タービン表面処理方法及びタービン
【課題】耐食性、耐亀裂発生特性の良好な金の皮膜を形成させて腐食及び亀裂を抑制するタービン表面処理方法を提供する。
【解決手段】実施形態のタービン表面処理方法は、タービン構成部材であるタービンロータ植込部２の腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位をメッキ対象部として電解金メッキ膜を形成する電解金メッキ工程と、メッキ対象部に無電解金メッキ膜を形成する無電解金メッキ工程とを有し、メッキ対象部に電解金メッキ膜と無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成するようにした。
【解決手段】実施形態のタービン表面処理方法は、タービン構成部材であるタービンロータ植込部２の腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位をメッキ対象部として電解金メッキ膜を形成する電解金メッキ工程と、メッキ対象部に無電解金メッキ膜を形成する無電解金メッキ工程とを有し、メッキ対象部に電解金メッキ膜と無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、火力、原子力及び地熱発電プラントなどのタービンを対象に、腐食及び亀裂（腐食疲労割れ及び応力腐食割れによる亀裂）を抑制するためのタービン表面処理方法及びタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、腐食及び応力腐食割れが発生し易い環境下で使用される発電機器、例えば発電プラントのタービンロータ植込部においては、金属材料の耐食性の向上と耐応力腐食割れの防止策が求められている。タービンロータを構成する金属材料は、ＣｒＭｏＶ鋼、２〜３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼のような低合金鋼が多い。
【０００３】
ところで、上記タービンロータ植込部は、水を含む環境下に設置されることから、運転年数及び運転停止中の保管状態によって腐食が進行する。また、タービンロータの動翼植込部は、回転体のため、動翼による遠心応力や振動応力が加わることで、応力腐食割れが発生し、破壊に至るケースが多数あった。
【０００４】
このような腐食及び応力腐食割れを抑制するため、蒸気タービンロータ材料を改良するには、クロム（Ｃｒ）やニッケル（Ｎｉ）の量を増やして耐食性を向上させる方法がある。しかし、Ｃｒを増量するには、コスト高になる問題がある。
【０００５】
そこで、タービンロータにおける腐食及び応力腐食割れが発生しやすい対象部位の表面に、耐腐食性コーティング層を形成することにより、腐食環境から遮断しながら腐食及び応力腐食割れを抑制することが考えられている。このようなコーティング層を、作業性よく、低コストで形成する方法の提案が望まれている。
【０００６】
ところで、タービンロータの腐食及び応力腐食割れを抑制するには、白金族の貴金属を対象機器表面に形成し、触媒層を提供することにより、対象金属の腐食電位を応力腐食割れが発生する臨界電位以下に低下させて応力腐食割れを抑制する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
上記のようにタービンの触媒層を貴金属で形成する方法は、プラズマ溶射法、フレーム溶射法、化学蒸着法、スパッタリングのような物理蒸着法、ＭＩＧ溶接のような溶接法、無電解メッキ法などの方法がある。
【０００８】
上記特許文献１に記載された技術では、形成された白金族の貴金属触媒層によって酸素と還元剤（水素、アンモニア、ヒドラジン）との再結合を誘導し、酸素濃度の減少を通じた溶液の化学的性質を変質させる。これにより、上記技術によれば、対象金属の腐食電位を応力腐食割れが発生する臨界電位以下に低下させて応力腐食割れを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−９４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、海水復水器を有する火力タービンプラントにおいて、復水器の熱交換配管の海水リークにより塩素（Ｃｌ）が混入することや、イオン交換樹脂で水処理を行う際に不純物（例えば硫黄（Ｓ））が流出することは、これらが腐食因子であることから、タービンの腐食及び応力腐食割れを引起す。また、地熱タービンでは、硫化水素（Ｈ２Ｓ）が蒸気に含まれ、この硫化水素が蒸気タービンの腐食及び応力腐食割れを引起す。上述した特許文献１に記載された技術のように不完全な触媒層があっても、応力腐食割れ部位は、腐食環境から完全に遮断しない限り、腐食及び応力腐食割れの問題は解決することができない。
【００１１】
上述した通り、従来から腐食及び応力腐食割れの発生し易い環境下で使用されるタービンにおいては、耐食性、耐亀裂発生特性の良好なコーティングを、作業性よく、かつ低コストでタービン対象部位に形成させる方法を開発することが望まれていた。
【００１２】
本発明の実施形態は、上述した事情に対処してなされたものであり、腐食及び亀裂が発生し易いタービン構成部材の対象部位に対し、作業性よく腐食及び亀裂を抑制可能なタービン表面処理方法及びタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係るタービン表面処理方法の実施形態は、タービン構成部材の腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位をメッキ対象部として電解金メッキにより電解金メッキ膜を形成する電解金メッキ工程と、前記メッキ対象部に無電解金メッキにより無電解金メッキ膜を形成する無電解金メッキ工程と、を有し、前記メッキ対象部に前記電解金メッキ膜と前記無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るタービンの実施形態は、タービン構成部材の腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位をメッキ対象部として電解金メッキにより形成された電解金メッキ膜と、前記メッキ対象部に無電解金メッキにより形成された無電解金メッキ膜と、を有し、前記メッキ対象部に前記電解金メッキ膜と前記無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、タービン構成部材の表面に耐食性、耐亀裂発生特性が優れた金皮膜を形成することが可能となる。したがって、腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位は、腐食環境から遮断されるため、腐食及び亀裂を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータを示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータ植込部を示す図１のＡ部拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータ植込部の応力腐食割れの発生位置を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態の金メッキ方法を適用するタービンロータ植込部の腐食（孔食）状態を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態の表面処理方法における電解金メッキの陽極シートの特徴及び取付方法を示す要部拡大断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施形態の表面処理方法における電解金メッキの陽極シートの特徴及び取付方法を示す要部拡大断面図である。（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。
【図７】本発明の実施形態の表面処理方法における電解金メッキの陽極シートの特徴及び取付方法を示す一部切り欠き概略斜視図である。
【図８】本発明の実施形態の表面処理方法における金メッキ用浴槽の取付方法を示す概略図である。
【図９】本発明の実施形態の表面処理方法における金メッキ用浴槽の取付方法を示す一部切り欠き概略斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態の表面処理方法における金メッキ用浴槽の取付方法を示す要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１２】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１３】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１４】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の無電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１５】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の無電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１６】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の無電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１７】本発明の実施形態の一次の電解金メッキおよび二次の無電解金メッキを施工した各種厚さの金メッキ皮膜の（μｍ）の耐食試験結果を示すグラフである。
【図１８】本実施形態を説明するためのタービンロータを示す断面図である。
【図１９】本実施形態を説明するためのタービンロータ植込部の構造を示す斜視図である。
【図２０】本実施形態を説明するためのタービンロータ植込部への動翼の装着状態を示す図である。
【図２１】本発明の実施形態における一次の電解金メッキと二次の無電解金メッキが行われた後の表面熱処理方法を示す図である。
【図２２】本発明に係る第２実施形態を適用したタービン動翼の要部概略構成を示す断面図である。
【図２３】図２２のＣ部を示す拡大斜視図である。
【図２４】本発明に係る第３実施形態を適用したガスタービン圧縮機の要部概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係るタービン表面処理方法の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
（構 成）
図１は本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータを示す概略縦断面図である。図２は本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータ植込部を示す図１のＡ部拡大断面図である。
【００１９】
図１に示すように、タービンロータ１は、ＣｒＭｏＶ鋼、２〜３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼のような低合金鋼で製造され、本体から削り出しのタービンロータ植込部２を軸方向に向かって複数備えている。このタービンロータ植込部２は、図２に示すようにタービン構成部材であり、クリスマスツリーの形状に形成されている。
【００２０】
図３は本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータ植込部の応力腐食割れの発生位置を説明する図である。図４は本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータ植込部の腐食（孔食）状態を説明する図である。
【００２１】
実際のタービンロータ植込部２において、図３に示すように、応力腐食割れによる亀裂は、第１フック３のネック部で発生するものが多い。亀裂発生部位の運転中での温度は３０〜９０℃となるケースが多い。ここで、第１フック３のネック部がメッキ対象部となる。また、タービンロータ植込部２は、図４に示すように腐食（孔食）する。
【００２２】
上記のようなタービンロータ植込部２の腐食及び亀裂を抑制するため、本実施形態の表面処理方法は、概ね次に示す工程を経て行われる。先ず、一次の電解金メッキ工程では、タービンロータ植込部２に電解金メッキを行って電解金メッキ膜を形成する。この電解金メッキ工程の後に二次の無電解金メッキを行って電解金メッキ膜に無電解金メッキ膜を重ねて形成する。以下に各工程を詳細に説明する。
【００２３】
（一次の電解金メッキ工程）
図５〜図７は本発明の実施形態の表面処理方法における電解金メッキの陽極シートの特徴及び取付方法を示す要部拡大断面図である。
【００２４】
図５、図６（ａ）に示すように、タービンロータ植込部２の電解金メッキ工程では、タービンロータ植込部２の電解金メッキの厚さを均一にするため、タービンロータ植込部２のクリスマスツリー形状に合せて電解メッキ用の陽極シート４を２枚作製し、これら２枚の陽極シート４をタービンロータ植込部２の両側に取り付けている。
【００２５】
ここで、図６（ｂ）に示すように、陽極シート４とタービンロータ植込部２の表面との距離は、均一に保持することが重要である。一次の電解金メッキの効率性を考慮し、陽極シート４とタービンロータ植込部２の表面との距離はなるべく接近するように、１ｍｍ〜３ｍｍに設置する。
【００２６】
陽極シート４は、柔軟性や加工性を考慮し、厚さは０．１ｍｍ〜１ｍｍに加工する。また、陽極シート４の材質は、耐食性や耐久性を考慮して白金（Ａｔ）やチタン（Ｔｉ）を使用する。図７はタービンロータ植込部２に陽極シート４を取り付けた状態を示している。
【００２７】
図８〜図１０は本発明の実施形態の表面処理方法における金メッキ用浴槽の取付方法を示す概略図である。
【００２８】
図８〜図１０に示すように、金メッキ用浴槽５は、基材６と硬化剤７を練り合わせてシリコン系樹脂材８に作製される。金メッキ用浴槽５の大きさは、陽極シート４の大きさに合せて作製される。すなわち、金メッキ用浴槽５は、タービンロータ植込部２のフックの形状に対応するとともに、陽極シート４を囲むだけの大きさに作製される。
【００２９】
図１１〜図１３は本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の電解金メッキを行う概略図である。
【００３０】
図１１〜図１３に示すように、本実施形態におけるタービンロータ植込部２の一次の電解金メッキ工程は、図１１に示すように、タービンロータ植込部２に、陽極シート４及び金メッキ用浴槽５を取り付ける。
【００３１】
その後、図１１及び図１２に示すように、ポンプ９を駆動することによって金イオンや金錯イオンを含む電解液１０を金メッキ用浴槽５内に注入し、タービンロータ植込部２を陰極（又は−極）とし、陽極シート４（又は＋極）を陽極とする。
【００３２】
次いで、図１３に示すように直流電源装置１１を用いて、陰極のタービンロータ植込部２に直流電流を流して、タービンロータ植込部２の表面に金属金を析出させ、厚さが１〜１０μｍの電解金メッキ膜を形成させる。
【００３３】
ここで、金イオンや金錯イオンを含む電解液１０は、市販されているものを使用してもよい。直流電流の値は、電解液１０の種類、濃度、温度、陽極シート４の面積、陽極シート４とタービンロータ植込部２との距離による電解質抵抗によって自動的に調整される。
【００３４】
本実施形態における一次の電解金メッキの化学反応は下記の式（１）に表わされる。
【００３５】
Ａｕ＋＋ｅ−（直流電源装置１１から電子供給）→Ａｕ （１）
（二次の無電解金メッキ工程）
図１４〜図１６は本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の無電解金メッキを行う概略断面図である。
【００３６】
図１４及び図１５に示すように、タービンロータ植込部２に前記一次の電解金メッキ工程と同様に金メッキ用浴槽５を取り付け、ポンプ９を駆動することによって二次の自己触媒還元型無電解金メッキ用薬品液（以下、二次の無電解金メッキ用薬品液という。）１２を金メッキ用浴槽５に注入する。ここで、自己触媒型無電解金メッキとは、析出金属（金）上で酸化触媒活性を有する還元剤の反応を利用して金を析出させるメッキである。
【００３７】
次に、図１６に示すように、二次の無電解金メッキ用薬品液１２を攪拌器１３によって攪拌しながら、タービンロータ植込部２の表面における電解金メッキ皮膜の上に重ねてさらに金属金を析出させる。すなわち、一次の電解金メッキ工程で形成した厚さが１〜１０μｍの電解金メッキ膜の表面に重ねて、さらに厚さが０．１〜２μｍの無電解金メッキ膜を形成させる。
【００３８】
二次の無電解金メッキ用薬品液１２は、主に水溶性金化合物、錯化剤、還元剤及び添加剤が含まれる。
【００３９】
水溶性金化合物は、主に亜硫酸金ナトリウム、塩化金酸ナトリウム、塩化金酸カリウムなどが含まれる。
【００４０】
錯化剤は、無電解金メッキの際に発生するタービンロータ植込部２の腐食を抑制するためにリン酸系の薬剤が使用される。
【００４１】
還元剤は、主に硫酸ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム、アミノエタノール、ポリエチレンイミンが使用される。つまり、還元剤は、金イオンを金属金に還元させる薬品であればよい。
【００４２】
添加剤は、無電解金メッキ用薬品液１２が安定して使えるように添加する安定剤、緩衝剤、活性剤、触媒のことを意味する。
【００４３】
本実施形態における二次の無電解金メッキの化学反応は下記の式（２）に表わされる。
【００４４】
Ａｕ＋＋ｅ−（還元剤から電子供給）＋添加剤（反応促進、基材防食など）→Ａｕ＋酸化体＋副産物 （２）
本実施形態における二次の無電解金メッキ用薬品液１２は、添加剤によってｐＨが９〜１１に調整されるようにしている。ｐＨが９〜１１に調整されることによって二次の無電解金メッキ用薬品液１２がピンホールや欠陥を通してタービンロータ植込部２に浸透し、腐食することが抑制される。なお、二次の無電解金メッキ用薬品液１２のｐＨを９〜１１に調整する理由は、酸性であると、タービンロータ植込部２を腐食するため、アルカリ性とし、その範囲は鉄が腐食しない範囲としている。
【００４５】
二次の無電解金メッキ用薬品液１２の金濃度は、２〜８ｇ／Ｌ（リットル）に調合したものが望ましい。
【００４６】
二次の無電解金メッキ用薬品液１２の使用温度は、５０〜８０℃であるが、温度が高ければ反応速度が速くなり、形成した金の皮膜は欠陥が生じやすいため、使用温度は６０〜６５℃に保持することが望ましい。
【００４７】
一次の電解金メッキ及び二次の無電解金メッキを通してタービン構成部材の腐食及び応力腐食割れが発生した部位にメッキする金の厚さは１．１〜１２μｍにする。その数値限定理由を以下に説明する。
【００４８】
図１７は本発明の実施形態の一次の電解金メッキおよび二次の無電解金メッキを施工した各種厚さの金メッキ皮膜の（μｍ）の耐食試験結果を示すグラフである。
【００４９】
図１７に示すように、蒸気タービン低圧ロータ材（３．５ＮｉＶｒＭｏＶ鋼）を基材に、一次の電解金メッキと二次の無電解金メッキを施工し、金の皮膜の厚さが０．１μｍ、０．３μｍ、０．５μｍ、１．０μｍおよび５．０μｍを形成させた試験片を用いて９０℃、ＮａＣｌを含む水溶液環境中で、８０００時間浸漬させた。その結果、金皮膜の厚さが０．５μｍ以上を有した試験片は腐食が認められなかった。
【００５０】
これにより、実際のタービンに適用する金メッキの厚さは１μｍ以上であれば、防食皮膜やコーティングとしては十分機能することができることが判明した。すなわち、タービンロータ植込部２を腐食環境から遮断するために、タービンロータ植込部２にメッキする最小限の金皮膜の厚さは１μｍ以上が必要であることが判明した。
【００５１】
図１８は本実施形態を説明するためのタービンロータを示す断面図である。図１９は本実施形態を説明するためのタービンロータ植込部の構造を示す斜視図である。図２０は本実施形態を説明するためのタービンロータ植込部への動翼の装着状態を示す図である。図１８〜図２０では、本実施形態をより分かりやすく説明するためのタービンロータ植込部と動翼の構造を示している。
【００５２】
図１８〜図２０に示すように、動翼２１は、タービンロータ植込部２に植込まれ、設計上では、動翼２１とタービンロータ植込部２との最小クリアランス（隙間）は５０μｍに設定されている（部位や機種によってその数値が若干変わることもある）。そのため、タービンロータ植込部２に一次の電解金メッキ及び二次の無電解金メッキを施工した金メッキ膜の厚さは、動翼２１がタービンロータ植込部２へ装着されることの容易さを考慮し、設計クリアランスの１／４以下、つまり１２μｍ以下であることが望ましい。
【００５３】
したがって、上記の制限を踏まえ、本実施形態における一次の電解金メッキ及び二次の無電解金メッキを重ねて施工して金メッキ膜の厚さは合わせて１．１〜１２μｍが適切である。
【００５４】
図２１は本発明の実施形態における一次の電解金メッキと二次の無電解金メッキが行われた後の表面熱処理方法を示す図である。
【００５５】
図２１に示すように、本実施形態は、タービンロータ植込部２の表面に形成された金メッキ皮膜に対してヒーター１４を用いて、１５０〜２３０℃、２〜１０時間加熱することによって、金メッキ皮膜の付着性、緻密性及び強度を増強させている。なお、金メッキ皮膜に対してヒーター１４を用いて１５０〜２３０℃に加熱する理由は、１５０℃未満では、上記の金メッキ皮膜の付着性、緻密性及び強度の増強効果が得られず、また２３０℃を超えるとタービンロータ植込部２の母材の金属組織の変化により強度が低下するからである。
【００５６】
また、本実施形態は、タービンロータ植込部２の表面に温度センサー１５を貼り付け、温度計測装置１６でタービンロータ植込部２の表面温度を計測し、その表面温度に基づいてヒーター駆動制御装置１７によりヒーター１４の温度を制御することで、加熱温度の管理を行うようにしている。
【００５７】
（作 用）
以上説明した通り、本実施形態では、タービンロータ植込部２の複雑な形状に合わせて一次の電解金メッキ用の陽極シート４及び金メッキ用浴槽５を取り付けることにより、一次の電解金メッキ工程を行うことが可能なる。また、金メッキ用浴槽５を取り付けることにより、二次の無電解金メッキ工程を行うことが可能となり、金の皮膜の厚さを自由に調整することができ、金の皮膜で起きたピンホールのような欠陥を補修することができる。
【００５８】
（効 果）
このように本実施形態によれば、タービンロータ植込部２に電解金メッキにより電解金メッキ膜を形成した後、無電解金メッキにより無電解金メッキ膜を形成し、電解金メッキ膜と無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成することにより、タービンロータ植込部２の表面に耐食性、耐亀裂発生特性が優れた金皮膜を形成することが可能となる。したがって、腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位は、腐食環境から遮断されるため、腐食及び亀裂を抑制することができる。その結果、タービンロータ植込部２の耐用年数を向上させることができる。
【００５９】
（第２実施形態）
図２２は本発明に係る第２実施形態を適用したタービン動翼の要部概略構成を示す断面図である。図２３は図２２のＣ部を示す拡大斜視図である。なお、前記第１実施形態と同一の部分には、同一の符号を付して説明する。
【００６０】
図２２及び図２３に示すように、タービン２０の内部は、主としてタービンロータ１、タービンロータ植込部２、動翼２１、静翼２２及びケーシング２３によって構成されている。前記第１実施形態の一次の電解金メッキ及び二次の無電解金メッキ工程は、タービン構成部材である動翼２１にも適用可能である。
【００６１】
すなわち、本実施形態は、前記第１実施形態の一次の電解金メッキ及び二次の無電解金メッキ方法を用いて動翼２１の有効部又は動翼２１の全体を対象に、電解金メッキ膜に無電解金メッキを重ねて厚さが１．１〜１２μｍの金メッキ膜を形成している。これにより、動翼２１の腐食及び亀裂を抑制することが可能となる。
【００６２】
このように本実施形態によれば、複雑な形状を有するタービン構成部材としての動翼２１に対し、その形状に合せて電解金メッキの陽極シートや電解又は無電解金メッキ浴槽で対応することによって、対象部位表面に均一な金の皮膜を形成することができるため、動翼２１の腐食及び亀裂を抑制することができる。また、電解メッキ及び無電解メッキの組み合わせによって金の皮膜の欠陥はなく、厚さも容易に制御することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
図２４は本発明に係る第３実施形態を適用したガスタービン圧縮機の要部概略構成を示す断面図である。
【００６４】
図２４に示すように、ガスタービン圧縮機３０は、主として静翼３１、動翼３２、ロータ３３及びケーシング３４によって構成される。前記第１実施形態の電解金メッキ及び二次の自己触媒還元型無電解金メッキ方法は、本実施形態のガスタービン圧縮機の動翼３２にも適用し、厚さが１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成している。これにより、動翼３２の腐食及び亀裂を抑制することが可能となる。
【００６５】
このように本実施形態によれば、前記第２実施形態と同様に、複雑な形状を有するタービン構成部材としての動翼３２に対し、その形状に合せて電解金メッキの陽極シートや電解又は無電解金メッキ浴槽で対応することによって、対象部位表面に均一な金の皮膜を形成することができるため、動翼３２の腐食及び亀裂を抑制することができる。
【００６６】
なお、本発明は、上記各実施形態に限らず種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では、タービン構成部材の第１の電解金メッキを行った後に二次の無電解金メッキを行うようにしたが、その逆に、無電解金メッキを行った後に電解金メッキを行うようにしてもよい。
【００６７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１…タービンロータ、２…タービンロータ植込部（タービン構成部材）、３…第１フック、４…陽極シート、５…金メッキ用浴槽、６…基材、７…硬化剤、８…シリコン系樹脂材、９…ポンプ、１０…電解液、１１…直流電源装置、１２…自己触媒還元型無電解金メッキ用薬品液、１３…攪拌器、１４…ヒーター、１５…温度センサー、１６…温度計測装置、１７…ヒーター駆動制御装置、２０…タービン、２１…動翼（タービン構成部材）、２２…静翼、２３…ケーシング、３０…ガスタービン圧縮機、３１…静翼、３２…動翼（タービン構成部材）、３３…ロータ、３４…ケーシング
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、火力、原子力及び地熱発電プラントなどのタービンを対象に、腐食及び亀裂（腐食疲労割れ及び応力腐食割れによる亀裂）を抑制するためのタービン表面処理方法及びタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、腐食及び応力腐食割れが発生し易い環境下で使用される発電機器、例えば発電プラントのタービンロータ植込部においては、金属材料の耐食性の向上と耐応力腐食割れの防止策が求められている。タービンロータを構成する金属材料は、ＣｒＭｏＶ鋼、２〜３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼のような低合金鋼が多い。
【０００３】
ところで、上記タービンロータ植込部は、水を含む環境下に設置されることから、運転年数及び運転停止中の保管状態によって腐食が進行する。また、タービンロータの動翼植込部は、回転体のため、動翼による遠心応力や振動応力が加わることで、応力腐食割れが発生し、破壊に至るケースが多数あった。
【０００４】
このような腐食及び応力腐食割れを抑制するため、蒸気タービンロータ材料を改良するには、クロム（Ｃｒ）やニッケル（Ｎｉ）の量を増やして耐食性を向上させる方法がある。しかし、Ｃｒを増量するには、コスト高になる問題がある。
【０００５】
そこで、タービンロータにおける腐食及び応力腐食割れが発生しやすい対象部位の表面に、耐腐食性コーティング層を形成することにより、腐食環境から遮断しながら腐食及び応力腐食割れを抑制することが考えられている。このようなコーティング層を、作業性よく、低コストで形成する方法の提案が望まれている。
【０００６】
ところで、タービンロータの腐食及び応力腐食割れを抑制するには、白金族の貴金属を対象機器表面に形成し、触媒層を提供することにより、対象金属の腐食電位を応力腐食割れが発生する臨界電位以下に低下させて応力腐食割れを抑制する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
上記のようにタービンの触媒層を貴金属で形成する方法は、プラズマ溶射法、フレーム溶射法、化学蒸着法、スパッタリングのような物理蒸着法、ＭＩＧ溶接のような溶接法、無電解メッキ法などの方法がある。
【０００８】
上記特許文献１に記載された技術では、形成された白金族の貴金属触媒層によって酸素と還元剤（水素、アンモニア、ヒドラジン）との再結合を誘導し、酸素濃度の減少を通じた溶液の化学的性質を変質させる。これにより、上記技術によれば、対象金属の腐食電位を応力腐食割れが発生する臨界電位以下に低下させて応力腐食割れを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−９４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、海水復水器を有する火力タービンプラントにおいて、復水器の熱交換配管の海水リークにより塩素（Ｃｌ）が混入することや、イオン交換樹脂で水処理を行う際に不純物（例えば硫黄（Ｓ））が流出することは、これらが腐食因子であることから、タービンの腐食及び応力腐食割れを引起す。また、地熱タービンでは、硫化水素（Ｈ２Ｓ）が蒸気に含まれ、この硫化水素が蒸気タービンの腐食及び応力腐食割れを引起す。上述した特許文献１に記載された技術のように不完全な触媒層があっても、応力腐食割れ部位は、腐食環境から完全に遮断しない限り、腐食及び応力腐食割れの問題は解決することができない。
【００１１】
上述した通り、従来から腐食及び応力腐食割れの発生し易い環境下で使用されるタービンにおいては、耐食性、耐亀裂発生特性の良好なコーティングを、作業性よく、かつ低コストでタービン対象部位に形成させる方法を開発することが望まれていた。
【００１２】
本発明の実施形態は、上述した事情に対処してなされたものであり、腐食及び亀裂が発生し易いタービン構成部材の対象部位に対し、作業性よく腐食及び亀裂を抑制可能なタービン表面処理方法及びタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係るタービン表面処理方法の実施形態は、タービン構成部材の腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位をメッキ対象部として電解金メッキにより電解金メッキ膜を形成する電解金メッキ工程と、前記メッキ対象部に無電解金メッキにより無電解金メッキ膜を形成する無電解金メッキ工程と、を有し、前記メッキ対象部に前記電解金メッキ膜と前記無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るタービンの実施形態は、タービン構成部材の腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位をメッキ対象部として電解金メッキにより形成された電解金メッキ膜と、前記メッキ対象部に無電解金メッキにより形成された無電解金メッキ膜と、を有し、前記メッキ対象部に前記電解金メッキ膜と前記無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、タービン構成部材の表面に耐食性、耐亀裂発生特性が優れた金皮膜を形成することが可能となる。したがって、腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位は、腐食環境から遮断されるため、腐食及び亀裂を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータを示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータ植込部を示す図１のＡ部拡大断面図である。
【図３】本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータ植込部の応力腐食割れの発生位置を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態の金メッキ方法を適用するタービンロータ植込部の腐食（孔食）状態を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態の表面処理方法における電解金メッキの陽極シートの特徴及び取付方法を示す要部拡大断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施形態の表面処理方法における電解金メッキの陽極シートの特徴及び取付方法を示す要部拡大断面図である。（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。
【図７】本発明の実施形態の表面処理方法における電解金メッキの陽極シートの特徴及び取付方法を示す一部切り欠き概略斜視図である。
【図８】本発明の実施形態の表面処理方法における金メッキ用浴槽の取付方法を示す概略図である。
【図９】本発明の実施形態の表面処理方法における金メッキ用浴槽の取付方法を示す一部切り欠き概略斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態の表面処理方法における金メッキ用浴槽の取付方法を示す要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１２】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１３】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１４】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の無電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１５】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の無電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１６】本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の無電解金メッキを行う概略断面図である。
【図１７】本発明の実施形態の一次の電解金メッキおよび二次の無電解金メッキを施工した各種厚さの金メッキ皮膜の（μｍ）の耐食試験結果を示すグラフである。
【図１８】本実施形態を説明するためのタービンロータを示す断面図である。
【図１９】本実施形態を説明するためのタービンロータ植込部の構造を示す斜視図である。
【図２０】本実施形態を説明するためのタービンロータ植込部への動翼の装着状態を示す図である。
【図２１】本発明の実施形態における一次の電解金メッキと二次の無電解金メッキが行われた後の表面熱処理方法を示す図である。
【図２２】本発明に係る第２実施形態を適用したタービン動翼の要部概略構成を示す断面図である。
【図２３】図２２のＣ部を示す拡大斜視図である。
【図２４】本発明に係る第３実施形態を適用したガスタービン圧縮機の要部概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係るタービン表面処理方法の各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
（構 成）
図１は本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータを示す概略縦断面図である。図２は本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータ植込部を示す図１のＡ部拡大断面図である。
【００１９】
図１に示すように、タービンロータ１は、ＣｒＭｏＶ鋼、２〜３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼のような低合金鋼で製造され、本体から削り出しのタービンロータ植込部２を軸方向に向かって複数備えている。このタービンロータ植込部２は、図２に示すようにタービン構成部材であり、クリスマスツリーの形状に形成されている。
【００２０】
図３は本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータ植込部の応力腐食割れの発生位置を説明する図である。図４は本発明の実施形態の表面処理方法を適用するタービンロータ植込部の腐食（孔食）状態を説明する図である。
【００２１】
実際のタービンロータ植込部２において、図３に示すように、応力腐食割れによる亀裂は、第１フック３のネック部で発生するものが多い。亀裂発生部位の運転中での温度は３０〜９０℃となるケースが多い。ここで、第１フック３のネック部がメッキ対象部となる。また、タービンロータ植込部２は、図４に示すように腐食（孔食）する。
【００２２】
上記のようなタービンロータ植込部２の腐食及び亀裂を抑制するため、本実施形態の表面処理方法は、概ね次に示す工程を経て行われる。先ず、一次の電解金メッキ工程では、タービンロータ植込部２に電解金メッキを行って電解金メッキ膜を形成する。この電解金メッキ工程の後に二次の無電解金メッキを行って電解金メッキ膜に無電解金メッキ膜を重ねて形成する。以下に各工程を詳細に説明する。
【００２３】
（一次の電解金メッキ工程）
図５〜図７は本発明の実施形態の表面処理方法における電解金メッキの陽極シートの特徴及び取付方法を示す要部拡大断面図である。
【００２４】
図５、図６（ａ）に示すように、タービンロータ植込部２の電解金メッキ工程では、タービンロータ植込部２の電解金メッキの厚さを均一にするため、タービンロータ植込部２のクリスマスツリー形状に合せて電解メッキ用の陽極シート４を２枚作製し、これら２枚の陽極シート４をタービンロータ植込部２の両側に取り付けている。
【００２５】
ここで、図６（ｂ）に示すように、陽極シート４とタービンロータ植込部２の表面との距離は、均一に保持することが重要である。一次の電解金メッキの効率性を考慮し、陽極シート４とタービンロータ植込部２の表面との距離はなるべく接近するように、１ｍｍ〜３ｍｍに設置する。
【００２６】
陽極シート４は、柔軟性や加工性を考慮し、厚さは０．１ｍｍ〜１ｍｍに加工する。また、陽極シート４の材質は、耐食性や耐久性を考慮して白金（Ａｔ）やチタン（Ｔｉ）を使用する。図７はタービンロータ植込部２に陽極シート４を取り付けた状態を示している。
【００２７】
図８〜図１０は本発明の実施形態の表面処理方法における金メッキ用浴槽の取付方法を示す概略図である。
【００２８】
図８〜図１０に示すように、金メッキ用浴槽５は、基材６と硬化剤７を練り合わせてシリコン系樹脂材８に作製される。金メッキ用浴槽５の大きさは、陽極シート４の大きさに合せて作製される。すなわち、金メッキ用浴槽５は、タービンロータ植込部２のフックの形状に対応するとともに、陽極シート４を囲むだけの大きさに作製される。
【００２９】
図１１〜図１３は本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の電解金メッキを行う概略図である。
【００３０】
図１１〜図１３に示すように、本実施形態におけるタービンロータ植込部２の一次の電解金メッキ工程は、図１１に示すように、タービンロータ植込部２に、陽極シート４及び金メッキ用浴槽５を取り付ける。
【００３１】
その後、図１１及び図１２に示すように、ポンプ９を駆動することによって金イオンや金錯イオンを含む電解液１０を金メッキ用浴槽５内に注入し、タービンロータ植込部２を陰極（又は−極）とし、陽極シート４（又は＋極）を陽極とする。
【００３２】
次いで、図１３に示すように直流電源装置１１を用いて、陰極のタービンロータ植込部２に直流電流を流して、タービンロータ植込部２の表面に金属金を析出させ、厚さが１〜１０μｍの電解金メッキ膜を形成させる。
【００３３】
ここで、金イオンや金錯イオンを含む電解液１０は、市販されているものを使用してもよい。直流電流の値は、電解液１０の種類、濃度、温度、陽極シート４の面積、陽極シート４とタービンロータ植込部２との距離による電解質抵抗によって自動的に調整される。
【００３４】
本実施形態における一次の電解金メッキの化学反応は下記の式（１）に表わされる。
【００３５】
Ａｕ＋＋ｅ−（直流電源装置１１から電子供給）→Ａｕ （１）
（二次の無電解金メッキ工程）
図１４〜図１６は本発明の実施形態の表面処理方法を用いてタービンロータ植込部の無電解金メッキを行う概略断面図である。
【００３６】
図１４及び図１５に示すように、タービンロータ植込部２に前記一次の電解金メッキ工程と同様に金メッキ用浴槽５を取り付け、ポンプ９を駆動することによって二次の自己触媒還元型無電解金メッキ用薬品液（以下、二次の無電解金メッキ用薬品液という。）１２を金メッキ用浴槽５に注入する。ここで、自己触媒型無電解金メッキとは、析出金属（金）上で酸化触媒活性を有する還元剤の反応を利用して金を析出させるメッキである。
【００３７】
次に、図１６に示すように、二次の無電解金メッキ用薬品液１２を攪拌器１３によって攪拌しながら、タービンロータ植込部２の表面における電解金メッキ皮膜の上に重ねてさらに金属金を析出させる。すなわち、一次の電解金メッキ工程で形成した厚さが１〜１０μｍの電解金メッキ膜の表面に重ねて、さらに厚さが０．１〜２μｍの無電解金メッキ膜を形成させる。
【００３８】
二次の無電解金メッキ用薬品液１２は、主に水溶性金化合物、錯化剤、還元剤及び添加剤が含まれる。
【００３９】
水溶性金化合物は、主に亜硫酸金ナトリウム、塩化金酸ナトリウム、塩化金酸カリウムなどが含まれる。
【００４０】
錯化剤は、無電解金メッキの際に発生するタービンロータ植込部２の腐食を抑制するためにリン酸系の薬剤が使用される。
【００４１】
還元剤は、主に硫酸ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム、アミノエタノール、ポリエチレンイミンが使用される。つまり、還元剤は、金イオンを金属金に還元させる薬品であればよい。
【００４２】
添加剤は、無電解金メッキ用薬品液１２が安定して使えるように添加する安定剤、緩衝剤、活性剤、触媒のことを意味する。
【００４３】
本実施形態における二次の無電解金メッキの化学反応は下記の式（２）に表わされる。
【００４４】
Ａｕ＋＋ｅ−（還元剤から電子供給）＋添加剤（反応促進、基材防食など）→Ａｕ＋酸化体＋副産物 （２）
本実施形態における二次の無電解金メッキ用薬品液１２は、添加剤によってｐＨが９〜１１に調整されるようにしている。ｐＨが９〜１１に調整されることによって二次の無電解金メッキ用薬品液１２がピンホールや欠陥を通してタービンロータ植込部２に浸透し、腐食することが抑制される。なお、二次の無電解金メッキ用薬品液１２のｐＨを９〜１１に調整する理由は、酸性であると、タービンロータ植込部２を腐食するため、アルカリ性とし、その範囲は鉄が腐食しない範囲としている。
【００４５】
二次の無電解金メッキ用薬品液１２の金濃度は、２〜８ｇ／Ｌ（リットル）に調合したものが望ましい。
【００４６】
二次の無電解金メッキ用薬品液１２の使用温度は、５０〜８０℃であるが、温度が高ければ反応速度が速くなり、形成した金の皮膜は欠陥が生じやすいため、使用温度は６０〜６５℃に保持することが望ましい。
【００４７】
一次の電解金メッキ及び二次の無電解金メッキを通してタービン構成部材の腐食及び応力腐食割れが発生した部位にメッキする金の厚さは１．１〜１２μｍにする。その数値限定理由を以下に説明する。
【００４８】
図１７は本発明の実施形態の一次の電解金メッキおよび二次の無電解金メッキを施工した各種厚さの金メッキ皮膜の（μｍ）の耐食試験結果を示すグラフである。
【００４９】
図１７に示すように、蒸気タービン低圧ロータ材（３．５ＮｉＶｒＭｏＶ鋼）を基材に、一次の電解金メッキと二次の無電解金メッキを施工し、金の皮膜の厚さが０．１μｍ、０．３μｍ、０．５μｍ、１．０μｍおよび５．０μｍを形成させた試験片を用いて９０℃、ＮａＣｌを含む水溶液環境中で、８０００時間浸漬させた。その結果、金皮膜の厚さが０．５μｍ以上を有した試験片は腐食が認められなかった。
【００５０】
これにより、実際のタービンに適用する金メッキの厚さは１μｍ以上であれば、防食皮膜やコーティングとしては十分機能することができることが判明した。すなわち、タービンロータ植込部２を腐食環境から遮断するために、タービンロータ植込部２にメッキする最小限の金皮膜の厚さは１μｍ以上が必要であることが判明した。
【００５１】
図１８は本実施形態を説明するためのタービンロータを示す断面図である。図１９は本実施形態を説明するためのタービンロータ植込部の構造を示す斜視図である。図２０は本実施形態を説明するためのタービンロータ植込部への動翼の装着状態を示す図である。図１８〜図２０では、本実施形態をより分かりやすく説明するためのタービンロータ植込部と動翼の構造を示している。
【００５２】
図１８〜図２０に示すように、動翼２１は、タービンロータ植込部２に植込まれ、設計上では、動翼２１とタービンロータ植込部２との最小クリアランス（隙間）は５０μｍに設定されている（部位や機種によってその数値が若干変わることもある）。そのため、タービンロータ植込部２に一次の電解金メッキ及び二次の無電解金メッキを施工した金メッキ膜の厚さは、動翼２１がタービンロータ植込部２へ装着されることの容易さを考慮し、設計クリアランスの１／４以下、つまり１２μｍ以下であることが望ましい。
【００５３】
したがって、上記の制限を踏まえ、本実施形態における一次の電解金メッキ及び二次の無電解金メッキを重ねて施工して金メッキ膜の厚さは合わせて１．１〜１２μｍが適切である。
【００５４】
図２１は本発明の実施形態における一次の電解金メッキと二次の無電解金メッキが行われた後の表面熱処理方法を示す図である。
【００５５】
図２１に示すように、本実施形態は、タービンロータ植込部２の表面に形成された金メッキ皮膜に対してヒーター１４を用いて、１５０〜２３０℃、２〜１０時間加熱することによって、金メッキ皮膜の付着性、緻密性及び強度を増強させている。なお、金メッキ皮膜に対してヒーター１４を用いて１５０〜２３０℃に加熱する理由は、１５０℃未満では、上記の金メッキ皮膜の付着性、緻密性及び強度の増強効果が得られず、また２３０℃を超えるとタービンロータ植込部２の母材の金属組織の変化により強度が低下するからである。
【００５６】
また、本実施形態は、タービンロータ植込部２の表面に温度センサー１５を貼り付け、温度計測装置１６でタービンロータ植込部２の表面温度を計測し、その表面温度に基づいてヒーター駆動制御装置１７によりヒーター１４の温度を制御することで、加熱温度の管理を行うようにしている。
【００５７】
（作 用）
以上説明した通り、本実施形態では、タービンロータ植込部２の複雑な形状に合わせて一次の電解金メッキ用の陽極シート４及び金メッキ用浴槽５を取り付けることにより、一次の電解金メッキ工程を行うことが可能なる。また、金メッキ用浴槽５を取り付けることにより、二次の無電解金メッキ工程を行うことが可能となり、金の皮膜の厚さを自由に調整することができ、金の皮膜で起きたピンホールのような欠陥を補修することができる。
【００５８】
（効 果）
このように本実施形態によれば、タービンロータ植込部２に電解金メッキにより電解金メッキ膜を形成した後、無電解金メッキにより無電解金メッキ膜を形成し、電解金メッキ膜と無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成することにより、タービンロータ植込部２の表面に耐食性、耐亀裂発生特性が優れた金皮膜を形成することが可能となる。したがって、腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位は、腐食環境から遮断されるため、腐食及び亀裂を抑制することができる。その結果、タービンロータ植込部２の耐用年数を向上させることができる。
【００５９】
（第２実施形態）
図２２は本発明に係る第２実施形態を適用したタービン動翼の要部概略構成を示す断面図である。図２３は図２２のＣ部を示す拡大斜視図である。なお、前記第１実施形態と同一の部分には、同一の符号を付して説明する。
【００６０】
図２２及び図２３に示すように、タービン２０の内部は、主としてタービンロータ１、タービンロータ植込部２、動翼２１、静翼２２及びケーシング２３によって構成されている。前記第１実施形態の一次の電解金メッキ及び二次の無電解金メッキ工程は、タービン構成部材である動翼２１にも適用可能である。
【００６１】
すなわち、本実施形態は、前記第１実施形態の一次の電解金メッキ及び二次の無電解金メッキ方法を用いて動翼２１の有効部又は動翼２１の全体を対象に、電解金メッキ膜に無電解金メッキを重ねて厚さが１．１〜１２μｍの金メッキ膜を形成している。これにより、動翼２１の腐食及び亀裂を抑制することが可能となる。
【００６２】
このように本実施形態によれば、複雑な形状を有するタービン構成部材としての動翼２１に対し、その形状に合せて電解金メッキの陽極シートや電解又は無電解金メッキ浴槽で対応することによって、対象部位表面に均一な金の皮膜を形成することができるため、動翼２１の腐食及び亀裂を抑制することができる。また、電解メッキ及び無電解メッキの組み合わせによって金の皮膜の欠陥はなく、厚さも容易に制御することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
図２４は本発明に係る第３実施形態を適用したガスタービン圧縮機の要部概略構成を示す断面図である。
【００６４】
図２４に示すように、ガスタービン圧縮機３０は、主として静翼３１、動翼３２、ロータ３３及びケーシング３４によって構成される。前記第１実施形態の電解金メッキ及び二次の自己触媒還元型無電解金メッキ方法は、本実施形態のガスタービン圧縮機の動翼３２にも適用し、厚さが１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成している。これにより、動翼３２の腐食及び亀裂を抑制することが可能となる。
【００６５】
このように本実施形態によれば、前記第２実施形態と同様に、複雑な形状を有するタービン構成部材としての動翼３２に対し、その形状に合せて電解金メッキの陽極シートや電解又は無電解金メッキ浴槽で対応することによって、対象部位表面に均一な金の皮膜を形成することができるため、動翼３２の腐食及び亀裂を抑制することができる。
【００６６】
なお、本発明は、上記各実施形態に限らず種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では、タービン構成部材の第１の電解金メッキを行った後に二次の無電解金メッキを行うようにしたが、その逆に、無電解金メッキを行った後に電解金メッキを行うようにしてもよい。
【００６７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１…タービンロータ、２…タービンロータ植込部（タービン構成部材）、３…第１フック、４…陽極シート、５…金メッキ用浴槽、６…基材、７…硬化剤、８…シリコン系樹脂材、９…ポンプ、１０…電解液、１１…直流電源装置、１２…自己触媒還元型無電解金メッキ用薬品液、１３…攪拌器、１４…ヒーター、１５…温度センサー、１６…温度計測装置、１７…ヒーター駆動制御装置、２０…タービン、２１…動翼（タービン構成部材）、２２…静翼、２３…ケーシング、３０…ガスタービン圧縮機、３１…静翼、３２…動翼（タービン構成部材）、３３…ロータ、３４…ケーシング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン構成部材の腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位をメッキ対象部として電解金メッキにより電解金メッキ膜を形成する電解金メッキ工程と、
前記メッキ対象部に無電解金メッキにより無電解金メッキ膜を形成する無電解金メッキ工程と、を有し、
前記メッキ対象部に前記電解金メッキ膜と前記無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成することを特徴とするタービン表面処理方法。
【請求項２】
前記電解金メッキ工程は、前記タービン構成部材の外形形状に対応した電解メッキ用の陽極シートを取り付けることを特徴とする請求項１に記載のタービン表面処理方法。
【請求項３】
前記電解金メッキ工程は、前記陽極シートを取り付けた後、前記タービン構成部材の形状に合わせて金メッキ用浴槽を取り付け、この金メッキ用浴槽に金イオンや金錯イオンを含む電解液を注入し、前記タービン構成部材を陰極とし、陽極を白金とし、陰極に直流電流を流して陰極表面に金属金を析出させ、厚さが１〜１０μｍの電解金メッキ膜を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のタービン表面処理方法。
【請求項４】
前記金メッキ用浴槽は、基材に硬化剤を練り合わせてシリコン系樹脂材として作製することを特徴とする請求項３に記載のタービン表面処理方法。
【請求項５】
前記電解金メッキ工程の終了後、形成された電解金メッキ膜に対して、前記無電解金メッキ工程を行い、前記電解金メッキ工程で形成した電解金メッキ膜に対してさらに厚さが０．１〜２μｍの無電解金メッキ膜を形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のタービン表面処理方法。
【請求項６】
前記無電解金メッキ工程は、前記タービン構成部材に前記金メッキ用浴槽を取り付け、この金メッキ用浴槽内に自己触媒還元型無電解金メッキ用薬品液を注入し、攪拌しながら前記電解金メッキ工程で形成した電解金メッキ膜の上にさらに無電解金メッキ膜を形成させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のタービン表面処理方法。
【請求項７】
前記自己触媒還元型無電解金メッキ用薬品液は、添加剤によってｐＨが９〜１１に調整されることを特徴とする請求項６に記載のタービン表面処理方法。
【請求項８】
前記無電解金メッキ工程の終了後、前記無電解金メッキ膜に対してヒーターによって加熱することを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一項に記載のタービン表面処理方法。
【請求項９】
前記タービン構成部材は、タービンロータ植込部、タービン動翼、ガスタービン圧縮機動翼のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のタービン表面処理方法。
【請求項１０】
タービン構成部材の腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位をメッキ対象部として電解金メッキにより形成された電解金メッキ膜と、
前記メッキ対象部に無電解金メッキにより形成された無電解金メッキ膜と、を有し、
前記メッキ対象部に前記電解金メッキ膜と前記無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成したことを特徴とするタービン。
【請求項１】
タービン構成部材の腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位をメッキ対象部として電解金メッキにより電解金メッキ膜を形成する電解金メッキ工程と、
前記メッキ対象部に無電解金メッキにより無電解金メッキ膜を形成する無電解金メッキ工程と、を有し、
前記メッキ対象部に前記電解金メッキ膜と前記無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成することを特徴とするタービン表面処理方法。
【請求項２】
前記電解金メッキ工程は、前記タービン構成部材の外形形状に対応した電解メッキ用の陽極シートを取り付けることを特徴とする請求項１に記載のタービン表面処理方法。
【請求項３】
前記電解金メッキ工程は、前記陽極シートを取り付けた後、前記タービン構成部材の形状に合わせて金メッキ用浴槽を取り付け、この金メッキ用浴槽に金イオンや金錯イオンを含む電解液を注入し、前記タービン構成部材を陰極とし、陽極を白金とし、陰極に直流電流を流して陰極表面に金属金を析出させ、厚さが１〜１０μｍの電解金メッキ膜を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のタービン表面処理方法。
【請求項４】
前記金メッキ用浴槽は、基材に硬化剤を練り合わせてシリコン系樹脂材として作製することを特徴とする請求項３に記載のタービン表面処理方法。
【請求項５】
前記電解金メッキ工程の終了後、形成された電解金メッキ膜に対して、前記無電解金メッキ工程を行い、前記電解金メッキ工程で形成した電解金メッキ膜に対してさらに厚さが０．１〜２μｍの無電解金メッキ膜を形成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のタービン表面処理方法。
【請求項６】
前記無電解金メッキ工程は、前記タービン構成部材に前記金メッキ用浴槽を取り付け、この金メッキ用浴槽内に自己触媒還元型無電解金メッキ用薬品液を注入し、攪拌しながら前記電解金メッキ工程で形成した電解金メッキ膜の上にさらに無電解金メッキ膜を形成させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のタービン表面処理方法。
【請求項７】
前記自己触媒還元型無電解金メッキ用薬品液は、添加剤によってｐＨが９〜１１に調整されることを特徴とする請求項６に記載のタービン表面処理方法。
【請求項８】
前記無電解金メッキ工程の終了後、前記無電解金メッキ膜に対してヒーターによって加熱することを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一項に記載のタービン表面処理方法。
【請求項９】
前記タービン構成部材は、タービンロータ植込部、タービン動翼、ガスタービン圧縮機動翼のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のタービン表面処理方法。
【請求項１０】
タービン構成部材の腐食及び応力腐食割れが発生し易い対象部位をメッキ対象部として電解金メッキにより形成された電解金メッキ膜と、
前記メッキ対象部に無電解金メッキにより形成された無電解金メッキ膜と、を有し、
前記メッキ対象部に前記電解金メッキ膜と前記無電解金メッキ膜を重ねて厚さが合わせて１．１〜１２μｍの金の皮膜を形成したことを特徴とするタービン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１５１２３（Ｐ２０１３−１５１２３Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５０１５９（Ｐ２０１１−１５０１５９）
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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