流体机械用部件的制造方法及流体机械用部件 |
|||||||
| 申请号 | CN201480042226.6 | 申请日 | 2014-07-23 | 公开(公告)号 | CN105408588A | 公开(公告)日 | 2016-03-16 |
| 申请人 | 三菱重工业株式会社; 三菱重工压缩机有限公司; | 发明人 | 安井丰明; 池野恭一; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 流体 机械用部件的制造方法及流体机械用部件，所述流体机械用部件(1)的制造方法包括：涂布工序(S4)，对基材(2)的表面涂布玻璃系材料；平滑化工序(S5)，在涂布工序(S4)之后，使玻璃系材料加热熔融的同时，去除该玻璃系材料的一部分；及 凝固 工序(S6)，在平滑化工序(S5)之后，使加热熔融的玻璃系材料凝固。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种流体机械用部件的制造方法，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 流体机械用部件的制造方法及流体机械用部件技术领域背景技术[0003] 例如，在蒸气涡轮的叶片、离心压缩机(离心泵)中的叶轮等流体机械用部件上会接触气体、液体的工作流体，但由于接触阻力增大，或者工作流体中的微小粒子附着于部件上，因此存在装置的运行效率降低的问题。 [0004] 鉴于这种问题，例如，通过对流体机械用部件的基材表面实施研磨加工而降低部件的表面粗糙度，或者通过表面平滑皮膜来防止微小的粒子附着于部件上。在专利文献1中记载有在基材的表面设置表面粗糙度的最大高度Ry不超过1.0μm的陶瓷层、碳层的表面平滑皮膜。 [0005] 在先技术文献 [0006] 专利文献 [0007] 专利文献1：日本专利公开2007-162613号公报 发明内容[0008] 发明要解决的课题 [0009] 然而，为了降低部件的表面粗糙度而实施研磨加工，从而无法避免成本增加，且导致制造部件时所需时间也变长。另外，在形成如专利文献1中记载的表面平滑皮膜时，在形成皮膜之前的阶段，需要对基材表面实施抛光，并将表面粗糙度的最大高度Ry精加工成0.1～1.0μm。因此，同样存在成本增加、制造时间变长的问题。 [0010] 本发明提供一种可以抑制成本且提高流体机械的运行效率的流体机械用部件的制造方法及流体机械用部件。 [0011] 用于解决课题的方法 [0012] 本发明的第一方式所涉及的流体机械用部件的制造方法包括：涂布工序，对基材的表面涂布玻璃系材料；平滑化工序，在所述涂布工序之后，使所述玻璃系材料加热熔融的同时，去除该玻璃系材料的一部分；及凝固工序，在所述平滑化工序之后，使加热熔融的所述玻璃系材料凝固。 [0013] 在这种流体机械用部件的制造方法中，通过涂布工序对基材涂布玻璃系材料之后，通过平滑化工序去除玻璃系材料的一部分。由此，涂布玻璃系材料之后的基材表面变得平滑。从而，假设即使基材表面的表面粗糙度增大，也不需要对执行涂布工序之前的基材表面通过研磨等而降低表面粗糙度的工序，并且能够实现流体机械用部件表面的平滑化。其结果，能够降低流体与流体机械用部件之间的接触阻力，并能够减少对流体机械用部件的附着物的量。 [0014] 并且，本发明的第二方式所涉及的流体机械用部件的制造方法还可以包括粗加工工序，该粗加工工序在上述第一方式的所述涂布工序之前，对所述基材的表面实施粗加工。 [0015] 通过实施这种粗加工工序，将基材表面的表面粗糙度降低至一定程度，并在抑制表面粗糙度的最大高度Ry的状态下执行涂布工序。由于成为基材表面的最大高度Ry的位置成为所涂布的玻璃系材料的最低厚度尺寸，因此，通过在降低基材表面的表面粗糙度的状态下涂布玻璃系材料，能够减小玻璃系材料的厚度尺寸。由此，能够减少涂布工序所需时间及玻璃系材料的材料费，因此能够降低成本。 [0018] 并且，本发明的第四方式所涉及的流体机械用部件的制造方法还可以包括氮化工序，该氮化工序在上述第一或第二方式的所述涂布工序之前，对所述基材的表面实施氮化处理而使该表面固化。 [0019] 通过这种氮化工序而在基材表面形成致密的氮化物层，因此能够提高通过涂布工序而涂布的玻璃系材料对基材的粘附性。 [0020] 另外，在本发明的第五方式所涉及的流体机械用部件的制造方法中，从上述第一至第四中的任一方式的所述平滑化工序中，可以通过使所述基材旋转而去除所述玻璃系材料的一部分。 [0021] 如此，通过使基材旋转，能够使熔融的玻璃系材料通过离心力飞散而将其去除，并能够容易获得表面平滑的玻璃系材料层。 [0022] 并且，本发明的第六方式所涉及的流体机械用部件具备：基材，流体在所述表面侧流通；及表面平滑的玻璃涂层，涂布于所述基材的表面，并位于由玻璃系材料构成的该基材的表面的相反侧。 [0023] 在这种流体机械用部件中，即使基材中的与玻璃系材料接触的面的表面粗糙度较大，玻璃涂层的表面也平滑。因此，即使基材表面的表面粗糙度并不小，也能够通过玻璃涂层而降低流体与流体机械用部件的接触阻力，并能够减少对流体机械用部件的附着物的量。 [0024] 另外，本发明的第七方式所涉及的流体机械用部件还可以在上述第六方式的所述基材与所述玻璃涂层之间具备镀镍层。 [0025] 通过这种镀镍层能够提高基材与玻璃涂层之间的粘附性。 [0026] 另外，本发明的第八方式所涉及的流体机械用部件还可以在上述第六方式的所述基材与所述玻璃涂层之间具备氮化物层。 [0027] 通过这种氮化物层能够提高基材与玻璃涂层之间的粘附性。 [0028] 发明效果 [0030] 图1是表示通过本发明的第一实施方式所涉及的制造方法制造的流体机械用部件的剖视图。 [0031] 图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的制造方法的顺序的流程图。 [0032] 图3是将通过本发明的第一实施方式所涉及的制造方法制造的流体机械用部件放大表示的剖视图，图3(a)表示平滑化工序执行前的状态，图3(b)表示平滑化工序执行后的状态。 [0033] 图4是表示通过本发明的第二实施方式所涉及的制造方法制造的流体机械用部件的剖视图。 [0034] 图5是表示本发明的第二实施方式所涉及的制造方法的顺序的流程图。 具体实施方式[0035] 〔第一实施方式〕 [0036] 以下，对本发明的第一实施方式所涉及的流体机械用部件1(以下简称为部件1)的制造方法进行说明。 [0037] 首先，对通过本实施方式的制造方法制造的部件1进行说明。部件1使用于蒸气涡轮、压缩机及泵等，这些设备中的气体、液体的工作流体W与表面接触。 [0039] 基材2中层叠有镀镍层3的一侧的表面的表面粗糙度的最大高度Ry为20～50μm。 [0040] 镀镍层3例如为镀Ni-B、镀Ni-P的皮膜层。 [0041] 玻璃涂层4为由玻璃系材料构成的层。该玻璃系材料只要是可以使用于例如珐琅加工中的通常的玻璃材料即可。具体而言，玻璃涂层4混合以SiO2(二氧化硅)及B2O3(氧化硼)为主要成分的玻璃熔块、Al2O3等补强材料、用于降低融点的碱性材料(催熔剂：Li2O(氧化锂)、Na2O(氧化钠)、K2O(氧化钾)、MgO(氧化镁)、CaO(氧化钙)、BaO(氧化钡)等)、成色药物(非必须)及水而成。 [0042] 接着，参考图2对制造部件1的制造方法的顺序进行说明。 [0043] 部件1的制造方法包括：粗加工工序S1，对基材2的表面实施粗加工；预处理工序S2，具有对经粗加工的基材2的表面进行预处理的脱脂工序S21、水洗工序S22及酸洗工序S23；及镀镍工序S3，对预处理后的基材2的表面实施镀镍加工处理。 [0044] 另外，部件1的制造方法包括：涂布工序S4，对镀镍加工处理后的基材2的表面涂布玻璃系材料；平滑化工序S5，去除所涂布的玻璃系材料的一部分；及凝固工序S6，使所涂布的玻璃系材料凝固。 [0046] 接着，对粗加工后的基材2的表面执行作为预处理工序S2的去除油份的脱脂工序S21。然后，依次执行用水清洗的水洗工序S22、通过盐酸或硫酸等酸溶液清洗而将基材2的表面进行活性化的酸洗工序S23、水洗工序S22。 [0048] 无电解镀镍是通过将被镀部件的表面浸渍于镀液而不需要通电便将镀镍皮膜形成于被镀部件的表面的方法。通过该无电解镀镍，可以在叶轮的流路内面等具有复杂形状的部位均匀地形成皮膜。 [0049] 作为无电解镀镍，可以例示镀Ni-B、镀Ni-P等。从后述平滑化工序S5中的对玻璃系材料的温度的耐热性的观点考虑，优选适用镀Ni-B。 [0050] 接着，执行涂布工序S4。即，对形成有镀镍层3的基材2的表面涂布玻璃系材料。该玻璃系材料能够使用将如上所述的通常的玻璃材料设为水溶性浆料或熔融玻璃的玻璃-2 2 系材料。水溶性浆料的粘度为10 ～1〔Pa·s〕、熔融玻璃的粘度为1～10 〔Pa·s〕。 [0051] 并且，作为涂布玻璃系材料的方法可以利用如下浸涂法，即，在储存水溶性浆料或熔融玻璃的容器内浸渍基材2之后，将基材2提起。 [0052] 或者，作为涂布玻璃系材料的方法可以使用如下浸涂法，即，从水溶性浆料或熔融玻璃去除水份，并将设为粉末状态的物质在容器内升温而使其熔融，在升温到与容器内的玻璃系材料相同的温度的状态下浸渍基材2之后，将基材2提起。 [0054] 之后，执行平滑化工序S5。即，使玻璃系材料加热熔融的同时，去除玻璃系材料的一部分。具体而言，在玻璃系材料的温度为750～850℃的状态下，执行使涂布有玻璃系材料的基材2旋转的旋涂法，并通过离心力去除玻璃系材料的一部分，从而形成表面平滑的玻璃系材料层。优选通过旋涂法使基材2旋转的转速比玻璃系材料层的膜厚的均一性保持一定程度的值大，并且比膜厚不会过薄的值小。具体而言，以60～300rpm的转速实施，更优选以100～200rpm的转速实施。 [0055] 然后，执行凝固工序S6。即，使熔融的玻璃系材料凝固，从而将玻璃涂层4形成于基材2的表面上。优选玻璃涂层4的厚度比不会受到执行粗加工工序S1后的基材2的表面的表面粗糙度的影响的值大，并且比能够确保玻璃涂层4的粘附性的值小。具体而言，玻璃涂层的厚度可以为0.05～1mm，更优选为0.1～0.5mm。 [0056] 并且，在形成玻璃涂层4之后，优选玻璃涂层4的表面的表面粗糙度比平滑化工序S5中的工时不会过多的值大，并且比流体W对玻璃涂层4的接触阻力不会过大的值小。具体而言，表面粗糙度Ra＝0.01～0.1μm即可，更优选为0.03～0.05μm。 [0057] 根据这种部件1的制造方法，在通过涂布工序S4对基材2涂布玻璃系材料之后，通过平滑化工序S5去除玻璃系材料的一部分。即，从图3(a)所示的状态，如箭头所示，玻璃系材料在流动的同时被吹散，成为图3(b)所示的状态，玻璃涂层4中的位于基材2的表面的相反侧的表面变得平滑。 [0058] 从而，假设即使基材2的表面的表面粗糙度变大，也可以不需要对执行涂布工序S4之前的基材2的表面通过研磨等而降低表面粗糙度的工序便能够实现部件1的表面的平滑化。其结果，能够降低流体W与部件1的接触阻力，并能够减少对部件1的附着物的量。 [0059] 部件1的制造方法在涂布工序S4之前包括粗加工工序S1，因此能够将基材2的表面的表面粗糙度降低一定程度，在抑制表面粗糙度的最大高度Ry的状态下执行涂布工序S4。 [0060] 在此，成为基材2的表面的最大高度Ry的位置成为所涂布的玻璃系材料的最低厚度尺寸。因此，通过在降低表面粗糙度的状态下涂布玻璃系材料，能够减小玻璃系材料的厚度尺寸。由此能够减少涂布工序S4所需时间及玻璃系材料的材料费，从而能够降低成本。 [0061] 另外，部件1的制造方法在粗加工工序S1之后且涂布工序S4之前包括对基材2的表面实施镀镍加工处理的镀镍工序S3，因此能够将镀镍层3形成于基材2的表面。由此，在执行涂布工序S4之前，能够防止基材2的表面氧化，并能够提高通过涂布工序S4涂布的玻璃系材料对基材2的粘附性。 [0062] 并且，在平滑化工序S5中，使用旋涂法去除玻璃系材料的一部分，因此能够通过离心力使熔融的玻璃系材料飞散而将其去除，并能够容易获得表面平滑的玻璃涂层4。 [0063] 根据本实施方式的部件1的制造方法，通过将玻璃系材料涂布于基材2以使表面平滑，能够省略涂布工序S4之前的对基材2的表面的研磨加工，并且在抑制基材2的成本的同时，能够提高具备部件1的流体机械的运行效率。 [0064] 虽然未图示，但是部件1的制造方法在镀镍工序S3与涂布工序S4之间还可以包括后处理工序。该后处理工序包括中和处理工序，该中和处理工序在基材2的表面形成镀镍层3之后，通过pH4～4.5的碱性水溶液进行镀镍层3的表面的清洗。另外，后处理工序在中和处理后包括对镀镍层3的表面进行水洗的水洗工序和随后使表面干燥的干燥工序。 [0065] 〔第二实施方式〕 [0066] 接着，参考图4及图5，对本发明的第二实施方式所涉及的部件1A的制造方法进行说明。 [0067] 本实施方式的部件1A的制造方法包括氮化工序S3A以代替第一实施方式的镀镍工序S3。 [0068] 即，部件1A的制造方法包括粗加工工序S1、预处理工序S2、对预处理之后的基材2的表面实施氮化处理而使基材2的表面固化的氮化工序S3A，在氮化工序S3A之后，包括涂布工序S4、平滑化工序S5及凝固工序S6。 [0069] 在氮化工序S3A中，在预处理工序S2之后对基材2的表面实施例如气体氮化、离子氮化、自由基氮化等氮化处理，从而在玻璃涂层4与基材2的表面之间形成氮化物层3A。该氮化物层3A为由致密的氮化物构成的层。 [0072] 自由基氮化是指将氢气和氨气的混合气体作为反应气体导入到炉内，在被处理材料的表面产生等离子体，从而使自由基化的氮气扩散到被处理材料的表面而形成氮化物(或固溶体)层的氮化法。 [0073] 在氮化工序S3A中可以利用上述氮化法的任一种，但由于氮化处理时不会形成化合物层，因此更优选为自由基氮化。 [0074] 化合物层是指在被氮化的被处理材料的最表面存在的10μm以下的层，是铁及铬等复合氮化物层。该化合物层比较脆且易断裂，因此表面容易变得粗糙，在不形成该化合物层的情况下，可以获得玻璃涂层4与氮化物层3A之间的较高的粘附性。 [0075] 根据本实施方式的部件1A的制造方法，与第一实施方式相同地能够省略对涂布工序S4之前的基材2的表面的研磨加工，且在抑制基材2的成本的同时，可以提高具备部件1A的流体机械的运行效率。 [0076] 另外，在本实施方式的制造方法中，通过执行氮化工序S3A，在基材2的表面形成致密的氮化物层3A。因此，能够提高通过涂布工序S4涂布的玻璃系材料对基材2的粘附性。 [0077] 以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但在不脱离本发明的技术思想的范围内可以稍微进行设计变更。 [0078] 例如，未必一定要执行粗加工工序S1。 [0079] 并且，在预处理工序S2中，脱脂工序S21、酸洗工序S23、水洗工序S22根据基材2的表面状况可以适当地重复进行，也可以省略一部分工序。 [0080] 并且，在平滑化工序S5中，可以利用通过空气压力来吹散并去除玻璃系材料的一部分的方法，也可以利用对基材2赋予振动而去除玻璃系材料的一部分的方法，来代替旋涂法。 [0081] 产业上的可利用性 [0082] 根据上述流体机械用部件的制造方法及流体机械用部件，通过将玻璃系材料涂布于基材而使表面平滑，在抑制基材的成本的同时，可以提高流体机械的运行效率。 [0083] 符号说明 [0084] 1、1A-(流体机械用)部件，2-基材，3-镀镍层，3A-氮化物层，4-玻璃涂层，S1-粗加工工序，S2-预处理工序，S21-脱脂工序，S22-水洗工序，S23-酸洗工序，S3-镀镍工序，S3A-氮化工序，S4-涂布工序，S5-平滑化工序，S6-凝固工序，W-流体。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈