料、研磨性保護膜形成用薄板、以及由該保護膜形成方法形成研磨性保護膜的燃氣輪機轉動葉片、及使用該轉動葉片的燃氣輪機。
背景技術：
燃氣輪機中，在其轉動葉片前端部和與該前端部相對的套管之間，按所定的尺寸間隙設計成運轉時兩者不接觸。該間隙過大，燃燒氣體從轉動葉片的壓力面?zhèn)认蜇搲好鎮(zhèn)刃孤?，使驅動輪機所能夠使用的燃燒氣體減少，燃氣輪機的運轉效率降低。因此，為盡可能地抑制燃燒氣體泄漏提高燃氣輪機的性能的目的，上述間隙被設定小到極限。
然而，上述極限過小，在燃氣輪機的運轉開始階段，由于轉動葉片的熱膨脹、輪機轉子的偏心、燃氣輪機整體產生的振動等原因，轉動葉片的前端與套管產生滑動(所謂初期滑動)。另外，燃氣輪機長時間運轉，暴露在高溫氣體中的套管會產生緩慢的熱變形，也會使轉動葉片的前端與套管產生滑動(所謂二次滑動)。
一般的套管，在內周面具有出于隔熱或防止氧化的目的而形成的保護膜。例如，設有用于隔熱目的的TBC(Thermal Barrier Coating熱阻擋涂層)，有時設有由MCrAlY組成的耐氧化性保護膜。這里，M是鐵、鎳、鈷之中的1項或2項以上。這種保護膜多為高硬度，因此，轉動葉片的前端與套管內周面產生滑動時轉動葉片會受到大的損傷。
特開平4-218698號及特表平9-504340號公報，以及美國專利第5702574號說明書中，公布了具有由防止氧化材料MCrAlY組成的向基體中分散研磨粒子的研磨性保護膜的轉動葉片。該轉動葉片，作為研磨粒子，使用例如立方晶氮化硼(CBN)。立方晶氮化硼是高硬度材料，故轉動葉片和套管內周面產生滑動，則該立方晶氮化硼組成的研磨粒子會研磨套管內周面。因此，要維持轉動葉片和套管之間適當的間隙。
首先暫時將研磨粒子粘合到轉動葉片本體上，然后在該研磨粒子周圍用電沉積電鍍法形成基體而得到該研磨性保護膜，基體隨電鍍層的成長而形成。由于電鍍層的成長需要長時間，故該方法效率低。而且，用電沉積電鍍法形成基體，一般價格高。此外，電沉積電鍍法需大規(guī)模設備，而且，從環(huán)境保護的觀點來看新設電沉積電鍍設備也困難。
在特開平10-30403號公報上，公布了由熔融噴鍍法形成基體的研磨性保護膜形成方法。所謂熔融噴鍍法，是通過噴射熔融金屬使金屬層成長的方法，與電沉積電鍍法比較具有高效率的特征。但是，熔融噴鍍法在暫時將研磨粒子固定到轉動葉片本體上時要運用電沉積電鍍法，所以依然存在上述的問題，另外，正確控制基體厚度困難，而且需要大規(guī)模噴鍍設備。用熔融噴鍍法將立方晶氮化硼等研磨粒子分散到金屬基體上時，研磨粒子埋沒在熔融金屬中，故必須使研磨粒子的突出，但該突出困難，研磨粒子難以研磨套管內周面。且金屬基體熔融敷著在套管內周面而引起轉動葉片破損。
然而，雖然有在套管內周面設有上述的TBC或MCrAlY組成的耐氧化性保護膜，但這些保護膜一般是由APS法(Atmospheric PlasmaSpray大氣等離子噴涂)、HVOF法(High Velocity Oxygen Fuel高速氧燃料)、LPPS法(Low Pressure Plasma Spray低壓等離子噴涂)、D-GUN法(Detonation Gun爆炸槍)等熔融噴鍍法形成的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供簡便地形成研磨性保護膜的保護膜形成方法、保護膜形成材料、研磨性保護膜形成用薄板、由該保護膜形成方法形成研磨性保護膜的燃氣輪機轉動葉片，以及使用該轉動葉片的燃氣輪機。
為達到該目的，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，包括下述工序(1)～(3)。
(1)在保護膜形成對象物表面或里面層疊以焊料為主成分的焊料層和以覆蓋料為主成分的覆蓋料層的層疊工序；(2)加熱層疊的焊料層和覆蓋料層使焊料成分向覆蓋料中一邊熔融·滲透一邊擴散覆蓋料層和焊料層的熔融工序；(3)使熔融的焊料凝固粘合到保護膜形成對象物上的粘合工序。
在本發(fā)明的保護膜形成方法中，通過所謂焊料接合而形成保護膜。該方法與電鍍法或熔融噴鍍法比較成本低，而且不需要大規(guī)模設備，對施工場所的制約也少。
在本發(fā)明的保護膜形成方法中，層疊工序中的層疊的焊料和覆蓋料的膜厚比最好為30/70以上70/30以下。選擇這樣的體積比，在熔融工序中在覆蓋料上能確實熔融焊料。
下述發(fā)明的保護膜形成方法，焊料中恰好含有硼，該硼在熔融工序向覆蓋料中擴散，使覆蓋料的凝固點下降，所以即使是用比較低的溫度加熱，也能將覆蓋料熔融，且熔融一次后，硼減少熔點上升，故實際使用中難以產生再熔融等問題。
下述發(fā)明的保護膜形成方法，最好選擇焊料是使其熔點比保護膜形成對象物的熱處理溫度低。這樣，能在對保護膜形成對象物進行熱處理的同時實現熔融工序。
另外，下述發(fā)明的保護膜形成方法，使用的覆蓋料層，最好是覆蓋料粒子向粘合劑中分散。由于粘合劑的作用使覆蓋料層疊容易。另外，該粘合劑在熔融工序幾乎完全揮發(fā)，因而能夠抑制由于粘合劑殘存在保護膜中而引起的保護膜質量低下。而且，如果該粘合劑中使用了揮發(fā)性材料，則由于在熔融工序容易揮發(fā)，使保護膜中殘存的粘合劑量少，從而能夠提高保護膜的質量。而且，上述粘合劑最好在低溫度能揮發(fā)，且最好選定上述粘合劑干燥后覆蓋料具有一定程度的強度(剛性)。
下述發(fā)明的保護膜形成方法，粘合劑和覆蓋料粒子的質量比最好為15/85以上2/1以下。這樣，覆蓋料層容易形成，而且能夠抑制在熔融工序焊料滴液現象。
下述發(fā)明的保護膜形成方法，作為覆蓋料層例子，最好以MCrAlY粒子和立方晶氮化硼粒子為主成分。由該覆蓋料層得到研磨性保護膜。該研磨性保護膜中，立方晶氮化硼作為研磨粒子起作用，MCrAlY成為基體粘合研磨粒子。而且，MCrAlY基體抑制研磨粒子或轉動葉片的氧化。
另外，下述發(fā)明的保護膜形成方法，從研磨性保護膜的研磨能力提高，研磨粒子能夠確實粘合的觀點來說，MCrAlY粒子和立方晶氮化硼粒子的體積比最好為1/2以上2/1以下。
另外，下述發(fā)明的保護膜形成方法，如果該研磨性保護膜在燃氣輪機的轉動葉片前端形成，故研磨相對的套筒內周面，粘合能夠防止轉動葉片的損傷。
另外，下述發(fā)明的保護膜形成方法，該保護膜形成方法最好包含從粘合的覆蓋料層表面去除MCrAlY一部分露出立方晶氮化硼粒子的露出工序。
下述發(fā)明的保護膜形成方法，露出工序最好是噴丸處理。另外，下述發(fā)明的保護膜形成方法的噴丸處理中所使用的噴丸料，最好比上述MCrAlY粒子硬，比上述研磨粒子軟。因此，能夠高效地從形成的研磨性保護膜去除MCrAlY，能夠充分實現研磨粒子的突出。
另外，下述發(fā)明的保護膜形成方法，在該噴丸處理中，使用的上述噴丸料粒徑，最好比上述研磨粒子粒徑小比上述研磨粒子相互間的間隔也小。但要注意一點，粒徑過小，會成為研磨粒子保持部破壞脫落的原因。因此，能夠充分實現研磨粒子的突出，抑制研磨粒子最小限脫落。從最初就能夠充分發(fā)揮研磨性能。
而且，作為最好的覆蓋料層其它例子，如下述發(fā)明保護膜形成方法，以MCrAlY粒子為主成分。由該覆蓋料層得到的具有耐氧化性及耐晶間腐蝕的保護膜，如下述發(fā)明保護膜形成方法，能夠非常適合使用于流通高溫氣體的燃氣輪機突出，具體說就是轉動葉片、定子葉片及套筒。
下述發(fā)明的保護膜形成用覆蓋料，其特征在于，包含立方晶氮化硼、Al2O3、SiC其它的研磨粒子、至少有耐氧化性的金屬材料和粘合劑。該保護膜形成用覆蓋料由于包含研磨粒子、金屬材料和粘合劑，故在保護膜形成時的熱處理過程中，粘合劑揮發(fā)產生的空間吸收焊料。因此，向周圍的焊料流動非常少，能夠使形成在保護膜對象物上的形成的保護膜質量高(膜厚均勻性)。因此，保護膜形成后的膜厚調整為最小限，能夠減少保護膜形成的時間。
另外，本發(fā)明的保護膜形成對象物有燃氣輪機轉動葉片或套管，由于這種對象在噴射高溫燃燒氣體的氛圍中使用，所以氧化腐蝕的作用而使其壽命縮短。本發(fā)明的保護膜形成用覆蓋料包含的金屬材料具有耐氧化性，故在這樣的氛圍中也難以氧化。因此，長時間使用也能確實保持研磨粒子穩(wěn)定發(fā)揮研磨性能，并且還具有能夠減少母材氧化腐蝕的效果，使燃氣輪機能夠更穩(wěn)定運轉。
下述發(fā)明的保護膜形成用覆蓋料，其特征在于，在上述保護膜形成用覆蓋料中，上述粘合劑質量與上述研磨粒子及上述金屬材料質量之比為15/85以上2/1以下。因此，容易形成覆蓋料層，而且能夠抑制熔融工序中焊料的焊料流動。
下述發(fā)明的保護膜形成用覆蓋料，其特征在于，上述保護膜形成用覆蓋料中的上述金屬材料為MCrAlY。這樣，在形成保護膜的金屬材料中，由于使用具有耐氧化性的MCrAlY，即使是在高溫氧化環(huán)境中使用的燃氣輪機轉動葉片等上形成保護膜的場合，也能夠長期保持研磨粒子維持研磨性能，且保護母材不被氧化，使燃氣輪機能夠穩(wěn)定運轉。
下述發(fā)明的保護膜形成用覆蓋料，其特征在于，在上述保護膜形成用覆蓋料中，上述MCrAlY粒子和上述研磨粒子的體積比為1/2以上2/1以下。作為研磨粒子使用的立方晶氮化硼、Al2O3或SiC等的比例大則MCrAlY含量下降，不僅耐氧化性降低，而且施工時具有容易產生焊料截斷的傾向。另外，焊料接合中研磨粒子保持不充分，粒子產生上浮。另一方面，MCrAlY比例過大，研磨性保護膜的研磨能力不足。從這個觀點來看，在上述質量比范圍，能夠防止焊料截斷的的發(fā)生，提高其施工性。另外，充分保持研磨粒子的金屬層耐氧化性高，能長時間保持粒子穩(wěn)定，抑制研磨粒子的脫落，以使燃氣輪機能夠高可靠性運轉。
下述發(fā)明的研磨性保護膜形成用薄板，其特征在于，由焊料和上述任一種保護膜形成用覆蓋料層疊構成。該研磨性保護膜形成用薄板，由于保護膜形成用覆蓋料含有粘合劑，故在保護膜形成時的熱處理過程中，該粘合劑揮發(fā)后的空間吸入焊料。因此，保護膜形成時極少可能形成滴液現象，使在保護膜形成對象物形成的保護膜質量高。另外，保護膜形成后的修正也是最小限，能夠減少保護膜形成時間。而且，將該研磨性保護膜形成用薄板粘到保護膜形成對象物上，只對保護膜形成對象物進行熱處理就能夠形成研磨性保護膜，故與電鍍法或熔融噴鍍法比較，能夠非常容易形成研磨性保護膜。另外，將具有耐氧化性或耐晶間腐蝕性的金屬材料作為保護膜形成用覆蓋料使用，即使是在高溫氧化環(huán)境中使用的燃氣輪機轉動葉片或套管等形成保護膜的場合，也能夠抑制研磨粒子脫落維持穩(wěn)定地研磨性能。因此，燃氣輪機能夠穩(wěn)定運轉。
另外，該研磨性保護膜形成用薄板粘到保護膜形成對象物上就完成了熱處理前的處理，故作業(yè)非常容易。而且，由于是薄板，可以按照保護膜形成對象物的形狀進行適合的截斷，因此能夠容易對應具有各種各樣形狀的保護膜形成對象物。
下述發(fā)明的研磨性保護膜形成用薄板，其特征在于，在上述保護膜形成用薄板中，上述焊料與上述保護膜形成用覆蓋料的膜厚比為30/70以上70/30以下。選擇這樣的體積比，熔融工序不僅能確實熔融保護膜形成用覆蓋料，而且能夠使形成的保護膜堅固。
下述發(fā)明的研磨性保護膜形成用薄板，其特征在于，在上述研磨性保護膜形成用薄板中，上述焊料中含有硼。這樣，由于焊料中含有硼，故在熔融工序該硼向保護膜形成用覆蓋料中擴散，使保護膜形成用覆蓋料的凝固點下降，故即使是用比較低的溫度加熱，也能夠熔融保護膜形成用覆蓋料。另外，硼擴散后，保護膜形成用覆蓋料的熔點上升從而提高焊料的耐熱性。因此，像燃氣輪機轉動葉片或套管那樣，即使是在高溫氣體中使用的場合焊料也能夠不再熔融地使用。
下述發(fā)明的研磨性保護膜形成用薄板，其特征在于，在上述研磨性保護膜形成用薄板中，上述焊料從其熔點比保護膜形成對象物熱處理溫度低的材料中選擇。因此，能夠與保護膜形成對象物熱處理同時進行熔融工序。
下述發(fā)明的研磨性保護膜形成用薄板，其特征在于，在上述研磨性保護膜形成用薄板中，在上述焊料上形成粘接層。因此，只要準備該研磨性保護膜形成用薄板，將該研磨性保護膜形成用薄板粘到保護膜形成對象物上就完成了熱處理前的處理，不需要粘合劑，而且不需要等待粘合劑干燥。因此，更減少了保護膜形成的時間。
下述發(fā)明的燃氣輪機轉動葉片，其特征在于，用上述任一種保護膜形成方法在前端部形成保護膜。因此，與電鍍法或熔融噴鍍法比較，能夠非常容易形成研磨性保護膜。因此，與上述保護膜形成法比較保護膜形成所需要的時間大幅縮短，而且制造成本也降低。
下述發(fā)明的燃氣輪機轉動葉片，其特征在于，將上述任一種研磨性保護膜形成用薄板粘到前端部。因此，然后只要對轉動葉片進行必要的熱處理就能形成研磨性保護膜，與電鍍法或熔融噴鍍法比較，能夠非常容易形成研磨性保護膜。因此，與上述保護膜形成法比較保護膜形成所需要的時間大幅縮短，而且制造成本降低。
下述發(fā)明的燃氣輪機，其特征在于，包括壓縮空氣以制作燃燒用空氣的壓縮機、使該壓縮機制作的燃燒空氣與燃料反應生成高溫燃燒氣體的燃燒器、有上述轉動葉片并從上述燃燒器出來的燃燒氣體噴射到該轉動葉片而進行驅動的輪機。
因此，只要具備熱處理設備，就能容易形成研磨性保護膜，所以與電鍍法或熔融噴鍍法比較，形成保護膜的設備簡單。因此，即使在燃氣輪機運轉現場附近沒有電鍍設備等場合，只要具備熱處理使用的加熱爐就能容易形成研磨性保護膜，就能夠在該場所在轉動葉片等上再次形成研磨性保護膜。因此，在研磨性保護膜損傷的場合也能夠容易地修補轉動葉片。


圖1是表示本發(fā)明一個實施例的保護膜形成方法的流程圖；圖2是說明圖1的保護膜形成方法中各個步驟的模式圖；圖3是表示根據圖1的形成方法的研磨性保護膜形成的轉動葉片立體圖；圖4是圖3所示的轉動葉片局部放大剖面圖；圖5是表示具備由本發(fā)明的保護膜形成方法在前端部形成研磨性保護膜燃氣輪機轉動葉片的燃氣輪機說明圖。
具體實施例方式
下面，參照本發(fā)明的附圖進行詳細說明。但本發(fā)明不限于該實施例的形態(tài)。并且，下述實施例形態(tài)的構成元件中，包含業(yè)內人士能夠容易設想或實質上同一元件。
圖1是表示本發(fā)明一個實施例的保護膜形成方法的流程圖。該保護膜形成方法使用比較簡單的裝置(例如高真空加熱爐)，適用于在燃氣輪機轉動葉片前端部形成研磨性保護膜的場合。該保護膜形成方法首先準備焊料薄板(步驟S1)。圖2(a)是符號1所總括表示的該焊料薄板局部放大剖面圖。該焊料薄板1由圖中上側的焊料層3，作為粘接層的中間粘著層5，和下側的起模紙7組成。不用說，焊料層3是由焊料組成。而設置粘著料層5和下側的起模紙7，是為了能夠非常容易揭下起模紙7而使焊料薄板1很好地粘到保護膜形成對象物上。這里，焊料層3的厚度通常為0.05mm～1.00mm。而且，焊料層3最好不是單一薄板，而是由2～3張層疊使用。另外，作為粘接層的中間粘著料層5和下側的起模紙7必須對應設置，若不使用這些，也可采用粘合劑粘接等方式，使薄板1很好地粘到保護膜形成對象物上。
焊料最好是質量含約2.75～3.50％的硼(B)，主成分為鎳(Ni)。這種焊料中，通常質量含有約6～8％的鉻(Cr)，質量約4～5％的硅(Si)，和質量約2.5～3.5％的鐵(Fe)。焊料薄板1最好是經過長時間也不變硬。焊料薄板1的具體例子，如BNi-2(JIS標準)。
粘著料層5和起模紙7預先層疊于焊料層3的這種焊料薄板1市場有銷售，焊料中質量含有83％的鎳，質量7％的鉻，質量3％的硼，質量4％的硅，和質量3％的鐵。
其次，在焊料薄板1上，形成有如圖2(b)所示的覆蓋料層9(步驟S2)。另外，覆蓋料層9與薄板1分別成形·截斷，雖然以后能將它們用粘合劑等粘接，但為防止在許多工序中的截斷等破裂，以軟的BNi-2層為覆蓋層，能夠提高薄板的整體截斷性。
覆蓋料層9是將覆蓋料粒子和粘合劑11的混合物涂敷在焊料層3的表面而形成的。首先，使覆蓋料粒子和粘合劑11的混合物流到焊料層3上。然后，將上述混合物用刮板延展成薄板狀而將多余的上述混合物刮掉，考慮到該混合物干燥時的收縮量而涂敷成所定的厚度。覆蓋料層9涂敷后的干燥(步驟S3)通常為1天時間自然干燥。干燥會引起粘合劑11一定程度的揮發(fā)。揮發(fā)會使覆蓋料層9的厚度減少。
涂敷后覆蓋料層9的所定厚度最好為0.10～1.00mm，覆蓋料層9干燥后，使覆蓋料層9的厚度大體上在焊料薄板1的膜厚之內。因此，最好能根據粘合劑11的混合比例和覆蓋料層9的成分比例，適當變化涂敷上述混合物后的覆蓋料層9的厚度。
這里，該實施例中，采用了具有耐氧化性及耐晶問腐蝕性的金屬材料MCrAlY粒子13作為覆蓋料粒子，立方晶氮化硼粒子15作為研磨粒子。以下，只說覆蓋料粒子時，則指上述兩種粒子。將該覆蓋料粒子和研磨粒子與粘合劑混合，形成覆蓋料層9作為保護膜形成用覆蓋料。
MCrAlY是以鐵(Fe)、鎳(Ni)或鈷(Co)、鉻(Cr)、鋁(Al)、釔(Y)為主成分的合金，具有耐氧化性及耐晶間腐蝕性。這里，考慮到保護膜形成后Ni焊料會稀釋MCrAlY，為提高耐晶間腐蝕性及耐氧化性，最好提高Cr和Al的含量。然而，必須注意到，這些量，特別是Al過多焊料接合性惡化。另外，為提高耐氧化性、耐晶間腐蝕性及焊料接合性，除Cr、Al外，還可以添加Ta、Re、Hf、Si等。
另外，在上述MCrAlY粒子表面，O和N等影響焊料接合性的不純物必須無限接近于零。而且，為提高填充率，最好將MCrAlY的粒徑在10～100μm范圍隨機使用。但是，粒徑過小則表面積增大，O或N等不純物的量會增加，這一點必須引起注意。
另一方面，立方晶氮化硼粒子15可以使用通用電氣(ジェネラルェレクトリック)公司、德比亞斯(デビァス)公司、昭和電工株式會社、住友電工株式會社等在市場銷售的產品。立方晶氮化硼分為單晶體、多晶體，且有高純度品，可以分開使用，但立方晶氮化硼被TiN等覆蓋則焊料接合性得到提高是眾所周知的。這樣，立方晶氮化硼被覆蓋，則能夠改善立方晶氮化硼與焊料的潤濕性，從而能夠充分地將立方晶氮化硼粒子15埋入焊料中。這樣，能夠抑制立方晶氮化硼粒子15的脫落，穩(wěn)定地切削套筒的TBC層，防止轉動葉片前端部與套筒熔融敷著，能夠高可靠性地運轉。
另外，可以使用Co和Ni覆蓋立方晶氮化硼，或者用TiN或Ti化合物覆蓋立方晶氮化硼。最好根據形成覆蓋料層9的MCrAlY粒子種類，進行適當的選擇。
進而，作為立方晶氮化硼粒子15的替代，可以使用例如Al2O3和SiC等作為研磨粒子。為改善與焊料的潤濕性，使用Al2O3或SiC等的場合，最好也使用實施覆蓋的Al2O3或SiC。而且，從改善Al2O3或TiN的成膜性及改善MCrAlY的潤濕性觀點來說，例如使用Al2O3作為研磨粒子時，使用Co、Cr、Ni等作為它們的覆蓋料。而使用SiC作為研磨粒子時，為抑制焊料接合中SiC與Cr的反應，使用AlN、TiN、Al2O3等作為覆蓋料。
MCrAlY粒子13的體積VM與立方晶氮化硼粒子15的體積VC的體積比VM/VC最好為30/70以上70/30以下。立方晶氮化硼粒子15的比例大，則焊料薄板1中的空隙率增加，粘合劑的量增多，其結果容易產生焊料截斷或變形等傾向。而且，立方晶氮化硼粒子15的比例超過70％時，即體積比VM/VC小于30/70則立方晶氮化硼粒子15的密度過大，造成從保護膜的放電加工困難。進而，由于耐氧化性降低，立方晶氮化硼粒子15的保持力也下降，立方晶氮化硼粒子15有發(fā)生脫落的可能。從這個觀點來看，體積比VM/VC最好為1/2以上，進而從成本的觀點來看，最好立方晶氮化硼粒子1 5的比例在60％以下，即體積比VM/VC為40/60以上。另一方面，體積比VM/VC超過70/30時，研磨性保護膜的研磨能力不足。從這個觀點來看，上述體積比VM/VC最好為1/2以下，尤其最好為60/40以下。因此，最好的體積比VM/VC范圍是40/60以上60/40以下。再者，實際施工時，已知各種材料的比重(密度)，通過質量管理制作薄板1。
這里，立方晶氮化硼粒子15高溫硬度高，切削性好，但在高溫氧化環(huán)境會短時間消失，故有必要混合使用長時間穩(wěn)定性好的SiC和Al2O3等。而且，作為替代立方晶氮化硼粒子15，或者與立方晶氮化硼粒子15共同使用的Al2O3和TiN等，同樣能夠適用這樣的體積比。
粘合劑11有種種類型可以使用，最好使用在特別低溫度能揮發(fā)的產品。揮發(fā)性粘合劑11，能在如后所述的干燥工序或熔融工序中揮發(fā)，故在研磨性保護膜中幾乎沒有殘留。因此，不會給研磨性保護膜的質量受不好的影響。進而，揮發(fā)性粘合劑11揮發(fā)后形成空間。在如后所述的熔融工序中，由于毛細管現象而將金屬焊料吸入該空隙，故在如后所述的熔融工序中極少出現滴液現象。因此，能抑制由滴液現象引起的轉動葉片質量降低，且?guī)缀醪恍枰我含F象的處理(主要是涂敷填料)，能夠改善施工強度。
這里，揮發(fā)性粘合劑11最好使用適合的有機粘合劑，其中纖維粘合劑因其焊料接合性良好而更好。另外，如果使用添加可塑劑的粘合劑，可使如后所述的研磨性保護膜形成用薄板1a產生柔軟性，容易截斷等，能夠改善其施工性。
揮發(fā)性粘合劑11的質量mB與覆蓋料粒子13、15的質量mC的質量比mB/mC最好為15/85以上2/1以下。質量比mB/mC為不足上述范圍下限水平時，可使覆蓋料粒子13、15與粘合劑11的混合物涂敷困難。從這個觀點來看，上述質量比mB/mC最好為20/80(1/4)，甚至最好為1/2以上。另一方面，質量比mB/mC超過上述范圍上限水平時，對保護膜形成對象物物進行熱處理時焊料容易產生滴液現象。從這個觀點來看，質量比mB/mC最好為60/40以下，尤其最好為40/60以下。因此，最好的揮發(fā)性粘合劑11與覆蓋料粒子13、15的質量比mB/mC范圍是20/80以上40/60以下。
此外，焊料與覆蓋料的膜厚比最好為30/70以上70/30以下。該膜厚比為不足上述范圍下限水平時，熔融工序中不能滲透進覆蓋料而容易產生焊料截斷。從這個觀點來看，膜厚比尤其最好為60/40以上。焊料薄板1成形后，為使截斷作業(yè)容易，且多余的粘合劑能夠揮發(fā)，須進行常溫干燥?？赡艿脑?，最好能在溫度·濕度受控的恒溫室干燥一整天以上。
然后，層疊覆蓋料層9而成的焊料薄板1(以下稱為研磨性保護膜形成用薄板1a)按所定的形狀·尺寸進行截斷(步驟S4)。雖然截斷的手段沒有特別的限制，但由于研磨性保護膜形成用薄板1a脆性高，最好使用型板及超聲波刀具。而且，將按所定的形狀·尺寸進行裁斷后的研磨性保護膜形成用薄板1a從起模紙7剝離，貼在保護膜形成對象物物的轉動葉片前端(步驟S5)。
為將該研磨性保護膜形成用薄板1a截斷成葉片形狀，殘留大部分的截斷端。由于該研磨性保護膜形成用薄板1a中含有非常高價值的立方晶氮化硼，故有必要回收該立方晶氮化硼。但該立方晶氮化硼表面具有用于提高焊料接合性的涂料，故重要的是不損傷該涂料而進行回收。因此，回收時，將研磨性保護膜形成用薄板1a截斷端浸泡在沸騰的10％濃度的NaOH溶液中1～5小時使粘合劑溶解，然后用凈水超聲波洗凈后進行過濾，凈水洗凈后進行分級，干燥，則能夠將立方晶氮化硼回收。其中，凈水超聲波洗凈，例如約10～30分鐘進行3次，而干燥，例如在120℃進行1小時。
而且，在貼研磨性保護膜形成用薄板1a前最好對立起的轉動葉片前端進行噴丸處理，用三氯乙烯、丙酮等溶劑進行洗凈等前處理。前處理使形成保護膜的轉動葉片前端變粗糙，且能夠去除保護膜形成部分的油脂類，從而使保護膜和轉動葉片前端的粘合良好。
這里，在轉動葉片前端設有孔，以便從內部冷卻回路噴出冷卻空氣或冷卻蒸汽等冷卻介質。因此，若研磨性保護膜形成用薄板1a貼在轉動葉片前端而堵塞該孔，則燃氣輪機在運轉中不能噴出冷卻介質，從而造成轉動葉片的冷卻不充分。所以，在貼研磨性保護膜形成用薄板1a時應避開上述噴出冷卻介質的孔部位。但孔尺寸小且多時，回避該孔是困難的。另外，由于熱處理前研磨性保護膜形成用薄板1a容易截斷，故在貼該薄板前確保通向該薄板的孔是困難的。因此，在保護膜形成后用放電加工等開孔成為可能。且不管在立方晶氮化硼粒子突出前后都能用放電加工開孔。
然后，將研磨性保護膜形成用薄板1a與轉動葉片本體共同加熱(步驟S6)。加熱通常采用真空加熱爐。加熱條件在考慮轉動葉片本體材質和焊料種類等之后決定。例如轉動葉片本體材質為轉動葉片母材(Ni基超合金等)，作為研磨性保護膜形成用薄板1a上用的薄板1，采用前述的BNi-2的情況下，則首先需要用真空加熱爐進行10小時以上從室溫到600℃的升溫。這樣，花費時間的加熱，由于研磨性保護膜形成用薄板1a中的粘合劑11在低溫度容易揮發(fā)，故容易熱延伸的粘合劑11成分不會在高溫度殘留。因此，熱延伸不會產生皺褶，能夠提高所形成的研磨性保護膜的質量。且這時的真空度最好是比10-5乇(torr)還高的真空度。然后，經歷2小時升溫到1000℃，在此狀態(tài)保持必要的時間。這樣，粘合劑11不僅幾乎全部從覆蓋料層9中揮發(fā)，而且在粘合劑11揮發(fā)后的覆蓋料層9中產生空間。
該焊料熔點約為1000℃，故加熱到1000℃以上焊料會熔融。這種加熱而成液態(tài)的焊料，由于毛細管現象而向覆蓋料層9的空間滲透，被吸收進該空間。另外，焊料成分的硼向覆蓋料層9中的MCrAlY粒子13擴散。硼使MCrAlY的凝固點下降，故MCrAlY成半熔融狀態(tài)，容易向周圍的焊料擴散。
然后，導入氬氣或氮氣將真空加熱爐內冷卻到500℃以下(步驟S7)。這樣母材的Ni合金得到必要的強度，且如圖2(c)所示，MCrAlY的基體19中立方晶氮化硼粒子15分散形成凝固層21。保持控制1000℃以上的溫度會使硼在一定程度上消失，故基體19的熔點上升到在使用上沒有問題的溫度。而該熱過程成為轉動葉片的強度所必需的熱處理(穩(wěn)定化處理)。即通過選擇熔點比轉動葉片熱處理溫度低的焊料，使在熔融工序中覆蓋料的熔融和轉動葉片所進行的熱處理同時結束。
一般來說，立方晶氮化硼比焊料比重輕，預先將兩者混合，則在液態(tài)焊料中立方晶氮化硼粒子15會浮在表面，在凝固層21立方晶氮化硼粒子15會呈現分散不均勻。且熔融的焊料容易產生滴液現象。本發(fā)明的合適實施例中，在轉動葉片前端17順序層疊焊料層3與覆蓋料層9，如前所述的毛細管現象使兩者混合。這樣，立方晶氮化硼粒子15保持在覆蓋料層9的MCrAlY中而不上浮，立方晶氮化硼粒子15分散均勻，且能抑制焊料滴液現象。
然后，進行凝固層21的噴丸處理(步驟S8)。噴丸處理是將噴丸粒子吹向基體19的表面。該噴丸處理能去除如圖2(d)所示的基體19靠近表面的部分。而立方晶氮化硼粒子15在本發(fā)明的噴丸處理中幾乎不會被去除，故該立方晶氮化硼粒子15從基體19突出出來(所謂突出)。這樣就完成了研磨性保護膜23。圖2(d)中明確地畫出了研磨性保護膜23與轉動葉片前端17的界限，但實際上由于轉動葉片在加熱時的擴散，兩者的界限是模糊的。
噴丸處理最好使用比立方晶氮化硼粒子15硬度低，且比基體19硬度高的噴丸粒子，以便于先于立方晶氮化硼粒子15去除基體19靠近表面的部分。即設基體19的威氏硬度為H1，立方晶氮化硼粒子15的威氏硬度為H2，噴丸處理用噴丸粒子的威氏硬度為H3，則H1、H2、H3最好滿足如下述式(I)所示的關系。
H1＜H3＜H2 (I)當使用立方晶氮化硼粒子15和在基體19上使用MCrAlY的情況下，作為這種噴丸粒子，可以使用例如Al2O3粒子。
另外，噴丸粒子的直徑太大則立方晶氮化硼粒子15的突出不充分。另一方面，噴丸粒子的直徑過小則保持立方晶氮化硼粒子15根基的突出過于超前，造成立方晶氮化硼粒子15從覆蓋料層9脫落。因此，使用的噴丸粒子尺寸最好為比立方晶氮化硼粒子15相互間間隔小，且保持立方晶氮化硼粒子15根基不被攻擊程度尺寸的噴丸粒子。例如使用平均粒徑為50μm的Al2O3粒子作為微噴丸使用，則最好根據立方晶氮化硼粒子15的粒徑與間隔，選擇使用適宜的噴丸粒子直徑。例如，立方晶氮化硼粒子15相互間間隔大表面粗糙時，最好使用更大的噴丸粒子。另外，研磨性保護膜中，研磨性粒子使用Al2O3或SiC時，最好使用ZrO2或玻璃珠作為噴丸粒子。
圖3是表示根據圖1的形成方法研磨性保護膜23形成的轉動葉片25立體圖。轉動葉片25具有本體27和從其端部延伸的突條部29，轉動葉片前端的該突條部29上面被研磨性保護膜23所覆蓋。圖中未示出，在燃氣輪機中套筒內周面位于與研磨性保護膜23相對的位置。轉動葉片25和套筒滑動時，研磨性保護膜23與套筒內周面產生研磨。也存在沒有突條部29的轉動葉片，這時，就在該轉動葉片的前端必須形成研磨性保護膜。
立方晶氮化硼粒子15的平均粒子直徑最好為約50～200μm。如果平均粒子直徑不足50μm，則研磨性保護膜23的研磨能力可能不充分。從這個觀點來看，平均粒子直徑尤其是最好為80μm以上。另一方面，平均粒子直徑超過200μm，則不僅研磨性保護膜23的膜厚過大，而且研磨性保護膜23的耐氧化性不充分。從這個觀點來看，對于燃氣輪機轉動葉片，平均粒子直徑尤其是最好為170μm以下。因此，最好的平均粒子直徑范圍是80～170μm。
圖4是圖3所示的轉動葉片一部分的放大截面圖。如前所述，立方晶氮化硼粒子15從基體19突出。該圖中兩個箭頭間p所示的是立方晶氮化硼粒子15的突出尺寸。設立方晶氮化硼粒子15的平均粒子直徑為D，當從基體19突出的所有立方晶氮化硼粒子15的突出尺寸p的平均值(即平均突出尺寸)為P時，則相對于平均粒子直徑D平均突出尺寸P的比例最好為25％以上70％以下。該比例不足25％，則研磨性保護膜23的研磨能力不充分。從這個觀點來看，比例最好為30％以上。反之，該比例超過70％，則立方晶氮化硼粒子15容易從基體19脫落。從這個觀點來看，比例最好為60％以下。因此，最好的比例范圍是30～60％。
基體19的厚度(圖4中兩個箭頭間T所示的部分)，最好為50μm以上?；w19的厚度不足50μm，則不僅研磨性保護膜23中保持立方晶氮化硼粒子15不充分，而且立方晶氮化硼粒子15的分布雜亂不能配置，因而降低研磨性保護膜23的長時間高溫耐久性。
本發(fā)明中使用的是層疊覆蓋料層9而成的焊料薄板1的研磨性保護膜形成用薄板1a。而且，將它按所定的形狀截斷粘到保護膜形成對象物上，然后將保護膜形成對象物進行熱處理，在保護膜形成對象物形成研磨性保護膜23(參照圖3)。然后，噴丸處理研磨性保護膜23使立方晶氮化硼粒子15突出，從研磨性保護膜23使研磨粒子突出。這樣，制造研磨性保護膜形成用薄板1a后，只是按所定的形狀截斷粘到保護膜形成對象物上，然后如果將保護膜形成對象物進行必要的熱處理就能夠形成研磨性保護膜。而且，研磨粒子突出也由于使用噴丸處理，能夠簡便地使研磨粒子突出。因此，與以往的電鍍法或熔融噴鍍法比較，能夠非常容易形成研磨性保護膜。
例如，在某燃氣輪機轉動葉片前端部形成研磨性保護膜的場合，使用本發(fā)明的保護膜形成方法，與以往的電鍍法或熔融噴鍍法比較，施工費用能夠抑制1/3～1/4。而且，施工所需要的時間也能夠縮短到1/3以下。這樣因為能夠得到大幅降低施工費用和縮短施工周期的結果，在大量轉動葉片上形成的研磨性保護膜的場合非常有用。而且，不需要電鍍法那樣的大規(guī)模設備，能夠減少設備投資所需要的費用。還有，不會產生電鍍法那樣的電鍍廢液，能夠減少環(huán)境負荷。
另外，如果具備真空加熱爐等加熱設備，僅供給研磨性保護膜形成用薄板1a就能夠形成研磨性保護膜，所以不一定熱處理與上述薄板制作在同一場所進行。因此，施工的自由度高，例如，在附近不存在施工設施的場所設置的燃氣輪機設備，只要具備加熱設備，定期供給研磨性保護膜形成用薄板1a，就能在該場所進行再涂敷等。
上述說明中，以使用立方晶氮化硼和MCrAlY作為覆蓋料為例，也可以只使用MCrAlY作為覆蓋料。這種情況，得到的保護膜是耐氧化性保護膜。這種耐氧化性保護膜很適合燃氣輪機轉動葉片、定子葉片或套筒。
圖5是表示具備由本發(fā)明的保護膜形成方法在前端部形成研磨性保護膜燃氣輪機轉動葉片的燃氣輪機說明圖。從空氣入口50吸入的空氣，經過壓縮機51壓縮成為高溫·高壓的壓縮空氣后送入燃燒器52。在燃燒器52中，在該壓縮空氣中使供給的燃料，如天然氣等氣體燃料，或輕油和輕重油等液體燃料燃燒，生成高溫·高壓的燃燒氣體，該高溫.高壓的燃燒氣體經過燃燒器尾筒53的導引，噴射到氣輪機54。
在氣輪機54中，具有由本發(fā)明的保護膜形成方法在其前端部形成研磨性保護膜23的轉動葉片25(參照圖3)。該轉動葉片25的前端部形成有本發(fā)明的保護膜。燃氣輪機100開始運轉后，由于轉動葉片的熱延伸等產生所謂初期滑動，有轉動葉片25的前端與套筒55的內壁接觸的情況。另外，運轉開始后經過一定時間，套筒55產生變形，轉動葉片25的前端與套筒55的內壁接觸，有引起所謂二次滑動的情況。不管那種情況，在轉動葉片25的前端部上被焊料接合的本發(fā)明的保護膜形成方法所形成的堅固的研磨粒子，所以能夠削掉在套筒55的內壁形成的TBC等保護膜(圖中省略)。這樣，能夠防止轉動葉片25的熔融敷著，使燃氣輪機100穩(wěn)定運轉。而且，最好對于初期滑動立方晶氮化硼起作用，對于二次滑動具有高溫長時間穩(wěn)定性的SiC或Al2O3起作用。因此，最好將它們混合使用以確保燃氣輪機的長期可靠性。
另外，本發(fā)明的轉動葉片25，在前端部用焊料接合形成有保護膜，所以立方晶氮化硼其它研磨粒子成鯊齒狀分布。因此，即使表層的研磨粒子脫落，下面的研磨粒子還會出現，直到研磨性保護膜23(參照圖3)消失以前都能夠穩(wěn)定地將套筒55的內壁形成的TBC等保護膜削掉。所以，能夠比以往的電鍍法或熔融噴鍍法形成保護膜的轉動葉片更高可靠性運轉。
上述說明可知，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，包括下述(1)～(3)的工序(1)在保護膜形成對象物表面或里面層疊以焊料為主成分的焊料層和以覆蓋料為主成分的覆蓋料層的層疊工序；(2)加熱層疊的焊料層和覆蓋料層使焊料成分向覆蓋料中熔融·滲透擴散以覆蓋料層和焊料層的熔融工序；(3)使熔融的焊料凝固粘合到保護膜形成對象物上的粘合工序。
通過所謂焊料接合而形成保護膜。該方法具有比電鍍法或熔融噴鍍法成本低，而且不需要大規(guī)模設備，對施工場所的制約少等效果。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，設定層疊工序層疊的焊料和覆蓋料的膜厚比為30/70以上70/30以下，故熔融工序不僅能確實熔融覆蓋料，而且能夠使形成的保護膜堅固，提高其特性。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，焊料中含有硼，故在熔融工序該硼向覆蓋料中擴散，使覆蓋料的凝固點下降，所以即使是加熱到比較低的溫度，也能夠低成本地將覆蓋料確實熔融。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，選擇焊料使焊料的熔點比保護膜形成對象物的熱處理溫度低，故能在對保護膜形成對象物進行熱處理的同時實現熔融工序。這樣，能夠提高保護膜形成的工作效率。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，使用覆蓋料粒子向粘合劑中分散的覆蓋料層，則由于粘合劑的作用不僅使覆蓋料層疊容易，而且該粘合劑在熔融工序幾乎完全揮發(fā)，因而能夠抑制由于粘合劑殘存在保護膜中而引起的保護膜質量低下。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，粘合劑和覆蓋料粒子的質量比為15/85以上2/1以下，則使覆蓋料層容易形成，而且能夠抑制在熔融工序焊料滴液現象，提高操作性。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，MCrAlY粒子和立方晶氮化硼粒子為主成分。由該覆蓋料層得到的研磨性保護膜，立方晶氮化硼作為研磨粒子起作用，MCrAlY成為基體粘合研磨粒子。而且，MCrAlY基體能夠抑制研磨粒子的氧化。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，MCrAlY粒子和立方晶氮化硼粒子的體積比為1/2以上2/1以下。因此，研磨性保護膜的研磨能力提高，而且，研磨粒子能夠確實粘合。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，上述研磨性保護膜在燃氣輪機的轉動葉片前端形成，故研磨與研磨性保護膜的立方晶氮化硼相對的套筒內周面，能夠防止轉動葉片的損傷。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，包含從粘合的覆蓋料層表面去除MCrAlY一部分露出立方晶氮化硼粒子的露出工序。另外，本發(fā)明的保護膜形成方法在露出立方晶氮化硼粒子的露出工序中進行噴丸處理。因此，能夠恰當地進行立方晶氮化硼粒子突出。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，在上述噴丸處理中，使用的噴丸料，比上述MCrAlY粒子硬，比上述研磨粒子軟。因此，能夠高效地從形成的研磨性保護膜去除MCrAlY，能夠充分實現研磨粒子的突出。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成方法中，在上述噴丸處理中，使用的噴丸料粒徑，比研磨粒子粒徑小比研磨粒子相互間的間隔也小。因此，能夠充分實現研磨粒子的突出，最小限抑制研磨粒子的脫落。從最初就能夠充分發(fā)揮研磨性能。
而且，作為最好的覆蓋料層其它例子，如下面的本發(fā)明保護膜形成方法，以MCrAlY粒子為主成分。由該覆蓋料層得到的耐氧化性保護膜，如下面的本發(fā)明保護膜形成方法那樣，能夠非常適合使用于流通高溫氣體的燃氣輪機各個部件，具體說就是轉動葉片、定子葉片及套筒。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成用覆蓋料中，包含研磨粒子、至少有耐氧化性的金屬材料和粘合劑，在保護膜形成時的熱處理過程中，粘合劑揮發(fā)產生的空間吸收焊料。因此，焊料滴液現象非常少，保護膜形成對象物上形成保護膜后質量高。另外，上述金屬材料具有耐氧化性，故在燃氣輪機轉動葉片使用的高溫燃燒氣體氛圍也難以氧化。因此，長時間使用也能確實保持研磨粒子穩(wěn)定發(fā)揮研磨性能，此外還能夠減少母材的氧化腐蝕，使燃氣輪機能夠更穩(wěn)定運轉。
另外，關于本發(fā)明的保護膜形成用覆蓋料，在上述保護膜形成用覆蓋料中，粘合劑質量與研磨粒子及金屬材料質量之比為15/85以上2/1以下。因此，容易形成覆蓋料層，而且能夠抑制熔融工序中的滴液現象。
另外，在本發(fā)明的保護膜形成用覆蓋料中，上述保護膜形成用覆蓋料包含的金屬材料為MCrAlY。這樣，使用具有耐氧化性和耐晶間腐蝕性的MCrAlY，即使是在高溫氧化環(huán)境中使用的燃氣輪機轉動葉片上等形成保護膜的場合，也能夠長期保持研磨粒子維持研磨性能。因此，使燃氣輪機能夠穩(wěn)定運轉。
另外，關于本發(fā)明的保護膜形成用覆蓋料，在上述保護膜形成用覆蓋料中，MCrAlY粒子和研磨粒子的體積比為1/2以上2/1以下。這樣，能夠防止焊料截斷，提高其施工性。另外，研磨粒子能夠充分粘合，抑制研磨粒子的脫落，以使燃氣輪機能夠高可靠性運轉。
另外，關于本發(fā)明的研磨性保護膜形成用薄板是由焊料和上述任一種保護膜形成用覆蓋料層疊構成。因此，該研磨性保護膜形成用薄板粘到保護膜形成對象物上后，僅對保護膜形成對象物進行熱處理就能夠形成研磨性保護膜，故與電鍍法或熔融噴鍍法比較，能夠非常容易形成研磨性保護膜。另外，該研磨性保護膜形成用薄板粘到保護膜形成對象物上就完成了熱處理前的處理，故作業(yè)非常容易。而且，由于是薄板，可以按照保護膜形成對象物的形狀進行適合的截斷，因此能夠容易對應具有各種各樣形狀的保護膜形成對象物。
另外，關于本發(fā)明的研磨性保護膜形成用薄板，在上述保護膜形成用薄板中，焊料與保護膜形成用覆蓋料的膜厚比為30/70以上70/30以下。因此，熔融工序不僅能確實熔融保護膜形成用覆蓋料，而且能夠使形成的保護膜堅固。
另外，關于本發(fā)明的研磨性保護膜形成用薄板，在上述保護膜形成用薄板中，焊料中含有硼。這樣，由于焊料中含有硼，故在熔融工序該硼向保護膜形成用覆蓋料中擴散，使保護膜形成用覆蓋料的凝固點下降。因此，即使是加熱到比較低的溫度，也能夠熔融保護膜形成用覆蓋料。另外，硼擴散后，保護膜形成用覆蓋料的熔點上升從而提高焊料的耐熱性。因此，像燃氣輪機轉動葉片或套管那樣，即使是在高溫氣體中使用的場合焊料也能夠不被熔融地使用。
另外，關于本發(fā)明的研磨性保護膜形成用薄板，在上述保護膜形成用薄板中，焊料從其熔點比保護膜形成對象物熱處理溫度低的材料中選擇。因此，能夠與保護膜形成對象物熱處理同時進行熔融工序。
另外，關于本發(fā)明的研磨性保護膜形成用薄板，在上述保護膜形成用薄板中，還在焊料上形成粘接層。因此，只要準備該研磨性保護膜形成用薄板，將該研磨性保護膜形成用薄板粘到保護膜形成對象物上就完成了熱處理前的處理，不需要粘合劑，而且不需要等待粘合劑干燥。因此，更減少了保護膜形成的時間。
另外，在本發(fā)明的燃氣輪機轉動葉片上，用上述任一種保護膜形成方法在前端部形成研磨性保護膜。因此，與電鍍法或熔融噴鍍法比較，能夠非常容易形成研磨性保護膜，故與上述保護膜形成法比較保護膜形成所需要的時間大幅縮短，而且制造成本降低。
另外，在本發(fā)明的燃氣輪機轉動葉片上，將上述任一種研磨性保護膜形成用薄板粘到前端部。因此，然后只要對轉動葉片進行必要的熱處理就能形成研磨性保護膜，與電鍍法或熔融噴鍍法比較，能夠非常容易形成研磨性保護膜。因此，與上述保護膜形成法比較保護膜形成所需要的時間大幅縮短，而且制造成本降低。
另外，在本發(fā)明的燃氣輪機中，在利用燃燒器噴射出的燃燒氣體驅動氣輪機中具備有上述轉動葉片。因此，只要具備熱處理設備，就能容易在轉動葉片形成研磨性保護膜，故即使在燃氣輪機運轉現場附近沒有電鍍設備等場合，若具備熱處理使用的加熱爐就能容易形成研磨性保護膜。因此，在該場所能夠使轉動葉片等再次形成研磨性保護膜，故能夠容易地修補轉動葉片。
產業(yè)上利用的可能性如上所述，在本發(fā)明的保護膜形成方法、保護膜形成用材料、研磨性保護膜形成用薄板、以及由該保護膜形成方法所形成的研磨性保護膜等的燃氣輪機的轉動葉片及使用該轉動葉片的燃氣輪機，在形成燃燒發(fā)動機(燃氣輪機、噴氣式發(fā)動機等)、蒸汽輪機中的轉動葉片、定子葉片或套筒等部件設有研磨性保護膜、耐氧化性保護膜等情況下是有用的，適用于這些保護膜簡便形成。
權利要求
1.一種保護膜形成方法，其特征在于，包括在保護膜形成對象物表面層疊以焊料為主成分的焊料層和以覆蓋料為主成分的覆蓋料層的層疊工序，加熱層疊的所述焊料層和覆蓋料層使焊料成分向覆蓋料中擴散至少使所述覆蓋料一部分熔融的熔融工序，使熔融的所述覆蓋料凝固粘合到所述保護膜形成對象物上的粘合工序。
2.如權利要求1所述的保護膜形成方法，其特征在于，利用所述層疊工序層疊的焊料和覆蓋料的膜厚比為30/70以上70/30以下。
3.如權利要求1或2所述的保護膜形成方法，其特征在于，向所述覆蓋料中擴散的焊料的成分是硼。
4.如權利要求1～3中任一項所述的保護膜形成方法，其特征在于，所述焊料是從其熔點比保護膜形成對象物的熱處理溫度低的材料中選擇。
5.如權利要求1～4中任一項所述的保護膜形成方法，其特征在于，所述覆蓋料層為覆蓋料粒子向粘合劑中分散。
6.如權利要求5所述的保護膜形成方法，其特征在于，所述粘合劑和所述覆蓋料粒子的質量比為15/85以上2/1以下。
7.如權利要求1～6中任一項所述的保護膜形成方法，其特征在于，所述覆蓋料層以MCrAlY粒子、立方晶氮化硼、Al2O3、TiN其它的研磨粒子為主成分。
8.如權利要求7所述的保護膜形成方法，其特征在于，所述MCrAlY粒子和所述研磨粒子的體積比為1/2以上2/1以下。
9.如權利要求7或8所述的保護膜形成方法，其特征在于，所述保護膜形成對象物是燃氣輪機轉動葉片前端。
10.如權利要求7～9中任一項所述的保護膜形成方法，其特征在于，在所述粘合工序后，還包含從粘合的所述覆蓋料層表面去除MCrAlY一部分而露出研磨粒子的露出工序。
11.如權利要求10所述的保護膜形成方法，其特征在于，所述露出工序通過噴丸處理進行。
12.如權利要求11所述的保護膜形成方法，其特征在于，在所述噴丸處理中，使用的噴丸料，比所述MCrAlY粒子硬，比所述研磨粒子軟。
13.如權利要求12所述的保護膜形成方法，其特征在于，所述噴丸料粒徑，比所述研磨粒子粒徑小比所述研磨粒子相互間的間隔也小。
14.如權利要求1～6中任一項所述的保護膜形成方法，其特征在于，所述覆蓋料層以MCrAlY粒子為主成分。
15.如權利要求14所述的保護膜形成方法，其特征在于，所述保護膜形成對象物為燃氣輪機轉動葉片、定子葉片及套筒。
16.一種保護膜形成用覆蓋料，其特征在于，包括立方晶氮化硼、Al2O3、TiN其它的研磨粒子、至少有耐氧化性的金屬材料、和粘合劑。
17.如權利要求16所述的保護膜形成用覆蓋料，其特征在于，所述粘合劑質量與所述研磨粒子和所述金屬材料的質量之比為15/85以上2/1以下。
18.如權利要求15～17中任一項所述的保護膜形成用覆蓋料，其特征在于，所述金屬材料是MCrAlY。
19.如權利要求18所述的保護膜形成用覆蓋料，其特征在于，所述MCrAlY粒子和所述研磨粒子的體積比為1/2以上2/1以下。
20.一種如研磨性保護膜形成用薄板，其特征在于，由焊料和權利要求15～19任項所述的保護膜形成用覆蓋料層疊構成。
21.如權利要求20所述的研磨性保護膜形成用薄板，其特征在于，所述焊料與所述保護膜形成用覆蓋料的膜厚比為30/70以上70/30以下。
22.如權利要求20或21所述的研磨性保護膜形成用薄板，其特征在于，所述焊料中含有硼。
23.如權利要求20～22中任一項所述的研磨性保護膜形成用薄板，其特征在于，所述焊料從其熔點比保護膜形成對象物的熱處理溫度低的材料中選擇。
24.如權利要求23所述的研磨性保護膜形成用薄板，其特征在于，還在所述焊料上形成粘接層。
25.一種燃氣輪機轉動葉片，其特征在于，利用權利要求7～13任一項所述的保護膜形成方法在前端部形成保護膜。
26.一種燃氣輪機轉動葉片，其特征在于，將權利要求20～24任一項所述的保護膜形成用薄板粘到前端部。
27.一種燃氣輪機，其特征在于，包括壓縮機，壓縮空氣以制作燃燒用空氣；燃燒器，使利用所述壓縮機制作的燃燒用空氣與燃料反應生成高溫燃燒氣體；輪機，包括權利要求25所述的轉動葉片，通過從所述燃燒器出來的燃燒氣體噴射到所述轉動葉片進行驅動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種保護膜形成方法，該方法的步驟包括首先，準備焊料薄板(步驟S1)。焊料薄板由焊料層、粘著料層、起模紙組成。焊料層由焊料組成。然后，在焊料層層疊覆蓋料層(步驟S2)。覆蓋料層由覆蓋料粒子和粘合劑的混合物組成。作為覆蓋料粒子，使用MCrAlY粒子和研磨粒子(立方晶氮化硼粒子等)。然后，干燥覆蓋料層(步驟S3)、截斷焊料薄板(步驟S4)、貼到轉動葉片(步驟S5)。然后，加熱轉動葉片(步驟S6)、熔融焊料。焊料在MCrAlY粒子周圍作為液相潤濕、而且通過熱處理保持過程而擴散。然后，冷卻(步驟S7)形成凝固層。對該凝固層進行噴丸處理(步驟S8)使立方晶氮化硼粒子突出，完成研磨性保護膜。
文檔編號F01D5/20GK1463302SQ02801999
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月31日 優(yōu)先權日2001年5月31日
發(fā)明者大原稔, 妻鹿雅彥 申請人:三菱重工業(yè)株式會社