发动机用压缩机叶片的制作方法

本公开涉及用于飞机用喷气发动机或者燃气涡轮发动机的压缩机的叶片，特别是涉及叶片的面上的堆积物自然剥离而能够维持良好的空气动力特性的压缩机叶片。
背景技术：
：在飞机用喷气发动机或者燃气涡轮发动机中，燃烧器产生高速的高温气体，涡轮从该高温气体取得能量，通过该能量的一部分来驱动压缩机。压缩机吸引外部空气，压缩后供给至燃烧器。在压缩机中将空气绝热地压缩，从而产生例如400～700℃程度的高温。外部空气中含有各种尘埃、沙子，另外，根据情况还含有火山灰，不能避免它们流入压缩机。它们的一部分与压缩器一同通过燃烧器后排出，但另一部分附着于压缩机的叶片。在外部空气中，还以气体或者微小的液滴的方式含有水分、硫酸盐、亚硫酸盐、氯化物、碳酸盐等，它们也可能附着于压缩机的叶片上。这些外来的物质暴因暴露于高温下而物理性、化学性地发生变化，生成粘着于叶片的面上的堆积物。如果粘着的堆积物增多，则损害压缩机叶片的空气动力特性，因此，必须要将其除去，根据需要对叶片面进行研磨等，从而恢复原状。但是，该作业需要进行以下各工序，即，将发动机分解，将压缩机叶片一片一片地拆下，一个一个地恢复原状，再次组装成发动机。这是使与发动机的检修相关的成本显著提高的主要因素。为了应对堆积物的问题，提出多种涂敷的技术。专利文献1、2公开相关的技术。这些涂敷技术是欲防止外来的物质附着的技术。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利公开us2010/0247321号公报专利文献2：美国专利公开us2010/0086397号公报技术实现要素：发明所要解决的课题根据上述的相关技术，在外来的物质欲附着于叶片面的初期的阶段，能够防止该附着。但是，如果一旦附着而开始生成粘着性的堆积物，则被膜面会被堆积物覆盖，后续的外来物质向堆积物上进行堆积。在该阶段不能期待起初涂敷的效果，与现有技术的情况相同，堆积物应当成长。即，根据现有技术，只不过是能够使堆积的初期阶段延迟，不能本质上解决堆积物的问题。以下公开的发动机用压缩机叶片是鉴于解决在含有丰富的外来物质的环境中产生的该问题而作成。用于解决课题的技术方案根据一方面，发动机用压缩机叶片用于含有丰富的外来物质的环境中，其具备：上述压缩机叶片的基体；以及被膜，该被膜被覆上述基体，其由硫化物构成，该硫化物是选自由二硫化钼及二硫化钨构成的组中的一种以上的硫化物。优选的是，上述被膜限定于叶片面及平台部、或者内带部及外带部，而且将其全面地覆盖。另外，优选的是，上述压缩机叶片还具备中间被膜，该中间被膜介于上述被膜与上述基体之间。进一步优选的是，上述被膜和上述中间被膜形成交替层叠而成的三组以上的多层膜。更优选的是，上述中间被膜由选自由钛－铝氮化物、铬－铝氮化物构成的组中的一种以上构成。发明效果硫化物中的层间滑动促进堆积物的剥离，从而长期防止堆积物的堆积。附图说明图1是一实施方式的基体及被膜的示意性剖视图。图2是其它实施方式的基体及被膜的示意性剖视图。图3是表示被膜引起层间滑动而与堆积物一同剥离的情况的示意性剖视图。图4是燃烧器装置测试机的示意图。具体实施方式以下，参照附图，对多个实施方式进行说明。如上所述，被吸入发动机的外来物质也含有硫酸盐。硫酸盐具有高于氧的强力的氧化力，如果进一步组合高温环境，则即使如craln那样的高耐蚀性的物质也会逐渐被腐蚀。腐蚀的结果，生成金属氧化物，在该环境下生成的大量的金属氧化物具有致密的组织而坚固，另外，根据情况，对于堆积物，能够发挥锚的作用。因此，也存在以下情况，即，不仅不妨碍堆积物粘着于其上，反而对此进行促进。根据本发明者们探讨所表明，特定的金属的硫化物具有层状结晶结构，连结层间的硫彼此的结合弱，因此层间能够容易地滑动，所附着的堆积物能够从与硫化物的界面、或者从其正下的层间与硫化物一同剥离。作为这样的硫化物，例如能够列举二硫化钼(mos2)、二硫化钨(ws2)。另外，这些硫化物即使在氧化环境也稳定，或者即使氧化，所生成的三氧化钼(moo3)、三氧化钨(wo3)也具有剥离性。因此，在高温环境下能够长期抑制堆积物的堆积。本公开的发动机用压缩机叶片基于这些发现而预想到。应注意的是，这些硫化物作为固体润滑物质是已知的，但在本实施方式中，并非用于润滑的用途，而是用于防止堆积物的堆积的用途。因此，由硫化物构成的被膜未覆盖滑动面而是覆盖所露出的面，虽然后面还会详细地叙述，但是被膜能够限定在所露出的面。参照图1，一实施方式的发动机用压缩机叶片具备压缩机叶片的基体1和被覆基体1的被膜3。基体1是用于飞机用喷气发动机或燃气涡轮发动机的压缩机的叶片，可以是动叶片和静叶片的任一种。被膜3例如由如二硫化钼或二硫化钨的硫化物构成。如上所述，被膜3中所含的硫化物具有促进将堆积物从被膜3剥离的作用，因此，长期抑制堆积物的堆积。在本说明书及随附的权利要求书中，将具有该属性的被膜称作剥离性被膜。从防止堆积物的附着的观点出发，被膜3的表面更光滑是有利的。因此，被膜3的表面粗糙度优选为0.1ra以下(ra为基于日本工业标准jis－b－0601－2001的算术平均粗糙度)。如上述，被膜3如果在表面露出，则足以实现其作用，因此，也可以在被膜3之下夹设能够与其区分的中间被膜5。中间被膜5由与被膜3不同的成分构成，或者包含不同的成分。中间被膜5还可以含有能够相互区分的两层以上。中间被膜5的成分能够根据各种特性来选择。例如，从提高耐蚀性、耐侵蚀性的观点出发，能够将钛－铝氮化物(tiyal1－yn)或铬－铝氮化物(crzal1－zn)应用于中间被膜5。或者，也可以选择对提高被膜3与基体1的粘合度或缓和在该界面产生的应力有利的物质，而应用于中间被膜5。或者，如图2所示，也可以将被膜3和其它被膜7交替层叠三组以上，制成多层膜。制成多层膜有利于残留应力的缓和等。多层膜中，例如，也可以交替层叠由硫化物构成的被膜和由钛－铝氮化物或铬－铝氮化物构成的被膜。或者，其它被膜7自身也可以含有能够相互区别的两层以上。另外，该多层膜中，优选最表层为被膜3。多层膜中，各层能够制成10～20nm程度的厚度。被膜3全面地覆盖发动机用压缩机叶片的至少叶片面，还全面地覆盖其平台部(动叶片的情况)、或者内带部及外带部(静叶片的情况)。另外，能够将基于被膜3的被覆限定于这些部分。以下，参照图3，对被膜3防止堆积物的堆积的机构进行说明。堆积物9包含尘埃、沙子、火山灰、水分、硫酸盐、亚硫酸盐、氯化物、碳酸盐等，如图3(a)所示，能够附着于被膜3上。如图3(b)所示，在被膜3与堆积物9的界面、或者在被膜3内且界面的附近产生滑动面3s，堆积物9从该滑动面3s剥离。如图3(c)所示，剥离之后，被膜3的新的面3f露出，该面对接下来欲附着的堆积物能够起到促进再次剥离的作用。滑动面3s因堆积物9带来的剪断力而产生，因此极其接近界面，因此，每次剥离而损耗的被膜3的厚度极薄，大致为数百nm程度。因此，被膜3可以长期起到效果。基体1上的被膜3(或者也可以是被膜5、7)能够利用例如公知的溅射法形成。或者，能够利用电弧离子镀或其它涂敷法。根据溅射法，其制造方法如下。首先，向溅射装置导入基体1和靶材。靶材原则上由与被膜3相同的物质构成。以下，说明以二硫化钼作为靶材的例子。在基体1为动叶片的情况下，通过将其燕尾部嵌入保持件，从而将基体1结合紧固于保持件。这不仅用于电耦合，而且通过保持件遮蔽燕尾部而防止放电，因此有利于限定被膜形成的部位。即，有利于将被膜的形成限定于动叶片的叶片面及平台部的面。在静叶片的情况下，利用比外带部靠外侧或比内带部靠内侧的构造。有利于将被膜的形成限定于静叶片的叶片面、外带部以及内带部。将腔室气密地封闭，使真空泵工作而形成适当的真空。这有利于排除杂质，例如以0.01pa左右的真空度为标准，继续进行排气。一边继续进行排气，一边打开气体供给装置的阀导入动作气体，调整腔室内的压力。动作气体例如是氩气，压力例如为2～10pa。通过放电用电源对靶材与腔室之间施加电压，从而开始放电。硫化钼被与靶材碰撞的离子赶出，一部分离子化后受偏压而朝向基体1加速，生成被膜3。不言而喻，中间被膜5的形成同样能够利用溅射法，或者能够利用与被膜3的形成不同的方法，例如离子镀法。如上述，在被保持件遮蔽的部位未生成被膜，但是气相粒子被偏压电场诱导，因此环绕于基体1所露出的整个表面，被膜3全面地覆盖未被遮蔽的所有的面。为了验证效果，进行以下试验，即，通过燃烧器装置试验来比较堆积物的附着量。参照图4，燃烧器装置测试机大致由产生高温气体的燃烧器13和支撑试验片的保持件15构成。在燃烧器13例如连结有燃料喷嘴17和盐水喷嘴19，燃料喷嘴17具备对灯油进行供给的供给系统，盐水喷嘴19具备盐水供给系统。从它们排出的气流被火花塞21点燃，从而产生高温气流f。保持件15以支撑多个圆棒状试验片p的方式构成。另外，利用电动机23使保持件15绕与气流f正交的轴旋转，从而多个试验片p均匀地暴露于高温气流f。在由镍铬合金718(镍铬合金是本领域技术人员惯用的合金组的名称)构成的圆棒状试验片上形成铬－铝氮化物被膜(中间被膜)，然后分别制作其之上形成有二硫化钼被膜的试验片和不存在被膜的试验片。将上述的试验片分别用于燃烧器装置试验。作为盐水，向燃烧器供给硫酸钙溶液。将各试验片安装于保持件，一边使保持件旋转，一边将各试验片在高温气流中暴露2小时，拆下后进行外观观察及测定重量变化。之后，将各试验片再次安装于保持件，一边使保持件旋转一边将各试验片在高温气流中暴露40小时，拆下后进行外观观察及测定重量变化。表1是重量变化的测定结果。[表1]表1基于燃烧室试验的重量变化被膜第一次暴露(2小时)第二次暴露(40小时)mos20.190.17无被覆0.380.31对于无被膜的试验片，在被暴露于高温气流的整个部位附着有灰白色的堆积物。对于形成有被膜的试验片，虽然看到灰白色堆积物的附着，但堆积物局部性地剥离，在剥离后的部分看到金属光泽。根据重量变化的测定结果，在无被膜的试验片中看到明显的重量增大，认为这相当于堆积物的重量，然而在具有被膜的试验片中，重量均稍微增大。如根据该试验结果所表明，相比无被膜的试验片，在具有被膜的试验片中，促使堆积物的剥离的效果显著。虽然对多个实施方式进行了说明，但是，本领域技术人员能够基于上述公开内容来对实施方式进行修正或变形。产业上的可利用性提供一种发动机用压缩机叶片，即使在含有丰富的外来物质的环境下，堆积物也难以堆积。当前第1页12