防食コーティング層の補修方法、部材、回転機械
【課題】耐食性を向上させ、補修の信頼性及び効率を向上させる防食コーティング層の補修方法を提供する。
【解決手段】本実施の形態に係る防食コーティング層の補修方法は、部材に施した無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の補修を行うにあたり、前記無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の欠陥箇所の洗浄を行う第一の洗浄工程Ｓ１１と、前記欠陥箇所を研削し、滑らかにするグラインディング工程Ｓ１２と、研削した無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の前記欠陥箇所とその周辺の洗浄を行う第二の洗浄工程Ｓ１３と、ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が溶解された溶剤を前記欠陥箇所に塗布するコーティング工程Ｓ１４と、前記欠陥箇所に塗布した前記溶剤を、蒸発し乾燥させる乾燥工程Ｓ１５と、前記乾燥工程Ｓ１５後、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂層を形成する焼成工程Ｓ１６とを含む工程とからなる。
【解決手段】本実施の形態に係る防食コーティング層の補修方法は、部材に施した無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の補修を行うにあたり、前記無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の欠陥箇所の洗浄を行う第一の洗浄工程Ｓ１１と、前記欠陥箇所を研削し、滑らかにするグラインディング工程Ｓ１２と、研削した無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の前記欠陥箇所とその周辺の洗浄を行う第二の洗浄工程Ｓ１３と、ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が溶解された溶剤を前記欠陥箇所に塗布するコーティング工程Ｓ１４と、前記欠陥箇所に塗布した前記溶剤を、蒸発し乾燥させる乾燥工程Ｓ１５と、前記乾燥工程Ｓ１５後、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂層を形成する焼成工程Ｓ１６とを含む工程とからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流通する気体が接する部材に施した硬質の防食コーティング層の欠陥箇所にＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を利用した防食コーティング層の補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転機械の動翼、インペラ等の部材は流通する蒸気やガスに接触するため、それら気体の成分、例えばＣＯ2、Ｈ2Ｓ、Ｈ2Ｏのほか、蒸気やガス中に含まれるＣｌ、ＮａＣｌ、ＮａＯＨ等の腐食性成分による腐食環境に曝され、気体に接触する部材が腐食を受け易い。
【０００３】
回転機械として例えば気体を圧縮する圧縮機においては、圧縮対象ガス中に腐食性の成分を含む場合が多く、流通するガスに直接接触する部位となるインペラやダイヤフラム等の圧縮機の部材が腐食環境に曝され、荷重とともに腐食作用を受ける。
【０００４】
また、回転機械として例えば気体によって駆動される蒸気タービンにおいても、作動流体である高温高圧の蒸気が動翼に作用して回転動力を発生させるものであるため、動翼には高温と大きな遠心加速度が加えられ、動翼表面が腐食環境に曝される。そのため、動翼等の蒸気流通部の表面は、作動流体である蒸気に含まれる塩素Ｃｌ、ＮａＣｌ、ＮａＯＨ等の不純物の影響を受け、腐食作用を受けることになる。
【０００５】
このように、回転機械の気体に接触する部材の表面には部材の耐食性を向上させ、且つ荷重に対する強度を備える防食コーティングを施すことが求められる。
【０００６】
そのため、回転機械のＣＯ2圧縮機内部品、車室などの腐食性成分を含んだ蒸気、ガス等に接する部材の製造時施工する防食コーティングの例として、例えば、ポリイミド樹脂等の原料組成物を防食コーティングとして利用して樹脂コーティングを施し、防食用金属めっきの補修を行う方法が提案されている（特許文献１、２）。
【０００７】
また、腐食性成分を含んだ蒸気、ガス等に接する部材の製造時施工する防食コーティングとして、他に例えば無電解Ｎｉめっきを施すようにしている。腐食性成分気体に接触する炭素鋼、炭素鋼鋳鋼材などの基材にＮｉ等の防食性の高いめっきで防食コーティングを施す際には、無電解めっき（化学めっき）によりＮｉ−Ｐめっきが行なわれる。また、無電解めっきにおいては、その性質上Ｎｉ単体めっきではなく、Ｎｉ−Ｐめっきとすることで、Ｎｉの防食性に加えＰの作用により非晶質めっきとなって耐食性を向上させている（特許文献３）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１９３２１６号公報
【特許文献２】特開２００７−２１１６００号公報
【特許文献３】特開２００７−１９７７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、無電解Ｎｉ−Ｐめっきを用いる方法は、基材表面に表面欠陥や汚れ等が残存した場合には、Ｎｉ−Ｐめっき層の析出が阻害され欠陥や、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の剥離など不具合を生じる場合があるため、無電解Ｎｉ−Ｐめっきを補修する際には、所謂筆めっきにてＮｉめっきで補修を行うようにしている。
【００１０】
この筆めっきの原理について図３、４を用いて説明する。図３に示すように、めっきしたい基材１０１を図示しない電源の陰極側のリード線１０２ａに接続し、めっきを行う筆具１０３を図示しない電源の陽極側のリード線１０２ｂに接続して、筆具１０３の先端は例えば脱脂綿１０４で覆うようにする。そして、脱脂綿１０４を例えばめっきしたいめっき液に浸し、めっき液を脱脂綿１０４に浸み込ませる。そして、図４に示すように、めっき液の浸み込んでいる脱脂綿１０４を筆具１０３で基材１０１に接触させることで、脱脂綿１０４が基材１０１と触れた箇所には、電気が流れ、基材１０１にめっき１０５が施される。
【００１１】
これにより、図５に示すように、基材１０１の表面の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層（膜厚：５０〜６０μｍ）１０６の欠陥箇所１０７に筆めっきにより、例えば膜厚が１０μｍ程度のＮｉめっき層１０８を形成することができる。
【００１２】
しかしながら、ポリイミド樹脂等の原料組成物を防食コーティングとして利用し樹脂コーティングを施す場合、ポリイミド樹脂等の原料組成物を基材上でいきなり例えば３５０℃程度にして蒸発乾燥させると、ポリイミド樹脂等の原料組成物を溶解している溶剤が一度に蒸発するため、均一なポリイミド樹脂層が形成されず、耐食性が低下する、という問題がある。
【００１３】
また、筆めっきで基材１０１上にＮｉめっき層１０８を施す場合には、Ｎｉめっきの成膜速度が小さく、例えば１００ｍｍ四方当たりを膜厚１０μｍ程度にまで成膜するのに約２時間程度必要となるため、時間当たりの処理面積が小さい、という問題がある。
【００１４】
また、筆めっきにより補修されるＮｉめっき層１０８の膜厚は約１０μｍ程度であり、Ｎｉめっき層１０８の膜厚を厚くできないため、補修めっきとしての信頼性が低い、という問題がある。
【００１５】
また、筆めっきで補修される欠陥箇所はニッケルであり、それ以外の補修しない部分はＮｉ−Ｐ合金であり、欠陥箇所とそれ以外の補修しない部分とでめっきの組成が異なるため、めっき自体の耐食性が劣る、という問題がある。
【００１６】
更に、異種金属同士が接触しているとガルバニック腐食が生じるため、防食の観点から好ましくない、という問題がある。
【００１７】
本発明は、前記問題に鑑み、耐食性を向上させ、補修の信頼性及び効率を向上させる防食コーティング層の補修方法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】
【００１８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、気体が流通し該気体が接する部材に施した防食コーティング層の補修を行うにあたり、防食コーティング層の欠陥箇所をセラミックス粒子を含有するポリイミド樹脂を用いて補修することを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明において、（ａ）前記防食コーティング層の前記欠陥箇所を有機溶剤を用いて洗浄を行う第一の洗浄工程と、（ｂ）前記欠陥箇所を研削し、滑らかにするグラインディング工程と、（ｃ）前記グラインディング工程後、研削した防食コーティング層の前記欠陥箇所とその周辺を有機溶剤を用いて再度洗浄を行う第二の洗浄工程と、（ｄ）セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が溶解された溶剤を前記欠陥箇所に塗布するコーティング工程と、（ｅ）前記コーティング工程後、前記欠陥箇所に塗布した前記溶剤を蒸発し乾燥させる乾燥工程と、（ｆ）前記乾燥工程後、前記セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層を形成する焼成工程と、を含むことを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００２０】
第３の発明は、第２の発明において、前記溶剤の乾燥後、前記コーティング工程及び前記乾燥工程を少なくとも二回以上繰り返し行なった後、前記焼成工程に移行することを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００２１】
第４の発明は、第２又は３の発明において、（ｅ）の前記乾燥工程の乾燥温度が、８０〜１２０℃であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００２２】
第５の発明は、第２乃至４の何れか一つの発明において、（ｆ）の前記焼成工程の焼成温度が、２８０〜３５０℃であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００２３】
第６の発明は、第１乃至５の何れか一つの発明において、前記セラミックス粒子が、ＳｉＣ粒子であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００２４】
第７の発明は、第２乃至６の何れか一つの発明の防食コーティング層の補修方法を用いて前記防食コーティング層の前記欠陥箇所に前記セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層が形成されていることを特徴とする部材にある。
【００２５】
第８の発明は、第７の発明において、前記部材を備えた回転機械であって、前記部材が、圧縮機のインペラ、ダイヤフラム、蒸気タービンの動翼及びそれを支持するタービンディスクの何れかであることを特徴とする回転機械にある。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、防食コーティング層の補修箇所にセラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を塗布し、前記溶剤を蒸発し乾燥させる工程を少なくとも１回以上行なった後、前記セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層を形成するため、従来法よりも耐食性を向上させると共に、補修効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２８】
本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法について、図面を参照して説明する。
まず、基材の防食コーティング層の欠陥箇所を本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法を用いて補修した状態について説明する。
図１は、本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法を用いて補修した防食コーティング層と基材との断面を示す概念図である。
図１に示すように、本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法を用いて補修した基材１１には、基材１１の表面１１ａに施された防食コーティング層として無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２が形成され、その無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３にはポリイミド樹脂層１４と、このポリイミド樹脂層１４の内部に炭化珪素（ＳｉＣ）粒子１５を均一に分散させた複合構造となっているＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６が形成されている。
【００２９】
本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法を用いて補修した基材１１は、例えば圧縮機のような回転機械の内部を流通させる気体に直接接するインペラやダイヤフラム、蒸気タービンの動翼等の基材である。基材１１は、炭素鋼（例えばＳＳ４００）、炭素鋼鋳鋼材（例えばＳＣ４８０）、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ４１０Ｊ１）、アルミニウム板等からなる。基材１１の表面１１ａの無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２側が、回転機械においてＣＯ2、Ｈ2Ｓ、Ｈ2Ｏガス等の腐食性成分を含む気体に直接接触する部位である。
【００３０】
基材１１の表面１１ａを平滑化、洗浄等して前処理を行なった後、防食コーティングとして無電解めっきによる無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２が施されている。基材１１には無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の膜厚ｔ1が例えば５０〜６０μｍ程度施されている。
【００３１】
また、防食コーティング層としてＮｉ等防食性の高いめっきで防食コーティングを施す際には、無電解めっき（化学めっき）によりＮｉ−Ｐめっきが行なわれる。これは、電気めっきによりＮｉめっき等を行なう場合、圧縮機のような大型で複雑な形状のインペラ、蒸気タービンの動翼等では、電解液中の電極として通電し易い箇所に偏ってめっき皮膜が形成され、通電が少ない奥まった箇所等には充分なめっき皮膜が形成され難いためである。
【００３２】
本実施例では、防食コーティング層として無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ニッケル、銅等を用いた防食コーティング層としてもよい。
【００３３】
本実施例では、図１に示すように、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３には、ポリイミド樹脂層１４と、このポリイミド樹脂層１４の内部にＳｉＣ粒子１５を均一に分散させたＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６が形成されている。
【００３４】
ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６を構成するポリイミド樹脂層１４自体は、単体で樹脂として防食性に優れ、比較的硬度が高いほか、特に耐熱性に優れている。
【００３５】
また、ＳｉＣ粒子１５は防食性に優れているため、後述のようにＳｉＣ粒子１５を多量に含有するポリイミド樹脂層１４は、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６として防食性を発揮する。
【００３６】
また、ＳｉＣ粒子１５はポリイミド樹脂層１４に後述の割合で含有され、ポリイミド樹脂層１４の表面においてもＳｉＣ粒子１５が分散して存在している。このため、ＳｉＣ粒子１５によって、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の表面における実効的硬度が高くなる。このため、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６は、支持面への剪断力、衝撃力等への強度、耐久性がポリイミド樹脂層１４が単体の場合に比べて飛躍的に向上する。
【００３７】
よって、本実施例のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６は、硬度が高く、耐熱温度が例えば約３５０℃程度と耐熱性に優れ、基材１１にかかる荷重、衝撃、及び機械的接触による剪断力等に対しても高い強度を示すと共に、耐粒子エロージョン性及び高い密着性を有すことができる。
【００３８】
従って、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３にＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６を形成することで、耐食性を向上させ、補修の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
また、本実施例においては、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の膜厚ｔ2は３０〜８０μｍとするのが好ましい。これは、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の膜厚ｔ2が３０μｍ以下の場合には、貫通欠陥が存在することにより十分な耐食性が確保できないためであり、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の膜厚ｔ2が８０μｍ以上では、膜のふくれによる欠陥が発生しやすく、健全なコーティングができにくいためである。
【００４０】
また、本実施例においては、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３に第一のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６−１と第二のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６−２の二層形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の膜厚に応じて何層に形成してもよい。
【００４１】
ポリイミド樹脂層１４内に含有させるＳｉＣ粒子１５は、１０〜３０ｗｔ％の範囲が好ましく、更には平均２０ｗｔ％程度が好ましい。これは、ＳｉＣ粒子１５が１０ｗｔ％以下であるとＳｉＣ粒子１５によるＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の硬質化の効果が得難くなり、ＳｉＣ粒子１５が３０ｗｔ％を超えるとＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６が脆くなるためである。
【００４２】
ポリイミド樹脂層１４内に含有させるＳｉＣ粒子１５の粒子径は、０．５〜１０μｍ、好ましくは１．０〜５．０μｍ、更には１．０〜３．０μｍの範囲であるのが好ましい。これは、０．５〜１０μｍの粒子径であればＳｉＣ粒子１５が安定してポリイミド樹脂層１４中に均一に分散し、ＳｉＣ粒子間が適切なために，マトリックスの有するＳｉＣ粒子固定力が十分であり、耐粒子エロージョン性が優れるためである。また、ＳｉＣ粒子１５の粒子径が１０μｍ以上になるとコーティング中でのＳｉＣ粒子１５間の距離が大きくなり、マトリックスの持つＳｉＣ粒子固定力が弱まるため、平均粒子径としては１．２μｍ程度のものが好ましい。
【００４３】
ポリイミド樹脂層１４の内部に含有させるセラミックス粒子としてＳｉＣ粒子１５を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、セラミックス粒子として例えば、ＳｉＮ、ＳｉＣ粒子１５以外の他の金属炭化物、金属酸化物、金属ほう化物等があるが、本発明は特にこれらに限定されるものではなく、硬度の高いものであるのが好ましい。
【００４４】
＜防食コーティング層の補修方法＞
ここで、本実施の形態に係る防食コーティング層の補修方法について具体的に説明する。
図２は、本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法の工程を示す工程図である。
本実施例では、防食コーティング層として無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２を用い、セラミックス粒子としてＳｉＣ粒子１５を用いて説明する。
図２に示すように、本実施の形態に係る防食コーティング層の補修方法は、気体が流通し該気体が接する部材に施した無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の補修を行うにあたり、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３をＳｉＣ粒子１５を含有複合ポリイミド樹脂を用いて補修するものである。
即ち、本実施の形態に係る防食コーティング層の補修方法は、以下の（ａ）〜（ｆ）工程からなる。
（ａ）無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３を有機溶剤を用いて洗浄を行う第一の洗浄工程（Ｓ１１）。
（ｂ）欠陥箇所１３を研削し、滑らかにするグラインディング工程（Ｓ１２）。
（ｃ）グラインディング工程Ｓ１２後、研削した無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３とその周辺を有機溶剤を用いて再度洗浄を行う第二の洗浄工程（Ｓ１３）。
（ｄ）ＳｉＣ粒子含有ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が溶解された溶剤を欠陥箇所１３に塗布するコーティング工程（Ｓ１４）。
（ｅ）コーティング工程Ｓ１４後、欠陥箇所１３に塗布した前記溶剤を蒸発し乾燥させる乾燥工程（Ｓ１５）。
（ｆ）乾燥工程Ｓ１５後、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂層１６を形成する焼成工程（Ｓ１６）を含む工程。
【００４５】
第一の洗浄工程Ｓ１１では、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３をアルコール等の有機溶剤を用いて洗浄する。これは、欠陥箇所１３に残っているごみや油等を除去するためである。
【００４６】
そして、グラインディング工程Ｓ１２では、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３を例えばグラインダー等を用いて研削し、欠陥箇所１３とその周辺を滑らかにする。これは、欠陥箇所１３の研削した後の欠陥箇所１３とその周辺を滑らかにしなければ、ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を塗布し、ポリイミド樹脂層１４を形成しても、ポリイミド樹脂層１４が剥離するためである。
【００４７】
そして、第二の洗浄工程Ｓ１３では、欠陥箇所１３とその周辺を滑らかにした後、再度欠陥箇所１３とその周辺を有機溶剤を用いて再度洗浄を行う。これは、研削したことで生じたゴミ等がそのまま欠陥箇所１３とその周辺に残っていると、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の剥離の原因となるためである。
【００４８】
そして、コーティング工程Ｓ１４では、ＳｉＣ粒子１５を含有するポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３とその周辺に塗布する。この時、ＳｉＣ粒子１５を含有するポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤はへら、刷毛を用いて塗布している。
【００４９】
本実施例においては、前記ポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤をコーティングする方法として、はけ塗り法を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スプレーガンを用いて均一にコーティングを行うスプレー法、浸漬引き上げ法等、部材１１に応じて適した塗布方法を用いるようにしてもよい。
【００５０】
本実施例において使用されるポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤としては、例えばＵ−ワニス（商品名：宇部興産社製）を用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
そして、乾燥工程Ｓ１５では、欠陥箇所１３に塗布したＳｉＣ粒子１５を含有するポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤をヒータなどを用いて約８０〜１２０℃に昇温して３０分程度蒸発させ乾燥させる。これは、前記ポリイミド樹脂等の原料組成物が溶解された溶剤を基材１１上でいきなり３５０℃程度に加熱させると、ポリイミド樹脂等の原料組成物が溶解された溶剤が一気に蒸発するため、基材まで貫通した欠陥が多いポリイミド樹脂層１４が形成され、耐食性が低下するためである。この結果、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の耐食性が低下することとなる。
【００５２】
よって、前記溶剤を約８０〜１２０℃に昇温して３０分程度蒸発させ、欠陥箇所１３に残る前記ポリイミド樹脂等の原料組成物を後述の焼成工程Ｓ１６で焼成し、硬化させることで、均一なポリイミド樹脂層１４を形成することができる。これにより、ポリイミド樹脂層１４の耐久性を維持することができ、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の耐食性を向上させることができる。
【００５３】
また、前記ポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を蒸発させることで、欠陥箇所１３には、前記ポリイミド樹脂等の原料組成物のみが残るため、再度、前記ポリイミド樹脂等の原料組成物の溶解している溶剤を塗布し、溶剤のみを蒸発させることで、欠陥箇所１３には任意の膜厚のポリイミド樹脂層１４を形成することができる。
【００５４】
そして、８０℃以下となったら、上述のコーティング工程Ｓ１４と乾燥工程Ｓ１５とを例えば２、３回繰返し行ない、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の膜厚を３０〜６０μｍとする。
【００５５】
また、コーティング工程Ｓ１４と乾燥工程Ｓ１５とを繰返し行なう回数は、特に限定されるものではなく、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２等のコーティング層の膜厚、欠陥箇所１３の状態に応じて任意の膜厚とすることができる。
【００５６】
そして、焼成工程Ｓ１６では、乾燥工程Ｓ１５においてＳｉＣ粒子を含有するポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を乾燥させた後、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を約２８０〜３５０℃程度に昇温して３０分程度焼成し、硬化させる。これは、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を２８０℃以下で焼成すると、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物がポリイミド化し反応が進行しないためである。また、３５０℃以上で焼成すると、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が焼けるためである。
【００５７】
よって、前記ポリイミド樹脂原料組成物を約２８０〜３５０℃で加熱処理することで、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３には、図１に示すようなＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６が形成される。これにより、欠陥箇所１３をポリイミド樹脂層１４で塞ぐことができる。
【００５８】
従って、図２に示すような本発明の実施例に係る防食コーティング層の補修方法を実施することにより、図３に示すような従来の筆めっきで補修する場合より大面積で補修することができる。これにより、ヒータ面積を大きくすることにより大面積施工が可能となるため、欠陥箇所１３の単位面積当たりの補修施工時間を短縮することができる。
【００５９】
また、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の耐食性は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２と同等であるため、めっき自体の耐食性が劣ることはなく、図５に示すような従来の筆めっきを用いてＮｉめっきでの補修に伴うガルバニック腐食が生じることもないため、耐久性に優れた補修を行うことができる。
【００６０】
例えば、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の試験片と無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の試験片とを３％ＮａＣｌ水溶液中に約４５０時間程度浸漬しても、両方の試験片からは腐食による損傷が発生せず、ほとんど違いは見られなかった。よって、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６は無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２と同等の耐食性を有しているといえる。
【００６１】
このように、本実施の形態に係る防食コーティング層の補修方法を用いれば、ＳｉＣ粒子を含有するポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３に塗布し、蒸発させ乾燥させる工程を少なくとも１回以上繰り返し行なった後、ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６を形成することで、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の剥離箇所や無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３には欠陥箇所１３の欠陥具合に応じて任意の膜厚のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６を形成し、欠陥箇所１３の補修を行うことができる。
【００６２】
また、ヒータ面積を大きくすることにより、大面積での補修が可能となるため、欠陥箇所１３が大きい場合でも図３に示すような従来の筆めっきで補修する場合より大面積を短時間で欠陥箇所１３の現地補修を行うことができるため、補修効率を向上させることができる。
【００６３】
また、電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２と同等の耐食性を有するＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６を電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３に形成することができるため、補修の信頼性を向上させることができる。
【００６４】
従って、従来法より耐食性に優れた防食コーティング層の補修を行うことで、回転機械としての信頼性と保守性を向上し、運転の安定性、安全性、効率を向上させることができる。
【００６５】
本発明の防食コーティング層の補修方法は、圧縮機、蒸気タービン等の回転機械に限定されるものではなく、基板や封止材等の電子部品、絶縁ワニス、耐食構造材料、耐食コーティング膜等に用いるのにも有用なものである。
【００６６】
また、化学プラント等の腐食性環境で使用される圧縮機等の回転機械の流通する気体中の腐食性成分に直接接する部位等にも用いることができ、回転機械の信頼性と効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明に係る防食コーティング層の補修方法は、セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が溶解された溶剤を防食コーティング層の欠陥箇所に塗布し、蒸発、乾燥させる工程を少なくとも１回以上繰り返し行なった後、セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層を形成することで、防食コーティング層の欠陥箇所にＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層を形成することができるため、従来より耐食性に優れた防食コーティングの補修を行うのに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】防食コーティング層の補修方法を用いて補修した防食コーティング層と基材との断面を示す概念図である。
【図２】本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法の工程を示す工程図である。
【図３】筆めっきの原理についての説明図である。
【図４】筆めっき先端部分の拡大図である。
【図５】無電界ニッケルめっき層の欠陥箇所にＮｉめっき層を施した断面概略図である。
【符号の説明】
【００６９】
１１ 基材
１１ａ 表面
１２ 無電解Ｎｉ−Ｐめっき層
１３ 欠陥箇所
１４ ポリイミド樹脂層
１５ ＳｉＣ粒子
１６ ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層
１６−１ 第一のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層
１６−２ 第二のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層
ｔ1 無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の膜厚
ｔ2 ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層の膜厚
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流通する気体が接する部材に施した硬質の防食コーティング層の欠陥箇所にＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を利用した防食コーティング層の補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転機械の動翼、インペラ等の部材は流通する蒸気やガスに接触するため、それら気体の成分、例えばＣＯ2、Ｈ2Ｓ、Ｈ2Ｏのほか、蒸気やガス中に含まれるＣｌ、ＮａＣｌ、ＮａＯＨ等の腐食性成分による腐食環境に曝され、気体に接触する部材が腐食を受け易い。
【０００３】
回転機械として例えば気体を圧縮する圧縮機においては、圧縮対象ガス中に腐食性の成分を含む場合が多く、流通するガスに直接接触する部位となるインペラやダイヤフラム等の圧縮機の部材が腐食環境に曝され、荷重とともに腐食作用を受ける。
【０００４】
また、回転機械として例えば気体によって駆動される蒸気タービンにおいても、作動流体である高温高圧の蒸気が動翼に作用して回転動力を発生させるものであるため、動翼には高温と大きな遠心加速度が加えられ、動翼表面が腐食環境に曝される。そのため、動翼等の蒸気流通部の表面は、作動流体である蒸気に含まれる塩素Ｃｌ、ＮａＣｌ、ＮａＯＨ等の不純物の影響を受け、腐食作用を受けることになる。
【０００５】
このように、回転機械の気体に接触する部材の表面には部材の耐食性を向上させ、且つ荷重に対する強度を備える防食コーティングを施すことが求められる。
【０００６】
そのため、回転機械のＣＯ2圧縮機内部品、車室などの腐食性成分を含んだ蒸気、ガス等に接する部材の製造時施工する防食コーティングの例として、例えば、ポリイミド樹脂等の原料組成物を防食コーティングとして利用して樹脂コーティングを施し、防食用金属めっきの補修を行う方法が提案されている（特許文献１、２）。
【０００７】
また、腐食性成分を含んだ蒸気、ガス等に接する部材の製造時施工する防食コーティングとして、他に例えば無電解Ｎｉめっきを施すようにしている。腐食性成分気体に接触する炭素鋼、炭素鋼鋳鋼材などの基材にＮｉ等の防食性の高いめっきで防食コーティングを施す際には、無電解めっき（化学めっき）によりＮｉ−Ｐめっきが行なわれる。また、無電解めっきにおいては、その性質上Ｎｉ単体めっきではなく、Ｎｉ−Ｐめっきとすることで、Ｎｉの防食性に加えＰの作用により非晶質めっきとなって耐食性を向上させている（特許文献３）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１９３２１６号公報
【特許文献２】特開２００７−２１１６００号公報
【特許文献３】特開２００７−１９７７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、無電解Ｎｉ−Ｐめっきを用いる方法は、基材表面に表面欠陥や汚れ等が残存した場合には、Ｎｉ−Ｐめっき層の析出が阻害され欠陥や、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の剥離など不具合を生じる場合があるため、無電解Ｎｉ−Ｐめっきを補修する際には、所謂筆めっきにてＮｉめっきで補修を行うようにしている。
【００１０】
この筆めっきの原理について図３、４を用いて説明する。図３に示すように、めっきしたい基材１０１を図示しない電源の陰極側のリード線１０２ａに接続し、めっきを行う筆具１０３を図示しない電源の陽極側のリード線１０２ｂに接続して、筆具１０３の先端は例えば脱脂綿１０４で覆うようにする。そして、脱脂綿１０４を例えばめっきしたいめっき液に浸し、めっき液を脱脂綿１０４に浸み込ませる。そして、図４に示すように、めっき液の浸み込んでいる脱脂綿１０４を筆具１０３で基材１０１に接触させることで、脱脂綿１０４が基材１０１と触れた箇所には、電気が流れ、基材１０１にめっき１０５が施される。
【００１１】
これにより、図５に示すように、基材１０１の表面の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層（膜厚：５０〜６０μｍ）１０６の欠陥箇所１０７に筆めっきにより、例えば膜厚が１０μｍ程度のＮｉめっき層１０８を形成することができる。
【００１２】
しかしながら、ポリイミド樹脂等の原料組成物を防食コーティングとして利用し樹脂コーティングを施す場合、ポリイミド樹脂等の原料組成物を基材上でいきなり例えば３５０℃程度にして蒸発乾燥させると、ポリイミド樹脂等の原料組成物を溶解している溶剤が一度に蒸発するため、均一なポリイミド樹脂層が形成されず、耐食性が低下する、という問題がある。
【００１３】
また、筆めっきで基材１０１上にＮｉめっき層１０８を施す場合には、Ｎｉめっきの成膜速度が小さく、例えば１００ｍｍ四方当たりを膜厚１０μｍ程度にまで成膜するのに約２時間程度必要となるため、時間当たりの処理面積が小さい、という問題がある。
【００１４】
また、筆めっきにより補修されるＮｉめっき層１０８の膜厚は約１０μｍ程度であり、Ｎｉめっき層１０８の膜厚を厚くできないため、補修めっきとしての信頼性が低い、という問題がある。
【００１５】
また、筆めっきで補修される欠陥箇所はニッケルであり、それ以外の補修しない部分はＮｉ−Ｐ合金であり、欠陥箇所とそれ以外の補修しない部分とでめっきの組成が異なるため、めっき自体の耐食性が劣る、という問題がある。
【００１６】
更に、異種金属同士が接触しているとガルバニック腐食が生じるため、防食の観点から好ましくない、という問題がある。
【００１７】
本発明は、前記問題に鑑み、耐食性を向上させ、補修の信頼性及び効率を向上させる防食コーティング層の補修方法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】
【００１８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、気体が流通し該気体が接する部材に施した防食コーティング層の補修を行うにあたり、防食コーティング層の欠陥箇所をセラミックス粒子を含有するポリイミド樹脂を用いて補修することを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明において、（ａ）前記防食コーティング層の前記欠陥箇所を有機溶剤を用いて洗浄を行う第一の洗浄工程と、（ｂ）前記欠陥箇所を研削し、滑らかにするグラインディング工程と、（ｃ）前記グラインディング工程後、研削した防食コーティング層の前記欠陥箇所とその周辺を有機溶剤を用いて再度洗浄を行う第二の洗浄工程と、（ｄ）セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が溶解された溶剤を前記欠陥箇所に塗布するコーティング工程と、（ｅ）前記コーティング工程後、前記欠陥箇所に塗布した前記溶剤を蒸発し乾燥させる乾燥工程と、（ｆ）前記乾燥工程後、前記セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層を形成する焼成工程と、を含むことを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００２０】
第３の発明は、第２の発明において、前記溶剤の乾燥後、前記コーティング工程及び前記乾燥工程を少なくとも二回以上繰り返し行なった後、前記焼成工程に移行することを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００２１】
第４の発明は、第２又は３の発明において、（ｅ）の前記乾燥工程の乾燥温度が、８０〜１２０℃であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００２２】
第５の発明は、第２乃至４の何れか一つの発明において、（ｆ）の前記焼成工程の焼成温度が、２８０〜３５０℃であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００２３】
第６の発明は、第１乃至５の何れか一つの発明において、前記セラミックス粒子が、ＳｉＣ粒子であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法にある。
【００２４】
第７の発明は、第２乃至６の何れか一つの発明の防食コーティング層の補修方法を用いて前記防食コーティング層の前記欠陥箇所に前記セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層が形成されていることを特徴とする部材にある。
【００２５】
第８の発明は、第７の発明において、前記部材を備えた回転機械であって、前記部材が、圧縮機のインペラ、ダイヤフラム、蒸気タービンの動翼及びそれを支持するタービンディスクの何れかであることを特徴とする回転機械にある。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、防食コーティング層の補修箇所にセラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を塗布し、前記溶剤を蒸発し乾燥させる工程を少なくとも１回以上行なった後、前記セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層を形成するため、従来法よりも耐食性を向上させると共に、補修効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２８】
本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法について、図面を参照して説明する。
まず、基材の防食コーティング層の欠陥箇所を本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法を用いて補修した状態について説明する。
図１は、本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法を用いて補修した防食コーティング層と基材との断面を示す概念図である。
図１に示すように、本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法を用いて補修した基材１１には、基材１１の表面１１ａに施された防食コーティング層として無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２が形成され、その無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３にはポリイミド樹脂層１４と、このポリイミド樹脂層１４の内部に炭化珪素（ＳｉＣ）粒子１５を均一に分散させた複合構造となっているＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６が形成されている。
【００２９】
本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法を用いて補修した基材１１は、例えば圧縮機のような回転機械の内部を流通させる気体に直接接するインペラやダイヤフラム、蒸気タービンの動翼等の基材である。基材１１は、炭素鋼（例えばＳＳ４００）、炭素鋼鋳鋼材（例えばＳＣ４８０）、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ４１０Ｊ１）、アルミニウム板等からなる。基材１１の表面１１ａの無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２側が、回転機械においてＣＯ2、Ｈ2Ｓ、Ｈ2Ｏガス等の腐食性成分を含む気体に直接接触する部位である。
【００３０】
基材１１の表面１１ａを平滑化、洗浄等して前処理を行なった後、防食コーティングとして無電解めっきによる無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２が施されている。基材１１には無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の膜厚ｔ1が例えば５０〜６０μｍ程度施されている。
【００３１】
また、防食コーティング層としてＮｉ等防食性の高いめっきで防食コーティングを施す際には、無電解めっき（化学めっき）によりＮｉ−Ｐめっきが行なわれる。これは、電気めっきによりＮｉめっき等を行なう場合、圧縮機のような大型で複雑な形状のインペラ、蒸気タービンの動翼等では、電解液中の電極として通電し易い箇所に偏ってめっき皮膜が形成され、通電が少ない奥まった箇所等には充分なめっき皮膜が形成され難いためである。
【００３２】
本実施例では、防食コーティング層として無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ニッケル、銅等を用いた防食コーティング層としてもよい。
【００３３】
本実施例では、図１に示すように、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３には、ポリイミド樹脂層１４と、このポリイミド樹脂層１４の内部にＳｉＣ粒子１５を均一に分散させたＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６が形成されている。
【００３４】
ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６を構成するポリイミド樹脂層１４自体は、単体で樹脂として防食性に優れ、比較的硬度が高いほか、特に耐熱性に優れている。
【００３５】
また、ＳｉＣ粒子１５は防食性に優れているため、後述のようにＳｉＣ粒子１５を多量に含有するポリイミド樹脂層１４は、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６として防食性を発揮する。
【００３６】
また、ＳｉＣ粒子１５はポリイミド樹脂層１４に後述の割合で含有され、ポリイミド樹脂層１４の表面においてもＳｉＣ粒子１５が分散して存在している。このため、ＳｉＣ粒子１５によって、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の表面における実効的硬度が高くなる。このため、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６は、支持面への剪断力、衝撃力等への強度、耐久性がポリイミド樹脂層１４が単体の場合に比べて飛躍的に向上する。
【００３７】
よって、本実施例のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６は、硬度が高く、耐熱温度が例えば約３５０℃程度と耐熱性に優れ、基材１１にかかる荷重、衝撃、及び機械的接触による剪断力等に対しても高い強度を示すと共に、耐粒子エロージョン性及び高い密着性を有すことができる。
【００３８】
従って、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３にＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６を形成することで、耐食性を向上させ、補修の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
また、本実施例においては、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の膜厚ｔ2は３０〜８０μｍとするのが好ましい。これは、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の膜厚ｔ2が３０μｍ以下の場合には、貫通欠陥が存在することにより十分な耐食性が確保できないためであり、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の膜厚ｔ2が８０μｍ以上では、膜のふくれによる欠陥が発生しやすく、健全なコーティングができにくいためである。
【００４０】
また、本実施例においては、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３に第一のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６−１と第二のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６−２の二層形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の膜厚に応じて何層に形成してもよい。
【００４１】
ポリイミド樹脂層１４内に含有させるＳｉＣ粒子１５は、１０〜３０ｗｔ％の範囲が好ましく、更には平均２０ｗｔ％程度が好ましい。これは、ＳｉＣ粒子１５が１０ｗｔ％以下であるとＳｉＣ粒子１５によるＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の硬質化の効果が得難くなり、ＳｉＣ粒子１５が３０ｗｔ％を超えるとＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６が脆くなるためである。
【００４２】
ポリイミド樹脂層１４内に含有させるＳｉＣ粒子１５の粒子径は、０．５〜１０μｍ、好ましくは１．０〜５．０μｍ、更には１．０〜３．０μｍの範囲であるのが好ましい。これは、０．５〜１０μｍの粒子径であればＳｉＣ粒子１５が安定してポリイミド樹脂層１４中に均一に分散し、ＳｉＣ粒子間が適切なために，マトリックスの有するＳｉＣ粒子固定力が十分であり、耐粒子エロージョン性が優れるためである。また、ＳｉＣ粒子１５の粒子径が１０μｍ以上になるとコーティング中でのＳｉＣ粒子１５間の距離が大きくなり、マトリックスの持つＳｉＣ粒子固定力が弱まるため、平均粒子径としては１．２μｍ程度のものが好ましい。
【００４３】
ポリイミド樹脂層１４の内部に含有させるセラミックス粒子としてＳｉＣ粒子１５を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、セラミックス粒子として例えば、ＳｉＮ、ＳｉＣ粒子１５以外の他の金属炭化物、金属酸化物、金属ほう化物等があるが、本発明は特にこれらに限定されるものではなく、硬度の高いものであるのが好ましい。
【００４４】
＜防食コーティング層の補修方法＞
ここで、本実施の形態に係る防食コーティング層の補修方法について具体的に説明する。
図２は、本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法の工程を示す工程図である。
本実施例では、防食コーティング層として無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２を用い、セラミックス粒子としてＳｉＣ粒子１５を用いて説明する。
図２に示すように、本実施の形態に係る防食コーティング層の補修方法は、気体が流通し該気体が接する部材に施した無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の補修を行うにあたり、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３をＳｉＣ粒子１５を含有複合ポリイミド樹脂を用いて補修するものである。
即ち、本実施の形態に係る防食コーティング層の補修方法は、以下の（ａ）〜（ｆ）工程からなる。
（ａ）無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３を有機溶剤を用いて洗浄を行う第一の洗浄工程（Ｓ１１）。
（ｂ）欠陥箇所１３を研削し、滑らかにするグラインディング工程（Ｓ１２）。
（ｃ）グラインディング工程Ｓ１２後、研削した無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３とその周辺を有機溶剤を用いて再度洗浄を行う第二の洗浄工程（Ｓ１３）。
（ｄ）ＳｉＣ粒子含有ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が溶解された溶剤を欠陥箇所１３に塗布するコーティング工程（Ｓ１４）。
（ｅ）コーティング工程Ｓ１４後、欠陥箇所１３に塗布した前記溶剤を蒸発し乾燥させる乾燥工程（Ｓ１５）。
（ｆ）乾燥工程Ｓ１５後、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂層１６を形成する焼成工程（Ｓ１６）を含む工程。
【００４５】
第一の洗浄工程Ｓ１１では、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３をアルコール等の有機溶剤を用いて洗浄する。これは、欠陥箇所１３に残っているごみや油等を除去するためである。
【００４６】
そして、グラインディング工程Ｓ１２では、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３を例えばグラインダー等を用いて研削し、欠陥箇所１３とその周辺を滑らかにする。これは、欠陥箇所１３の研削した後の欠陥箇所１３とその周辺を滑らかにしなければ、ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を塗布し、ポリイミド樹脂層１４を形成しても、ポリイミド樹脂層１４が剥離するためである。
【００４７】
そして、第二の洗浄工程Ｓ１３では、欠陥箇所１３とその周辺を滑らかにした後、再度欠陥箇所１３とその周辺を有機溶剤を用いて再度洗浄を行う。これは、研削したことで生じたゴミ等がそのまま欠陥箇所１３とその周辺に残っていると、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の剥離の原因となるためである。
【００４８】
そして、コーティング工程Ｓ１４では、ＳｉＣ粒子１５を含有するポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３とその周辺に塗布する。この時、ＳｉＣ粒子１５を含有するポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤はへら、刷毛を用いて塗布している。
【００４９】
本実施例においては、前記ポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤をコーティングする方法として、はけ塗り法を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、スプレーガンを用いて均一にコーティングを行うスプレー法、浸漬引き上げ法等、部材１１に応じて適した塗布方法を用いるようにしてもよい。
【００５０】
本実施例において使用されるポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤としては、例えばＵ−ワニス（商品名：宇部興産社製）を用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
そして、乾燥工程Ｓ１５では、欠陥箇所１３に塗布したＳｉＣ粒子１５を含有するポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤をヒータなどを用いて約８０〜１２０℃に昇温して３０分程度蒸発させ乾燥させる。これは、前記ポリイミド樹脂等の原料組成物が溶解された溶剤を基材１１上でいきなり３５０℃程度に加熱させると、ポリイミド樹脂等の原料組成物が溶解された溶剤が一気に蒸発するため、基材まで貫通した欠陥が多いポリイミド樹脂層１４が形成され、耐食性が低下するためである。この結果、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の耐食性が低下することとなる。
【００５２】
よって、前記溶剤を約８０〜１２０℃に昇温して３０分程度蒸発させ、欠陥箇所１３に残る前記ポリイミド樹脂等の原料組成物を後述の焼成工程Ｓ１６で焼成し、硬化させることで、均一なポリイミド樹脂層１４を形成することができる。これにより、ポリイミド樹脂層１４の耐久性を維持することができ、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の耐食性を向上させることができる。
【００５３】
また、前記ポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を蒸発させることで、欠陥箇所１３には、前記ポリイミド樹脂等の原料組成物のみが残るため、再度、前記ポリイミド樹脂等の原料組成物の溶解している溶剤を塗布し、溶剤のみを蒸発させることで、欠陥箇所１３には任意の膜厚のポリイミド樹脂層１４を形成することができる。
【００５４】
そして、８０℃以下となったら、上述のコーティング工程Ｓ１４と乾燥工程Ｓ１５とを例えば２、３回繰返し行ない、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の膜厚を３０〜６０μｍとする。
【００５５】
また、コーティング工程Ｓ１４と乾燥工程Ｓ１５とを繰返し行なう回数は、特に限定されるものではなく、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２等のコーティング層の膜厚、欠陥箇所１３の状態に応じて任意の膜厚とすることができる。
【００５６】
そして、焼成工程Ｓ１６では、乾燥工程Ｓ１５においてＳｉＣ粒子を含有するポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を乾燥させた後、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を約２８０〜３５０℃程度に昇温して３０分程度焼成し、硬化させる。これは、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を２８０℃以下で焼成すると、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物がポリイミド化し反応が進行しないためである。また、３５０℃以上で焼成すると、前記ＳｉＣ粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が焼けるためである。
【００５７】
よって、前記ポリイミド樹脂原料組成物を約２８０〜３５０℃で加熱処理することで、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３には、図１に示すようなＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６が形成される。これにより、欠陥箇所１３をポリイミド樹脂層１４で塞ぐことができる。
【００５８】
従って、図２に示すような本発明の実施例に係る防食コーティング層の補修方法を実施することにより、図３に示すような従来の筆めっきで補修する場合より大面積で補修することができる。これにより、ヒータ面積を大きくすることにより大面積施工が可能となるため、欠陥箇所１３の単位面積当たりの補修施工時間を短縮することができる。
【００５９】
また、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の耐食性は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２と同等であるため、めっき自体の耐食性が劣ることはなく、図５に示すような従来の筆めっきを用いてＮｉめっきでの補修に伴うガルバニック腐食が生じることもないため、耐久性に優れた補修を行うことができる。
【００６０】
例えば、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６の試験片と無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の試験片とを３％ＮａＣｌ水溶液中に約４５０時間程度浸漬しても、両方の試験片からは腐食による損傷が発生せず、ほとんど違いは見られなかった。よって、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６は無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２と同等の耐食性を有しているといえる。
【００６１】
このように、本実施の形態に係る防食コーティング層の補修方法を用いれば、ＳｉＣ粒子を含有するポリイミド樹脂原料組成物の溶解している溶剤を無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３に塗布し、蒸発させ乾燥させる工程を少なくとも１回以上繰り返し行なった後、ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６を形成することで、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の剥離箇所や無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３には欠陥箇所１３の欠陥具合に応じて任意の膜厚のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６を形成し、欠陥箇所１３の補修を行うことができる。
【００６２】
また、ヒータ面積を大きくすることにより、大面積での補修が可能となるため、欠陥箇所１３が大きい場合でも図３に示すような従来の筆めっきで補修する場合より大面積を短時間で欠陥箇所１３の現地補修を行うことができるため、補修効率を向上させることができる。
【００６３】
また、電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２と同等の耐食性を有するＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層１６を電解Ｎｉ−Ｐめっき層１２の欠陥箇所１３に形成することができるため、補修の信頼性を向上させることができる。
【００６４】
従って、従来法より耐食性に優れた防食コーティング層の補修を行うことで、回転機械としての信頼性と保守性を向上し、運転の安定性、安全性、効率を向上させることができる。
【００６５】
本発明の防食コーティング層の補修方法は、圧縮機、蒸気タービン等の回転機械に限定されるものではなく、基板や封止材等の電子部品、絶縁ワニス、耐食構造材料、耐食コーティング膜等に用いるのにも有用なものである。
【００６６】
また、化学プラント等の腐食性環境で使用される圧縮機等の回転機械の流通する気体中の腐食性成分に直接接する部位等にも用いることができ、回転機械の信頼性と効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明に係る防食コーティング層の補修方法は、セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が溶解された溶剤を防食コーティング層の欠陥箇所に塗布し、蒸発、乾燥させる工程を少なくとも１回以上繰り返し行なった後、セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層を形成することで、防食コーティング層の欠陥箇所にＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層を形成することができるため、従来より耐食性に優れた防食コーティングの補修を行うのに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】防食コーティング層の補修方法を用いて補修した防食コーティング層と基材との断面を示す概念図である。
【図２】本発明による実施例に係る防食コーティング層の補修方法の工程を示す工程図である。
【図３】筆めっきの原理についての説明図である。
【図４】筆めっき先端部分の拡大図である。
【図５】無電界ニッケルめっき層の欠陥箇所にＮｉめっき層を施した断面概略図である。
【符号の説明】
【００６９】
１１ 基材
１１ａ 表面
１２ 無電解Ｎｉ−Ｐめっき層
１３ 欠陥箇所
１４ ポリイミド樹脂層
１５ ＳｉＣ粒子
１６ ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層
１６−１ 第一のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層
１６−２ 第二のＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層
ｔ1 無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の膜厚
ｔ2 ＳｉＣ粒子含有複合ポリイミドコーティング層の膜厚
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が流通し該気体が接する部材に施した防食コーティング層の補修を行うにあたり、
防食コーティング層の補修箇所をセラミックス粒子を含有するポリイミド樹脂を用いて補修することを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項２】
請求項１において、
（ａ）前記防食コーティング層の前記欠陥箇所を有機溶剤を用いて洗浄を行う第一の洗浄工程と、
（ｂ）前記欠陥箇所を研削し、滑らかにするグラインディング工程と、
（ｃ）前記グラインディング工程後、研削した防食コーティング層の前記欠陥箇所とその周辺を有機溶剤を用いて再度洗浄を行う第二の洗浄工程と、
（ｄ）セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が溶解された溶剤を前記欠陥箇所に塗布するコーティング工程と、
（ｅ）前記コーティング工程後、前記欠陥箇所に塗布した前記溶剤を蒸発し乾燥させる乾燥工程と、
（ｆ）前記乾燥工程後、前記セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層を形成する焼成工程と、
を含むことを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記溶剤の乾燥後、前記コーティング工程及び前記乾燥工程を少なくとも二回以上繰り返し行なった後、前記焼成工程に移行することを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項４】
請求項２又は３において、
（ｅ）の前記乾燥工程の乾燥温度が、８０〜１２０℃であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れか一つにおいて、
（ｆ）の前記焼成工程の焼成温度が、２８０〜３５０℃であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一つにおいて、
前記セラミックス粒子が、ＳｉＣ粒子であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項７】
請求項２乃至６の何れか一つの防食コーティング層の補修方法を用いて前記防食コーティング層の前記欠陥箇所に前記セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層が形成されていることを特徴とする部材。
【請求項８】
請求項７において、
前記部材を備えた回転機械であって、
前記部材が、圧縮機のインペラ、ダイヤフラム、蒸気タービンの動翼及びそれを支持するタービンディスクの何れかであることを特徴とする回転機械。
【請求項１】
気体が流通し該気体が接する部材に施した防食コーティング層の補修を行うにあたり、
防食コーティング層の補修箇所をセラミックス粒子を含有するポリイミド樹脂を用いて補修することを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項２】
請求項１において、
（ａ）前記防食コーティング層の前記欠陥箇所を有機溶剤を用いて洗浄を行う第一の洗浄工程と、
（ｂ）前記欠陥箇所を研削し、滑らかにするグラインディング工程と、
（ｃ）前記グラインディング工程後、研削した防食コーティング層の前記欠陥箇所とその周辺を有機溶剤を用いて再度洗浄を行う第二の洗浄工程と、
（ｄ）セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物が溶解された溶剤を前記欠陥箇所に塗布するコーティング工程と、
（ｅ）前記コーティング工程後、前記欠陥箇所に塗布した前記溶剤を蒸発し乾燥させる乾燥工程と、
（ｆ）前記乾燥工程後、前記セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂原料組成物を焼成し、硬化させ、セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層を形成する焼成工程と、
を含むことを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記溶剤の乾燥後、前記コーティング工程及び前記乾燥工程を少なくとも二回以上繰り返し行なった後、前記焼成工程に移行することを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項４】
請求項２又は３において、
（ｅ）の前記乾燥工程の乾燥温度が、８０〜１２０℃であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れか一つにおいて、
（ｆ）の前記焼成工程の焼成温度が、２８０〜３５０℃であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一つにおいて、
前記セラミックス粒子が、ＳｉＣ粒子であることを特徴とする防食コーティング層の補修方法。
【請求項７】
請求項２乃至６の何れか一つの防食コーティング層の補修方法を用いて前記防食コーティング層の前記欠陥箇所に前記セラミックス粒子含有ポリイミド樹脂層が形成されていることを特徴とする部材。
【請求項８】
請求項７において、
前記部材を備えた回転機械であって、
前記部材が、圧縮機のインペラ、ダイヤフラム、蒸気タービンの動翼及びそれを支持するタービンディスクの何れかであることを特徴とする回転機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１１２９４６（Ｐ２００９−１１２９４６Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８８７７３（Ｐ２００７−２８８７７３）
【出願日】平成１９年１１月６日（２００７．１１．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月６日（２００７．１１．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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