JP2014088875A - マイクロ冷却パターン形成被膜層を持つコンポーネント及び製造方法 - Google Patents

マイクロ冷却パターン形成被膜層を持つコンポーネント及び製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高温コンポーネントを冷却するための１つ以上のチャンネルの製造方法を提供する。
【解決手段】外側表面及び少なくとも１つの内部空間を持つ基体を用意する工程と、前記基体の少なくとも一部分の上に被膜を選択的に堆積して、その中に形成された１つ以上の溝を持つ被膜を形成する工程と、それぞれの溝の頂部の付近において前記選択的に堆積された被膜を塑性変形するように該被膜の表面の少なくとも一部分を処理する工程を含む。前記選択的に堆積された被膜の表面の少なくとも一部分を覆うように追加の被膜が設けられる。コンポーネントは、基体と、前記基体の少なくとも一部分の上に配置され且つその中に１つ以上の溝を画成する選択的に堆積された被膜と、該選択的に堆積された被膜を覆うように配置された追加の被膜とを含む。基体、選択的に堆積された被膜及び追加の被膜は、コンポーネントを冷却するための１つ以上のチャンネルを画成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的に云えば、ガスタービン・エンジンに関し、より具体的には、その中でのマイクロチャンネル冷却に関するものである。
ガスタービン・エンジンでは、空気が圧縮機で圧縮されて、高温燃焼ガスを発生するために燃焼器で燃料と混合される。ガスからのエネルギが高圧タービン（ＨＰＴ）及び低圧タービン（ＬＰＴ）で抽出され、高圧タービンは圧縮機を駆動し、また低圧タービンは、ターボファン航空機エンジン用途ではファンを駆動し、また船舶及び工業用途では外部のシャフトを駆動する。
エンジン効率は燃焼ガスの温度につれて増大する。しかしながら、燃焼ガスは、その流路に沿った様々なコンポーネント（構成要素又は構成部品）を加熱し、該コンポーネントは、エンジン寿命を容認可能な長さにするために冷却を必要とする。典型的には、高温ガス流路のコンポーネントは、圧縮機からの抽出空気によって冷却される。この冷却法は、抽出空気が燃焼過程で用いられないので、エンジン効率を低減する。
ガスタービン・エンジン冷却技術は成熟していて、様々な高温ガス流路コンポーネントにおける様々な面の冷却回路及び機能について多数の特許がある。例えば、燃焼器は半径方向外側及び内側ライナーを含み、これらは運転中は冷却を必要とする。タービン・ノズルは、外側及び内側バンドの間に支持された中空の静翼を含み、これらもまた冷却を必要とする。タービン動翼は中空であり、典型的には、その中に冷却回路を含む。動翼はタービン・シュラウドによって囲まれており、これらもまた冷却を必要とする。高温燃焼ガスは排気部を介して吐出され、排気部にはまた内張りを設けて適当に冷却することができる。
これらの典型的なガスタービン・エンジン・コンポーネントの全てにおいて、典型的には、コンポーネントの重量を低減し且つその冷却の必要性を最小にするために高強度超合金の薄い壁が使用される。これらの個別のコンポーネントのために、エンジン内でのそれらの対応する環境において様々な冷却回路及び機能が用意される。例えば、一連の内部冷却通路又は蛇行通路が、高温ガス流路コンポーネントに形成される。冷却流体を高圧室から蛇行通路へ供給することができ、この冷却流体は該通路を通って流れて、高温ガス流路コンポーネント基体及び任意の関連した被膜を冷却することができる。しかしながら、この冷却方式は、典型的には、比較的効率の悪い熱伝達を生じ且つ非一様なコンポーネント温度分布を生じる。
マイクロチャンネル冷却技術を採用することは、冷却要件を大幅に軽減する可能性がある。マイクロチャンネル冷却は、熱流束の源に冷却をできるだけ近づけることができ、従って、所与の熱伝達率のために荷重負担基体材料の高温側と低温側との間の温度差を低減する。しかしながら、現在の技術は、基体層内に１つ以上の溝を形成し、その後、該１つ以上の溝を覆う１つ以上の被膜を設けて、マイクロチャンネルを画成している。多くの場合、マイクロチャンネルを形成するためには、典型的には、犠牲充填材の使用、凹角の溝、斜め方向堆積技術などのような特殊な技術を必要とする。犠牲充填材の使用は、堆積中に被膜を支持しながら、被膜がマイクロチャンネル内に堆積されるの防止する。被膜系の堆積後、犠牲充填材（不堅牢性）材料は除去される。チャンネルに不堅牢性材料を充填し、その後に該材料を除去することは、現在のマイクロチャンネルの加工処理技術にとって問題が潜在している。犠牲充填材の除去は、損傷を起こす可能性のある洗脱、エッチング又は蒸発を必要とし、また典型的には長い時間を要する。残留充填材材料もまた関心事である。他のマイクロチャンネル被膜堆積技術は凹角の溝の形成を含み、この場合、表面における溝の開口部を充分小さくして、被膜粒子が橋を形成して、溝の内部に、従って、形成されたマイクロチャンネル内に殆ど又は全く堆積が生じないようにしている。更に、被膜堆積のために斜め方向堆積技術を利用して、チャンネルの開口部内に入る視線(line-of-sight) を減らしている。被膜の堆積のためのこれらの技術は、複雑な機械加工(machining) 技術や厳格な許容公差を必要とすることがあり、また誤って不所望な被膜粒子をマイクロチャンネル又はチャンネル開口部の中に堆積させることがある。
従って、製造時間及び技術を少なくして、高温ガス流路コンポーネント内に冷却チャンネルを形成するための方法を提供することは望ましいと考えられる。
米国特許第６９０５３０２号明細書
本発明の一面では、製造方法を提供し、該方法は、外側表面及び少なくとも１つの内部空間を持つ基体を用意する工程と、前記基体の少なくとも一部分の上に被膜を選択的に堆積して、各々が前記被膜に沿って少なくとも部分的に延在する１つ以上の溝を前記被膜中に画成する工程と、少なくともそれぞれの溝の頂部の付近において前記被膜を塑性変形するように前記被膜の表面の少なくとも一部分を処理して、前記溝の頂部の空隙を小さくする工程と、前記被膜の前記表面の少なくとも一部分を覆うように１つ以上の追加の被膜を設ける工程とを含む。前記基体、前記被膜及び前記追加の被膜は、所与のコンポーネントを冷却するための１つ以上のチャンネルを画成する。
本発明の別の面では、製造方法を提供し、該方法は、外側表面及び少なくとも１つの内部空間を持つ基体を用意する工程と、前記基体の少なくとも一部分の上に被膜を選択的に堆積して、各々が前記被膜に沿って少なくとも部分的に延在する１つ以上の溝を前記被膜中に画成する工程と、前記選択的に堆積された被膜及び前記基体の一部分の内の１つ以上を機械加工して、前記１つ以上の溝を更に画成する工程と、少なくともそれぞれの溝の頂部の付近において前記被膜を塑性変形し且つ該溝の付近において構造用被膜の表面をファセッティング(faceting)するように前記被膜の表面の少なくとも一部分を処理して、前記溝の頂部の空隙を小さくする工程と、前記被膜の前記表面の少なくとも一部分を覆うように１つ以上の追加の被膜を設ける工程とを含み、前記基体、前記被膜及び前記追加の被膜は、所与のコンポーネントを冷却するための１つ以上のチャンネルを画成する。
本発明の更に別の面では、コンポーネントを提供し、該コンポーネントは、（１）外側表面及び内側表面を持つ基体であって、該内側表面が少なくとも１つの内部空間を画成している当該基体と、（２）前記基体の少なくとも一部分の上に選択的に堆積された被膜であって、当該選択的に堆積された被膜はその中に１つ以上の溝を画成していて、その各々の溝は当該選択的に堆積された被膜の外側表面に沿って少なくとも部分的に延在し、また当該選択的に堆積された被膜の表面がそれぞれの溝の付近においてファセッティングされ、またそれぞれの溝の底部及び前記基体を貫通して、前記溝をそれぞれの供給内部空間と流体連通関係に接続する１つ以上の供給孔が形成されている、当該選択的に堆積された被膜と、（３）前記選択的に堆積された被膜の少なくとも一部分を覆うように配置された追加の被膜とを含み、前記基体、前記選択的に堆積された被膜及び前記追加の被膜が、当該コンポーネントを冷却するための１つ以上のチャンネルを画成する。
上記の特徴についての様々な改良が、本発明の様々な側面に関連して存在する。それらの様々な側面において更なる特徴を組み入れいることもできる。このような改良及び追加の特徴は個別に又は任意の組合せで存在し得る。例えば、例示の実施形態の１つ以上に関して以下に述べる様々な特徴は、本発明の上述の様々な側面のいずれか単独で又は組み合わせて組み入れいることができる。更に、上記の概要は、読者に本発明の様々な側面及び状況を理解し易くするためのものであり、特許請求の範囲を制限しようとするものではない。
本発明のこれらの及び他の特徴、側面及び利点は、添付図面を参照して以下の詳しい説明を読むことによってより良く理解されよう。図面では、全図を通じて同様な部品を同様な参照符号で表している。
図１は、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従ったガスタービン・システムの概略図である。 図２は、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、冷却チャンネルを持つ一例の翼形の概略断面図である。 図３Ａは、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、本書に開示の方法の中の、基板上に被膜層を選択的に堆積する工程を示す概略図である。 図３Ｂは、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、本書に開示の方法の中の、基板上に被膜層を選択的に堆積する工程の別の実施態様を示す概略図である。 図４Ａは、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、本書に開示の方法の中の、被膜層を機械加工して１つ以上の溝を更に画成する工程を示す概略図である。 図４Ｂは、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、本書に開示の方法の中の、被膜層及び基板の一部分を機械加工して１つ以上の溝を更に画成する工程を示す概略図である。 図５Ａは、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、本書に開示の方法の中の、１つ以上の冷却供給孔を形成する工程を示す概略図である。 図５Ｂは、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、本書に開示の方法の中の、１つ以上の冷却供給孔を形成する工程の別の実施態様を示す概略図である。 図６は、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、本書に開示の方法の中の、被処理表面に凹凸を生じさせる表面処理を含む工程を示す概略図である。 図７は、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、本書に開示の方法の中の、被処理表面上に被膜を堆積する工程を示す概略図である。 図８Ａは、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、本書に開示の方法の中の、１つ以上の冷却孔を形成する工程を示す概略図である。 図８Ｂは、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、本書に開示の方法の中の、１つ以上の冷却孔を形成する工程の別の実施態様を示す概略図である。 図９は、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、被膜層内に部分的に延在し且つ冷却剤をそれぞれの膜冷却孔へ運ぶ３つのマイクロチャンネルを持つ例を示す概略図である。 図１０は、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、表面処理及び追加の被膜材料の堆積の後に開口部の寸法を小さくした図９の１つ以上の冷却チャンネルの断面図である。 図１１は、本書に示し又は説明する１つ以上の実施形態に従った、表面冷却チャンネルを含むコンポーネントを製造する方法の流れ図である。
本書で用いられる用語「第１」、「第２」などは、順序や品質や重要性を表しているものではなく、むしろ一要素を別の要素から区別するために用いている。また、数を特に記していない用語は量の制限を表していず、むしろ記載した項目が少なくとも１つ存在していることを表す。量に関して用いられる修飾語「約」は、その記載した値を含むと共に、記載の前後関係で決定される意味を持つ（例えば、特定の量の測定値に関連した誤差の程度を含む）。更に、用語「組合せ」は、配合物、混合物、合金、反応生成物などを包含する。
また更に、本明細書において、用語「（１つ又は複数）」は、それが修飾する項目を１つのみ含むこと及び複数個含むことの両方を意図しており、従って、その項目を１つ以上含むこと（例えば、項目「通路孔」の場合は、特に別に明記されない限り、１つ以上の通路孔を含み得ること）を表す。また、明細書全体を通じて「一実施態様」、「別の実施形態」、「実施形態」などと云う場合、これは、その実施形態に関連して記載した特定の要素（例えば、特徴、構造、及び／又は特性）が、記載した少なくとも１つの実施形態に含まれていて、他の実施形態に存在すること又は存在しないことがあることを意味する。同様に、「特定の構成」とは、構成に関して記述された特定の要素（例えば、特徴（機能）、構造、及び／又は特性）が、記載した少なくとも１つの構成内に含まれていて、他の構成には存在すること又は存在しないことがあることを意味する。更に、記述した本発明の種々の特徴が、様々な実施形態において任意の適当な態様で組み合わせることができることを理解されたい。
図１は、ガスタービン・システム１０の概略図である。システム１０は、１つ以上の圧縮機１２、燃焼器１４、タービン１６及び燃料ノズル２０を含むことができる。圧縮機１２及びタービン１６は、１つ以上のシャフト１８によって結合することができる。シャフト１８は単一のシャフトとすることができ、或いは複数のシャフト・セグメントを一緒に結合することによりシャフト１８を形成することができる。
ガスタービン・システム１０は多数の高温ガス流路コンポーネント（構成要素）を含むことができる。高温ガス流路コンポーネントは、システム１０の中の、該システム１０を通る高温ガスの流れに少なくとも一部が露出される任意のコンポーネントである。例えば、動翼集成体（これは、羽根又は羽根集成体としても知られている）、ノズル集成体（これは、静翼又は静翼集成体としても知られている）、シュラウド集成体、燃焼器尾筒、保持リング、及びタービン排気コンポーネントは、全て、高温ガス流路コンポーネントである。しかしながら、本書に開示の高温ガス流路コンポーネントは上記の例に限定されず、高温のガスの流れに少なくとも部分的に露出される任意のコンポーネントであってよいことを理解されたい。更に、本書に開示の高温ガス流路コンポーネントは、ガスタービン・システム１０内のコンポーネントに制限されず、高温の流れに露出されることのある任意の機械又はそのコンポーネントであってよいことを理解されたい。
高温ガス流路コンポーネントが高温ガス流に露出されたとき、その高温ガス流路コンポーネントは高温ガス流によって加熱されて、その高温ガス流路コンポーネントが実質的に劣化し又は故障する温度に達することがある。そこで、システム１０がその所望の効率、性能及び／又は寿命を達成するのに必要な高い温度の高温ガス流で動作できるようにするために、高温ガス流路コンポーネントのための冷却システムが必要とされる。
一般的に云えば、本発明による冷却システムは、高温ガス流路コンポーネントの保護被膜層の中に形成された一連の小さいチャンネル、すなわち、マイクロチャンネルを含む。高温ガス流路コンポーネントは、被膜層の中に形成された１つ以上の溝と、該１つ以上の溝の上に橋を形成することによりマイクロチャンネル（本書では「冷却チャンネル」とも呼ぶ）を形成する追加の被膜層とを含むことができる。工業用の規模の発電用タービン・コンポーネントの場合、「小さい」又は「マイクロ」チャンネルの寸法は、深さ及び幅がおおよそ０．２５ｍｍ〜１．５ｍｍであり、他方、航空機用タービン・コンポーネントの場合、チャンネルの寸法は、深さ及び幅がおおよそ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。冷却流体を高圧室からチャンネルへ供給することができ、次いで冷却流体はチャンネルを通って流れて高温ガス流路コンポーネントを冷却することができる。
次に図２について説明すると、翼形構成を持つ高温ガス・コンポーネント３０の例が示されている。図示のように、コンポーネント３０は、外側表面３４及び内側表面３６を持つ基体３２を有する。基体３２の内側表面３６は、少なくとも１つの中空の内部空間３８を画成する。代替実施形態では、中空の内部空間の代わりに、高温ガス・コンポーネント３０は供給空洞を含むことができる。被膜４２が基体３２の外側表面３４の少なくとも一部分の上に選択的に堆積され、このような選択的堆積のために（また本書で記述されるように）スクリーン、マスク又は他の手段が用いられる。被膜４２の中には１つ以上の冷却チャンネル４０が画成される。各々の冷却チャンネル４０は被膜４２内に少なくとも部分的に延在し、且つ１つ以上の冷却供給孔４３を介して少なくとも１つの中空の内部空間３８と流体連通する。これらの冷却供給孔４３は、個別の開口部として構成されて、それぞれの冷却チャンネル４０の長さにわたって延在しない。被膜４２は基体３２の外側表面３４の少なくとも一部分の上に選択的に堆積されて、その中に１つ以上の溝４８を画成し、これらの溝は、基体３２及び少なくとも１つの追加の被膜５０と組み合わさって冷却チャンネル４０を形成する。
以下に述べるように、本発明による方法は、３次元の完成したコンポーネント３０を作るために、より詳しく述べると、複数の冷却チャンネル４０を含む翼形コンポーネントを製造するために選択的堆積及び機械加工技術を用いる。本方法の結果として、強度の小さい多孔質材料を使用することを必要とせずにほぼ染み出し冷却を行えるコンポーネント３０を得ることができる。これらの冷却チャンネル４０は、場所及び大きさを任意に又は特別の目的で定めることができ、従って設計に融通性がある。チャンネル構造内への被膜の堆積を最少にするために典型的に利用される凹角形状の冷却チャンネルは必要とされず、その結果、機械加工時間の短縮及び設計上の許容公差の緩和が得られる。更に、コンポーネント３０の修理が、新しい部品の製造における誤りを回復させる際、及び完全な修理の際の両方において、より容易である。
前に述べたように、本発明による方法に従って製造される典型例の実施形態は、ガスタービン翼形コンポーネント製品であり、それは、コンポーネントの基体上に配置された被膜の中に形成された複数の冷却チャンネルと流体連通する内部の中空通路を含む。
コンポーネント３０を製造する方法を、図３〜図１１を参照して説明する。例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、製造方法は、選択的堆積手段４７により、基体３２の外側表面３４の上に被膜４２（これは、「構造用被膜」とも呼ぶ）を選択的に堆積する工程を含む。一実施形態では、被膜４２の選択的堆積は、図３Ａに示されているような中間スクリーン４４、又は図３Ｂに示されているようなマスク４５を用いることによって行われる。一実施形態では、選択的堆積手段４７は被膜の「雲」４６又はスプレーと基体３２の外側表面３４との間に配置される。本書で用いられ用語「被膜の雲」は、堆積される材料の表面から発散されるプラズマ又は柱状噴流を表す。図３Ａに最も良く示されているように、選択的堆積手段４７、より詳しく述べると、スクリーン４４が、基体３２の外側表面３４のから所与の距離だけ離隔して配置される。別の実施形態では、図３Ｂに最も良く示されているように、選択的堆積手段４７、より詳しく述べると、マスク４５が、基体３２の外側表面３４に近接して、但し基体の表面３４に接触させないで、位置決めされる。更に、図３Ｂに示されている実施形態では、基体３２は、被膜４２の選択的堆積の前に基体３２中に部分的に形成された１つ以上の溝４８を持つことができる。本書には特定の実施形態を記載しているが、上記の構成の任意の組合せが本書の開示から予想されることを理解されたい。
選択的堆積手段４７のパターン、及びその結果の選択的に堆積された被膜４２は、寸法要件が満たされている限り、湾曲した溝を含めて、格子状に又は任意の幾何学的形状に形成することができる。典型例の実施形態では、選択的堆積手段４７は、所望の最終的な冷却チャンネルの構成に応じて、単純な格子パターン又は線パターンとして設けることができる。スクリーン４４又はマスク４５は、基体３２上に、被膜４２を受ける複数の選択された領域と、被膜４２を拒絶する複数の選択された領域とを画成するように構成される。選択的堆積処理中、選択的堆積手段４７、より詳しくは、スクリーン４４又はマスク４５は、後で冷却チャンネル４０又は冷却機能部になる基体３２の部分について被膜４２を収集する。
一実施形態では、被膜材料４２は約０．０３０インチの深さまで堆積される。しかしながら、被膜４２の厚さは設計に依存すると共に望ましい最終的な冷却機能部の大きさによって規定されることを理解されたい。一実施形態では、堆積の後、被膜材料４２は熱処理される。
図４Ａ及び図４Ｂに示す別の実施形態では、図示のように、製造方法は、随意選択により、選択的に堆積された被膜層４２の更なる改良を含めることができる。より具体的に述べると、選択的に堆積された被膜層４２は、次に、基体３２上に堆積された被膜４２の中の１つ以上の溝４８（これらは図２のチャンネル４０を部分的に画成している）を更に画成するために機械加工することができる。図４Ａに最も良く示されているように、１つ以上の溝４８を更に画成するこの工程の際、被膜４２は機械加工４２によって選択的に除去することができ、その際、基体３２の中まで除去されないようにする。別の実施形態では、図４Ｂに最も良く示されているように、１つ以上の溝４８は、被膜４２の機械加工によって更に画成して、被膜４２の更なる処理の前に基体３２の一部分の中まで延在させることができる。各々の溝４８は、例えば図９に示されているように、被膜４２に沿って少なくとも部分的に延在する。
図５Ａ、図５Ｂ及び図９に最も良く示されているように、１つ以上の冷却供給孔４３が１つ以上の溝４８をそれぞれの内部空間３８に接続する。図２に示されているように、基体３２は少なくとも１つの内部空間３８（図２）を持つ。ここで、冷却供給孔４３（図９に示す）は図示の断面に位置している個別の孔であり、１つ以上の溝４８の長さに沿って基体３２の中に延在していないことに留意されたい。冷却供給孔４３は任意の場所に且つ任意の所望のパターンで機械加工して、１つ以上の溝４８をそれぞれの内部空間３８に接続することができる。供給冷却孔４３は、図５Ａに最も良く示されているように、基体３２の外側表面３４のような局部表面に対して直角の角度で形成するか、又は、図５Ｂに最も良く示されているように、基体３２の外側表面３４のような局部表面に対して鋭角の角度で形成することができる。一実施形態では、供給冷却孔４３は、残っている堆積被膜部分を貫通して、より詳しく述べると、被膜４２の少なくとも一部分を貫通するように機械加工することができる。
基体３２は、典型的には、本書に引用により全体を取り入れる米国特許第５６２６４６２号（発明者「Melvin R. Jackson 等」、発明の名称「二重壁翼形」）に記載されているような、鋳造構造物である。コンポーネント３０についての意図した用途に依存して、これは、ニッケル基、コバルト基及び鉄基超合金を含むことがある。ニッケル基超合金はγ相及びγ’相の両方を含有するもの、特に、γ相及びγ’相の両方を含有し且つγ’相が該超合金の容積の少なくとも４０％を占めるニッケル基超合金とすることができる。このような合金は、高温強度及び高温クリープ抵抗を含む様々な望ましい特性を持っているので有利であると知られている。基体材料もまた、ＮｉＡｌ金属間化合物合金を有することができ、このような合金はまた、航空機用のタービン・エンジン用途に使用するのに有利である高温強度及び高温クリープ抵抗を含む様々な優れた特性を持っていると知られている。ニオブ基合金の場合、優れた耐酸化性を持つ被覆ニオブ基合金が好ましく、特に、組成範囲を原子百分率で表して、Ｎｂ−（２７〜４０）Ｔｉ−（４．５〜１０．５）Ａｌ−（４．５〜７．９）Ｃｒ−（１．５〜５．５）Ｈｆ−（０〜６）Ｖを有する合金が好ましい。基体材料はまた、珪化物、炭化物又は硼化物を有するニオブ含有金属間化合物のような、少なくとも１つの二次相を含有するニオブ基合金を有することができる。このような合金は、延性相（すなわち、ニオブ基合金）と強化相（すなわち、ニオブ含有金属間化合物）との複合物である。他の構成では、基体材料は、モリブデン基合、例えば、モリブデン（固溶体）をベースとしたＭｏ５ ＳｉＢ２ 及び／又はＭｏ３ Ｓｉ第２相を持つ合金を有する。他の構成では、基体材料は、セラミック・マトリクス複合材料（ＣＭＣ）、例えば、ＳｉＣ繊維で強化した炭化珪素（ＳｉＣ）マトリクスを有する。他の構成では、基体材料は、ＴｉＡｌ基金属間化合物を有する。
選択的に堆積される被膜４２は、様々な技術を使用して設置又は堆積することができる。特定のプロセスでは、被膜４２はイオン・プラズマ堆積（これは、当該分野では「陰極アーク堆積」としても知られている）を遂行することによって堆積することができる。イオン・プラズマ堆積装置及び方法の例が、本出願人に譲渡された米国特許第７８７９２０３号（発明者「Ｗｅａｖｅｒ等」、発明の名称「陰極アーク・イオン・プラズマ堆積方法及び装置」に記載されており、その全体を引用により本書に取り入れる。本発明に関連して簡単に述べると、イオン・プラズマ堆積では、所望の被膜材料を生成する組成を持つ消耗性の陰極を、真空室内に配置し、次いで基体３２を真空環境内に配置し、次いで基体３２及び陰極に対して選択的堆積手段４７（スクリーン４４又はマスク４５）を位置決めし、次いで陰極に電流を供給して陰極面にアークを形成し、その結果、陰極面からアーク誘起侵食を生じさせ、次いで陰極からの被膜材料を基体３２の表面３４上に堆積させる。
イオン・プラズマ堆積を用いて堆積された被膜の限定でない様々な例が、米国特許第５６２６４６２号に記載されている。或る特定の高温ガス流路コンポーネントの場合、被膜はニッケル基又はコバルト基合金を有し、より詳しく述べると、超合金又は（Ｎｉ，Ｃｏ）ＣｒＡｌＹ合金を有する。基体材料がγ及びγ’相の両方を含有するニッケル基超合金である場合、被膜は、米国特許第５６２６４６２号に記載されているように、同様な組成の材料を有することができる。更に、超合金の場合、被膜はγ’Ｎｉ３ Ａｌ系列の合金に基づいた組成を有することができる。
他のプロセス構成では、被膜４２は、溶射プロセス及び低温スプレー・プロセスの内の少なくとも１つを遂行することによって選択的に堆積される。例えば、溶射プロセスは、燃焼溶射又はプラズマ溶射を有することができる。燃焼溶射は、高速酸素燃料スプレー（ＨＶＯＦ）又は高速空気燃料スプレー（ＨＶＡＦ）を有することができ、またプラズマ溶射は、大気（例えば、空気又は不活性ガス）プラズマ溶射、又は低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ、これはまた、真空プラズマ溶射（ＶＰＳ）として知られている）を有することができる。限定ではない一例では、（Ｎｉ，Ｃｏ）ＣｒＡｌＹ被膜がＨＶＯＦ又はＨＶＡＦによって選択的に堆積される。被膜４２を選択的に堆積するための他の技術の例としては、限定するものではないが、スパッタリング、電子ビーム物理的蒸着、閉込め式メッキ、及び電気メッキが挙げられる。
１つ以上の溝４８は、多数の異なる形状の内の任意の形状を持つように構成することができる。図３Ａ、３Ｂ、５Ａ及び図６〜図８Ｂに示されている構成例では、１つ以上の溝４８は実質的に矩形の断面を持つ。図４Ａ、４Ｂ及び５Ｂに示されている構成例では、１つ以上の溝４８は斜めの側壁を持つように設けられている。いずれの場合も１つ以上の溝４８は実質的に真っ直ぐな壁を持つものとして示されているが、１つ以上の溝４８は任意の壁形状を持つことができ、例えば、それらは真っ直ぐでも湾曲していてもよい。
図４Ａ及び図４Ｂについて前に述べたように、被膜４２の選択的堆積の後、１つ以上の画成された溝４８及び基体３２は、随意選択により、様々な技術を用いて更に画成することができる。１つ以上の溝４８を更に画成するための技術の例としては、研磨液体噴射、プランジ電解加工（ＥＣＭ）、回転電極を用いた放電加工（ＥＤＭ）（すなわち、フライスＥＤＭ）、及び／又はレーザ加工が挙げられる。レーザ加工技術の例が、本出願人に譲渡された米国特許出願公開第２０１１／０１８５５７２号（発明者「Ｂ．Ｗｅｉ等」、発明の名称「成形空気孔を形成するためのプロセス及びシステム」）に記載されており、その全体を引用により本書に取り入れる。ＥＤＭ技術の例が、本出願人に譲渡された米国特許出願公開第２０１１／０２９３４２３号（発明者「Ｒ．Ｂｕｎｋｅｒ等」、発明の名称「シェブロン膜冷却孔を含む製品及び関連プロセス」）に記載されており、その全体を引用により本書に取り入れる。
特定のプロセスでは、研磨液体噴射４１を用いて、１つ以上の溝４８を更に画成し且つ冷却供給孔４３を形成することができる（図４及び図５Ａ／５Ｂ）。研磨液体噴射穿孔プロセス及びシステムの例が、また米国特許出願公開第２０１１／０２９３４２３号に記載されている。米国特許出願公開第２０１１／０２９３４２３号に説明されているように、研磨液体噴射プロセスは、典型的には、高圧水の流れの中に懸濁させた研磨粒子（例えば、研磨「グリット」）の高速の流れを利用する。液体の圧力は、大幅に変えることができるが、多くの場合、約３５〜６２０ＭＰａの範囲内にある。多種類の研磨材、例えば、ガーネット、酸化アルミニウム、炭化珪素、ガラス玉など、を使用することができる。有利なこと、研磨液体噴射による機械加工技術の能力により、被加工部分の形状に対する制御と共に変化する深さまで段階的に材料の除去を容易に行える。これにより、１つ以上のチャンネル４０に供給する１つ以上の内部冷却供給孔４３を、一定断面の真っ直ぐな孔、成形した孔（例えば、楕円形の孔）、或いは先細又は末広形の孔（図示せず）として穿孔することが可能になる。
更に、米国特許出願公開第２０１１／０２９３４２３号に説明されているように、水噴射システムは、多軸コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）装置（図示せず）を含むことができる。ＣＮＣシステム自体は、当該分野において公知であり、例えば、米国特許第７３５１２９０号（発明者「S. Rutkowski等」、発明の名称「ロボット式ペン」）に記載されており、その全体を引用により本書に取り入れる。ＣＮＣシステムは、多数のＸ、Ｙ及びＺ軸、並びに傾斜軸に沿って切削工具を動かすことができる。
図３〜図１１に示されている様々な実施形態について、製造方法は更に、選択的に堆積された被膜４２の表面５０の少なくとも一部分を処理して、少なくともそれぞれの溝４８の頂部の付近において被膜４２を塑性変形することを含む。その結果の処理後の被膜４２が、例えば、図６及び図７に示されている。１つ以上の溝４８の頂部の各々に存在する空隙５２が、例えば、図６に示されているように、処理の結果として小さくなる。このように、表面５０を処理することは、被膜材料４２の永久的な変形に影響を与える。有利なことに、溝４８の頂部の空隙５２を小さくすることによって、製造方法は、例えば、図７及び図８Ａ／８Ｂに示されているように、１つ以上の追加の堆積された被膜が開口部に直接に（すなわち、犠牲充填材を使用することなく）橋を形成する能力を改善する。更に、１つ以上の溝４８の頂部の各々に存在する空隙５２を小さくすることによって、製造方法は、１つ以上の溝４８各々の頂部の幅について厳しくない機械加工の仕様を使えるようにする。有利なことに、この機械加工の仕様を軽減することによって、製造方法は、チャンネルについての機械加工のコストを低減させることができる。更に、被膜４２を塑性変形することによって、構造用超合金基体の望ましくない再結晶化を招くことのある基体３２の局在化した組成変形を低減し又は防止しすることができる。
前に述べたように、製造方法は更に、随意選択により、被膜４２の堆積の前に又は堆積中に、基体３２を予め加熱することを含む。更に、製造方法は更に、随意選択により、被膜４２が選択的に堆積された後で、且つ図６について説明したように被膜４２の表面を処理する前に、コンポーネント３０を熱処理すること（例えば、１１００℃で２時間にわたって真空熱処理すること）を含むことができる。このように、被膜３２の表面５０を処理する工程は、前熱処理又は後熱処理とすることができる。このような随意選択による熱処理は、基体３２への被膜４２の付着を改善し、及び／又は被膜４２の延性を増大させることができ、これらの両方は、被膜４２を塑性変形して溝４８の頂部の空隙５２を小さくするように、被覆された基体３２を処理することを容易にする。また、製造方法は更に、随意選択により、１つ以上のグリット・ブラスト操作を遂行する工程を含むことができる。例えば、基体表面３２に対して、随意選択により、被膜４２の堆積の前にグリット・ブラスト操作を行うことができる。更に、処理後の被膜表面５０に対して、随意選択により、グリット・ブラスト操作を行って、その後に堆積される追加の被膜（以下に説明する）の付着を改善することができる。グリット・ブラスト操作は、典型的には、熱処理の直前よりは、むしろ熱処理後に遂行される。
本出願人に譲渡された２０１１年９月２３日出願の米国特許出願第１３／２４２１７９号（発明者「Ｒ．Ｂｕｎｋｅｒ等」、発明の名称「冷却チャンネルを持つコンポーネント及び製造方法法」）では、基体３２に同様な処理を適用している。しかしながら、被膜４２を処理することによって、前述の方法は、被膜４２が基体３２よりも一層延性であり、従って塑性変形に一層適していると云う理由で、有利である。更に、変形処理によって被膜４２中に誘起された欠陥は、被覆されたコンポーネントに与える機械的影響が低く、またその後の熱処理の際に基体３２中の欠陥よりも容易に治癒することができる。従って、被膜４２を持つシステムは、前述の方法を用いると、米国特許出願第１３／２４２１７９号の方法を用いる被膜無しの基体の場合に可能なよりも大きく変形させることができる。更に、被膜４２のみに変形を限定することによって、これはまた、（米国特許出願第１３／２４２１７９号の方法と比べて）基体３２の再結晶化を避けることができ、これにより繰返し荷重の下で機械的特性を改善することができる。
明確に図示されていないが、特定の用途では、被膜３２の表面５０の処理により、１つ以上の溝４８の各々の頂部の付近において被膜４２中の空隙５２を小さくする。ここで、「空隙を小さくする」とは、処理後の空隙の幅が処理前の幅よりも小さくなることを意味する。特定の構成では、前記の処理は開口部を幾何学的に閉じることができ、ここで用いられる「幾何学的に閉じる」とは、被膜４２を溝開口部の反対側の被膜４２と密に接近させて、空隙５８を実質的に閉止することを意味する。従って、ここで用いられる「幾何学的に閉じる」ことは、冶金学的に結合することと等価ではない。しかしながら、或る特定のプロセス構成では、冶金学的結合部が実際に形成されることがある。有利なことに、空隙５２の大きさを小さくすることは、１つ以上の追加の堆積された被膜が開口部に直接に橋を形成する能力を更に改善する。
被膜３２の表面５０は、１つ以上の溝４８の各々の頂部の空隙５２が小さくなるように少なくとも溝４８の付近において被膜４２（及びまた可能性として基体３２の一部分）を塑性変形するために、限定するものではないが、表面５０のショット・ピーニング(shot peening)、表面５０の水噴射ピーニング、表面５０のフラッパ(flapper) ピーニング、表面５０の重力ピーニング、表面５０の超音波ピーニング、表面５０のバーニシング（burnishing：琢磨）、表面５０の低塑性バーニシング、及び表面５０のレーザ衝撃ピーニングを含む様々な技術の内の１つ以上を用いて処理することができる。一実施形態では、被膜４２によって被覆されていない基体３２の部分にピーニングが影響を及ぼすことを防止するためにマスクが用いられる。マスクは、用いられたとき、その後に洗脱又は機械的破壊のような手段によって除去することができる。
特定のプロセスでは、被膜３２の表面５０はショット・ピーニングによって処理される。図６に示されているように、例えば、ショット・ピーニングは、典型的には、被膜３２の表面５０に多数の凹凸５６を生じさせる。ピーニング処理中、冷却パターン寸法、より詳しく述べると、１つ以上の溝４８の空隙５２の各々の寸法は、ショットの直径よりも小さくしなければならない。一実施形態では、部品上に大きさの異なる領域を維持するために、利用されるピーニングのためのショットの大きさを異なる大きさにすることができると予想される。有利なことに、表面の凹凸は、表面５０の上に堆積された１つ以上の追加の被膜による橋の形成、具体的には、イオン・プラズマ堆積、電子ビーム物理的蒸着及びスパッタリングのような処理を用いて堆積された被膜による橋の形成に役立つことができる。
他のプロセスでは、被膜３２の表面５０はバーニシング（琢磨）によって処理することができる。表面処理される材料及び所望の変形に応じて、様々なバーニシング技術を用いることができる。限定ではないバーニシング技術の例としては、例えば、ローラー、ピン又はボールを用いて、被膜３２の表面５０を可塑的にマッサージすること、及び低塑性バーニシングが挙げられる。
１つ以上の溝４８の各々の頂部の空隙５２は特定の用途に基づいて変わる。しかしながら、或る特定の構成では、１つ以上の溝４８の各々の頂部の空隙５２は、被膜３２の表面５０を処理する前では約８〜４０ミル（約０．２〜１．０ｍｍ）であり、また、１つ以上の溝４８の各々の頂部の空隙５２は、被膜３２の表面５０を処理した後では約０〜１５ミル（０〜０．４ｍｍ）である。
特定の構成では、被膜３２の表面５０を処理する工程は、「マッシュルーム」状の被膜４２を形成するように被膜表面５０を変形して、１つ以上の溝４８の各々の付近において「ファセット（facet ：切り子面状の小面）」を形成する。本書で用いられる「ファセッティング(faceting)」は、例えば、図６に丸まった領域に示されているように、溝４８の付近の表面５０を溝４８へ向かって傾斜させることと理解されたい。上記のように選択的に堆積された被膜４２を変形した後、この段階では、任意の追加の被膜層（１つ又は複数）の堆積の前に、随意選択の加熱処理工程を用いることができる。
例えば、図７及び図１０に示されているように、製造方法は更に、空隙５２に橋を形成するために、被膜３２の表面５０の少なくとも一部分の上に追加の被膜５４を堆積することを含む。ここで、この追加の被膜５４は１つ以上の異なる被膜層を有することができることに留意されたい。例えば、被膜５４は、追加の構造用被膜、及び／又は、結合被膜、断熱被膜（ＴＢＣ）及び耐酸化性被膜のような随意選択による追加の被膜層（１つ又は複数）を含むことができる。特定の構成の場合、追加の被膜５４は外側構造用被膜層を有する。例えば、図７に示されているように、基体３２、選択的に堆積された被膜４２及び追加の被膜５４は、コンポーネント３０を冷却するための１つ以上の冷却チャンネル４０の各々を画成する。
特定の構成では、被膜４２及び追加の被膜５４の組み合わさった厚さは、工業用コンポーネントの場合は、０．１〜２．０ミリメートル、より詳しくは、０．２〜１ミリメートル、また更に詳しくは、０．２〜０．５ミリメートルである。航空機用コンポーネントの場合は、この厚さの範囲は、典型的には、０．１〜０．２５ミリメートルである。しかしながら、特定のコンポーネント３０についての要件に応じて他の厚さを利用することができる。
追加の被膜層（１つ又は複数）５４は、様々な技術を用いて堆積することができる。被膜を形成するための堆積技術の例は、前に列挙した。構造用被膜に加えて、結合被膜、ＴＢＣ及び耐酸化性被膜もまた、前に述べた技術を用いて堆積することができる。
或る特定の構成では、被膜４２を選択的に堆積し、また追加の被膜５４を堆積するために、複数の堆積技術を用いるのが好ましい。例えば、被膜４２は、イオン・プラズマ堆積を用いて選択的に堆積することができ、またその後に堆積される追加の被膜層は、燃焼溶射プロセス又はプラズマ溶射プロセスのような他の技術を用いて堆積することができる。同様に、複数の追加の被膜５４の層を堆積するために複数の堆積技術を用いることができる。使用される材料に応じて、被膜層について異なる堆積技術を使用することは、例えば、限定するものではないが、歪み許容度、強度、付着力、及び／又は延性のような特性を向上させることができる。
図８Ａ及び図８Ｂに示されているように、被膜５４の堆積（及びセラミック被膜のような任意の他の被膜の設置）の後、冷却パターンを完成するために、追加の被膜５４（及びその後に堆積された被膜）を含む頂部の被膜を貫通する１つ以上の冷却孔５８を機械加工することができ、その際、これらの１つ以上の冷却孔５８は、該１つ以上の冷却孔５８が冷却パターンと、より詳しくは、１つ以上の冷却チャンネル４０と流体連通する限り、任意の所望の場所に且つパターンで設けることができる。１つ以上の冷却孔５８は、図８Ａに最も良く示されているように、（前に述べたように）局部表面に直角に形成し、又は成形等を含めて斜めに形成することができる。必要な場合、１つ以上の冷却孔５８の一部分５９を、図８Ｂに最も良く示されているように、基体３２を貫通するように機械加工して、コンポーネント３０の内部領域３８と直接連通させることができる。
次に、図１１について説明すると、本書に図示し説明した１つ以上の実施形態に従った、１つ以上の冷却チャンネル４０を含むコンポーネント３０を製造する方法６０の一実施例を示す流れ図である。方法６０は、最終的に１つ以上の冷却チャンネル４０を含むコンポーネント３０製造するために、工程６２において、最初は基体３２を用意して、被膜４２を選択的に堆積する。被膜４２の選択的堆積は、寸法要件が満たされている限り、格子状幾何学的形状、又は湾曲形状を含む任意の幾何学的形状に構成することのできるパターンを含む。被膜４２は、随意選択により、その後の処理工程の前に、又は製造工程中に、熱処理することができる。次いで、工程６４において、被膜４２は、随意選択により、選択的に堆積された被膜４２の一部分を選択的に除去するように機械加工することにより、基体３２の中まで入り込むように又は入り込まないようにして、１つ以上の溝４８を更に画成する。次いで、機械加工する工程６６において、１つ以上の冷却供給孔４３を基体３２の中に画成する。１つ以上の冷却供給孔４３は、内部空間３８と流体連通するように設けられる。次いで、被膜３２の表面５０を、例えば、ショット・ピーニング処理工程６８において処理することにより、被膜３２の表面５０を変形し、より詳しく述べると、「マッシュルーム」状に変形して、１つ以上の溝４８の空隙５２を狭める。次いで、工程７０において、追加の被膜５４を被膜４２の被処理表面５０上に堆積することにより、空隙５２を閉止して、１つ以上の冷却チャンネル４０を画成する。最後に、工程７２において、１つ以上の冷却孔５８を被膜５４の中に機械加工する。１つ以上の冷却孔５８は、冷却パターンと流体連通するように被膜５４中の任意の場所に且つパターンで機械加工される。処理後、内部空間通路３８、内部通路３８と流体連通する１つ以上の冷却供給孔４３、並びに選択的に堆積された被膜４２の中に形成され且つ１つ以上の冷却供給孔５８と流体連通する１つ以上の冷却チャンネル４０を含むコンポーネント３０が提供される。ここで、幾つかの冷却チャンネルの冷却出口を接続することのできる出口トレンチを含むような多数の別の形態をとることができることを理解されたい。出口トレンチについては、本出願人に譲渡された米国特許出願公開第２０１１／０１４５３７１号（発明者「Ｒ．Ｂｕｎｋｅｒ等」、発明の名称「冷却チャンネルを持つコンポーネント及び製造方法」）に記載されており、その全体を引用により本書に取り入れる。
有利なことに、上述の製造方法は、塑性変形するように被膜３２の表面５０を処理しすることによって、被膜４２に形成された１つ以上の溝４８の各々の中の空隙５２を完全に又は部分的に閉じることができる。これは、次いで、追加の被膜５４により空隙５２に橋を形成することを容易にする。これは、或る処理された被膜の上に設けられたとき、マイクロ構造及び強度に関してより一様な被膜を提供する。
本発明の或る特定の特徴のみを図示し説明したが、当業者には種々の修正および変更をなし得よう。従って、「特許請求の範囲」の記載が本発明の真の精神および趣旨の範囲内にあるこの様な全ての修正および変更を包含するものとして記載してあることを理解されたい。
最後に、本願発明の代表的な実施態様を以下に述べる。
［実施態様１］
外側表面及び少なくとも１つの内部空間を持つ基体を用意する工程と、
前記基体の少なくとも一部分の上に被膜を選択的に堆積して、各々が前記被膜に沿って少なくとも部分的に延在する１つ以上の溝を前記被膜中に画成する工程と、
少なくともそれぞれの溝の頂部の付近において前記被膜を塑性変形するように前記被膜の表面の少なくとも一部分を処理して、前記溝の頂部の空隙を小さくする工程と、
前記被膜の前記表面の少なくとも一部分を覆うように１つ以上の追加の被膜を設ける工程であって、前記基体、前記被膜及び前記追加の被膜が、所与のコンポーネントを冷却するための１つ以上のチャンネルを画成するようにした工程と、
を有する製造方法。
［実施態様２］
前記基体の少なくとも一部分の上に被膜を選択的に堆積する前記工程は、その中に所与のパターンが画成され且つ前記基体と被膜の供給源との間に配置されたスクリーン又はマスクを使用して、被膜を選択的に堆積する工程を含んでいる、実施態様１記載の製造方法。
［実施態様３］
更に、前記選択的に堆積された被膜及び前記基体の一部分の内の１つ以上を機械加工して前記１つ以上の溝を更に画成する工程を有している実施態様１記載の製造方法。
［実施態様４］
機械加工する前記工程は、研磨液体噴射、プランジ電解加工（ＥＣＭ）、回転電極を用いた放電加工（ＥＤＭ）（すなわち、フライスＥＤＭ）、及びレーザ加工の内の１つ以上を使用することを含んでいる、実施態様３記載の製造方法。
［実施態様５］
前記選択的に堆積された被膜の表面を処理する前記工程は、前記表面のショット・ピーニング、前記表面の水噴射ピーニング、前記表面のフラッパ・ピーニング、前記表面の重力ピーニング、前記表面の超音波ピーニング、前記表面のバーニシング、前記表面の低塑性バーニシング及び前記表面のレーザ衝撃ピーニングの内の１つ以上を遂行して、少なくとも前記溝の付近において前記被膜を塑性変形する工程を有している、実施態様１記載の製造方法。
［実施態様６］
前記処理する前記工程は、前記選択的に堆積された被膜の前記表面に複数の凹凸を生じさせる、実施態様５記載の製造方法。
［実施態様７］
前記選択的に堆積された被膜の表面を処理する前記工程は、記表面のショット・ピーニングを行う工程を有している、実施態様５記載の製造方法。
［実施態様８］
前記表面のショット・ピーニングでは、前記１つ以上の溝の頂部の空隙よりも大きい直径を持つピーニング粒子を含んでいる、実施態様７記載の製造方法。
［実施態様９］
前記溝の頂部の空隙は、前記被膜の表面の処理の前では約０．２〜１．０ｍｍであり、また前記溝の頂部の空隙は、前記被膜の表面が処理された後では約０〜０．４ｍｍである、実施態様１記載の製造方法。
［実施態様１０］
前記追加の被膜は、外側構造用被膜層、結合被膜及び断熱被膜の内の１つ以上を有している、実施態様１記載の製造方法。
［実施態様１１］
前記追加の被膜は外側構造用被膜層を有している、実施態様１記載の製造方法。
［実施態様１２］
外側表面及び少なくとも１つの内部空間を持つ基体を用意する工程と、
前記基体の少なくとも一部分の上に被膜を選択的に堆積して、各々が前記被膜に沿って少なくとも部分的に延在する１つ以上の溝を前記被膜中に画成する工程と、
前記選択的に堆積された被膜及び前記基体の一部分の内の１つ以上を機械加工して、前記１つ以上の溝を更に画成する工程と、
少なくともそれぞれの溝の頂部の付近において前記被膜を塑性変形し且つ前記溝の付近において構造用被膜の表面をファセッティングするように前記被膜の表面の少なくとも一部分を処理して、前記溝の頂部の空隙を小さくする工程と、
前記被膜の前記表面の少なくとも一部分を覆うように１つ以上の追加の被膜を設ける工程であって、前記基体、前記被膜及び前記追加の被膜が、所与のコンポーネントを冷却するための１つ以上のチャンネルを画成するようにした工程と、
を有する製造方法。
［実施態様１３］
前記基体の少なくとも一部分の上に被膜を選択的に堆積する前記工程は、その中に所与のパターンが画成され且つ前記基体と被膜の供給源との間に配置されたスクリーン又はマスクを使用して、被膜を選択的に堆積する工程を含んでいる、実施態様１２記載の製造方法。
［実施態様１４］
前記選択的に堆積された被膜の表面を処理する前記工程は、前記表面のショット・ピーニング、前記表面の水噴射ピーニング、前記表面のフラッパ・ピーニング、前記表面の重力ピーニング、前記表面の超音波ピーニング、前記表面のバーニシング、前記表面の低塑性バーニシング及び前記表面のレーザ衝撃ピーニングの内の１つ以上を遂行して、少なくともそれぞれの溝の頂部の付近において前記被膜を変形し且つ前記溝の少なくとも１つの縁に隣接した構造用被膜の表面をファセッティングする工程を有している、実施態様１２記載の製造方法。
［実施態様１５］
前記選択的に堆積された被膜の表面を処理する前記工程は、前記表面のショット・ピーニングを遂行する工程を有し、該ショット・ピーニングは前記構造用被膜の表面に複数の凹凸を生じさせる、実施態様１４記載の製造方法。
［実施態様１６］
前記表面のショット・ピーニングでは、前記１つ以上の溝の各々の頂部の空隙よりも大きい直径を持つピーニング粒子を含んでいる、実施態様１５記載の製造方法。
［実施態様１７］
前記追加の被膜は、外側構造用被膜層、結合被膜及び断熱被膜の内の１つ以上を有している、実施態様１２記載の製造方法。
［実施態様１８］
外側表面及び内側表面を持つ基体であって、該内側表面が少なくとも１つの内部空間を画成している当該基体と、
前記基体の少なくとも一部分の上に選択的に堆積された被膜であって、当該選択的に堆積された被膜はその中に１つ以上の溝を画成していて、その各々の溝は当該選択的に堆積された被膜の外側表面に沿って少なくとも部分的に延在し、また当該選択的に堆積された被膜の表面がそれぞれの溝の付近においてファセッティングされ、またそれぞれの溝の底部及び前記基体を貫通して、前記溝をそれぞれの供給内部空間と流体連通関係に接続する１つ以上の供給孔が形成されている、当該選択的に堆積された被膜と、
前記選択的に堆積された被膜の少なくとも一部分を覆うように配置された追加の被膜であって、前記基体、前記選択的に堆積された被膜及び前記追加の被膜が、コンポーネントを冷却するための１つ以上のチャンネルを画成するようにした、当該追加の被膜と、
を有するコンポーネント。
［実施態様１９］
前記それぞれの溝の付近において前記選択的に堆積された被膜の表面に複数の凹凸が形成されている、実施態様１８記載のコンポーネント。
［実施態様２０］
前記追加の被膜は、外側被膜層、結合被膜及び断熱被膜の内の１つ以上を有している、実施態様１８記載のコンポーネント。
１０ ガスタービン・システム
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン
１８ シャフト
２０ 燃料ノズル
３０ 高温ガス・コンポーネント
３２ 基体
３４ 外側表面
３６ 内側表面
３８ 内部空間
４０ 表面冷却チャンネル
４１ 研磨液体噴射
４２ 被膜
４３ 冷却供給孔
４４ 中間スクリーン
４５ マスク
４６ 被膜雲
４７ 選択的堆積手段
４８ 溝
５０ 被膜４２の表面
５２ 空隙
５４ 追加の被膜
５６ 表面の凹凸
５８ 冷却孔
５９ 一部分の冷却孔
６０ 方法
６２ 基体を用意し、該基体の外側表面上に被膜を選択的に堆積して、該被膜の中に１つ以上の溝を画成する
６４ 随意選択により前記被膜を機械加工して、前記１つ以上の溝を更に画成する
６６ 前記基体に１つ以上の冷却孔を機械加工する
６８ ピーニングによって前記被膜の上側部分を処理して、前記被膜を変形する
７０ 前記処理後の被膜の外側表面上に追加の被膜を堆積して、冷却チャンネルを画成する
７２ 前記追加の被膜に１つ以上の冷却孔を機械加工する

Claims (10)

  1. 外側表面及び少なくとも１つの内部空間を持つ基体を用意する工程と、
    前記基体の少なくとも一部分の上に被膜を選択的に堆積して、各々が前記被膜に沿って少なくとも部分的に延在する１つ以上の溝を前記被膜中に画成する工程と、
    少なくともそれぞれの溝の頂部の付近において前記被膜を塑性変形するように前記被膜の表面の少なくとも一部分を処理して、前記溝の頂部の空隙を小さくする工程と、
    前記被膜の前記表面の少なくとも一部分を覆うように１つ以上の追加の被膜を設ける工程であって、前記基体、前記被膜及び前記追加の被膜が、所与のコンポーネントを冷却するための１つ以上のチャンネルを画成するようにした工程と、
    を有する製造方法。
  2. 前記基体の少なくとも一部分の上に被膜を選択的に堆積する前記工程は、その中に所与のパターンが画成され且つ前記基体と被膜の供給源との間に配置されたスクリーン又はマスクを使用して、被膜を選択的に堆積する工程を含んでいる、請求項１に記載の製造方法。
  3. 更に、前記選択的に堆積された被膜及び前記基体の一部分の内の１つ以上を機械加工して前記１つ以上の溝を更に画成する工程を有している請求項１に記載の製造方法。
  4. 前記選択的に堆積された被膜の表面を処理する前記工程は、前記表面のショット・ピーニング、前記表面の水噴射ピーニング、前記表面のフラッパ・ピーニング、前記表面の重力ピーニング、前記表面の超音波ピーニング、前記表面のバーニシング、前記表面の低塑性バーニシング及び前記表面のレーザ衝撃ピーニングの内の１つ以上を遂行して、少なくとも前記溝の付近において前記被膜を塑性変形する工程を有している、請求項１に記載の製造方法。
  5. 前記処理する前記工程は、前記選択的に堆積された被膜の前記表面に複数の凹凸を生じさせる、請求項４に記載の製造方法。
  6. 前記選択的に堆積された被膜の表面を処理する前記工程は、記表面のショット・ピーニングを行う工程を有している、請求項４に記載の製造方法。
  7. 前記表面のショット・ピーニングでは、前記１つ以上の溝の頂部の空隙よりも大きい直径を持つピーニング粒子を含んでいる、請求項６に記載の製造方法。
  8. 外側表面及び内側表面を持つ基体であって、該内側表面が少なくとも１つの内部空間を画成している当該基体と、
    前記基体の少なくとも一部分の上に選択的に堆積された被膜であって、当該選択的に堆積された被膜はその中に１つ以上の溝を画成していて、その各々の溝は当該選択的に堆積された被膜の外側表面に沿って少なくとも部分的に延在し、また当該選択的に堆積された被膜の表面がそれぞれの溝の付近においてファセッティングされ、またそれぞれの溝の底部及び前記基体を貫通して、前記溝をそれぞれの供給内部空間と流体連通関係に接続する１つ以上の供給孔が形成されている、当該選択的に堆積された被膜と、
    前記選択的に堆積された被膜の少なくとも一部分を覆うように配置された追加の被膜であって、前記基体、前記選択的に堆積された被膜及び前記追加の被膜が、コンポーネントを冷却するための１つ以上のチャンネルを画成するようにした、当該追加の被膜と、
    を有するコンポーネント。
  9. 前記それぞれの溝の付近において前記選択的に堆積された被膜の表面に複数の凹凸が形成されている、請求項８に記載のコンポーネント。
  10. 前記追加の被膜は、外側被膜層、結合被膜及び断熱被膜の内の１つ以上を有している、請求項８に記載のコンポーネント。
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