JP6746458B2 - タービン翼の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タービン翼の製造方法に関する。

ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとを有している。圧縮機は、空気を取り込んで圧縮し、高温高圧の圧縮空気とする。燃焼器は、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させる。タービンは、車室内に複数の静翼及び動翼が交互に配置されている。タービンは、圧縮空気の燃焼により発生した高温高圧の燃焼ガスによって動翼が回転する。この回転により、熱エネルギーが回転エネルギーに変換される。

静翼や動翼といったタービン翼は、高温下に曝されるため、耐熱性の高い金属材料を用いて形成される。タービン翼を製造する場合、例えば特許文献１に記載のように、鋳造や鍛造等によって母材を形成した後、母材に対して所定の加熱処理を行う（例えば、特許文献１参照）。また、母材にろう付け処理を行う場合、つまり、母材にろう材を配置して加熱することでろう材を溶融させて接合する処理を行う場合には、ろう付け処理の後、母材を冷却し、その後母材に対して所定の加熱処理を行う（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−３４８５３号公報 特開２００２−１０３０３１号公報

特許文献２に記載の製造方法では、ろう付け処理の後は、母材に対して冷却用の気体を供給することにより、所定の冷却温度まで急激に低下させている（急冷）。しかしながら、この急冷によるろう材の急激な凝固収縮によってろう付け部にボイド等が生じる場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ろう付け部分の品質向上を図ることが可能なタービン翼の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るタービン翼の製造方法は、ヒータを有する所定の加熱炉内にろう材が配置されたタービン翼の母材を配置した状態で前記ヒータを作動させて第１温度で加熱し、前記ろう材を溶融させて前記母材に接合するろう付け処理を行うことと、前記ろう付け処理の後、前記ヒータを停止させることで炉内温度を低下させて前記母材を冷却する徐冷を行うことと、前記徐冷の後、前記母材を前記第１温度よりも低い第２温度で加熱して前記母材の溶体化処理を行うこととを含む。

本発明によれば、ろう付け処理を行った後、徐冷によって母材を冷却するため、ろう付け部分にボイド等が生じることを抑制できる。これにより、ろう付け部分の品質向上を図ることができる。また、徐冷によって母材を冷却することにより、析出するγ´相を十分に成長させることができ、かつγ´相が成長し過ぎることを抑制できる。これにより、母材の強度及び延性の低下を抑制できる。

また、前記母材のうち前記タービン翼のコンタクト面に相当する部分に前記母材よりも耐摩耗性の高い金属材料を用いて第１コートを形成することと、前記母材よりも耐酸化性の高い金属材料を用いて前記母材の表面に第２コートを形成することと、をさらに含み、前記ろう付け処理は、前記第１コート又は前記第２コートを形成した後に行ってもよい。

本発明によれば、ろう付け処理及び溶体化処理が、第１コート及び第２コートを構成する原子を拡散させることで密着性を向上させる拡散処理を兼ねた処理として行うことができる。これにより、加熱処理の効率化を図ることができる。

また、前記徐冷によって前記炉内温度が所定温度に到達した後、前記加熱炉内に冷却用の気体を供給することで前記母材を冷却する急冷を行うことをさらに含み、前記溶体化処理は、前記急冷の後に行ってもよい。

本発明によれば、徐冷によってボイド等の発生が抑制された状態で急冷を行うため、ろう付け部分の品質を維持しつつ、冷却時間の短縮化を図ることができる。

また、前記母材のうち前記タービン翼のコンタクト面に相当する部分に前記母材よりも耐摩耗性の高い金属材料を用いて第１コートを形成することと、前記母材よりも耐酸化性の高い金属材料を用いて前記母材の表面に第２コートを形成することと、前記徐冷によって前記炉内温度が所定温度に到達した後、前記加熱炉内に冷却用の気体を供給することで前記母材を冷却する急冷を行うことと、をさらに含み、前記第１コート及び前記第２コートの形成は、前記ろう付け処理と、前記徐冷と、前記急冷とを行った後に行い、前記溶体化処理は、前記第１コート及び前記第２コートを形成した後に行ってもよい。

本発明によれば、ろう付け処理を行った後、徐冷によって母材を冷却してから溶体化処理を行うため、ろう付け部分にボイド等が生じることを抑制できる。これにより、ろう付け部分の品質向上を図ることができる。また、徐冷の後、所定温度に到達した後、急冷で冷却することにより、冷却処理が短時間で行われることになる。

また、前記母材の表面に、前記第２コートとしてアンダーコートを形成することと、前記アンダーコートを形成した後、前記アンダーコートの表面にトップコートを形成することと、をさらに含み、前記トップコートの形成は、前記ろう付け処理及び前記溶体化処理を行った後に行ってもよい。

本発明によれば、アンダーコートを形成した後、ろう付け処理及び溶体化処理がトップコートの形成前に行うため、加熱処理を短時間で効率的に行うことができると共に、トップコートの割れを抑制できる。

また、前記アンダーコートの形成は、前記ろう付け処理及び前記溶体化処理を行った後に行ってもよい。

本発明によれば、ろう付け処理及び溶体化処理を行った後にアンダーコートを形成し、その後、トップコートを形成することになる。このように、アンダーコートを形成してからトップコートを形成するまでに、熱処理等の他のプロセスを行わないため、アンダーコートの表面に異物等が付着することを抑制できる。異物等が表面に付着するとアンダーコートのアンカー効果が低下する。これに対して、本変形例では、異物等の付着を抑制することでアンカー効果の低下を抑制できる。これにより、アンダーコートとトップコートの密着性が低下するのを防止できる。

また、前記溶体化処理の後、前記母材を加熱して時効処理を行うことをさらに含み、前記トップコートの形成は、前記時効処理の後に行ってもよい。

本発明によれば、トップコートを形成する場合において、トップコートに斑点やクラック等が形成されることを抑制しつつ、ろう付け部分の品質向上を図ることが可能となる。

また、前記徐冷によって前記炉内温度が前記第２温度よりも低い第３温度に到達した後、前記ヒータを作動させて前記炉内温度を前記第２温度まで上昇させる調整処理を行うことをさらに含んでもよい。

本発明によれば、第１温度から第２温度を経て第３温度に変化する連続した加熱処理を効率的に行うことができる。

また、前記溶体化処理の後、前記母材を加熱して時効処理を行うことと、前記時効処理の後、前記第２コートの表面にトップコートを形成することと、をさらに含んでもよい。

本発明によれば、トップコートを形成する場合において、トップコートに斑点やクラック等が形成されることを抑制しつつ、ろう付け部分の品質向上を図ることが可能となる。

また、前記徐冷は、３℃／ｍｉｎ以上、２０℃／ｍｉｎ以下の温度低下速度で前記母材の温度を低下させることを含んでもよい。

本発明によれば、徐冷において、３℃／ｍｉｎ以上の温度低下速度で母材の温度を低下させるため、母材の強度の低下を抑制しつつ、処理時間の長時間化を抑制することができる。また、２０℃／ｍｉｎ以下の温度低加速度で母材の温度を低下させるため、ろう付け部分の品質低下を抑制しつつ、母材の延性の低下を抑制することができる。

本発明によれば、ろう付け部分の品質向上を図ることが可能なタービン翼の製造方法を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るタービン翼の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図２は、ろう付け処理及び溶体化処理を連続して行う場合の加熱温度の時間変化の一例を示すグラフである。 図３は、第２実施形態に係るタービン翼の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図４は、ろう付け処理における加熱温度の時間変化の一例を示すグラフである。 図５は、変形例に係るタービン翼の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図６は、変形例に係るタービン翼の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図７は、比較例１に係るタービン翼の母材についてγ´相の析出状態を示す顕微鏡写真である。 図８は、比較例２に係るタービン翼の母材についてγ´相の析出状態を示す顕微鏡写真である。 図９は、実施例に係るタービン翼の母材についてγ´相の析出状態を示す顕微鏡写真である。 図１０は、比較例２に係るタービン翼の母材のろう付け部分及びその近傍を示す顕微鏡写真である。 図１１は、比較例２に係るタービン翼の母材のろう付け部分を拡大して示す顕微鏡写真である。 図１２は、実施例に係るタービン翼の母材のろう付け部分及びその近傍を示す顕微鏡写真である。

以下、本発明に係るタービン翼の製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るタービン翼の製造方法の一例を示すフローチャートである。図１に示すように、第１実施形態に係るタービン翼の製造方法は、例えばガスタービンの静翼や動翼といったタービン翼の母材を形成する工程（ステップＳ１０）と、母材に対して熱間静水圧処理を行う工程（ステップＳ２０）と、母材の表面に耐摩耗コート（第１コート）を形成する工程（ステップＳ３０）と、母材及び耐摩耗コートの表面に耐酸化コート（第２コート）を形成する工程（ステップＳ４０）と、母材にろう付け処理及び溶体化処理を行う工程（ステップＳ５０）と、母材に時効処理を行う工程（ステップＳ６０）とを含む。

ステップＳ１０では、静翼や動翼等のタービン翼を構成する母材が形成される。このようなタービン翼の一例として、例えばシュラウド付き動翼等が挙げられる。シュラウド付き動翼は、所定方向、例えばタービンのロータの回転方向に複数並んで配置されており、コンタクト面を有している。

タービン翼は、ガスタービンにおいて高温下に曝される。このため、タービン翼を構成する母材は、耐熱性に優れた合金、例えばＮｉ基合金等の材料を用いて形成される。Ｎｉ基合金としては、例えばＣｒ：１２．０％以上１４．３％以下、Ｃｏ：８．５％以上１１．０％以下、Ｍｏ：１．０％以上３．５％以下、Ｗ：３．５％以上６．２％以下、Ｔａ：３．０％以上５．５％以下、Ａｌ：３．５％以上４．５％以下、Ｔｉ：２．０％以上３．２％以下、Ｃ：０．０４％以上０．１２％以下、Ｂ：０．００５％以上０．０５％以下、を含有し、残部がＮｉおよび不可避不純物からなる組成のＮｉ基合金等が挙げられる。また、上記組成のＮｉ基合金に、Ｚｒ：０．００１ｐｐｍ以上５ｐｐｍ以下を含有してもよい。また、上記組成のＮｉ基合金に、Ｍｇおよび／またはＣａ：１ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下を含有してもよく、さらにＰｔ：０．０２％以上０．５％以下、Ｒｈ：０．０２％以上０．５％以下、Ｒｅ：０．０２％以上０．５％以下のうちの１種または２種以上を含有してもよく、これら双方を含有してもよい。

母材は、上記材料を用いて鋳造や鍛造などによって形成される。鋳造によって母材を形成する場合、例えば普通鋳造材（Conventional Casting：ＣＣ）、一方向凝固材（Directional Solidification：ＤＳ）、単結晶材（Single Crystal：ＳＣ）等の母材を形成することができる。以下、母材として普通鋳造材が用いられる場合を例に挙げて説明するが、これに限定するものではなく、母材が一方向凝固材又は単結晶材であってもよい。

ステップＳ２０における熱間静水圧処理（Hot Isostatic Pressing：ＨＩＰ）は、母材をアルゴンガスの雰囲気中に配置した状態で、例えば１１８０℃以上１２２０℃以下の温度で加熱する。これにより、母材の全表面に対して等しく圧力が加えられた状態で加熱される。熱間静水圧処理が完了した後、加熱を停止する（徐冷）ことにより母材の温度を低下させる。なお、ステップＳ２０の後に、後述する溶体化処理と同様の処理を行ってもよい。

ステップＳ３０では、母材のうち、動翼のコンタクト面に相当する部分に耐摩耗コート（第１コート）を形成する。耐摩耗コートとしては、例えばトリバロイ（登録商標）８００等のコバルト基耐磨耗材を用いることができる。ステップＳ３０では、例えば大気圧プラズマ溶射、高速フレーム溶射、減圧プラズマ溶射、雰囲気プラズマ溶射等の手法により、母材のうちコンタクト面に相当する部分に上記材料の層を形成することができる。

ステップＳ４０では、母材の表面に耐酸化コート（第２コート）を形成する。耐酸化コートの材料としては、例えば母材よりも耐酸化性の高いＭＣｒＡｌＹ等の合金材料を用いることができる。ステップＳ４０では、例えば母材の表面を加熱した後、上記合金材料等を母材の表面に溶射することで耐酸化コートを形成する。

ステップＳ５０では、母材にろう付け処理を行い、徐冷した後に溶体化処理を行う。ろう付け処理は、母材にろう材を配置した状態で加熱することにより、ろう材を母材に溶融させて接合する処理である。ろう材としては、例えばアムドライ（登録商標）ＤＦ−６Ａ等の材料が用いられる。この場合、ろう材の液相線温度は、例えば１１５５℃程度である。ろう付け処理に用いられるろう材の量については、実験等を行うことで予め調整しておく。ろう付け処理では、ろう材を溶融させることが可能な第１温度（Ｔ１）、例えば１１７５℃以上、１２１５℃以下の温度で加熱処理を行うことができる。

溶体化処理は、母材を加熱することにより、母材において金属間化合物であるγ´相を固溶及び成長させる処理である。溶体化処理では、例えばろう付け処理における加熱温度よりも低い第２温度（Ｔ２）、例えば１１００℃以上、１１４０℃以下の温度で加熱処理を行うことができる。

図２は、ステップＳ５０の加熱処理における加熱温度の時間変化の一例を示すグラフである。図２の横軸は時間を示し、縦軸は温度を示している。ステップＳ５０では、まず、ろう付け処理を行う。ろう付け処理は、母材にろう材を配置した状態で所定の加熱炉に投入し、加熱炉のヒータを作動させて加熱を開始する（時刻ｔ１）。加熱炉の炉内温度（加熱温度）が上記の第１温度Ｔ１に到達した場合（時刻ｔ２）、炉内温度の上昇を停止し、当該第１温度Ｔ１で所定時間、加熱処理を行う。これにより、ろう材が溶融して母材に接合される。

なお、母材を加熱炉に投入した後、炉内温度を所定の予熱温度にまで上昇させて、所定時間、当該予熱温度での加熱処理（予熱処理）を行ってもよい。この場合の予熱温度は、ろう材の液相線温度よりも低い温度に設定され、例えば１１００℃とすることができる。予熱処理を行うことにより、母材及びろう材の温度が全体的に均一に上昇し、各部位における温度差が低減する。予熱処理を所定時間行った場合、予熱処理後に炉内温度を第１温度Ｔ１まで上昇させてろう付け処理を行う。

ろう付け処理が所定時間行われた後（時刻ｔ３）、例えばヒータを停止させることにより母材の温度を３℃／ｍｉｎ以上、２０℃／ｍｉｎ以下程度の温度低下速度で、溶体化処理における第２温度Ｔ２よりも低い第３温度Ｔ３まで低下させる（徐冷）。なお、徐冷において、例えば加熱炉内に冷却用の気体を供給することで温度低下速度を調整してもよい。第３温度Ｔ３としては、例えば９８０℃以上、１０２０℃以下の温度とすることができる。徐冷で冷却することにより、ろう付け部分にボイド等が生じることが抑制される。

徐冷により炉内温度が第３温度Ｔ３に到達した後、炉内温度を上昇させる調整処理を行う（時刻ｔ４）。調整処理は、ヒータを作動させることにより、炉内温度を第２温度Ｔ２まで上昇させる。炉内温度が第２温度Ｔ２まで上昇した場合（時刻ｔ５）、炉内温度の上昇を停止させ、加熱炉内を第２温度Ｔ２とした状態で溶体化処理を行う。溶体化処理が所定時間行われた後、例えばヒータを停止させ、加熱炉内に冷却用の気体を供給する（時刻ｔ６）。冷却用の気体を供給することにより、母材の温度を例えば３０℃／ｍｉｎ程度の温度低下速度で所定の冷却温度まで急激に低下させる（急冷）。この急冷処理により、γ´相の状態（粒径等）が保持される。炉内温度が所定の温度になった後（時刻ｔ７）、加熱炉内から母材を取り出すことで、ステップＳ５０が終了する。

なお、ステップＳ５０の加熱処理により、耐摩耗コート及び耐酸化コート母材の表面に拡散され、母材の表面と各コートとの間の密着性が向上する。

ステップＳ６０における時効処理は、溶体化処理を行った母材を加熱することにより、母材において、溶体化処理で成長したγ´相をさらに成長させると共に、当該溶体化処理で生じたγ´相よりも小径のγ´相を析出させる。この小径のγ´相は、母材の強度を増加させる。したがって、時効処理は、小径のγ´相を析出させ、母材の強度を高めることにより、最終的に母材の強度及び延性を調整する。時効処理では、例えば８３０℃以上、８７０℃以下の温度とすることができる。時効処理を所定時間行った後、加熱炉のヒータを停止させ、加熱炉内に冷却用の気体を供給することにより母材の温度を例えば３０℃／ｍｉｎ程度の温度低下速度で急激に低下させる（急冷）。

以上のように、本実施形態に係るタービン翼の製造方法は、ろう付け処理を行った後、徐冷によって母材を冷却してから溶体化処理を行うため、ろう付け部分にボイド等が生じることを抑制できる。これにより、ろう付け部分の品質向上を図ることができる。また、本実施形態に係るタービン翼の製造方法は、ろう付け処理及び溶体化処理を連続して行うため、加熱処理の時間短縮及び工程の簡素化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係るタービン翼の製造方法における拡散処理の一例を示すフローチャートである。第２実施形態に係るタービン翼の製造方法は、ろう付け処理の順序が第１実施形態とは異なっている。

図３に示すように、本実施形態に係るタービン翼の製造方法は、タービン翼の母材を形成する工程（ステップＳ１１０）と、母材に対して熱間静水圧処理を行う工程（ステップＳ１２０）と、母材にろう付け処理を行う工程（ステップＳ１３０）と、母材の表面に耐摩耗コート（第１コート）を形成する工程（ステップＳ１４０）と、母材及び耐摩耗コートの表面に耐酸化コート（第２コート）を形成する工程（ステップＳ１５０）と、母材に溶体化処理を行う工程（ステップＳ１６０）と、母材に時効処理を行う工程（ステップＳ１７０）とを含む。ステップＳ１１０及びステップＳ１２０は、第１実施形態におけるステップＳ１０及びステップＳ２０と同様であるため、説明を省略する。

図４は、ステップＳ１３０の加熱処理における加熱温度の時間変化の一例を示すグラフである。図４の横軸は時間を示し、縦軸は温度を示している。ステップＳ１３０では、第１実施形態におけるろう付け処理及び徐冷と同様の処理を行う（時刻ｔ１からｔ３）。徐冷で冷却することにより、ろう付け部分にボイド等が生じることが抑制される。その後、母材温度が例えば第３温度Ｔ３（例えば９８０℃以上、１０２０℃以下の温度）に到達した場合に、加熱炉内に冷却用の気体を供給することにより母材の温度を例えば３０℃／ｍｉｎ程度の温度低下速度で急激に低下させる（急冷）。急冷で冷却することにより、冷却処理が短時間で行われることになる。炉内温度が所定の温度になった後（時刻ｔ８）、加熱炉内から母材を取り出すことで、ステップＳ１３０が終了する。

その後、ステップＳ１４０及びステップＳ１５０は、第１実施形態におけるステップＳ３０及びＳ４０と同様の処理を行う。

ステップＳ１６０では、耐酸化コートを形成した後の母材を所定の加熱炉に投入し、第１実施形態と同様に第２温度Ｔ２（例えば１１００℃以上、１１４０℃以下の温度）で溶体化処理を行う。溶体化処理において母材が加熱されることにより、γ´相が固溶及び成長する。また、耐摩耗コート及び耐酸化コートが母材の表面に拡散され、母材の表面と各コートとの間の密着性が向上する。溶体化処理の後、加熱炉のヒータを停止させ、加熱炉内に冷却用の気体を供給することにより母材の温度を例えば３０℃／ｍｉｎ程度の温度低下速度で急激に低下させる（急冷）。

ステップＳ１７０は、第１実施形態におけるステップＳ６０と同様の処理を行う。

以上のように、本実施形態に係るタービン翼の製造方法は、ろう付け処理を行った後、徐冷によって母材を冷却してから溶体化処理を行うため、ろう付け部分にボイド等が生じることを抑制できる。これにより、ろう付け部分の品質向上を図ることができる。また、徐冷の後、所定温度（例えば、第３温度Ｔ３）に到達した後、急冷で冷却することにより、冷却処理が短時間で行われることになる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、トップコートが形成されない場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、トップコートを形成する場合についても本発明の適用が可能である。

図５は、変形例に係るタービン翼の製造方法の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、変形例に係るタービン翼の製造方法は、普通鋳造材を用いて母材を形成する工程（ステップＳ２１０）と、母材に対して熱間静水圧処理を行う工程（ステップＳ２２０）と、母材の表面に耐摩耗コートを形成する工程（ステップＳ２３０）と、母材及び耐摩耗コートの表面にアンダーコートを形成する工程（ステップＳ２４０）と、母材にろう付け処理及び溶体化処理を行う工程（ステップＳ２５０）と、母材に時効処理を行う工程（ステップＳ２６０）と、母材にトップコートを形成する工程（ステップＳ２７０）とを含んでいる。ステップＳ２１０からステップＳ２３０は、第１実施形態におけるステップＳ１０及びステップＳ２０と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２４０では、母材の表面にアンダーコートを形成する。アンダーコートは、タービン翼を高温から保護するための遮熱コーティング（Thermal Barrier Coating：ＴＢＣ）の一部である。アンダーコートは、母材の酸化を防止すると共にトップコートの密着性を向上させる。アンダーコートの材料としては、例えば母材よりも耐酸化性の高いＭＣｒＡｌＹ等の合金材料を用いることができる。ステップＳ２４０では、例えば母材の表面を加熱した後、上記合金材料等を母材の表面に溶射することでアンダーコートを形成する。なお、母材の表面にアンダーコートを形成する前に、例えば母材の表面にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を吹き付けることにより、母材表面を粗面化させてもよい。これにより、アンカー効果によって、母材とアンダーコートの密着性が向上する。なお、ブラスト処理の後、母材の表面を洗浄するクリーニング処理を行ってもよい。

その後、ステップＳ２５０及びステップＳ２６０は、第１実施形態におけるステップＳ５０及びＳ６０と同様の処理を行う。ステップＳ２５０及びステップＳ２６０の加熱処理を行うことにより、アンダーコートが粗面化された母材の表面に拡散され、母材の表面とアンダーコートとの間の密着性が向上する。

ステップＳ２７０では、アンダーコートの表面にトップコートを形成する。トップコートは、上記遮熱コーティングの一部であり、母材の表面を高温から保護する。トップコートの材料としては、セラミック等の熱伝導率の小さい材料が用いられる。セラミックとしては、例えばジルコニアを主成分とする材料等が用いられる。ステップＳ２７０では、例えば上記材料をアンダーコートの表面に大気プラズマ溶射することにより形成される。

上記タービン翼の製造方法は、母材にトップコートを形成する前にろう付け処理、溶体化処理及び時効処理を行うため、トップコートに斑点やクラック等が生じることを抑制できる。これにより、遮熱コーティングに斑点やクラック等が生じることを抑制しつつ、ろう付け部分の品質向上を図ることが可能となる。

また、図５の例では、アンダーコートを形成した後にろう付け処理及び溶体化処理を行う場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。図６は、変形例に係るタービン翼の製造方法を示すフローチャートである。図６に示すように、変形例に係るタービン翼の製造方法は、ステップＳ２１０からステップＳ２３０については図５に示す例と同様であるが、ステップＳ２３０の後にろう付け処理及び溶体化処理を行い（ステップＳ２５０Ａ）、ろう付け処理及び溶体化処理の後にアンダーコートを形成する（ステップＳ２４０Ａ）という点で、図５に示す例とは異なっている。アンダーコートを形成した後は、熱処理を行うことなく、トップコートを形成する（ステップＳ２７０Ａ）。また、トップコートを形成した後には、図５に示す例と同様、時効処理を行う（ステップＳ２６０Ａ）。

図６に示す例のように、アンダーコートを形成した後、トップコートを形成する前に、熱処理等の他のプロセスを行わないようにすることで、アンダーコートの表面に異物等が付着することを抑制できる。異物等が表面に付着するとアンダーコートのアンカー効果が低下する。これに対して、本変形例では、異物等の付着を抑制することでアンカー効果の低下を抑制できる。これにより、アンダーコートとトップコートの密着性が低下するのを防止できる。

次に、本発明の実施例を説明する。本実施例では、上記実施形態で説明した組成のＮｉ基合金を用いてタービン翼の母材を複数鋳造した。複数の母材は、普通鋳造材（ＣＣ材）として形成した。この複数の母材のうち、第１実施形態において図２に示す温度変化でろう付け処理及び溶体化処理を連続して行ったものを実施例とした。実施例は、第１温度Ｔ１を１１９５℃とし、第２温度Ｔ２を１１２０℃とし、第３温度Ｔ３を１０００℃とした。また、時効処理を８５０℃で行った。

また、複数の母材のうち、熱間静水圧処理を行った後、ろう付け処理を行わずに溶体化処理を行い、各コートを形成した後に、時効処理を行ったものを比較例１とした。比較例では、溶体化処理をそれぞれ１１２０℃で行った。また、時効処理を８５０℃で行った。溶体化処理、時効処理の後、それぞれ急冷にて冷却を行った。

また、複数の母材のうち、熱間静水圧処理（及び溶体化処理）を行い、ろう付け処理を行った後、溶体化処理及び時効処理を行ったものを比較例２とした。比較例２は、ろう付け処理を１１９５℃で行い、溶体化処理を１１２０℃で行い、時効処理を８５０℃で行った。また、ろう付け処理、溶体化処理及び時効処理の後、それぞれ急冷にて冷却を行った。

図７は、比較例１に係るタービン翼の母材についてγ´相の析出状態を示す顕微鏡写真である。図８は、比較例２に係るタービン翼の母材についてγ´相の析出状態を示す顕微鏡写真である。図９は、実施例に係るタービン翼の母材についてγ´相の析出状態を示す顕微鏡写真である。

図７に示すように、比較例１に係る母材においては、溶体化処理によって成長したγ´相と、時効処理において析出した小径のγ´相とがバランスよく存在している。これに対して、図８に示すように、比較例２に係る母材においては、比較例１に係る母材に比べて、溶体化処理において成長したγ´相の径が小さく、母材の延性を十分に確保できない状態となっている。なお、γ´相は、ろう付け処理の冷却時に析出及び成長する。しかしながら、比較例２ではろう付け処理の冷却が急冷であるため、γ´相が十分に成長せず、径が小さくなっている。

一方、図９に示すように、実施例に係る母材においては、比較例１と同様に、溶体化処理によって析出して成長したγ´相と、時効処理において析出した小径のγ´相とがバランスよく存在している。実施例１では、ろう付け処理の冷却が徐冷であり、比較例１における熱間静水圧処理後の冷却と同様である。したがって、γ´相は、比較例１と同様にバランスよく存在することになる。

したがって、本実施例によれば、ろう付け処理の後、徐冷によって母材を冷却することにより、ろう付け部分の品質向上を図ることができることに加えて、ろう付け処理後の徐冷によって析出し溶体化処理で成長したγ´相と、時効処理で析出した小径のγ´相とがバランスよく含まれることになる。

図１０は、比較例２に係るタービン翼の母材のろう付け部分及びその近傍を示す顕微鏡写真である。図１１は、比較例２に係るタービン翼の母材のろう付け部分を拡大して示す顕微鏡写真である。図１２は、実施例に係るタービン翼の母材のろう付け部分及びその近傍を示す顕微鏡写真である。

図１０及び図１１に示すように、比較例２に係るタービン翼の母材のろう付け部分は、ボイドが多く形成されている。これに対して、図１２に示すように、実施例に係るタービン翼の母材のろう付け部分にはボイドがほとんど見られない。このように、本実施例によれば、ろう付け部分の品質向上を図ることができる。

Ｔ１ 第１温度
Ｔ２ 第２温度
Ｔ３ 第３温度

Claims (8)

1. ヒータを有する所定の加熱炉内にろう材が配置されたタービン翼の母材を配置した状態で前記ヒータを作動させて第１温度で加熱し、前記ろう材を溶融させて前記母材に接合するろう付け処理を行うことと、
   前記ろう付け処理の後、前記ヒータを停止させることで炉内温度を低下させて前記母材を冷却する徐冷を行うことと、
   前記徐冷の後、前記母材を前記第１温度よりも低い第２温度で加熱して前記母材の溶体化処理を行うことと
   を含み、
   前記母材のうち前記タービン翼のコンタクト面に相当する部分に前記母材よりも耐摩耗性の高い金属材料を用いて第１コートを形成することと、
   前記母材よりも耐酸化性の高い金属材料を用いて前記母材の表面に第２コートを形成することと、をさらに含み、
   前記ろう付け処理は、前記第１コート又は前記第２コートを形成した後に行う
   タービン翼の製造方法。
2. 前記徐冷によって前記炉内温度が所定温度に到達した後、前記加熱炉内に冷却用の気体を供給することで前記母材を冷却する急冷を行うことをさらに含み、
   前記溶体化処理は、前記急冷の後に行う請求項１に記載のタービン翼の製造方法。
3. ヒータを有する所定の加熱炉内にろう材が配置されたタービン翼の母材を配置した状態で前記ヒータを作動させて第１温度で加熱し、前記ろう材を溶融させて前記母材に接合するろう付け処理を行うことと、
   前記ろう付け処理の後、前記ヒータを停止させることで炉内温度を低下させて前記母材を冷却する徐冷を行うことと、
   前記徐冷の後、前記母材を前記第１温度よりも低い第２温度で加熱して前記母材の溶体化処理を行うことと
   を含み、
   前記母材のうち前記タービン翼のコンタクト面に相当する部分に前記母材よりも耐摩耗性の高い金属材料を用いて第１コートを形成することと、
   前記母材よりも耐酸化性の高い金属材料を用いて前記母材の表面に第２コートを形成することと、
   前記徐冷によって前記炉内温度が所定温度に到達した後、前記加熱炉内に冷却用の気体を供給することで前記母材を冷却する急冷を行うことと、をさらに含み、
   前記第１コート及び前記第２コートの形成は、前記ろう付け処理と、前記徐冷と、前記急冷とを行った後に行い、
   前記溶体化処理は、前記第１コート及び前記第２コートを形成した後に行う
   タービン翼の製造方法。
4. 前記母材の表面に、前記第２コートとしてアンダーコートを形成することと、
   前記アンダーコートを形成した後、前記アンダーコートの表面にトップコートを形成することと、をさらに含み、
   前記トップコートの形成は、前記ろう付け処理及び前記溶体化処理を行った後に行う請求項１又は請求項３に記載のタービン翼の製造方法。
5. 前記アンダーコートの形成は、前記ろう付け処理及び前記溶体化処理を行った後に行う請求項４に記載のタービン翼の製造方法。
6. 前記溶体化処理の後、前記母材を加熱して時効処理を行うことをさらに含み、
   前記トップコートの形成は、前記時効処理の後に行う請求項５に記載のタービン翼の製造方法。
7. 前記徐冷によって前記炉内温度が前記第２温度よりも低い第３温度に到達した後、前記ヒータを作動させて前記炉内温度を前記第２温度まで上昇させる調整処理を行うことをさらに含む請求項１に記載のタービン翼の製造方法。
8. 前記徐冷は、３℃／ｍｉｎ以上、２０℃／ｍｉｎ以下の温度低下速度で前記母材の温度を低下させることを含む請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のタービン翼の製造方法。