JP2003508238A - 部品の表面処理方法とその装置 - Google Patents

部品の表面処理方法とその装置

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Abstract

(57)【要約】 表面（３）が湾曲している部品（１）の表面処理方法に関する。粒子源（５）から発生される粒子噴射流（７）によって、材料を部品表面からその輪郭線（９）に沿って削除する。その場合、吹付け距離、吹付け強度、吹付け角度および吹付け時間の内の少なくとも１つの吹付けパラメータを、輪郭線に沿って所望の、特に均質な表面粗さが生ずるよう、輪郭線に適合させる。本発明はまた、部品を自動表面処理するための吹付け設備（４７）に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、粒子源から発生される粒子噴射流によって部品表面の材料を削除す
るようにして、表面が湾曲している部品を表面処理する方法に関する。本発明は
また、表面が湾曲した部品の表面処理装置に関する。
【０００２】 １９８９年、ジョン ワイリイ＆サンズ社（英国、チチエスター）のＤ．マテ
ヤカ、Ｂ．ベンコ共著の本「プラズマ スプレイング オブ メタリック アン
ド セラミック マテリアルズ（Plasma Splaying of Metallic and Ceramic Ma
terials）」において、例えば自動車の内燃機関の構成要素に適用されるプラズ
マ噴射方法が知られている。その第６．１章「噴射過程前の表面前処理」に、被
覆すべき部品に前処理を行う種々の方法が記載されている。その中に、本来の被
覆過程前に、研磨作用をする粒子の吹付け（噴射）により製品の表面を浄化する
方法が記載されている。該研磨粒子は圧縮空気流により一緒に運ばれ、処理すべ
き表面に、好適には垂直に衝突する。研磨粒子の吹付けは室内或は吸込み装置を
用いて実施され、これにより、研磨粒子の大部分は回収され、吹付けのために再
利用される。研磨粒子は、鋳鉄、鋼、合成コランダム（酸化アルミニウム、Ａｌ 2 Ｏ3）、炭化ケイ素又は珪砂（石英砂）で作られる。研磨粒子は３５０〜１４０
０μｍの直径を有する。その吹付けは、好ましくは、所謂粗大砂吹き機により実
施され、その研磨粒子は、直径２００〜８００μｍのコランダム粒子である。こ
れは厚さ２００μｍ迄の被覆層を備えた表面の前処理のために利用される。被覆
層は、準備した表面に被覆過程で設ける。大きな厚さの被覆層に対し、１４００
μｍ迄の粒子径が利用できる。研磨粒子を一緒に運ぶ圧縮空気は、コランダムを
利用する場合、好適には０．３５ＭＰａ迄の圧力を有する。
【０００３】 米国特許第４３２１３１０号明細書に、タービン翼であるガスタービン部品を
被覆する方法が記載されている。タービン翼は母材から成る本体を有する。その
母材として、例えばＩＮ１００、ＭＡＲ Ｍ２００、ＭＡＲ Ｍ５０９或いはＷ
Ｉ５２のようなコバルト或いはニッケル基合金を利用している。この母材上に接
着層としてＭＣｒＡｌＹ合金を設けている。ここでＭは、例えばニッケルとコバ
ルトの金属化合物である。Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウム、Ｙはイットリウ
ムである。この接着層上に茎状に成長した酸化ジルコンから成るセラミック層が
設けられている。その茎は本体の表面に対し垂直に延びる。接着層上に断熱層と
して作用する酸化ジルコン層を設ける前に、接着層は、約１μｍの表面粗さにな
る迄研磨される。
【０００４】 米国特許第５６８３８２５号明細書にも同様に、ガスタービンの部品上に断熱
層を設ける方法が開示されている。部品の本体上に、低圧プラズマ噴射法によっ
て接着層、ＮｉＣｒＡｌＹ合金が設けられ、その場合、接着層の表面が、これが
約２μｍの表面粗さとなるように研磨される。そのように研磨された接着層上に
、イットリウムで安定化した酸化ジルコンから成るセラミック断熱層が、物理蒸
着法（ＰＶＤ＝Physical Vapor Deposition）によって設けられる。好適には、
断熱層は所謂電子線ＰＶＤ法で設けられる。断熱層はプラズマ噴射法で設けるこ
ともできる。米国特許第５４９８４８４号明細書にも、ガスタービンの部品の接
着層上に断熱層を設けることが記載されている。その接着層の平均表面粗さは、
少なくとも１０μｍ以上とされている。
【０００５】 米国特許第５６４５８９３号明細書は、耐熱合金から成る本体と、接着層と、
断熱層とを備えた被覆された部品に関している。その接着層は、プラチナアルミ
ナイドと、それに続く薄い酸化層とを有する。薄い酸化層は酸化アルミニウムで
ある。該酸化層に、電子線ＰＶＤ法で設けた断熱層が隣接している。その場合、
イットリウムで安定化した酸化ジルコンを接着層上に設けている。接着層を設け
る前に、本体の表面を粗大砂吹付け法で浄化する。その場合、本体材料の削除加
工のため、酸化アルミニウム砂を利用している。
【０００６】 国際特許出願公開９７／０４７７８１号明細書により、ガスタービンの構成要
素、例えばガスタービン翼や燃焼器の熱遮蔽要素が公知である。ガスタービン構
成要素は、母材としてニッケル叉はコバルト基合金を有する。該母材上に、窒化
物から成る結合層を設けている。この結合層にセラミック断熱層が続く。結合層
の表面は、６μｍ以上、特に９〜１４μｍの平均表面粗さを有している。
【０００７】 国際特許出願公開９９／２３２７２号明細書に、高温ガスに曝される本体上に
酸化および／又は腐食から保護する保護層の生成方法が開示されている。保護層
は高温平衡圧縮法で圧縮され、封じられていない。該保護層は化学変化しない。
高温平衡圧縮の際、圧縮気体により与えられる圧力を利用して、多孔質保護層が
約０．１〜３時間にわたり約８００〜１２００℃の温度で圧縮される。この高温
平衡圧縮の際、上述の文献と異なり、材料非削除で表面処理が行われる。
【０００８】 本発明の課題は、部品の表面処理方法を提供することにある。本発明のもう１
つの課題は、部品の表面処理装置を提供することにある。
【０００９】 方法に関する課題は、本発明に基づき、吹付け距離、吹付け強度、吹付け角度
および吹付け時間の吹付けパラメータで規定される粒子噴射流を粒子源から発生
し、この粒子噴射流により、部品表面における輪郭線に沿って部品表面から材料
を削除するようにして、表面の湾曲した部品を表面処理する方法において、輪郭
線に沿って均質な表面粗さが生ずるよう、少なくとも１つの吹付けパラメータを
、輪郭線に適合させることで解決される。
【００１０】 本発明は、部品表面のばらつきと、部品表面を材料削除加工する際の材料の不
均一な削除が、部品表面の品質、従ってその有用性に対し不利に作用すると言う
知見に基づく。従来公知の部品表面処理方法、特に材料削除加工では、部品の全
表面にわたり一様な表面処理や、部品表面の大きな関連部位にわたり一様な表面
処理を保障し得ない。複雑な幾何学形状の部品、特に表面が湾曲した部品の際、
湾曲部で吹付けパラメータが局所的に変化する。例えば部品の複雑な幾何学形状
は吹付け距離、即ち粒子源から処理すべき部品表面迄の距離を変化させ、このた
め、例えば部品表面の表面粗さが部位毎で異なってしまう。これは特に、種々の
曲率を有する湾曲部を持つ部品表面の部位に当てはまる。また、局所的に曲率が
大きく変化する湾曲部を持つ部品の表面部位及び従来方法で粒子噴射流が接近し
難い表面部位では、表面構造が不規則（非均質）となってしまう。更にまた、多
量の部品を表面処理するとき、再現性も限られた範囲でしか保障できない。
【００１１】 本発明の方法では、まず粒子噴射流の吹付けパラメータを、部品の局所的な幾
何学形状に関連し、それに合う特有の吹付けパラメータに設定する。吹付け距離
は、粒子噴射流から部品表面における粒子噴射流の衝突点迄の距離である。吹付
け角度は、部品に関する局所的な座標系において規定される。この基準系におい
て、吹付け角度は、粒子噴射流の吹付け方向と、粒子噴射流が部品表面に衝突す
る点において部品表面上の局所的垂線とが成す角度である。吹付け強さとは、粒
子源から発する粒子の毎秒および立体角毎の数とを意味する。即ち、吹付け強さ
は、粒子束として定義される。部品表面における局所的表面部位に毎秒衝突する
粒子数は、吹付け距離と、表面部位の面積と、吹付け角度から簡単に求められる
。吹付け時間とは、輪郭線の選定された部分上への粒子噴射流の吹付け継続時間
である。粒子噴射流を輪郭線に沿って案内する速度により、粒子噴射流の吹付け
時間、従って局所的に部品表面に衝突する粒子の数が変化する。本発明に基づく
方法により、部品表面からの材料削除は、部品の幾何学形状に適合される。これ
に伴い、輪郭線に沿って所定の均質な表面粗さが得られる。関連する複数の輪郭
線に沿って連続的に走査することで、部品表面の大きな部位を処理し、その表面
粗さを均質化できる。特に部品の全表面をそのように表面処理する。
【００１２】 本発明に基づく方法を効果的に利用すべく、これを連続的に行うとよい。その
ため、粒子噴射流を時間の連続関数として輪郭線に沿って案内する。その代わり
に、部品表面の材料を輪郭線に沿って間隔をあけて削除してもよく、その場合、
運転を一時的に中断し、間欠的に行う。本発明に基づく方法により、表面粗さ特
性、例えば最大の溝高さ、最大の溝深さ、平均粗さ値を的確に得られる。平均粗
さ値、即ち基準範囲（例えば輪郭線の部分区域）内での溝形状偏差の絶対値の算
術的平均を、同じか類似した特性の表面との対比のために利用するとよい。
【００１３】 また、例えば種々に湾曲又は方向づけた部品表面の種々の部分部位を、互いに
異なった所定の表面粗さに的確に形成してもよい。その各部分部位は均質な表面
粗さを持つ。それが有効であり望まれる場所に、輪郭線に沿い、所定の関数、場
合によって不定関数に応じた表面粗さを付与することもできる。
【００１４】 部品表面の所定部位を所望の表面粗さにすべく、輪郭線に合わせて粒子噴射流
を吹付けることで、部品表面の平滑処理を行う。部品表面の浄化のためにも粒子
噴射流の吹付けを利用し、これにより、部品表面の活性化を図れる。この結果、
部品表面は、表面処理に続く別の処理、例えば被覆処理に対し準備される。
【００１５】 吹付けパラメータの適合を自動的に行うとよい。これによって、良好な再現性
を保障できる。更に運転に手動操作を加える必要がない。
【００１６】 好適には、粒子源と部品を相対移動させる。その場合、相対的な並進運動、回
転運動又は並進運動と回転運動との組合せが使える。粒子源と部品の相対運動に
より、粒子噴射流を部品表面の輪郭線に沿い所望の個所に案内できる。相対運動
の速度で、吹付け時間が変化する。特に複雑な幾何学形状を持つ部品、例えば表
面が湾曲している部品の場合、相対運動に伴い、例えば吹付け角度や距離等の吹
付けパラメータが制御される。部品と粒子源の相対運動に関係して、多くの運転
モードが生ずる。以下、本発明に基づく方法の有利な実施態様を説明する。
【００１７】 本発明の有利な実施態様では、粒子源を部品に対し吹付け距離が一定するよう
に移動させる。これに伴い、吹付け強さが一定の場合、一定した吹付け距離にあ
る部品表面部位に毎秒垂直に衝突する粒子数は、一定値となる。更に好適には、
粒子源を部品に対し、吹付け角度が一定となるよう移動させる。吹付け距離並び
に吹付け角度が一定の運転モードを選定した場合、特に、部品の幾何学形状に合
った材料削除が保障され、特に部品を均質に表面処理できる。
【００１８】 本発明に基づく方法の有利な実施態様では、相対運動は、粒子源が静止してい
る部品に対し多軸的に移動するように行われる。ここで多軸的とは、粒子源が少
なくとも２つの座標軸に沿って移動することを意味する。第１軸上と、第１軸に
対し垂直な第２軸上における運動を組み合わせることで、粒子源を、回転軸線、
例えば部品を貫通して延びる軸線（例えば紙面に対して垂直な軸線）を中心とし
て回転させることができる。更に好適には、粒子源を回転する部品に対し多軸的
に動かす。また好適には、粒子源を多軸的に動く部品に対し多軸的に動かす。
【００１９】 好適には、部品を静止している部品に対して多軸的に動かす。相対運動に関す
る多くの種々の実施態様により、大きな柔軟性が生ずる。種々の運転モードを組
み合わせることで、非常に複雑な幾何学形状の部品も表面処理可能である。
【００２０】 好適には、部品が母材製の本体を有し、本体が部品表面を持ち、該表面が、本
体上に設置すべき第１被覆材料から成る第１被覆層のため処理される。粒子噴射
流の吹付けに伴い、本体の表面浄化が行われる。表面浄化は表面を活性化する。
この結果、被覆過程で本体上に第１被覆層を、特に良好に結合できる。従って、
本発明に基づく方法は、部品上に被覆層を形成する方法の部分工程として採用で
きる。本発明の方法により、被覆過程に先立ち部品表面を高品質にできる。これ
は、本体上に設ける被覆層に関して、特に接着性と層品質に非常に有利に作用す
る。本体は、例えば金属材料からなる。本体材料として、高温で使用する場合、
耐熱合金、例えばニッケル又はコバルト基合金が利用できる。
【００２１】 被覆過程において、第１被覆材料として、合金や金属間化合物を利用するとよ
い。好適には、第１被覆材料として、例えばＭＣｒＡｌＸ合金のような接着層を
形成する合金が利用される。ここで、Ｍは金属、特にニッケル、コバルト、鉄の
１つ又は複数の元素である。Ｃｒはクロム、Ａｌはアルミニウムである。Ｘはイ
ットリウム、レニウム、例えばハフニウムのような希土類元素の１つ或いは複数
の元素である。そのような合金は、特に高温での用途に有用である。
【００２２】 第１被覆層が部品表面を有し、該表面を、本体上に設置すべき第２被覆材料か
ら成る第２被覆層のために処理するのが望ましい。
【００２３】 本発明の有利な実施態様では、部品は母材から成る本体を有し、該本体上に第
１被覆材料から成る第１被覆層を備え、被覆された部品が、本体上に設置すべき
第２被覆材料から成る第２被覆層のために処理される。本発明の方法は、本体の
表面を処理するだけでなく、本体上に設けた層を、その上にもう１つの層を設け
る前に処理し準備する目的で利用できる。従って本発明に基づく方法は、部品上
に被覆層を設ける工程と一体化可能である。この結果、本体に複雑な幾何学形状
を持つ被覆層を、非常に高品質に、特に十分な耐久性をもって形成できる。
【００２４】 被覆過程で、第２被覆材料としてセラミックを利用するとよい。セラミック材
料として、例えば酸化イットリウムや酸化セリウム、又は別の酸化物で部分安定
化或いは完全安定化した酸化ジルコン（ＺｒＯ2）等が利用できる。セラミック
からなるこの種の第２被覆層は例えば断熱層であり、約５０μｍ、特に約２００
μｍ以上の層厚を有する。断熱層は別の金属セラミック酸化物、特に金属セラミ
ック混合酸化物、例えばペロブスカイト（例えばランタンアルミネート）、ピロ
塩素（例えばランタンハフネート）或いは例えばマグネシウム・アルミネートス
ピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）のようなスピネルを有している。
【００２５】 第１被覆層として接着層を有し、第２被覆層として接着層に続く断熱層を持つ
金属本体上の被覆層は、特に高温用に採用される。本発明の方法の有利な実施態
様では、部品は高温ガスによる洗流に対し設計される。また好適には、部品とし
て、タービン動翼や静翼或いは燃焼器の熱遮蔽要素が対象となる。例えばガスタ
ービン、内燃機関、炉等の熱機関の部品は、侵食性高温媒体、特に高温ガスに対
し設計せねばならない。その場合、通常運転中に部品が受ける温度は１０００℃
よりかなり高い。
【００２６】 好適には、粒子噴射流は、加圧搬送媒体、特に圧縮空気と共に運ばれる研磨粒
子を含有する。研磨粒子は、好適には部品表面に約２０〜９０°、特に約５０〜
９０°の吹付け角度で衝突する。研磨粒子の直径、吹付け角度、加圧搬送媒体の
圧力は、研磨粒子の材料、それが衝突する部品表面の材料及び特に表面を浄化し
て所望の表面粗さを得るための材料削除作用に適合される。大きな材料削除が必
要なら、研磨粒子が表面に衝突する角度は、約５０〜９０°、特に約６０°とす
る。部品表面の浄化と活性化のためには、その角度は２０〜６０°とする。搬送
媒体で一緒に搬送する研磨粒子は、粉末の形で用意するか、大きな粒子（球状形
）が存在する場合には、部品表面に激しい研磨作用を行う、尖った研磨粒子を製
造すべく、粉砕過程により粉砕する。
【００２７】 部品の表面処理装置に関する課題は、本発明に基づき、粒子噴射流を発生する
粒子源と、部品を受ける部品ホルダとを設け、粒子噴射流による吹付け過程中に
均質な部品表面を形成すべく、吹付け距離および／又は角度が部品表面の輪郭線
に沿って所定の値、特に一定の値をとるよう、粒子源と部品を相対移動可能とす
ることで解決できる。
【００２８】 以下図示の実施例を参照し、本発明に基づく方法と装置を詳細に説明する。各
図は、部分的に尺度通りでなく概念的に示す。また各図において、同一部分には
同一符号を付している。
【００２９】 図１は、母材１３、特にニッケル又はコバルト基合金から成り、詳細には図示
しない部品１（例えば図６、７参照）の本体１１の一部を示す。本体１１は部品
表面３を持つ。部品表面３の表面処理、例えば表面３被覆前の前処理のために、
部品３に粒子噴射流７の研磨粒子２７を吹付ける。研磨粒子２７は加圧搬送媒体
２９、特に圧縮空気と共に運ばれる。搬送媒体２９とその中で一緒に運ばれる研
磨粒子２７とから成る粒子噴射流７を発生するため、粒子源５を備える。研磨粒
子２７による部品表面３の処理は、該表面３の平滑化のために使われ、所定の表
面粗さを得る。また部品表面への吹付け処理は、部品表面を浄化・活性化するた
めに行う。そのため、研磨粒子２７は部品表面３に角度αを成して衝突する。研
磨粒子２７は、好適には母材１３又は研磨粒子２７の吹付けに引き続いて本体１
１上に設ける被覆材料と同じ材料から成る。特に均質な所望の表面粗さを得るた
め、粒子源５は部品１に対し相対移動する。粒子源５は部品１に対し、水平軸３
１と垂直軸３３に沿って移動する。更に粒子源５は回転中心軸３５を中心に回転
する。中心軸３５は、垂直軸３３と水平軸３１とで描いた平面に対し垂直に延び
ている。この結果、粒子源５で発生した粒子噴射流７を、部品表面３の輪郭線９
に沿って案内できる。特に、輪郭線９に沿った部品表面３上の種々の部位を、研
磨粒子２７により削除加工する。この場合、均質な表面粗さを得るため、粒子噴
射流パラメータを輪郭線に適合させる。これを、輪郭線９に沿う表面処理の時間
的順序を表す図１〜３に示す。その場合、粒子源５を部品１に対し、吹付け距離
ｄが一定するよう相対移動させる。同時に、粒子源５を部品１に対し吹付け角度
αが一定となるよう相対移動させる。この結果、輪郭線９に沿う部品表面３上の
種々の部位を、同等に処理できる。図１において、輪郭線９の凸状湾曲部位を粒
子噴射流７で処理し、図２では、粒子噴射流７で輪郭線９の凹状湾曲部位を処理
する。図３では、部品表面３における輪郭線９のほぼ平らな部位を削除加工する
。粒子源５の制御は自動で行う。例えば部品の精確な幾何学形状、特に部品表面
を測定装置（図示せず）により検出し、その実際値を設定値と比較する。その出
力を制御装置（図示せず）に対する入力値として使う。制御装置は粒子噴射流パ
ラメータに関連し、粒子源５を部品１に対して相対的に移動制御する。この結果
、部品１の自動表面処理が行える。
【００３０】 図４は、図１〜３における本体１１を示し、この場合、本体１１上に第１被覆
材料１７から成る第１被覆層１５を設けている。第１被覆層１５は接着層でよく
、物理蒸着法、例えば電子ビーム蒸着法（EB-PVD＝Electron Beam Physical Vap
or Deposition）やプラズマ噴射法で設ける。第１被覆層１５は第１被覆材料１
７を有し、この材料１７は、特にガスタービン部品の被覆層の場合、ＭＣｒＡｌ
Ｘ合金又はアルミナイドである。第１被覆層１５により、該層１５の本体１１と
反対側面に部品１の表面３が生ずる。そして該表面３は、第２被覆層１９を設置
すべく準備される。このため、表面３に粒子源５から研磨粒子２７を吹付ける。
研磨粒子２７は、粒子噴射流７により加圧搬送媒体２９内を一緒に運ばれる。搬
送媒体２９として圧縮空気を利用するとよい。研磨粒子２７は部品表面３に吹付
け角度αを成して衝突する。角度αは、図１〜３において、本体１１に吹付ける
際の吹付け角度αに相当し又はその角度と異なる。吹付け角度α、吹付け距離ｄ
並びに搬送媒体２９を駆動する圧力の具体的な選定は、研磨粒子２７の材料の種
類、第１被覆材料１７の種類と、例えば部品表面３の得るべき表面粗さや浄化度
に左右される。第１被覆層１５の表面材料の削除処理に際し、粒子噴射流７を、
輪郭線９に沿い全般的に均質な所望の表面粗さが生ずるよう、輪郭線９に沿い案
内する。本発明の方法で、特に湾曲した部品表面３に存在する輪郭線９が、高い
品質と再現性をもって加工できる。そして、第１被覆層１５を、大きな結合性と
耐久性をもって本体１１に形成できるという利点が生ずる。
【００３１】 図５は、本体１１上の第１被覆層１５に加えて、第２被覆材料２１から成る第
２被覆層１９を設けた製品１の一部を示す。被覆層１９は、ガスタービンの部品
の場合、金属酸化物又は金属混合酸化物、例えば部分安定化又は完全安定化酸化
ジルコンから成る断熱層である。被覆層１９と第１被覆層１５の間に、中間層６
９として酸化物層６９を配置している。この層６９は酸化アルミニウムおよび／
又は酸化クロムを含み、第１被覆層１５の熱酸化により形成され（熱成長酸化物
、ＴＧＯ）、又は中間段階で第１被覆層１５上に設けられる。従って本発明に基
づく方法は、複雑な幾何学形状を持つ部品１、特に表面３が湾曲した部品１の被
覆処理に利用できる。この結果、被覆の品質を大幅に改善できる。
【００３２】 図６は、被覆層１９、即ち断熱層で被覆した部品１、ここではタービン動翼２
３を斜視図で示す。例えばガスタービン（図示せず）において、タービン翼２３
の運転中、その羽根部３７は侵食性の高温媒体Ｍ、特に燃料の燃焼に伴い生じた
高温ガスＭで洗流される。羽根部３７に一方では取付け部位３９が隣接し、他方
では囲い板４１が隣接している。ガスタービンのタービン翼２３は、その取付け
部位３９で取り付けられ、囲い板４１により、ガスタービンの別の構成要素（図
示せず）に対し漏れ止めされる。タービン動翼２３は、大きく異なる曲率の湾曲
部位を備えた複雑な幾何学形状を持つ部品表面３を備えている。
【００３３】 図７は、ガスタービンの燃焼器（図示せず）の部品、即ち熱遮蔽要素２５を斜
視図で示す。熱遮蔽要素２５は、取付け孔４５を中央に設けた覆い要素４３を有
する。この覆い要素４３の取付け孔４５を結合要素（図示せず）が貫通し、該要
素により熱遮蔽要素２５を燃焼器の壁（図示せず）に取り付けている。ガスター
ビンの燃焼器は、そのような多数の熱遮蔽要素２５で内張りされている。熱遮蔽
要素２５は図６に示すガスタービン動翼２３と同様に、複雑な、特に湾曲した部
品表面３を備える。熱遮蔽要素２５の使用中、この断熱層１９付き熱遮蔽要素２
５は、侵食性の高温媒体Ｍ、特に高温ガスＭに曝される。
【００３４】 図８は、部品１を自動表面処理する吹付け設備４７を、尺度通りでなく概念的
に示す。この設備４７は吹付け室６５を有し、その中に部品ホルダ４９を備えて
いる。このホルダ４９で部品１を保持する。部品１は湾曲表面３を持つ。吹付け
室６５内に、第１、第２粒子源５Ａ、５Ｂを配置してある。これら粒子源５Ａ、
５Ｂは、それらが部品１の両側表面３を吹付け処理できるように配置している。
研磨粒子２７と搬送媒体２９とを含む粒子噴射流７Ａ、７Ｂの発生のため、吹付
け設備４７に研磨粒子タンク５７と搬送媒体タンク５３を設けている。搬送媒体
タンク５３は、粒子源５Ａ、５Ｂに第１供給管５１を介して搬送媒体２９を供給
する。粒子源５Ａ、５Ｂに研磨粒子２７を供給すべく、研磨粒子２７の供給管５
５を備える。更に吹付け室６５は排出装置５９を持つ。この装置５９は、例えば
吸込み装置として形成してある。かくして、研磨作用の終えた研磨粒子２７の殆
ど全部を回収し、吹付けに再利用できる。研磨粒子２７は、鋳鉄、鋼、合成コラ
ンダム（酸化アルミニウム、Ａｌ2Ｏ3）、炭化ケイ素又は珪砂からなる。その他
に研磨粒子２７は合金や金属間化合物でも作れる。粒子源５Ａ、５Ｂと部品１を
取り付けた部品ホルダ４９は、相対的に移動できる。例えば粒子源５Ａ、５Ｂは
静止した部品１に対し多軸的に移動できる。他方では、部品１は部品ホルダ４９
により粒子源５Ａ、５Ｂに対し多軸的に移動できる。特に部品を取り付けた部品
ホルダ４９は、垂直軸６７を中心に回転可能に配置されている。これは、特に回
転対称部品１の材料削除表面処理にとり非常に有利である。部品１を自動表面処
理するため、吹付け設備４７は制御装置６１を備える。粒子源５Ａ、５Ｂ及び部
品ホルダ４９は、各々制御信号配線６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃを介し制御装置６１
に接続されている。かくして、部品１と粒子源５Ａ、５Ｂの運動を自動制御する
。特に粒子源５Ａ、５Ｂの重要な吹付けパラメータ、特に均質な部品表面３を形
成すべく、吹付け過程中の吹付け距離ｄと角度αを、部品表面３上の輪郭線９に
沿って所定の値、好適には一定の値をとるよう、自動的に制御する。吹付け設備
４７に複数の粒子源５Ａ、５Ｂを装備することで、部品表面３上の種々の輪郭線
９に沿い、部品１を同時に表面処理できる。
【００３５】 自動吹付け設備４７内での部品１の表面処理に際しては、粒子源５Ａ、５Ｂに
タンク５３、５７から各々研磨粒子２７と搬送媒体２９、特に圧縮空気２９を供
給する。粒子源５Ａ、５Ｂで発生する粒子噴射流７Ａ、７Ｂは、吹付けパラメー
タ、即ち吹付け距離ｄ、吹付け角度α、吹付け時間で規定される。これら粒子噴
射流７Ａ、７Ｂにより、部品表面３上で、輪郭線９に沿い表面３から材料を削除
する。吹付けパラメータは、輪郭線９Ａ、９Ｂに沿い所定の、好適には均質な表
面粗さが生ずるよう、輪郭線９Ａ、９Ｂに適合させる。吹付けパラメータの適合
は、部品１と粒子源５Ａ、５Ｂの相対運動を制御する制御装置６１で自動的に行
う。特に、吹付け距離ｄと吹付け角度αを一定させるよう、粒子源５Ａ、５Ｂが
部品１に対し相対移動する運転方式が有利である。制御装置６１は、部品１と粒
子源５Ａ、５Ｂの精確な位置決めと制御とに利用する。これに伴い、複雑な幾何
学形状、特に表面３の湾曲した部品１の表面処理が、高い品質と再現性で行える
。これは特に、部品１の量産と表面処理に関し非常に有利である。
【００３６】 本発明は、特に種々の曲率の湾曲部位を有する部品の表面に、その表面処理の
ために研磨粒子を吹付けることを特徴とする。これにより、部品表面の平滑化お
よび／又は場合によっては活性化を伴う浄化が達成できる。本発明に基づく方法
は、部品の本体を加工し、かつ被覆すべき部品を前処理するために適用できる。
特に本発明に基づく方法は、部品の本体上に被覆層を設ける方法と一体化可能で
ある。部品表面の材料削除加工を部品の幾何学形状に適合させ、これに伴い、均
質な表面処理を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 凸状湾曲面に粒子噴射流を吹付けている状態の一部断面図。
【図２】 凹状湾曲面に粒子噴射流を吹付けている状態の一部断面図。
【図３】 平らな面に粒子噴射流を吹付けている状態の一部断面図。
【図４】 本体上に第１被覆層を設けた部品に粒子噴射流を吹付けている状態の一部断面
図。
【図５】 本体上に第１および第２の被覆層を設けた部品の一部断面図。
【図６】 タービン動翼の斜視図。
【図７】 燃焼器の熱遮蔽要素の斜視図。
【図８】 部品が内部に配置された表面処理用吹付け設備の概略構成図。
【符号の説明】
１ 部品 ３ 部品表面 ５ 粒子源 ７ 粒子噴射流 １１ 本体 １３ 母材 １５ 第１被覆層 １７ 第１被覆材料 １９ 第２被覆層 ２１ 第２被覆材料 ２３ タービン動翼

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吹付け距離（ｄ）、吹付け強度、吹付け角度（α）および吹
    付け時間の吹付けパラメータで規定される粒子噴射流（７）を粒子源（５）から
    発生し、この粒子噴射流（７）により、部品表面（３）における輪郭線（９）に
    沿って部品表面（３）から材料を削除するようにして、表面（３）の湾曲した部
    品（１）を表面処理する方法において、 輪郭線に沿って均質な表面粗さが生ずるよう、少なくとも１つの吹付けパラメ
    ータを、輪郭線に適合させることを特徴とする部品の表面処理方法。
  2. 【請求項２】 吹付けパラメータの適合を自動的に行うことを特徴とする請
    求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 粒子源（５）と部品（１）を相対移動させることを特徴とす
    る請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 粒子源（５）を部品（１）に対し、吹付け距離（ｄ）が一定
    するよう相対移動させることを特徴とする請求項１から３の１つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 粒子源（５）を部品（１）に対し、吹付け角度（α）が一定
    するよう相対移動させることを特徴とする請求項１から４の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 部品（１）が母材（１３）から成る本体（１１）を有し、該
    本体（１１）が部品表面（３）を有し、この部品表面（３）を、本体（１１）上
    に設置すべき第１被覆材料（１７）から成る第１被覆層（１５）のために処理す
    ることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の方法。
  7. 【請求項７】 第１被覆材料（１７）としてＭＣｒＡｌＸ合金を利用し、こ
    こにＭが鉄、コバルト、ニッケルの１つ或いは複数の元素、Ｃｒがクロム、Ａｌ
    がアルミニウム、Ｘがイットリウム、レニウム、希土類元素の１つ或いは複数の
    元素であることを特徴とする請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 第１被覆層（１５）が部品表面（３）を有し、この表面（３
    ）を、本体（１）上に設置すべき第２被覆層（１９）のために、第２被覆材料（
    ２１）と共に処理することを特徴とする請求項６又は７記載の方法。
  9. 【請求項９】 部品（１）が母材（１３）から成る本体（１１）を有し、こ
    の本体（１１）上に第１被覆材料（１７）から成る第１被覆層（１５）を設け、
    被覆済み部品（１）を、本体（１１）上に設置すべき第２被覆材料（２１）から
    成る第２被覆層（１９）のために処理することを特徴とする請求項１から５の１
    つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 被覆過程において、第２被覆材料（２１）としてセラミッ
    クスを利用することを特徴とする請求項８又は９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 部品（１）を高温ガスによる洗流に対して設計したことを
    特徴とする請求項１から１０の１つに記載の方法。
  12. 【請求項１２】 部品（１）として、タービン動翼（２３）、タービン静翼
    叉は燃焼器の熱遮蔽要素（２５）を利用することを特徴とする請求項１から１１
    の１つに記載の方法。
  13. 【請求項１３】 部品表面（３）への吹付け角度（α）が２０〜９０°、特
    に５０〜９０°であることを特徴とする請求項１から１２の１つに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 粒子噴射流（７）を発生する粒子源（５）と部品（１）を
    受ける部品ホルダ（４９）を備え、粒子噴射流（１７）による吹付け過程で均質
    な部品表面（３）を形成するため、吹付け距離（ｄ）および／又は吹付け角度（
    α）が部品表面（３）の輪郭線に沿い所定の値、特に一定した値をとるよう、粒
    子源（５）と部品（１）が相対的に移動可能であることを特徴とする表面（３）
    が湾曲した部品（１）を自動表面処理するための吹付け設備（４７）。
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