JP2002371346A - Ｎｉ基合金製部品の補修方法 - Google Patents

Ｎｉ基合金製部品の補修方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、コート層を部分的に補修することを
可能にしてコスト低減を図ることを課題とする。 【解決手段】Ｎｉ基合金製母材１１上にアンダーコート
層１２、トップコート層１３を形成してなるＮｉ基合金
製部品において、前記トップコート層１３に損傷を受け
た場合の補修方法であり、損傷を受けたトップコート層
１３の剥離部１３ａ及びこの剥離部１３ａに対応したア
ンダーコート層１２の変質部１２ａを除去する工程と、
大気中で溶射粒子速度３００ｍ／ｓ以上、母材温度３０
０℃以下でアンダーコート層１２の開口部１４に溶射を
行い別なアンダーコート層１７を形成する工程と、トッ
プコート層１３の剥離部１４に別なトップコート層１８
を形成する工程とを行う工程とを具備することを特徴と
するＮｉ基合金製部品の補修方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＮｉ基合金製部品の
補修方法に関し、詳しくはガスタービン、ジェットエン
ジンなどの高温部品、特に動翼あるいは静翼に使用され
るＮｉ基合金製部品の補修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知の如く、動翼や静翼には一般に鍛造
合金及び鍛造合金を使用されている。しかし、こうした
合金のうちでも特にＮｉ基合金が多く使われている。Ｎ
ｉ基合金は、成形性の自由度に富むので、部品の製作、
部分的補修を容易に実施することができる。
【０００３】図４はガスタービンの動翼１の概略図を示
し、図５は図４の部分的な損傷部Ｘを拡大した断面図を
示す。図５に示すように、母材２上にはアンダーコート
層３及びトップコート層４が順次形成され、ＺｒＯ２系
などのセラミックスからなるトップコート層４の一部が
剥離されている。ここで、この剥離された部分をＴＢＣ
（遮熱コーティング）剥離部５と呼ぶ。なお、図５中、
付番６は前記剥離部５に対応する位置に形成されたアン
ダーコート層４の表面部の変質部を示し、付番７は剥離
部５の周囲のトップコート層４に形成されたダメージ部
を示す。
【０００４】ところで、ＴＢＣ剥離部を補修には例えば
低圧プラズマ溶射法が考えられる。しかし、この溶射法
は、クリーニング(逆極性アーク)や８００℃を越える予
熱が必要となることから、部分補修を考えると、前記ト
ップコート層４にダメージを与える恐れがあり、全く行
われていない。
【０００５】そこで、従来、ＴＢＣ剥離部の補修は、ト
ップコート層４及びアンダーコート層３を機械的、化学
的に全面を除去した後、再び低圧プラズマ溶射法でアン
ダーコート層を施工し、更に大気圧プラズマ溶射法等に
よりトップコート層を施工することにより行なってい
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の補修方法の場合、トップコート層４が部分的に
損傷した場合でも、動翼全体を再コーティングせねばな
らず、コスト高になるという問題があった。
【０００７】本発明はこうした事情を考慮してなされた
ので、損傷を受けたトップコート層の損傷部及びこの損
傷部に対応したアンダーコート層の変質部を除去した
後、大気中で溶射粒子速度３００ｍ／ｓ以上、母材温度
３００℃以下でアンダーコート層の除去部に溶射により
別なアンダーコート層を形成し、更にトップコート層の
損傷部に別なトップコート層を形成することにより、コ
ート層を部分的に補修することを可能とし、コスト低減
をなしえるＮｉ基合金製部品法補修方法を提供すること
を目的とする。
【０００８】また、本発明は、損傷を受けたトップコー
ト層の損傷部及びこの損傷部に対応したアンダーコート
層の変質部を除去した後、減圧下で溶射粒子速度３００
ｍ／ｓ未満、母材温度６００℃以下でアンダーコート層
の除去部に溶射により別なアンダーコート層を形成し、
更にトップコート層の損傷部に別なトップコート層を形
成することにより、コート層を部分的に補修することを
可能とし、コスト低減をなしえるＮｉ基合金製部品の補
修方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、Ｎｉ
基合金製母材上にアンダーコート層、トップコート層を
形成してなるＮｉ基合金製部品において、前記トップコ
ート層に損傷を受けた場合の補修方法であり、損傷を受
けたトップコート層の損傷部及びこの損傷部に対応した
アンダーコート層の変質部を除去する工程と、大気中で
溶射粒子速度３００ｍ／ｓ以上、母材温度３００℃以下
でアンダーコート層の除去部に溶射を行い別なアンダー
コート層を形成する工程と、トップコート層の損傷部に
別なトップコート層を形成する工程とを具備することを
特徴とするＮｉ基合金製部品の補修方法である。
【００１０】本願第２の発明は、Ｎｉ基合金製母材上に
アンダーコート層、トップコート層を形成してなるＮｉ
基合金製部品において、前記トップコート層に損傷を受
けた場合の補修方法であり、損傷を受けたトップコート
層の損傷部及びこの損傷部に対応したアンダーコート層
の変質部を除去する工程と、減圧下で溶射粒子速度３０
０ｍ／ｓ未満、母材温度６００℃以下でアンダーコート
層の除去部に溶射を行う工程、トップコート層の損傷部
に別なトップコート層を形成する工程とを具備すること
を特徴とするＮｉ基合金製部品の補修方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳細に
説明する。第１の発明において、溶射粒子速度を３００
ｍ／ｓ以上とするのは、３００ｍ／ｓ未満の場合、アン
ダーコート層の除去部に形成すべき別なアンダーコート
層に酸化膜が付きやすいためである。また、基材温度を
３００℃以下とするのは、３００℃を越えると、母材が
加熱されてダメージを受けるからである。
【００１２】第２の発明において、母材温度を６００℃
以下とするのは、６００℃を越えると、急激な熱サイク
ルがかかり、トップコート層にダメージが生じるからで
ある。
【００１３】第１・第２の発明において、アンダーコー
ト層の損傷部に形成する別なアンダーコート層として
は、従来の材質Ｃｏ基系（Ｃｏ−３２％Ｎｉ−２１％Ｃ
ｒ−８％Ａｌ−０．５％Ｙ）に対し、例えばＮｉ基系が
挙げられる。また、トップコート層の除去部に形成する
別なトップコート層としては、従来の材質ＺｒＯ２・８
Ｙ２Ｏ３に対し、例えばＺｒＯ２−Ｄｙ２Ｏ３、ＺｒＯ
２−Ｙｂ２Ｏ３が挙げられる。
【００１４】第１・第２の発明において、アンダーコー
ト層の除去部に別なアンダーコート層を形成する手段と
しては、例えば溶射ガンによる溶射が考えられる。ま
た、トップコート層の損傷部に形成する別なトップコー
ト層を形成する手段としては、溶射ガンによりそのまま
溶射を行なってもよいし、あるいは電子ビーム蒸着法
（ＥＢ・ＰＶＤ法）による蒸着法でもよい。ＥＢ・ＰＶ
Ｄ法によれば、トップコート層の耐久性を一層向上する
ことができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の各実施例に係るＮｉ基合金製
部品の補修方法ついて説明する。なお、下記実施例で述
べる各部材の材料、数値等は一例を示すもので、本発明
の権利範囲を特定するものではない。
【００１６】（実施例１）図１（Ａ）〜（Ｄ）を参照す
る。図１（Ａ）に示すように、母材１１上には表面に変
質部１２ａを有するＣｏ系材料例えばＣｏ−３２％Ｎｉ
−２１％Ｃｒ−８％Ａｌ−０．５％Ｙからなるアンダー
コート層１２が形成され、このアンダーコート層１２上
には剥離部（除去部）１３ａ及びこの剥離部１３ａの周
囲にダメージ部１３ｂを有するＺｒＯ２・８Ｙ２Ｏ３か
らなるトップコート層１３が形成されている。こうした
状態から、まず、剥離部１３ａに対応する前記アンダー
コート層１２及びアンダーコート層１２のダメージ部１
３ｂをグラインダー研磨して選択的に除去し、アンダー
コート層１２に開口部（除去部）１４を形成した（図１
（Ｂ）参照）。
【００１７】次に、前記剥離部１３ａに対応する部分が
開口したマスキング材１５をトップコート層１３の真上
に配置するとともに、前記開口部１４の真上に溶射ガン
１６を配置した。つづいて、大気中で溶射粒子速度５０
０ｍ／ｓ、母材温度１５０℃でアンダーコート層１２の
開口部１４に溶射を行なってＣｏ基系合金層即ちＣｏＮ
ｉＣｒＡｌＹ層１７を形成し、アンダーコート層１２の
補修を完了した(図１（Ｃ）参照)。更に、前記溶射ガン
１６を用いて、トップコート層１３の剥離部１３ａに溶
射を行ってＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ３からなるトップコート
層１８を形成し、補修を完了した（図１（Ｄ）参照）。
【００１８】上記実施例１によれば、トップコート層１
３の剥離部１３ａに対応するアンダーコート層１２及び
ダメージ層１３ｂを選択的に除去してアンダーコート層
１２に開口部１４を形成し、真上から溶射ガン１６を用
いて、大気中で溶射粒子速度５００ｍ／ｓ、母材温度１
５０℃以下でアンダーコート層１２の開口部１４に溶射
を行い、ひきつづきトップコート層１３の剥離部１３ａ
に溶射を行なうため、アンダーコート層１２を部分的に
除去し、その開口部１４及びトップコート層１３の剥離
部１３ａに溶射を行なうだけでトップコート層１３の補
修を行なうことができる。従って、従来にように動翼全
体を再コーティングすることがないので、コストを低減
できる。
【００１９】また、実施例１では、アンダーコート層１
２の開口部１４にＮｉ基系合金層１７を形成するため、
従来のアンダーコート層１２に比べて耐久性を向上する
ことができる。更に、トップコート層１３の剥離部１３
ａにＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ３からなるトップコート層１８
を形成するため、従来のトップコート層１３に比べて耐
久性を向上することができる。
【００２０】（実施例２）図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照す
る。但し、図１と同部材は同付番を付して説明を省略す
る。図２（Ａ）に示すように、母材１１上には変質部１
２ａを有するＮｉ系材料例えばＮｉＣｏＣｒＡｌＹから
なるアンダーコート層１２が形成され、このアンダーコ
ート層１２上には損傷部（除去部）１３ａ及びこの剥離
部１３ａの周囲にダメージ部１３ｂを有するＺｒＯ２・
８Ｙ２Ｏ３からなるトップコート層１３が形成されてい
る。こうした状態から、まず、剥離部１３ａに対応する
前記アンダーコート層１２及びアンダーコート層１２の
ダメージ部１３ｂをグラインダー研磨して選択的に除去
し、アンダーコート層１２に開口部１４を形成した（図
２（Ｂ）参照）。
【００２１】次に、前記剥離部１３ａに対応する部分が
開口したマスキング材１５をトップコート層１３の真上
に配置するとともに、前記開口部１４の真上に溶射ガン
１６を配置した。つづいて、減圧下で溶射粒子速度５０
０ｍ／ｓ、母材温度１５０℃でアンダーコート層１２の
開口部１４に溶射を行なってＮｉ基系合金層即ちＮｉＣ
ｏＣｒＡｌＹ層２１を形成し、アンダーコート層１２の
補修を完了した（図２（Ｃ）参照）。更に、前記溶射ガ
ン１６を用いて、トップコート層１３の剥離部１３ａに
溶射を行ってＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ３からなるトップコー
ト層２２を形成し、補修を完了した（図２（Ｄ）参
照）。
【００２２】実施例２によれば、トップコート層１３の
剥離部１３ａに対応するアンダーコート層１２及びダメ
ージ層１３ｂを選択的に除去してアンダーコート層１２
に開口部１４を形成し、真上から溶射ガン１６を用い
て、減圧下で溶射粒子速度５００ｍ／ｓ、母材温度１５
０℃以下でアンダーコート層１２の開口部１４に溶射を
行い、ひきつづきトップコート層１３の剥離部１３ａに
溶射を行なうため、アンダーコート層１２を部分的に除
去し、その開口部１４及びトップコート層１３の剥離部
１３ａに溶射を行なうだけでトップコート層１３の補修
を行なうことができる。従って、従来にように動翼全体
を再コーティングすることがないので、コストを低減で
きる。
【００２３】また、実施例２では、アンダーコート層１
２の開口部１４にＮｉ基系合金層２１を形成するため、
従来のアンダーコート層１２に比べて耐久性を向上する
ことができる。更に、トップコート層１３の剥離部１３
ａにＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ３からなるトップコート層２２
を形成するため、従来のトップコート層１３に比べて耐
久性を向上することができる。
【００２４】（実施例３）図３（Ａ）〜（Ｄ）を参照す
る。但し、図１と同部材は同付番を付して説明を省略す
る。実施例１と同様、図３（Ａ）に示すように、母材１
１上には変質部１２ａを有するアンダーコート層１２が
形成され、このアンダーコート層１２上には剥離部（除
去部）１３ａ及びこの剥離部１３ａの周囲にダメージ部
１３ｂを有するＺｒＯ２・８Ｙ２Ｏ３からなるトップコ
ート層１３が形成されている。こうした状態から、実施
例１と同様、剥離部１３ａに対応する前記アンダーコー
ト層１２及びアンダーコート層１２のダメージ部１３ｂ
をグラインダー研磨して選択的に除去し、アンダーコー
ト層１２に開口部１４を形成した（図３（Ｂ）参照）。
【００２５】次に、前記剥離部１３ａに対応する部分が
開口したマスキング材１５をトップコート層１３の真上
に配置するとともに、前記開口部１４の真上に溶射ガン
１６を配置した。つづいて、大気中で溶射粒子速度５０
０ｍ／ｓ、母材温度１５０℃でアンダーコート層１２の
開口部１４に溶射を行なってＣｏ基系合金層即ちＣｏＮ
ｉＣｒＡｌＹ層１７を形成し、アンダーコート層１２の
補修を完了した(図３（Ｃ）参照)。更に、前記マスキン
グ材１５及び溶射ガン１６を取り除いた後、トップコー
ト層１３の剥離部１３ａにＥＢ−ＰＶＤ法によりＺｒＯ
２−Ｙｂ２Ｏ ３からなるトップコート層２３を形成し、
補修を完了した（図３（Ｄ）参照）。
【００２６】実施例３によれば、実施例１と同様な効果
を有する他、ＥＢ−ＰＶＤ法によりトップコート層２３
を形成するので、トップコート層の耐久性を一層向上す
ることができる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、損
傷を受けたトップコート層の損傷部及びこの損傷部に対
応したアンダーコート層の変質部を除去した後、大気中
で溶射粒子速度３００ｍ／ｓ以上、母材温度３００℃以
下でアンダーコート層の除去部に溶射により別なアンダ
ーコート層を形成し、更にトップコート層の損傷部に別
なトップコート層を形成することにより、コート層を部
分的に補修することを可能とし、コスト低減をなしえる
Ｎｉ基合金製部品法補修方法を提供できる。
【００２８】また、本発明によれば、損傷を受けたトッ
プコート層の損傷部及びこの損傷部に対応したアンダー
コート層の変質部を除去した後、減圧下で溶射粒子速度
３００ｍ／ｓ未満、母材温度６００℃以下でアンダーコ
ート層の除去部に溶射により別なアンダーコート層を形
成し、更にトップコート層の損傷部に別なトップコート
層を形成することにより、コート層を部分的に補修する
ことを可能とし、コスト低減をなしえるＮｉ基合金製部
品の補修方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るＮｉ基合金製部品の補
修方法を工程順に示す説明図。
【図２】本発明の実施例２に係るＮｉ基合金製部品の補
修方法を工程順に示す説明図。
【図３】損傷部を有したガスタービンの動翼の説明図。
【図４】本発明の実施例２に係るＮｉ基合金製部品の補
修方法を工程順に示す説明図。
【図５】従来に係るＮｉ基合金製部品の補修法の説明
図。
【符号の説明】
１１…母材、 １２…アンダーコート層、 １３，１８，２２，２３…トップコート層、 １３ａ…剥離部（除去部）、 １３ｂ…ダメージ部、 １４…開口部（除去部）、 １５…マスキング材、 １６…溶射ガン、 １７…ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ層、 ２１…ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 孝二 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 大原 稔 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 山口 健吾 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 青木 素直 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 Ｆターム(参考） 3G002 EA05 EA06 4K031 AA02 AB03 AB08 BA04 BA06 BA08 CB22 CB26 CB27 CB42 DA04 EA07 EA09 EA10 EA12

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｎｉ基合金製母材上にアンダーコート
    層、トップコート層を形成してなるＮｉ基合金製部品に
    おいて、前記トップコート層に損傷を受けた場合の補修
    方法であり、損傷を受けたトップコート層の損傷部及び
    この損傷部に対応したアンダーコート層の変質部を除去
    する工程と、大気中で溶射粒子速度３００ｍ／ｓ以上、
    母材温度３００℃以下でアンダーコート層の除去部に溶
    射を行い別なアンダーコート層を形成する工程と、トッ
    プコート層の損傷部に別なトップコート層を形成する工
    程とを具備することを特徴とするＮｉ基合金製部品の補
    修方法。
  2. 【請求項２】 Ｎｉ基合金製母材上にアンダーコート
    層、トップコート層を形成してなるＮｉ基合金製部品に
    おいて、前記トップコート層に損傷を受けた場合の補修
    方法であり、 損傷を受けたトップコート層の損傷部及びこの損傷部に
    対応したアンダーコート層の変質部を除去する工程と、
    減圧下で溶射粒子速度３００ｍ／ｓ未満、母材温度６０
    ０℃以下でアンダーコート層の除去部に溶射を行う工
    程、トップコート層の損傷部に別なトップコート層を形
    成する工程とを具備することを特徴とするＮｉ基合金製
    部品の補修方法。
  3. 【請求項３】 別なアンダーコート層として耐酸化に優
    れた材料からなる層を用いることを特徴とする請求項１
    もしくは請求項２記載のＮｉ基焼結合金。
  4. 【請求項４】 別なトップコート層として耐酸化に優れ
    た材料からなる層を用いることを特徴とする請求項１〜
    ３いずれか記載のＮｉ基合金製部品の補修方法。
  5. 【請求項５】 アンダーコート層の除去部に溶射を行っ
    た後、電子ビーム物理蒸着法によりトップコート層の除
    去部に別なトップコート層を形成することを特徴とする
    請求項１〜４いずれか記載のＮｉ基合金製部品の補修方
    法。
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