特許 6386162 回転機械の羽根車、コンプレッサ、過給機及び回転機械の羽根車の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6386162

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】回転機械の羽根車、コンプレッサ、過給機及び回転機械の羽根車の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/28 20060101AFI20180827BHJP

   F02B 39/00 20060101ALI20180827BHJP

   C23C 18/36 20060101ALI20180827BHJP

   C23C 18/31 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/28 Q

   F04D29/28 R

   F04D29/28 N

   F02B39/00 Q

   F02B39/00 U

   C23C18/36

   C23C18/31 A

【請求項の数】12

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-507241(P2017-507241)

(86)(22)【出願日】2015年3月25日

(86)【国際出願番号】JP2015059092

(87)【国際公開番号】WO2016151793

(87)【国際公開日】20160929

【審査請求日】2017年4月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】316015888

【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】新井 貴

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 大剛

(72)【発明者】

【氏名】室野 亘

(72)【発明者】

【氏名】山口 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】鳥越 泰治

(72)【発明者】

【氏名】井上 亜希

(72)【発明者】

【氏名】紺野 勇哉

【審査官】 木村 麻乃

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１６３３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７６０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４５５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０９２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０２９００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／２８

Ｃ２３Ｃ １８／３１

Ｃ２３Ｃ １８／３６

Ｆ０２Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転機械の羽根車であって、
Ａｌ又はＡｌ合金によって構成される前記羽根車の基材と、
前記基材を覆うように設けられて前記羽根車の表面層を形成する無電解めっき皮膜と、を備え、
前記無電解めっき皮膜は、アモルファス構造を有し、且つ、前記無電解めっき皮膜中におけるＰ含有率が５重量％以上１１重量％以下であるＮｉ−Ｐ系合金であることを特徴とする回転機械の羽根車。

【請求項2】

前記無電解めっき皮膜は、１５μｍ以上６０μｍ以下の膜厚を有することを特徴とする請求項１に記載の回転機械の羽根車。

【請求項3】

前記無電解めっき皮膜は、５００ＨＶ以上７００ＨＶ以下のビッカース硬さを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転機械の羽根車。

【請求項4】

前記無電解めっき皮膜の破断延性は歪み０．５％以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転機械の羽根車。

【請求項5】

前記羽根車は、過給機のコンプレッサ羽根車であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の回転機械の羽根車。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか１項に記載の羽根車によって形成されるコンプレッサ羽根車を有するコンプレッサ。

【請求項7】

請求項６に記載のコンプレッサと、
前記コンプレッサを駆動するためのタービンと、
を備えることを特徴とする過給機。

【請求項8】

前記コンプレッサは、内燃機関の吸気路に設けられ、
前記タービンは、前記内燃機関からの排気によって駆動されるように構成され、
前記コンプレッサの上流側において、前記排気の一部が前記吸気路に循環されるように構成されたことを特徴とする請求項７に記載の過給機。

【請求項9】

回転機械の羽根車の製造方法であって、
Ａｌ又はＡｌ合金によって構成される前記羽根車の基材を覆うように、前記羽根車の表面層として無電解めっき皮膜を形成するステップを備え、
前記無電解めっき皮膜は、アモルファス構造を有し、且つ、前記無電解めっき皮膜中におけるＰ含有率が５重量％以上１１重量％以下であるＮｉ−Ｐ系合金であることを特徴とする回転機械の羽根車の製造方法。

【請求項10】

前記無電解めっき皮膜が形成された前記羽根車から試験片を切り出し、該試験片を用いて前記無電解めっき皮膜の破断延性を評価するステップをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の回転機械の羽根車の製造方法。

【請求項11】

前記試験片は、前記羽根車のハブのブレード根元部を前記ハブの背面側に投影した領域を前記ハブの背面から採取することを特徴とする請求項１０に記載の回転機械の羽根車の製造方法。

【請求項12】

前記破断延性が閾値を下回る場合、前記無電解めっき皮膜のめっき条件を変更するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の回転機械の羽根車の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、回転機械の羽根車、該羽根車を備えたコンプレッサ、過給機及び該羽根車の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用内燃機関、特にディーゼルエンジンなどでは、排気再循環（ＥＧＲ）システムが多く採用されている。ＥＧＲシステムを採用した内燃機関に設けられた過給機のコンプレッサには、排気ガスの一部が導入されるため、コンプレッサ羽根車に排気ガス中に含まれる液滴などによるエロージョン（浸食）が発生しやすい。そのため、耐エロージョン対策として、Ａｌ合金などで製造されたコンプレッサ羽根車にＮｉ−Ｐ系めっきを施工している。
また、過給機のコンプレッサ羽根車には、高速回転で発生する遠心力による応力と、Ｎｉ−Ｐ系めっき皮膜とＡｌ合金との熱伸び差とによる応力とが発生する。そのため、めっき皮膜には耐エロージョン性だけでなく、耐き裂性（疲労強度）及び耐剥離性（堺面強度）が要求される。
一旦、めっき皮膜にき裂が発生すると、その後、該き裂は母材に進展し、母材の破損につながる。

【0003】

特許文献１には、ＥＧＲシステムを採用した舶用ディーゼル機関に設けられた過給機のコンプレッサ羽根車に、耐エロージョン性及び耐コロージョン（腐食）性を向上させるため、Ｎｉ−Ｐ系合金めっきを施工することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−１６３３４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

めっき皮膜の耐エロージョン性を向上させるために、めっき膜厚を増加することが考えられるが、めっき皮膜を増加しすぎると、めっき膜が母材界面から剥離しやすくなり、かつめっき膜表面の疲労き裂発生のリスクが増大する。一方、めっき膜厚を減らすと、疲労き裂発生のリスクは減るが、耐エロージョン性が低下するおそれがある。
このように、耐エロージョン性と耐き裂性とは両立しにくい関係にあり、これらの性質を両立させることは容易ではない。

【0006】

かかる従来技術の課題に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態は、回転機械の羽根車において、めっき皮膜の形成によって、耐エロージョン性と耐き裂性（疲労強度）とを両立させるめっき皮膜の形成を可能にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械の羽根車は、
回転機械の羽根車であって、
Ａｌ又はＡｌ合金によって構成される前記羽根車の基材と、
前記基材を覆うように設けられて前記羽根車の表面層を形成する無電解めっき皮膜と、を備え、
前記無電解めっき皮膜は、アモルファス構造を有し、且つ、前記無電解めっき皮膜中におけるＰ含有率が５重量％以上１１重量％以下であるＮｉ−Ｐ系合金である。

【0008】

前記構成（１）によれば、前記無電解めっき皮膜は、アモルファス構造を有するため、高強度となり、耐エロージョン性を向上できる。また、前記無電解めっき皮膜のＰ含有率が５重量％以上１１重量％以下としたことで、高いビッカース硬さを有しつつ、良好な耐き裂性（疲労強度）を実現でき、これにより、羽根車のき裂の発生を抑制できる。
また、前記無電解めっき皮膜は、膜厚など均一な皮膜形成が可能となるため、広範囲にわたってめっき皮膜の前記特性を均一に発揮できる。

【0009】

（２）幾つかの実施形態では、前記構成（１）において、
前記無電解めっき皮膜は、１５μｍ以上６０μｍ以下の膜厚を有する。
前記無電解めっき皮膜の膜厚が１５μｍ未満では、耐エロージョン性及び耐き裂性を十分に発揮することが難しい。他方、６０μｍを超える膜厚としても耐エロージョン性や耐き裂性の向上効果は限定的であるし、逆に、めっき処理に要する時間が長くなり、高コストとなる。
前記構成（９）によれば、前記無電解めっき皮膜の膜厚を１５μｍ以上とすることで、耐エロージョン性及び耐き裂性を発揮でき、かつ６０μｍ以下とすることで、めっき処理を低コスト化できる。

【0010】

（３）幾つかの実施形態では、前記構成（１）又は（２）において、
前記無電解めっき皮膜は、５００ＨＶ以上７００ＨＶ以下のビッカース硬さを有する。
前記構成（３）によれば、前記無電解めっき皮膜は、５００ＨＶ以上のビッカース硬さを有するため、耐エロージョン性を発揮でき、他方、７００ＨＶ以下のビッカース硬さであるため、優れた耐き裂性を実現できる。

【0011】

（４）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（３）の何れかにおいて、
前記無電解めっき皮膜の破断延性(繰り返しではなく1回)が歪み０．５％以上である。
前記構成（４）によれば、歪み０．５％以上の破断特性を有すれば、耐疲労破断性の高いめっき皮膜を形成でき、低サイクル疲労試験で許容繰返し数を満足することができる。これにより、羽根車のき裂の発生を抑制でき、羽根車を長寿命化できる。

【0012】

（５）幾つかの実施形態では、前記構成（１）〜（４）の何れかにおいて、
前記羽根車は、過給機のコンプレッサ羽根車である。
前記構成（５）によれば、前記構成の羽根車を高速回転する過給機のコンプレッサ羽根車として用いることで、該コンプレッサ羽根車の耐エロージョン性及び耐き裂性（疲労強度）を向上できる。これによって、長寿命のコンプレッサ羽根車を実現できる。

【0013】

（６）本発明の少なくとも一実施形態に係るコンプレッサは、
前記構成（１）〜（５）の何れかの羽根車によって形成されるコンプレッサ羽根車を有する。
前記構成（６）によれば、高い耐エロージョン性及び耐き裂性（疲労強度）を有するコンプレッサ羽根車を備えることで、コンプレッサの長寿命化が可能になる。

【0014】

（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る過給機は、
前記構成（６）のコンプレッサと、
前記コンプレッサを駆動するためのタービンと、
を備えている。
前記構成（７）によれば、高い耐エロージョン性及び耐き裂性（疲労強度）を有するコンプレッサ羽根車を有するコンプレッサを備えることで、高速回転に長期間耐え得る長寿命の過給機を実現できる。

【0015】

（８）幾つかの実施形態では、前記構成（７）において、
前記コンプレッサは、内燃機関の吸気路に設けられ、
前記タービンは、前記内燃機関からの排気によって駆動されるように構成され、
前記コンプレッサの上流側において、前記排気の一部が前記吸気路に循環されるように構成される。
前記構成（８）のように、例えば、ＥＧＲシステムを採用した内燃機関に設けられる過給機では、過給機のコンプレッサに液滴を含みエロージョン性が高い排気を含む吸気が導入される。
これに対し、前記構成（８）によれば、前記構成（７）を有する過給機は、前記構成（６）を有し、耐エロージョン性及び耐き裂性（疲労強度）が向上したコンプレッサを備えているので、高速回転に長期間耐え得る長寿命な過給機を実現できる。

【0016】

（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械の羽根車の製造方法は、
回転機械の羽根車の製造方法であって、
Ａｌ又はＡｌ合金によって構成される前記羽根車の基材を覆うように、前記羽根車の表面層として無電解めっき皮膜を形成するステップを備え、
前記無電解めっき皮膜は、アモルファス構造を有し、且つ、前記無電解めっき皮膜中におけるＰ含有率が５重量％以上１１重量％以下であるＮｉ−Ｐ系合金である。

【0017】

前記（９）の方法により製造された羽根車は、表面に前記無電解めっき皮膜が形成される。該無電解めっき皮膜は、アモルファス構造を有するため、高強度となり、良好な耐エロージョン性を有する。また、前記無電解めっき皮膜のＰ含有率が５重量％以上１１重量％以下であるため、高いビッカース硬さを有しつつ、良好な耐き裂性（疲労強度）を実現できる。
また、前記無電解めっき皮膜は、膜厚など均一な皮膜形成が可能となるため、広範囲にわたってめっき皮膜の前記特性を均一に発揮できる。

【0018】

（１０）幾つかの実施形態では、前記（９）の方法において、
前記無電解めっき皮膜が形成された前記羽根車から試験片を切り出し、該試験片を用いて前記無電解めっき皮膜の破断延性を評価するステップをさらに備える。
めっき処理条件、例えば、めっき処理時におけるめっき処理液に対する被めっき処理物の総面積や、めっき処理液の流れと被めっき処理物との相対速度等によって、めっき皮膜の硬さや延性が変化する。
前記（１０）の方法によれば、無電解めっき皮膜が形成された羽根車から切り出した試験片を使って評価するので、実物の羽根車における無電解めっき皮膜の破断延性を正確に評価できる。

【0019】

（１１）幾つかの実施形態では、前記（１０）の方法において、
前記試験片は前記羽根車のハブのブレード根元部を前記ハブの背面側に投影した領域を前記ハブの背面から採取する。
羽根車には、回転によって発生する遠心力などに起因した応力が発生するが、図１４にも示すように、羽根車のブレード根元部は最も大きな応力が発生する場所である。
前記構成（１１）によれば、試験片を前記ハブのブレード根元部を前記ハブの背面側に投影した領域をハブの背面側から採取することで、最も厳しい応力条件下での破断延性を把握できる。

【0020】

（１２）幾つかの実施形態では、前記（１０）又は（１１）の方法において、
前記破断延性が閾値を下回る場合、前記無電解めっき皮膜のめっき条件を変更するステップをさらに備える。
前記（１２）の方法によれば、前記破断延性の結果に基き、前記めっき皮膜のめっき条件を変更することで、前記無電解めっき皮膜の破断延性を閾値以上とすることができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、羽根車の耐エロージョン性と耐き裂性（疲労強度）とを同時に向上でき、これによって、羽根車及び該羽根車が設けられる機器類の長寿命化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施形態に係る過給機を備えたディーゼルエンジンの系統図である。

【図2】一実施形態に係るコンプレッサ羽根車の模式的断面図である。

【図3】無電解めっき皮膜のＰ含有率と耐エロージョン性との関係を示す線図である。

【図4】無電解めっき皮膜のＰ含有率とＬＣＦ破断寿命との関係を示す線図である。

【図5】ＬＣＦ試験の繰り返し荷重の一例を示す線図である。

【図6】無電解めっき皮膜の結晶構造と耐エロージョン性との関係を示す線図である。

【図7】無電解めっき皮膜の結晶構造とＬＣＦ破断寿命との関係を示す線図である。

【図8】無電解めっき皮膜の膜厚と耐エロージョン性との関係を示す線図である。

【図9】無電解めっき皮膜の腐食試験結果を示す線図である。

【図10】無電解めっき皮膜の破断延性を示す線図である。

【図11】試験片に対する破断延性の試験方法を示す説明図である。

【図12】一実施形態に係るコンプレッサ羽根車の製造方法を示す工程図である。

【図13】コンプレッサ羽根車からの試験片の切り出し部を示し、（Ａ）はコンプレッサ羽根車の側面視断面図であり、（Ｂ）は同じく正面図である。

【図14】コンプレッサ羽根車に発生する歪み分布を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0024】

図１４は、車両用内燃機関に設けられた過給機のコンプレッサ羽根車であって、従来のＮｉ−Ｐ系めっき皮膜が施されたコンプレッサ羽根車１００に生じるひずみ分布をハブ１０２の背面１０２ａに投影した解析結果を示したものである。図１４から、バブ１０２のうち、ブレード１０４の根元部を投影した領域１０２ｂに最も大きな歪み、即ち、応力が発生することがわかる。この応力は、主として、過給機の高速回転で発生する遠心力によって発生するものであり、これにＮｉ−Ｐ系めっき皮膜とＡｌ合金などで構成された母材との熱伸び差によって発生するものが加わっている。

【0025】

本発明の少なくとも一実施形態に係る過給機１２は、図１に示すように、車両用内燃機関、例えば、ＥＧＲシステムを採用したディーゼルエンジン１０に設けられる。
過給機１２は、ディーゼルエンジン１０の排気路２０に設けられ、排気ｅによって回転する排気タービン１４と、排気タービン１４と回転軸１３を介して連動するコンプレッサ１６とを備えている。コンプレッサ１６は吸気路２２に設けられ、吸気ａをディーゼルエンジン１０に供給する。排気の一部はコンプレッサ１６の上流側の吸気路２２に循環される。

【0026】

例示的な実施形態として、図１に示すように、高圧ＥＧＲシステム２４は、排気タービン１４の上流で排気路２０から分岐し、コンプレッサ１６の上流側の吸気路２２に接続された高圧ＥＧＲ路２６を有する。
高圧ＥＧＲシステム２４において、ディーゼルエンジン１０から排出された排気ｅの一部は、高圧ＥＧＲ路２６を介してディーゼルエンジン１０の入口側で吸気路２２に戻される。
例示的な構成では、高圧ＥＧＲ路２６にＥＧＲクーラ２８及びＥＧＲバルブ３０が設けられる。

【0027】

例示的な実施形態として、低圧ＥＧＲシステム３２は、排気タービン１４の下流側で排気路２０から分岐し、コンプレッサ１６の上流側の吸気路２２に接続された低圧ＥＧＲ路３４を有する。
低圧ＥＧＲシステム３２において、ディーゼルエンジン１０から排出された排気ｅの一部は、低圧ＥＧＲ路３４を介してコンプレッサ１６の入口側の吸気路２２に戻される。
例示的な構成では、低圧ＥＧＲ路３４にＥＧＲクーラ３６及びＥＧＲバルブ３８が設けられる。

【0028】

例示的な実施形態として、コンプレッサ１６の上流で吸気路２２にエアクリーナ４０が設けられ、コンプレッサ１６の下流側で吸気路２２にインタクーラ４２が設けられる。
また、排気タービン１４を跨ぐように、排気路２０に排気バイパス路２０ａが接続されている。排気バイパス路２０ａにウェイストバルブ４４が設けられ、ウェイストバルブ４４の開度を調整するアクチュエータ４４ａが設けられる。
さらに、排気タービン１４の下流側の排気路２０に、排気中の粒子状物質を捕捉するＤＰＦフィルタ４８と、排気中のＮＯｘをＮＯ_２に酸化し、ＮＯ_２の酸化作用でＤＰＦフィルタ４８に捕捉された粒子状物質を燃焼させる酸化触媒４６が設けられる。

【0029】

本発明の少なくとも一実施形態に係るコンプレッサは、例えば、図１に示す過給機１２に設けられるコンプレッサ１６である。コンプレッサ１６は、コンプレッサハウジング（不図示）の内部で回転軸１３の一端に設けられたコンプレッサ羽根車５０を備えている。コンプレッサ羽根車５０は、例えば、図１３に示すような構成を有する。
コンプレッサ羽根車５０は、図２に模式的に示すように、Ａｌ又はＡｌ合金で構成される基材５２の表面に、無電解めっき皮膜５４が形成されている。無電解めっき皮膜５４は、アモルファス構造を有し、かつ皮膜中におけるＰ含有率が５重量％以上１１重量％以下のＮｉ−Ｐ系合金で構成されている。

【0030】

無電解めっき皮膜５４は、アモルファス構造を有するため、高強度となり、高い耐エロージョン性を発揮できると共に、Ｐ含有率が５重量％以上１１重量％以下であるため、高いビッカース硬さを有しつつ、良好な耐き裂性（疲労強度）を実現できる、これにより、耐エロージョン性及び耐き裂性の両立が可能になる。
また、無電解めっき皮膜５４は無電解めっき皮膜であるため、膜厚など均一な皮膜形成が可能となり、広範囲においてめっき皮膜の前記２つの特性を均一に発揮できる。
図２に示すように、吸気ａには液滴Ｌなどの異物が混入している場合がある。例えば、図１に示す低圧ＥＧＲシステム３２を採用する場合、水滴Ｌを含む排気ｅが低圧ＥＧＲ路３４を介して循環されて吸気ａとともにコンプレッサに供給される。このように、吸気ａ中に異物（例えば、液滴Ｌ）が混ざっている場合においても、無電解めっき皮膜５４は良好な耐エロージョン性及び耐き裂性を有するため、排気ｅに対して浸食されにくく、且つき裂の発生を抑制できる。

【0031】

図３は、無電解めっき皮膜５４のＰ含有率と耐エロージョン性との関係を示す試験結果であり、図４は、無電解めっき皮膜５４のＰ含有率と低サイクル疲労（ＬＣＦ）試験の破断寿命との関係を示す試験結果である。低サイクル疲労（ＬＣＦ）とは、塑性変形を与えるような大きな繰り返し荷重を部材に加えたときに該部材に発生する疲労破壊を言う。
図５は、ＬＣＦ試験においてコンプレッサ羽根車に加えられる繰り返し荷重の一例を示し、横軸は時間を、縦軸は該コンプレッサ羽根車を備えた過給機の回転数を示している。該過給機の回転数の増減により無電解めっき皮膜５４に加えられる繰り返し荷重が増減する。

【0032】

図３及び図４に示すように、Ｐ含有率が１１重量％を超えると耐エロージョン性が急激に低下し、ＬＣＦ破断寿命は、Ｐ含有率が５重量％未満であるか、又は１１重量％を超えると低下する。
以上の結果を踏まえて、無電解めっき皮膜５４では、耐エロージョン性及びＬＣＦ破断寿命を両立させる観点から、Ｐ含有率は５重量％以上１１重量％以下としている。

【0033】

図６は、無電解めっき皮膜５４の結晶構造の違いと耐エロージョン性との関係を示す試験結果であり、図７は、無電解めっき皮膜５４の結晶構造の違いとＬＣＦ破断寿命との関係を示す試験結果である。これら図中の「結晶化」は、アモルファス構造を有する無電解めっき皮膜５４を熱処理などによって結晶化させたことを示している。
図６及び図７に示すように、無電解めっき皮膜５４が結晶化すると、耐エロージョン性及びＬＣＦ破断寿命が急激に低下する。
これらの結果を踏まえて、無電解めっき皮膜５４は、耐エロージョン性及びＬＣＦ破断寿命を改善する観点から、アモルファス構造としている。

【0034】

例示的な実施形態では、無電解めっき皮膜５４は、１５μｍ以上６０μｍ以下の膜厚を有する。無電解めっき皮膜５４の膜厚が１５μｍ未満では、耐エロージョン性及び耐き裂性を十分に発揮することが難しい場合がある。他方、６０μｍを超える膜厚としても、耐エロージョン性や耐き裂性の改善効果は限定的であり、逆に、めっき処理に要する時間が長くなり、高コストとなる。
従って、無電解めっき皮膜５４の膜厚を１５μｍ以上とすることで、耐エロージョン性及び耐き裂性を発揮でき、かつ６０μｍ以下とすることで、めっき処理を低コスト化できる。

【0035】

図８は、無電解めっき皮膜５４の膜厚と耐エロージョン性との関係を示す試験結果である。図９は、無電解めっき皮膜５４の耐食性と膜厚との関係を示す試験結果である。
図８に示すように、無電解めっき皮膜５４の膜厚が１〜２μｍ程度では耐エロージョン性を発揮できず、膜厚が１５〜６０μｍの範囲では高い耐エロージョン性を発揮できる。図９中のラインＡ、Ｂ及びＣは、腐食環境が異なる場合の無電解めっき皮膜５４の腐食の進行度を示している。図９から、無電解めっき皮膜５４の膜厚が１５μｍ以上のとき、最も厳しい腐食環境でも要求寿命を満足できることがわかる。

【0036】

例示的な実施形態では、無電解めっき皮膜５４は５００ＨＶ以上７００ＨＶ以下のビッカース硬さを有する。この場合、無電解めっき皮膜５４は、５００ＨＶ以上のビッカース硬さを有するため、耐エロージョン性を発揮でき、他方、７００ＨＶ以下のビッカース硬さであるため、高い耐き裂性を実現できる。

【0037】

例示的な実施形態では、図１０に示すように、前記構成を有する無電解めっき皮膜５４の破断延性歪みが０．５％以上であると、ＬＣＦ破断試験の破断寿命は、許容繰り返し回数をクリアーでき亀裂が発生しない。
これによって、前記構成を有する無電解めっき皮膜５４は、耐疲労破断の高いめっき皮膜であるため、羽根車のき裂の発生を抑制でき、羽根車を長寿命化できる。
破断延性は、例えば、図１１に示すような試験によって測定する。図１１において、断面長方形の平板状の試験片Ｔの両端を、無電解めっき皮膜５４が形成された面を下方にして支持台６０の上に載置する。次に、圧子６２を試験片Ｔの軸方向真ん中上面に当て下方へ荷重Ｆを付加し、所定の歪みを生じさせる。この操作をめっき皮膜が破断するまで荷重を変えて行う。

【0038】

前記構成のコンプレッサ羽根車５０を高速回転する過給機１２のコンプレッサ羽根車として用いることで、コンプレッサ羽根車５０の耐エロージョン性を向上でき、かつき裂の進展を抑制でき、コンプレッサ１６及びコンプレッサ１６を備えた過給機１２を長寿命化できる。
また、過給機１２が低圧ＥＧＲシステム３２を備えたディーゼルエンジン１０に設けられ、コンプレッサ１６に液滴を含みエロージョン性が高い排気を含む吸気ａが導入される場合でも、高速回転に長期間耐えることができ、長寿命化できる。

【0039】

本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械の羽根車の製造方法は、図１２に示すように、Ａｌ又はＡｌ合金によって構成されるコンプレッサ羽根車５０を覆うように、コンプレッサ羽根車５０の表面に無電解めっき皮膜５４を形成するステップ（Ｓ１４）を備えている。
無電解めっき皮膜５４は、アモルファス構造を有し、且つ、無電解めっき皮膜５４中におけるＰ含有率が５重量％以上１１重量％以下であるＮｉ−Ｐ系合金である。

【0040】

前記方法により製造されたコンプレッサ羽根車５０は、表面に無電解めっき皮膜５４が形成される。無電解めっき皮膜５４は、アモルファス構造を有するため、高強度となり、良好な耐エロージョン性を有する。また、Ｐ含有率が５重量％以上１１重量％以下であるため、高いビッカース硬さを有しつつ、良好な耐き裂性（疲労強度）を有する。
また、無電解めっき皮膜５４は、膜厚など均一な皮膜形成が可能となるため、めっき皮膜全域で高い耐エロージョン性及び耐き裂性（疲労強度）を均一に発揮できる。

【0041】

例示的な実施形態では、図１２に示すように、ステップＳ１４に先立って、無電解めっき皮膜５４が形成されたコンプレッサ羽根車５０から試験片を切り出し、該試験片を用いて無電解めっき皮膜５４の破断延性を評価するステップＳ１２をさらに備える。
即ち、図１３に示すように、コンプレッサ羽根車５０から試験片Ｔを切り出し、試験片Ｔを用いて破断延性を測定する。
めっき処理条件、例えば、めっき処理時におけるめっき処理液に対する被めっき処理物の総面積や、めっき処理液の流れと被めっき処理物との相対速度等によって、めっき皮膜の硬さや延性が変化する。
無電解めっき皮膜５４が形成されたコンプレッサ羽根車５０から切り出した試験片Ｔを使って破断延性を評価するので、実際に製造されたコンプレッサ羽根車５０における無電解めっき皮膜５４の破断延性を正確に把握できる。

【0042】

例示的な実施形態では、図１３に示すように、試験片Ｔはコンプレッサ羽根車５０のハブ５６のブレード根元部をハブ５６の背面５６ａ側に投影した領域５６ｂをハブ５６の背面５６ａから採取する。
コンプレッサ羽根車５０には、回転によって発生する遠心力などに起因した応力が発生するが、図１４にも示すように、ハブ５６のブレード根元部は最も大きな応力が発生する場所である。
試験片Ｔを前記領域５６ｂから採取することで、最も厳しい応力条件下での破断延性を把握できる。

【0043】

例示的な実施形態では、図１２に示すように、測定した破断延性が閾値を下回る場合（Ｓ１６）、無電解めっき皮膜５４を形成しためっき条件（例えば、めっき処理液の流れと被めっき処理物との相対速度、めっき時間等）を変更するステップＳ１８をさらに備えている。
これによって、破断延性の結果に基き、無電解めっき皮膜５４のめっき条件を変更することで、無電解めっき皮膜５４の破断延性を閾値以上とすることができる。

【0044】

例示的な実施形態では、図１２に示すように、ステップＳ１２に先立って切り出した試験片Ｔの前処理Ｓ１０を行う。
前処理Ｓ１０は、例えば、試験片Ｔの表面に付着した油脂類をアルカリ液などを使って除去するアルカリ脱脂ステップＳ１０ａと、脱脂後の試験片Ｔに対し、酸液又はアルカリ液を用いて表面に形成された不動態膜（アルミナ膜）を除去するエッチング処理Ｓ１０ｂと、エッチング処理後、酸などに溶解しにくいＣやＳｉが黒い微粉末状となって残るスマットを除去するスマット除去ステップＳ１０ｃとを行う。

【0045】

めっき皮膜形成ステップＳ１４では、例示的な実施形態として、まず、試験片Ｔの表面にＺｎをめっきし、次に、Ｎｉ−Ｐ系合金をＺｎと置換させて、無電解めっき皮膜５４を形成する。
例示的な実施形態では、めっき膜厚形成ステップＳ１４の後、試験片Ｔの表面仕上げを行うステップＳ２０及び仕上げ後の試験片Ｔを検査する検査ステップＳ２２を行う。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、回転機械の羽根車に、良好な耐エロージョン性と良好な耐き裂性（疲労強度）とを両立できる無電解めっき皮膜を形成でき、これによって、該羽根車及び該羽根車を備えた機器類を長寿命化できる。

【符号の説明】

【0047】

１０ ディーゼルエンジン
１２ 過給機
１３ 回転軸
１４ 排気タービン
１６ コンプレッサ
２０ 排気路
２２ 吸気路
２４ 高圧ＥＧＲシステム
２６ 高圧ＥＧＲ路
２８、３６ ＥＧＲクーラ
３０、３８ ＥＧＲバルブ
３２ 低圧ＥＧＲシステム
３４ 低圧ＥＧＲ路
４０ エアクリーナ
４２ インタクーラ
４４ ウェイストバルブ
４４ａ アクチュエータ
４６ 酸化触媒
４８ ＤＰＦフィルタ
５０、１００ コンプレッサ羽根車
５２ 基材
５４ 無電解めっき皮膜
５６、１０２ ハブ
５６ａ、１０２ａ 背面
５８、１０４ ブレード
６０ 支持台
６２ 圧子
Ｃ き裂
Ｓ 歪み
ａ 吸気
ｅ 排気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】