JP2013194324A - 耐熱コーティングを施した物品及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐熱コーティングを施した物品及びその製造方法を提供する。
【解決手段】耐熱コーティングを施した物品の製造方法は、a)第1表面(66)及び第2表面(68)を有する物品(58A)であって、第1表面から、第1表面から遠ざかる方向に及び第2表面から遠ざかる方向に延びる複数の突出部(70)を有し、各突出部は、第1表面と隣接した第1端(72)及び第1表面から遠方の第2端(74)を有する、物品を形成する工程と、b)耐熱コーティング(76)を、各突出部の周囲の物品の第1表面(66)に、及び突出部の第2端(74)に付着する工程と、c)突出部の第2端(74)から耐熱コーティング(76)を除去する工程と、d)物品の第2表面から物品を通って及び夫々の突出部を通って夫々の突出部の第2端まで延びる少なくとも一つの通路(82)を各突出部を通して形成する工程とを有する。前記物品(58A)は、ガスタービンエンジンの燃焼器タイル、タービンブレード、又はタービンベーンであってもよい。
【選択図】図7
【解決手段】耐熱コーティングを施した物品の製造方法は、a)第1表面(66)及び第2表面(68)を有する物品(58A)であって、第1表面から、第1表面から遠ざかる方向に及び第2表面から遠ざかる方向に延びる複数の突出部(70)を有し、各突出部は、第1表面と隣接した第1端(72)及び第1表面から遠方の第2端(74)を有する、物品を形成する工程と、b)耐熱コーティング(76)を、各突出部の周囲の物品の第1表面(66)に、及び突出部の第2端(74)に付着する工程と、c)突出部の第2端(74)から耐熱コーティング(76)を除去する工程と、d)物品の第2表面から物品を通って及び夫々の突出部を通って夫々の突出部の第2端まで延びる少なくとも一つの通路(82)を各突出部を通して形成する工程とを有する。前記物品(58A)は、ガスタービンエンジンの燃焼器タイル、タービンブレード、又はタービンベーンであってもよい。
【選択図】図7
Description
本発明は、耐熱コーティングを施した物品及びその製造方法に関し、更に詳細には、耐熱コーティングを施した燃焼器タイル、耐熱コーティングを施したタービンブレード、又は耐熱コーティングを施したタービンベーンに関する。
燃焼器タイルが比較的高い温度で作動できるように、燃焼器タイルには耐熱コーティングが施される。燃焼器タイルには、燃焼器タイルが比較的高い温度で作動できるように、燃焼器タイルの表面上にクーラントの薄膜を形成するための流出口(滲出口)が設けられる。
流出口(滲出口)は、従来、レーザー加工、放電加工、又は電解加工によって燃焼器タイルに形成されていた。
耐熱コーティング及び流出口を備えた燃焼器タイルには幾つかの問題がある。
耐熱コーティング及び流出口を備えた燃焼器タイルには幾つかの問題がある。
燃焼器タイルに流出口を形成する前に耐熱コーティングを燃焼器タイルに付着した場合には、流出口のレーザー加工(ドリル加工)と関連した高いエネルギにより耐熱コーティングが燃焼器タイルから層間剥離する場合がある。耐熱コーティングの層間剥離が起こらないようにするためにレーザー加工(ドリル加工)を遥かに低いエネルギで実施すると、流出口の製造に要する時間及び費用が増大するため、大量生産に適しなくなる。
燃焼器タイルに流出口を形成する前に耐熱コーティングを燃焼器タイルに付着した場合には、セラミック耐熱コーティングが導電性でないため、放電加工又は電解加工によって燃焼器タイルのセラミック耐熱コーティングを通して流出口を形成することができない。
燃焼器タイルに耐熱コーティングを付着する前に流出口を燃焼器タイルに形成した場合には、耐熱コーティングの付着により流出口が部分的に又は完全に塞がってしまう場合がある。流出口が塞がるとクーラントの流れが減少し、燃焼器タイルの局所的加熱を生じるため、受け入れ難いことである。
耐熱コーティングの付着中に流出口が塞がらないようにするため、流出口内にマスクを形成することが、US4743462、US6335078、EP1245691A2、US20040048003A1、及びDE102006029071A1から公知である。マスクは、その後、取り除かれる。しかしながら、これは、余分のプロセスのため、流出口を形成するための製造に要する時間及び費用を大きくする。
耐熱コーティングの付着後、流出口から閉塞物を除去することがUS6004620及びUS20110076405A1から公知である。しかしながら、これは、余分のプロセスのため、流出口を形成するための製造に要する時間及び費用を大きくする。
従って、本発明は、上述の問題を低減し、好ましくは解決する、新規なコーティングを施した耐熱物品を提供しようとするものである。
本発明は、更に、上述の問題を低減し、好ましくは解決する、耐熱コーティングを施した物品の新規な製造方法を提供しようとするものである。
本発明は、更に、上述の問題を低減し、好ましくは解決する、耐熱コーティングを施した物品の新規な製造方法を提供しようとするものである。
従って、本発明は、耐熱コーティングを施した物品において、
前記物品は、第1表面及び第2表面を有し、
また、前記物品は、第1表面から、第1表面から遠ざかる方向に及び第2表面から遠ざかる方向に延びる少なくとも一つの突出部を有し、
突出部は、第1表面と隣接した第1端及び第1表面から遠方の第2端を有し、少なくとも一つの突出部の第2端は表面を有し、
前記物品は、該物品の第2表面から該物品を通って、また、少なくとも一つの突出部を通って、少なくとも一つの突出部の第2端の表面まで延びる少なくとも一つの通路を有し、
少なくとも一つの通路は、流出冷却口であり、
前記物品は、少なくとも一つの突出部の周囲の第1表面上に耐熱コーティングを有する、耐熱コーティングを施した物品を提供する。
前記物品は、第1表面及び第2表面を有し、
また、前記物品は、第1表面から、第1表面から遠ざかる方向に及び第2表面から遠ざかる方向に延びる少なくとも一つの突出部を有し、
突出部は、第1表面と隣接した第1端及び第1表面から遠方の第2端を有し、少なくとも一つの突出部の第2端は表面を有し、
前記物品は、該物品の第2表面から該物品を通って、また、少なくとも一つの突出部を通って、少なくとも一つの突出部の第2端の表面まで延びる少なくとも一つの通路を有し、
少なくとも一つの通路は、流出冷却口であり、
前記物品は、少なくとも一つの突出部の周囲の第1表面上に耐熱コーティングを有する、耐熱コーティングを施した物品を提供する。
前記物品は、第1表面から、第1表面から遠ざかる方向に及び第2表面から遠ざかる方向に延びる複数の突出部を有し、各突出部は、第1表面と隣接した第1端と第1表面から遠方の第2端とを有し、各突出部の第2端は表面を有し、前記物品は、該物品の第2表面から延びる複数の通路を有し、各通路は、該物品の第2表面から該物品を通って及び突出部の夫々一つを通って夫々の突出部の第2端の表面まで延び、前記物品は、各突出部の周囲の第1表面上に耐熱コーティングを有する。
少なくとも一つの突出部の第2端は、前記物品の第1表面から第1距離のところに配置されていてもよく、耐熱コーティングは第1厚さを有する。
第1距離は、少なくとも第1厚さと等しくてもよいしあるいはより大きくしてもよい。
第1距離は、少なくとも第1厚さと等しくてもよいしあるいはより大きくしてもよい。
耐熱コーティングは、物品の第1表面上に金属結合コーティングを有し、金属結合コーティング上にセラミック耐熱コーティングを備えていてもよい。
金属結合コーティングは、MCrAlYコーティング及びアルミナイドコーティングでできており、ここでMは、Ni、Co、及びFeのうちの一つ又はそれ以上である。
金属結合コーティングは、MCrAlYコーティング及びアルミナイドコーティングでできており、ここでMは、Ni、Co、及びFeのうちの一つ又はそれ以上である。
セラミック耐熱コーティングは、安定化ジルコニアで形成されていてもよい。
セラミック耐熱コーティングは、イットリア安定化ジルコニアで形成されていてもよい。
セラミック耐熱コーティングは、イットリア安定化ジルコニアで形成されていてもよい。
物品は、燃焼器タイル、タービンブレード、又はタービンベーンであってもよい。
本発明は、更に、耐熱コーティングを施した物品の製造方法において、
a)第1表面及び第2表面を有する物品であって、該物品は、第1表面から、第1表面から遠ざかる方向に及び第2表面から遠ざかる方向に延びる少なくとも一つの突出部を有し、少なくとも一つの突出部は、第1表面と隣接した第1端及び第1表面から遠方の第2端を有し、少なくとも一つの突出部の第2端は表面を有する、物品を形成する工程と、
b)耐熱コーティングを、少なくとも一つの突出部の周囲の物品の第1表面に、及び少なくとも一つの突出部の第2端の表面に付着する工程と、
c)少なくとも一つの突出部の第2端から耐熱コーティングを除去する工程と、
d)物品の第2表面から物品を通って及び少なくとも一つの突出部を通って少なくとも一つの突出部の第2端の表面まで延びる少なくとも一つの通路を少なくとも一つの突出部を通して形成する工程とを有し、少なくとも一つの通路は流出冷却口である、方法を提供する。
本発明は、更に、耐熱コーティングを施した物品の製造方法において、
a)第1表面及び第2表面を有する物品であって、該物品は、第1表面から、第1表面から遠ざかる方向に及び第2表面から遠ざかる方向に延びる少なくとも一つの突出部を有し、少なくとも一つの突出部は、第1表面と隣接した第1端及び第1表面から遠方の第2端を有し、少なくとも一つの突出部の第2端は表面を有する、物品を形成する工程と、
b)耐熱コーティングを、少なくとも一つの突出部の周囲の物品の第1表面に、及び少なくとも一つの突出部の第2端の表面に付着する工程と、
c)少なくとも一つの突出部の第2端から耐熱コーティングを除去する工程と、
d)物品の第2表面から物品を通って及び少なくとも一つの突出部を通って少なくとも一つの突出部の第2端の表面まで延びる少なくとも一つの通路を少なくとも一つの突出部を通して形成する工程とを有し、少なくとも一つの通路は流出冷却口である、方法を提供する。
工程a)は、第1表面から、第1表面から遠ざかる方向及び第2表面から遠ざかる方向に延びる複数の突出部を持つ物品であって、各突出部は、第1表面と隣接した第1端と第1表面から遠方の第2端とを有し、各突出部の第2端は表面を有する、物品を形成する工程を備えてもよく、
工程b)は、突出部の各々の周囲の物品の第1表面に、また、突出部の各々の第2端の表面に耐熱コーティングを付着する工程を備えていても良く、工程c)は、突出部の各々の第2端から耐熱コーティングを除去する工程を備えていても良く、工程d)は、物品の第2表面から、物品を通って、また、夫々の突出部を通って、夫々の突出部の第2端の表面まで延びる通路を、各突出部を通して形成する工程を備えていても良い。
工程b)は、突出部の各々の周囲の物品の第1表面に、また、突出部の各々の第2端の表面に耐熱コーティングを付着する工程を備えていても良く、工程c)は、突出部の各々の第2端から耐熱コーティングを除去する工程を備えていても良く、工程d)は、物品の第2表面から、物品を通って、また、夫々の突出部を通って、夫々の突出部の第2端の表面まで延びる通路を、各突出部を通して形成する工程を備えていても良い。
少なくとも一つの突出部の第2端は、物品の第1表面から第1距離のところに配置されていてもよく、耐熱コーティングは第1厚さを有する。
第1距離は、第1厚さと等しくてもよく、又は第1厚さよりも大きくしてもよい。
第1距離は、第1厚さと等しくてもよく、又は第1厚さよりも大きくしてもよい。
工程b)は、物品の第1表面に金属結合コーティングを付着する工程と、金属結合コーティングにセラミック耐熱コーティングを付着する工程を備えていても良い。
金属結合コーティングは、MCrAlYコーティング又はアルミナイドコーティングで形成することができ、ここでMは、Ni、Co、及びFeのうちの一つ又はそれ以上である。
金属結合コーティングは、MCrAlYコーティング又はアルミナイドコーティングで形成することができ、ここでMは、Ni、Co、及びFeのうちの一つ又はそれ以上である。
セラミック耐熱コーティングは、安定化ジルコニアで形成されていてもよい。
セラミック耐熱コーティングは、イットリア安定化ジルコニアで形成されていてもよい。
セラミック耐熱コーティングは、イットリア安定化ジルコニアで形成されていてもよい。
物品は、燃焼器タイル、タービンブレード、又はタービンベーンであってもよい。
工程a)は、鋳造によって、物品及び少なくとも一つの突出部を形成する工程を備えても良い。
工程a)は、鋳造によって、物品及び少なくとも一つの突出部を形成する工程を備えても良い。
工程a)は、直接レーザー蒸着によって、物品及び少なくとも一つの突出部を形成する工程を備えていても良い。
工程c)は、機械加工の工程、例えばベルト研削工程を備えていても良い。
工程c)は、機械加工の工程、例えばベルト研削工程を備えていても良い。
工程d)は、放電加工工程を備えていても良い。
工程b)は、プラズマ溶射、溶射、又はHVOFによって、金属結合コーティングを付着する工程を備えていても良い。
工程b)は、プラズマ溶射、溶射、又はHVOFによって、金属結合コーティングを付着する工程を備えていても良い。
工程b)は、プラズマ溶射、溶射、又はHVOFによって、セラミック耐熱コーティングを付着する工程を備えていても良い。
工程d)は、第1距離が第1厚さよりも小さくなるように、突出部の少なくとも一部を除去する工程を備えていても良い。
工程d)は、第1距離が第1厚さよりも小さくなるように、突出部の少なくとも一部を除去する工程を備えていても良い。
本発明を添付図面を参照して更に詳細に説明する。
ターボファンガスタービンエンジン10は、図1に示すように、流れ方向で、入口12、ファン区分14、コンプレッサ区分16、燃焼区分18、タービン区分20、及び排気区分22を備えている。ファン区分14はファン24を備えている。コンプレッサ区分16は、流れ方向で、中圧コンプレッサ26と高圧コンプレッサ28とを備えている。タービン区分20は、高圧タービン30、中圧タービン32、及び低圧タービン34を備えている。ファン24は、シャフト40を介して低圧タービン34によって駆動される。中圧コンプレッサ26は、シャフト38を介して中圧タービン32によって駆動され、高圧コンプレッサ28は、シャフト36を介して高圧タービン30によって駆動される。ターボファンガスタービンエンジン10は、従来と全く同様に作動し、その作動をここではこれ以上論じない。ターボファンガスタービンエンジン10は、回転軸線Xを有する。
燃焼区分18は、図2に更に明らかに示す環状燃焼室42を含む。環状燃焼室42は、環状半径方向内壁44と、環状半径方向外壁46と、上流端壁48とを備えている。上流端壁48は、環状半径方向内壁44の上流端とび環状半径方向外壁46の上流端とを連結している。環状燃焼室42は、ケーシング50によって取り囲まれている。上流端壁48には、周方向に間隔が隔てられた複数の燃料インジェクタ穴52が設けられている。各燃料インジェクタ穴52は、夫々、複数の燃料インジェクタ54を1つづつ備えている。すなわち、対応する燃料インジェクタ54を備えている。環状半径方向内壁44は環状二重壁であり、環状半径方向外壁46も環状二重壁である。環状半径方向内壁44は、半径方向内壁56と、半径方向外壁58とを備えており、環状半径方向外壁46は、半径方向内壁60と、半径方向外壁62とを備えている。
環状半径方向内壁44の半径方向外壁58は複数のタイル58A及び58Bを備えており、環状半径方向外壁46の半径方向内壁60は複数のタイル60A及び60Bを備えている。半径方向内壁56には、複数の穴55が設けられている。複数の穴55によって、環状半径方向内壁44の半径方向内壁56と、環状半径方向内壁44の半径方向外壁58のタイル58A及び58Bとの間の一つ又はそれ以上のチャンバ57に、クーラント、例えば空気を半径方向に供給し、燃焼室42から遠方のタイル58A及び58Bの表面68を衝突冷却することができる。タイル58A及び58Bには、流出口59が設けられている。流出口59によって、一つ又はそれ以上のチャンバ57から、燃焼室42と隣接したタイル58A及び58Bの表面66に、クーラント、例えば空気を供給し、これらの表面を冷却する薄膜を形成できる。流出口59は、夫々のタイル58A及び58Bの第2表面68から第1表面66まで、各タイル58A及び58Bを貫通している。同様に、半径方向外壁62には、複数の穴61が設けられている。複数の穴61によって、環状半径方向外壁46の半径方向外壁62と、環状半径方向外壁46の半径方向内壁60のタイル60A及び60Bとの間の一つ又はそれ以上のチャンバ63に、クーラント、例えば空気を半径方向に供給し、燃焼室42から遠方のタイル60A及び60Bの表面68を衝突冷却できる。タイル60A及び60Bには、一つ又はそれ以上のチャンバ63から、燃焼室42と隣接したタイル60A及び60Bの表面66に、クーラント、例えば空気を供給し、これらの表面を冷却する薄膜を形成するための流出口(滲出口)65が設けられている。流出口65は、夫々のタイル60A及び60Bの第2表面68から第1表面66まで、各タイル60A及び60Bを貫通している。
タイル58A及び58Bの一つを図3に更に明瞭に示し、タイル60A及び60Bの一つを図8に更に明瞭に示す。タイル58A、58B、60A、60Bは、製造時の、例えば鋳造後、又は直接レーザー蒸着によって形成した後の状態で示してある。各タイルは第1表面66及び第2表面68を有する。各タイルの第2表面68には、複数のスタッド64が固定されており、スタッド64は、この第2表面68から遠ざかる方向に延びている。これらのスタッド64は、タイル58A及び58Bを環状半径方向内壁44の半径方向内壁56に取り付けるのに使用され、スタッド64は、タイル60A及び60Bを環状半径方向外壁46の半径方向外壁62に取り付けるのに使用される。各タイルの第1表面66には、少なくとも一つの突出部70が固定されており、突出部70は、第1表面66から遠ざかる方向に及び第2表面68から遠ざかる方向に、第1表面66から延びており、好ましくは、複数の突出部70がタイルの第1表面66に設けられているということに着目されるべきである。各突出部70は、第1表面66と隣接した第1端72と、第1表面66から遠方の第2端74とを有する。各突出部70は、夫々のタイルのクーラント用の流出口即ち通路が必要とされる場所に設けられている。タイル58A、58B、60A、60Bは、例えば鉄超合金、コバルト超合金、又は好ましくはニッケル超合金等の適当な金属又は合金で製造される。
図4乃至図7は、耐熱コーティングを施したタイル58Aの製造工程を示す。詳細には、図4は、タイル鋳造の第1工程又は直接レーザー蒸着によるタイル形成工程後の製造されたばかりの状態の図3に示すタイル58Aの一部を示す。タイル58Aは、上述のように、タイル58Aの第1表面66から延びる少なくとも一つの突出部70を持つように形成される。タイル58A及び少なくとも一つの突出部70は、鋳造によって一体に形成され、又は別の態様では、タイル58A及び少なくとも一つの突出部70を直接レーザー蒸着によって一体に形成する。各突出部70の第2端74は、タイル58Aの第1表面66と実質的に平行に構成された表面75を有する。この例では、各突出部70は、角度をなした側面73を有する。好ましくは、各突出部70は、全ての突出部70が鋳造プロセスによってタイルに形成されるように、鋳造金型の対応する表面の対応する位置に凹所を形成することによって、タイルに形成される。
図5は、耐熱コーティング76をタイル58Aの第1表面66に付着した後のタイル58Aの部分を示す。金属結合コーティング78をタイル58Aの第1表面66に付着し、次いで、金属結合コーティング78にセラミック耐熱コーティング80を付着することによって、耐熱コーティング76をタイル58Aの第1表面66に付着する。耐熱コーティング76は、タイル58Aの第1表面66上で各突出部70の周囲に、また、各突出部70の第2端74の面75に、また、角度をなした側面73に付着されるということに着目されるべきである。金属結合コーティング78は、MCrAlYコーティング又はアルミナイドコーティングを含んでいてもよい。ここで、Mは、Ni、Co、及びFeのうちの一つ又はそれ以上である。アルミナイドコーティングは、白金属の金属アルミナイドであってもよく、ここで、白金属の金属は、プラチナ、パラジウム、ロジウム、イリジウム、又はオスミウム、シリコンアルミナイドコーティング、クロムアルミナイド、又はこれらの一つ、二つ、又はそれ以上の組み合わせである。MCrAlYコーティングは、プラズマ溶射、溶射又はHVOFによって付着してもよい。プラズマ溶射は、真空プラズマ溶射であってもよいし、空気プラズマ溶射であってもよい。アルミナイドコーティングは、アルミナイジングによって、白金属(プラチナ群)の金属の付着及び拡散加熱処理後にアルミナイジングを行うことによって、シリコンアルミナイジング、クロムアルミナイジング等によって、付着してもよい。セラミック耐熱コーティング80は、安定化ジルコニアを含んでいてもよく、例えばセラミック耐熱コーティング80は、イットリア安定化ジルコニアを含んでいてもよい。しかしながら、この他の適当なセラミックを使用してもよい。セラミック耐熱コーティングは、プラズマ溶射、溶射、又はHVOFによって付着してもよい。プラズマ溶射は、真空プラズマ溶射であってもよいし、空気プラズマ溶射であってもよい。
図6は、各突出部70の第2端74の表面75から耐熱コーティング76を除去した後の、タイル58Aの部分を示す。機械加工によって、例えばベルト研削法又は自動ベルト研削法、又はその他の適当な機械加工プロセスによって、耐熱コーティング76を、各突出部70の第2端74の表面75から除去してもよい。突出部70の角度をなした側面73から耐熱コーティング76を除去する必要はない。
図7は、タイル58Aを通して、流出口即ち通路82を形成した後のタイル58Aの部分を示す。各流出口即ち通路82は、タイル58Aの第2表面68からタイル58Aを通って及び夫々の突出部70を通って、夫々の突出部70の第2端74の表面75まで延びている。タイル58Aは、各突出部70の周囲の第1表面66に耐熱コーティング76を有する。流出口即ち通路82は、各突出部70の第2端74の表面75から、先ず最初に夫々の突出部70を通して機械加工し、次いで、タイル58Aの主本体を通してタイル58Aの第2表面68まで機械加工することによって形成される。好ましくは、各流出口即ち通路82は、放電加工によって形成されるが、その他の適当な方法を使用してもよい。
各突出部70の第2端74の表面75は、タイル58Aの第1表面66から第1距離のところに配置されており、耐熱コーティング76は第1厚さを有する。第1距離は、第1厚さと等しいか或いはこれよりも大きい。各突出部70の第2端74は、夫々の流出口82を通って流れるクーラント又は空気によって冷却され、これにより、突出部70の第2端74の金属が燃えたり、ここから金属が失われたりしないようにする。
図9は、根部92、プラットホーム部分94、及びエーロホイル部分96を含むタービンブレード90を示す。エーロホイル部分96の外面には耐熱コーティング98が施されており、複数の流出口即ち通路100が、タービンブレード90のエーロホイル部分96を通って延びている。流出口100は、タービンブレード90のエーロホイル部分96の外面から延びる突出部に設けられており、図2乃至図8に関して燃焼室のタイルについて説明したのと同様に、耐熱コーティング98が全ての突出部を取り囲んでいる。タービンブレード90は、例えば鉄超合金、コバルト超合金、又は好ましくはニッケル超合金等の適当な金属又は合金から製造されており、例えばCMSX4、CMSX10から、鋳造により製造される。タービンブレード又はタービンベーンは、方向性凝固構成要素(指向性凝固構成要素)を製造するため、又は単結晶構成要素(単晶質構成要素)を製造するため、方向性凝固法(指向性凝固法)によって製造されてもよく、別の態様では等軸構成要素であってもよい。
図4乃至図7に示すように、突出部70は一つの側部がテーパしており、角度をなした側面73を有し、これにより、流出口82を、タイル58Aの第1表面66に対して90°乃至0°の所定の角度で配置できる。突出部70の第1端72での断面積は、第2端74での断面積よりも大きい。しかしながら、流出口82をタイル58Aの第1表面66に対して90°で配置する場合には、突出部70は円筒形であってもよい。突出部70のこの他の適当な形状を使用してもよい。例えば、突出部70は全ての側部がテーパしていてもよく、突出部70の第1端72での断面積が第2端74での断面積よりも大きいように角度をなした側面73が突出部70全体に亘って延びていてもよく、例えば突出部70が円錐形とすることができ、直径が第1端72から第2端74まで減少してもよい。
例えば、流出口の直径は少なくとも0.5mmであり、最大で1mmであり、突出部の直径は少なくとも1mmであり、最大で2mmである。耐熱コーティングの厚さは最大1mmとすることができ、セラミック耐熱コーティングの厚さは最大0.5mmとすることができ、金属結合コーティングの厚さは最大0.5mmとすることができ、突出部の高さ即ち物品の表面からの第1距離は少なくとも耐熱コーティングの厚さであり、例えば最大1mmである。
本発明は、耐熱コーティングを施した、第1表面及び第2表面を持つ物品を提供する。物品は、第1表面から、第1表面と第2表面から遠ざかる方向に延びる少なくとも一つの突出部を有する。突出部は、第1表面と隣接した第1端及び第1表面から遠方の第2端を有する。物品は、物品の第2表面から物品を通って、及び少なくとも一つの突出部を通って少なくとも一つの突出部の第2端まで延びる少なくとも一つの通路を有する。物品は、少なくとも一つの突出部の周囲の第1表面に耐熱コーティングを有する。
本発明の好ましい実施例では、複数の突出部が第1表面から第1表面から遠ざかる方向に及び第2表面から遠ざかる方向に延びる、耐熱コーティングを施した物品を提供する。各突出部は、第1表面と隣接した第1端及び第1表面から遠方の第2端を有する。物品は、物品の第2表面から延びる複数の通路を有する。各通路は、物品の第2表面から物品を通って、及び突出部の夫々を通って夫々の突出部の第2端まで延びる。物品は、各突出部の周囲の第1表面に耐熱コーティングを有する。
物品は、ガスタービンエンジン用の燃焼器タイル、タービンブレード、又はタービンベーンであってもよい。
本発明の利点は、物品の所望の穴位置の各々に実在物特徴(positive feature)即ち突出部を形成することにより、突出部から耐熱コーティングを除去でき、かくして金属製物品を所望の穴位置の各々のところで露呈するということである。これにより、突出部及び物品を通して放電加工によって穴を形成できる。これは、突出部を露呈することによって導電路が形成されるためである。本発明は、耐熱コーティングの層間剥離が生じず、そして流出口が塞がれない丈夫な耐熱コーティングを備えた物品を提供する。製造上有利な対費用効果に優れた方法で物品を製造できる。
本発明の利点は、物品の所望の穴位置の各々に実在物特徴(positive feature)即ち突出部を形成することにより、突出部から耐熱コーティングを除去でき、かくして金属製物品を所望の穴位置の各々のところで露呈するということである。これにより、突出部及び物品を通して放電加工によって穴を形成できる。これは、突出部を露呈することによって導電路が形成されるためである。本発明は、耐熱コーティングの層間剥離が生じず、そして流出口が塞がれない丈夫な耐熱コーティングを備えた物品を提供する。製造上有利な対費用効果に優れた方法で物品を製造できる。
本発明の別の方法では、突出部の第2端が燃える問題がある場合、突出部の寸法、例えば直径を調節し、小さくすることが決定してもよい。放電加工プロセスにより流出口を形成し、突出部の少なくとも一部を機械加工によって除去し、突出部の高さを小さくし、燃えるという問題をなくすことができる。例えば突出部の第2端を第1表面から、耐熱コーティングの第1厚さよりも小さい第1距離のところに配置するようにしてもよい。
42 環状燃焼室
44 環状半径方向内壁
46 環状半径方向外壁
48 上流端壁
50 ケーシング
52 燃料インジェクタ穴
54 燃料インジェクタ
55 穴
56 半径方向内壁
57 チャンバ
58 半径方向外壁
59 流出口
58A、58B、60A、60B タイル
60 半径方向内壁
61 穴
62 半径方向外壁
63 チャンバ
64 スタッド
65 流出口
66 第1表面
68 第2表面
70 突出部
72 第1端
74 第2端
44 環状半径方向内壁
46 環状半径方向外壁
48 上流端壁
50 ケーシング
52 燃料インジェクタ穴
54 燃料インジェクタ
55 穴
56 半径方向内壁
57 チャンバ
58 半径方向外壁
59 流出口
58A、58B、60A、60B タイル
60 半径方向内壁
61 穴
62 半径方向外壁
63 チャンバ
64 スタッド
65 流出口
66 第1表面
68 第2表面
70 突出部
72 第1端
74 第2端
Claims (20)
- 耐熱コーティングを施した物品において、
前記物品は、第1表面及び第2表面を有し、
前記物品は、前記第1表面から、前記第1表面から遠ざかる方向に及び前記第2表面から遠ざかる方向に延びる少なくとも一つの突出部を有し、
前記突出部は、前記第1表面と隣接した第1端及び前記第1表面から遠方の第2端を有し、
前記少なくとも一つの突出部の前記第2端は表面を有し、
前記物品は、前記物品の前記第2表面から前記物品を通って、前記少なくとも一つの突出部を通って前記少なくとも一つの突出部の前記第2端の前記表面まで延びる少なくとも一つの通路を有し、
前記少なくとも一つの通路は、流出冷却口であり、
前記物品は、前記少なくとも一つの突出部の周囲の前記第1表面上に耐熱コーティングを有する、耐熱コーティングを施した物品。 - 請求項1に記載の耐熱コーティングを施した物品において、
前記物品は、前記第1表面から、前記第1表面から遠ざかる方向に及び前記第2表面から遠ざかる方向に延びる複数の突出部を有し、
各突出部は、前記第1表面と隣接した第1端及び前記第1表面から遠方の第2端を有し、
各突出部の前記第2端は表面を有し、
前記物品は、前記物品の前記第2表面から延びる複数の通路を有し、
各通路は、前記物品の前記第2表面から前記物品を通って及び前記突出部の夫々一つを通って前記夫々の突出部の前記第2端の前記表面まで延び、
前記物品は、各突出部の周囲の前記第1表面上に耐熱コーティングを有する、耐熱コーティングを施した物品。 - 請求項1又は2に記載の耐熱コーティングを施した物品において、
前記少なくとも一つの突出部の前記第2端は、前記物品の前記第1表面から第1距離のところに配置されており、
前記耐熱コーティングは第1厚さを有し、
前記第1距離は、少なくとも前記第1厚さと等しい、耐熱コーティングを施した物品。 - 請求項1、2、又は3に記載の耐熱コーティングを施した物品において、
前記耐熱コーティングは、前記物品の前記第1表面上に設けられた金属結合コーティングと、前記金属結合コーティング上に設けられたセラミック耐熱コーティングとを備えた、耐熱コーティングを施した物品。 - 請求項4に記載の耐熱コーティングを施した物品において、
前記金属結合コーティングは、MCrAlYコーティング及びアルミナイドコーティングからなる群から選択され、ここでMは、Ni、Co、及びFeのうちの一つ又はそれ以上である、耐熱コーティングを施した物品。 - 請求項4に記載の耐熱コーティングを施した物品において、
前記セラミック耐熱コーティングは、安定化ジルコニア及びイットリア安定化ジルコニアからなる群から選択される、耐熱コーティングを施した物品。 - 請求項1乃至6のうちのいずれか一項に記載の耐熱コーティングを施した物品において、
前記物品は、燃焼器タイル、タービンブレード、又はタービンベーンからなる群から選択される、耐熱コーティングを施した物品。 - 耐熱コーティングを施した物品の製造方法において、
a)第1表面及び第2表面を有する物品であって、前記第1表面から、前記第1表面から遠ざかる方向に及び前記第2表面から遠ざかる方向に延びる少なくとも一つの突出部を有し、前記少なくとも一つの突出部は、前記第1表面と隣接した第1端及び前記第1表面から遠方の第2端を有し、前記少なくとも一つの突出部の前記第2端は表面を有する、物品を形成する工程と、
b)耐熱コーティングを、前記少なくとも一つの突出部の周囲の前記物品の前記第1表面に、及び前記少なくとも一つの突出部の前記第2端の表面に付着する工程と、
c)前記少なくとも一つの突出部の前記第2端から前記耐熱コーティングを除去する工程と、
d)前記物品の前記第2表面から前記物品を通って及び前記少なくとも一つの突出部を通って前記少なくとも一つの突出部の前記第2端の前記表面まで延びる少なくとも一つの通路を前記少なくとも一つの突出部を通して形成する工程とを有し、前記少なくとも一つの通路は流出冷却口である、方法。 - 請求項8に記載の方法において、
前記工程a)は、前記第1表面から、前記第1表面から遠ざかる方向及び前記第2表面から遠ざかる方向に延びる複数の突出部を持つ物品であって、各突出部は、前記第1表面と隣接した第1端及び前記第1表面から遠方の第2端を有し、各突出部の前記第2端は表面を有する、物品を形成する工程を含み、
前記工程b)は、前記突出部の各々の周囲の前記物品の前記第1表面に、及び前記突出部の各々の前記第2端の前記表面に耐熱コーティングを付着する工程を含み、
前記工程c)は、前記突出部の各々の前記第2端から前記耐熱コーティングを除去する工程を含み、
前記工程d)は、前記物品の前記第2表面から前記物品を通って、及び夫々の突出部を通って前記夫々の突出部の前記第2端の表面まで延びる通路を、各突出部を通して形成する工程を含む、方法。 - 請求項8又は9に記載の方法において、
前記少なくとも一つの突出部の前記第2端は、前記物品の前記第1表面から第1距離のところに配置されており、前記耐熱コーティングは第1厚さを有し、前記第1距離は、少なくとも前記第1厚さと等しい、方法。 - 請求項8、9、又は10に記載の方法において、
前記工程b)は、前記物品の前記第1表面に金属結合コーティングを付着する工程と、前記金属結合コーティングにセラミック耐熱コーティングを付着する工程とを含む、方法。 - 請求項11に記載の方法において、
前記金属結合コーティングは、MCrAlYコーティング及びアルミナイドコーティングからなる群から選択され、ここでMは、Ni、Co、及びFeのうちの一つ又はそれ以上である、方法。 - 請求項11又は12に記載の方法において、
前記セラミック耐熱コーティングは、安定化ジルコニア及びイットリア安定化ジルコニアからなる群から選択される、方法。 - 請求項8乃至13のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記物品は、燃焼器タイル、タービンブレード、又はタービンベーンからなる群から選択される、方法。 - 請求項8乃至14のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記工程a)は、鋳造及び直接レーザー蒸着からなる群から選択された方法で、前記物品と、前記少なくとも一つの突出部とを形成する工程を含む、方法。 - 請求項8乃至15のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記工程c)は、機械加工工程を含む、方法。 - 請求項8乃至16のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記工程d)は、放電加工工程を含む、方法。 - 請求項11に記載の方法において、
前記工程b)は、プラズマ溶射、溶射、及びHVOFからなる群から選択された方法により、前記金属結合コーティングを付着する工程を含む、方法。 - 請求項11に記載の方法において、
前記工程b)は、プラズマ溶射、溶射、及びHVOFからなる群から選択された方法により、前記セラミック耐熱コーティングを付着する工程を含む、方法。 - 請求項10に記載の方法において、
前記工程d)は、前記第1距離が前記第1厚さよりも小さくなるように前記突出部の少なくとも一部を除去する工程を含む、方法。
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