JP3677553B2 - 保護被覆 - Google Patents

Description

本発明は基板上の保護被覆形成に関する。このような被覆は特に腐食や侵食の起こりやすい高温の環境にさらされる構成部分に用いられる。このような被覆の本来的な、しかし必須ではない単独の付与は、ガスタービンエンジンの部品、特にそのスーパアロイ構成部分、例えばガスタービン軸、リング、ディスク、燃焼缶部品、ステータ・ロータ・ブレード、案内羽根等への付与である。本発明はそのような部品、およびそのような部品を組込んだ機械、車両あるいは固定装置に関する。
ガスタービンの構成部分、特にその燃焼器の近く及び下流における内部構成部分は、高温に対して高い強度と耐食性が要求されるということが随分前から認識されていた。
そのような構成部分に、高温に対する充分な強度を与えるために、スーパアロイ材の耐負荷構造を設けることは公知である。使用する典型的なスーパアロイ（例えば、ＩＮ１００、ＩＮ７１８、ＩＮ７３８、ＭＡＲ−Ｍ００２、ＭＡＲ−Ｍ２４７、ＣＭＳＸ−４、ＰＷＡ１４８０及びＰＷＡ１４８４という商品名で知られているもの）は、Ｎｉ、ＣｏおよびＦｅをベースとし、特別な応用要求に基づくスーパアロイである。ＦｅとＣｏをベースとするスーパアロイは、強化された固溶体であることが多い。Ｎｉベースのアロイは主成分としてＮｉを含み、所定量のＣｒ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ、ＷあるいはＴａを含むことが多く、強化された固溶体あるいはデポジション（析出）であることが多い。Ｎｉベースの強化デポジション・アロイは、ガスタービン構成部分に広く使用され、しばしばＡｌ、ＴｉあるいはＮｂが含まれていて適当な熱処理にデポジットされた第２の相を生じる。ガスタービン構成部分に使用されるＮｉベース強化デポジション・スーパアロイの例としては、ＩＮＣＯ ７１３、Ｂ−１９００、ＩＮ１００、ＭＡＲ−Ｍ ２００、ＭＡＲ−Ｍ ２４７という商品名をもつものが知られている。Ｃｏベースのスーパアロイの例としては、ＭＡＲ−Ｍ ５０９及びＨａｙｎｅｓ １８８があり、ＦｅベースのスーパアロイとしてはＩｎｃｏｌｏｙ ８０２及びＩｎｃｏｌｏｙ ９０３がある。スーパアロイのガスタービン構成部分は、時には圧延あるいは鋳造され、あるいはまたよりひどい動作状態のために、方向強化され、あるいは単結晶構造の形にされてよい。
スーパアロイそれ自体は通常腐食性／酸化性の稼働中雰囲気に耐えることができないので、耐食材でスーパアロイ構成部分を被覆することは常識となっている。
１つの方法はスーパアロイをアルミ化することである。これは通常いわゆるパック・アルミナイジング法を用いて、あるいは物理的蒸着によって達成される。これらの方法は、Ｎｉベースのスーパアロイの場合にＮｉＡｌのようなアルミ化物を形成するためのスーパアロイへのＡｌ拡散に関連する。稼働中、Ａｌ₂Ｏ₃の表面層が下の物質を保護するために形成されるが、これは熱膨張および収縮によって剥離する傾向がある。これは、Ａｌを外方に拡散することによって徐々に修復され、最終的に、ある特別な場所にもはや充分なＡｌがなくて剥離物質に置換された時に、スーパアロイ構成部分は迅速な局所的腐食を生じやすい。クローム化物あるいはシリコン化物を含む表面層を形成するために、クロームおよびシリコンを共に、あるいはどちらか単独に、それのみを、あるいはアルミニウムを付加して、スーパアロイに拡散することは好ましいことである。以下、主としてアルミナイジングについて言及するが、この言及は、必要な変更を加えてクロマイジング及び／またはシリコナイジングに代替的に言及しているものと解釈すべきである、と理解されたい。
もう１つの方法は、例えば、ＭＣｒＡｌＹ、ＭＣｒＡｌＨｆ、ＭＣｒＡｌＹＨｆ、ＭＣｒＡｌＹＨｆＳｉ及びＣｒＡｌＴａＹの上塗りでスーパアロイを被覆することである。ここでＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅあるいはそれらの混合である。Ｙ、ＳｉあるいはＨｆの添加はＡｌ₂Ｏ₃が表面から剥離することを防ぎ、構成部分の寿命延長を助ける。この上塗り材料は、プラズマスプレー、あるいは例えば我々が英国特許ＧＢ−Ｂ−２１６７４４６に記載したような共デポジション方法で塗布することができる。通常、これらの材料で構成部分を被覆して厚さ７５−２００μｍあるいはそれ以上の層を形成する。この被覆方法は高価であるが、この程度の厚さで構成部分を被覆すると寿命を充分に延長することができるので、このコストを正当化する。しかし、ガスタービン構成部分への負荷が増加し続けるに従い、そのロータ・ブレードのような構成部分を非構造的材料で効果的に被覆することは望ましくなってくる。
この程度の厚さの層に関する問題としては、より近代的なガスタービンにおいては稼働中の条件が、徐々に、より極端になるので、この層は熱機械的な疲労割れを生じやすく、これは、特に被覆が例えばタービン・ブレードのような薄壁中空のスーパアロイ構成部分に塗布されると被覆の割れがブレード事故を起こすので、極めて望ましくない。
米国特許ＵＳＰ４，９３３，２３９はＮｉベーススーパアロイ上へのＣｏＣｒＡｌＹＳｉＨｆの０．００１インチ（２５．４μｍ）厚の上塗りのプラズマ・スプレーを記載している。プラズマ・デポジションの後、被覆はガラス・ビーズ・ピーニングされ、バック・セメンテーション混合でアルミ化され、最後に拡散及び析出を経て熱処理工程に置かれる。この明細書は、ＣｏＣｒＡｌＹＳｉＨｆ被覆の好適な塗布方法は、プラズマ・スプレーによることであると指摘している。しかしこの明細書はまた、一般的な記述として、上塗り被覆は例えばプラズマ・スプレー、電子ビーム蒸着、電気メッキ、スパッタリング、あるいはスラリ・デポジションなどで塗布することができると、述べている。この先行技術におけるピーニング作用の１つの理由は、このようにデポジットしたＭＣｒＡｌＹが特に滑らかでないからであると思われる。
さらにまた、上塗りの形態は、アルミニウムを上塗りを介してスーパアロイ基板の中へ完全に拡散させる目的で行なわれるアルミナイジング処理によって大きく変化させられる。
もう１つ別の問題は、上塗りに最初から存在するのであるが、重要な元素であるＹ、Ｓｉ及びＨｆが都合よく仕上がり製品の外表面近くに比較的大きい割合で存在することを確実にするのが困難であるということである。
本発明の目的は従来技術の上記問題を軽減することである。
本発明の第１の特徴によれば、基板の上に被覆を施す方法であって、上記基板にアルミナイジング、クロマイジングあるいはシリコナイジングを行い、前記基板上に電解あるいは無電解デポジション法によって、ＣｒＡｌＭ₂の粒子を含む浴から、金属Ｍ₁をマトリックスとして、Ｍ₁ＣｒＡｌＭ₂を共デポジットする工程を含み、上記Ｍ₁がＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素であり、Ｍ₂がＹ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ及び希土類元素からなる群から選ばれた少なくとも１つの元素である被覆方法が提供される。
本発明の１つの利点は、被覆方法の本質的特徴として、ピーニング工程を含んでいないことである。別の利点は、例えば、Ｙ、Ｓｉ及びＨｆというような重要元素を都合よく仕上がり製品の外表面近くに存在させることができる点である。さらに別の利点は、Ｍ₁ＣｒＡｌＭ₂をさらにアルミナイジングする必要がなく、仕上がり製品においてはるかにすぐれた形態が得られることである。
基板は、例えば、パック・アルミナイジング、物理的気相あるいはフレーム・スプレー・アルミナイジング、スパッタリングあるいは電気メッキを含む、種々異なる多くのアルミナイジング法の１つに従ってアルミ化することができる。好ましくは、基板はパック・アルミナイジング法でアルミ化するのがよい。同様に、クロマイジングあるいはシリコナイジングは同様な方法で達成することができる。
好ましい実施例においては、基板はプラチナ・アルミ化される。これは、アルミナイジングの前あるいは後でプラチナの層を例えば電気メッキでデポジットする工程を含んでいてもよい。プラチナの層は約５μｍあるいは約１０μｍの厚さにデポジットされてよい。パラジウムあるいはルテニウムをプラチナの代わりに、あるいはプラチナと共に用いてもよい。
金属マトリックスＭ₁と粒子ＣｒＡｌＭ₂との共デポジションの前に、熱処理を被覆工程に組み入れてもよい。
特に好適な実施例において、熱処理を金属マトリックスＭ₁と粒子ＣｒＡｌＭ₂との共デポジションの前に組み入れるか否かについては、熱処理はアルミナイジングとＭ₁ＣｒＡｌＭ₂被覆の間の望ましい量の均等化拡散が生じるように金属マトリックスＭ₁と粒子ＣｒＡｌＭ₂との共デポジションの後に行なわれる。好ましくは、アルミナイジングは例えばアルゴンあるいはヘリウムの制御された雰囲気においてほぼ９００℃でほぼ６時間パック・アルミナイジングによって行なわれる。その後、構成部分には真空中でほぼ１時間ほぼ１１００℃で後拡散処理を行い、その後被覆は真空中でほぼ１６時間ほぼ８７０℃で時効化される。アルミ化層の上へのＭ₁ＣｒＡｌＭ₂層のデポジション後に、構成部分は代替的にあるいは付加的に真空中でほぼ２時間ほぼ１０５０℃で熱処理される。
我々は、Ｍ₁ＣｒＡｌＭ₂層が、例えば安定化されるジルコニウム（例えば安定化石灰あるいはイットリア）のような熱障壁物質の層の引続いての塗布のための特に好適な接着被覆を提供する、ということを発見した。熱障壁物質は柱状物質の形でデポジットされてよい。好ましくは、熱障壁層は２５μｍより大きい厚さを有していてよく、また１００と２５０μｍの間の厚さを有していてよい。
熱障壁は好ましくは電子ビーム物理的蒸着あるいは空中におけるプラズマ・スプレーによって塗布される。
本発明においては、我々は金属マトリックスＭ₁と粒子ＣｒＡｌＭ₂との共デポジションの期間の１平方センチメートル当たりの電流密度を５ｍＡより小さく、より好ましくは３ｍＡより小さく、またさらに好ましくは２．５ｍＡに選択する。ある環境では１平方センチメートル当り約２ｍＡの電流密度がより好ましく、１平方センチメートル当り約１ｍＡの電流密度というのがその１例である。
本発明に用いることができる比較的小さい電流密度において、我々は、より小さい粒子は選択的にデポジットされる（例えば＜１５μｍ粉末を用いると、＞１０μｍ粒子は＜１０μｍ粒子ほど選択的にメッキできない）という点で、デポジットされた被覆における粒子構成は浴中における構成と異なる傾向に注目する。これは、特に驚くべきことである。それは、ファラデーの法則及びストークスの式に基づく理論（Ｊ．Ｆｏｓｔｅｒ他の論文「粒子の共デポジションによるマルチ・コンポーネント・アロイ被覆の生成」、トランザクションズ・オブ・インスティチュート・オブ・メタル・フィニシング、Ｖｏｌ．６３、Ｎｏ．３−４、ｐｐ．１１５−１１９、１９８５参照）において、適当な条件の電流密度と撹拌を用いれば、粒径が大きくなればなる程、粉末の特別な部分をデポジットされた被覆中に組込むのに必要な浴負荷が小さくなるからである。従って、より大きい粒子を選択的にメッキしたいと期待されるかもしれないが、我々は比較的小さい電流密度で反対のことが起こることを発見した。
一実施例において、Ｍ₁はＣｏを含む。これは特に滑らかな被覆を促すのに助けとなる。もし被覆中にＮｉが存在するのが望ましいならば、共デポジットされた物質の頂上に、あるいは共デポジション工程の前にアルミ化物被覆に直接にＮｉのフラッシュを電気メッキする。このＮｉのフラッシュは約２μｍの厚さでよい。
金属マトリックス材及び粒子は、共デポジットして５０μｍ、より好ましくは２５μｍより薄い厚さの層を形成することが好ましい。特に好ましい実施例においては、この層は約１５μｍの厚さであってよい。しかし、この層は１５ミクロンの厚さより小さくてもよく、約１２あるいは１０μｍ以下というのがその例である。多くの応用では、この層の厚さは５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上が特に好ましい。しかし、ある応用では、この層の厚さは１５μｍより大であってよい。
共デポジションは４０ｇ／ｌより少ない粒子の浴負荷で実施するのが好ましい。より好ましくは、約３０ｇ／ｌあるいはそれより低い浴負荷が用いられる。さらに好ましくは、約２０ｇ／ｌあるいはそれより低い浴負荷が用いられる。特に好ましい実施例では約１０ｇ／ｌの浴負荷が用いられているが、それより低い浴負荷、例えば約１ｇ／ｌが注目されている。これらの比較的低い浴負荷はデポジットされた被覆が多孔状に形成されないことを確実にしている。
粒子は球状であってよく、例えばノズル式アトマイザのような噴霧器を用いて形成してもよい。
好ましくは、浴中の粒子は＜１５μｍ、＜１２μｍあるいは＜１０μｍの粉末を含んでいてよい。
好ましい一実施例においては、浴中の粒子の分布は、１５と１２μｍの間が２５％、１２と１０μｍの間が４５％、１０μｍより下が３０％である。我々は、驚いたことには、そして期待しなかったことであるが、比較的低い電流密度によるメッキによって、小さい粒子が選択的にデポジットされるということを発見した。浴中の上記粉末分布が用いられると、デポジットされたＭ₁ＣｒＡｌＭ₂被覆における分布（デポジット中の粉末の重量パーセント）は、＜１０μｍが４５％、１０と１２μｍの間が５５％、１２と１５μｍの間が０％となる。
良好な被覆は、この改良工程を組込んだ方法、好ましくは改良工程が共デポジション工程に含まれた方法で得ることができる。
特に好ましい実施例においては、粒子の単層のみあるいは２層を含むＭ₁ＣｒＡｌＭ₂保護物質の層がデポジットされる。例えば、＜１５μｍ粉末が浴中に懸濁していると、この改良によって、望み通り、実質的に連続する１２あるいは１０μｍの単層粒子（デポジットされた最も大きい粒子のサイズはそれぞれ１２あるいは１０μｍである）を沈下することができる。別の好ましい方法では、４−８μｍの粉末を用いて、ほぼ１０、１２、１５あるいは２０ミクロン厚の２層あるいは３層が望み通り生成される。
このようにして、我々は比較的少量のＭ₁ＣｒＡｌＭ₂を必要とするだけで、Ａｌ₂Ｏ₃の剥離を防止するのに助けとなるＹ、ＳｉあるいはＨｆというような有用元素を提供する。これは、例えば、ロータ・ブレードというようなガスタービン構成部分にとって極めて望ましい。それは、基板（例えばロータ・ブレード）上の被覆材の全高、従って重量を耐食性を低下させることなく減少させることができるからである。従って、ロータ・ブレードはその重さの割に強く、そしてより高い回転力あるいは空力的な力を持続することができ、ガスタービンの性能を増加させる。
アルミ化層は３０−６０μｍ（典型的には５０μｍ）の初期厚さを有し、Ｍ₁ＣｒＡｌＭ₂層は熱処理後に１０−５０μｍの初期厚さを有するが、アルミ化層は低Ａｌ濃度で１０−２０μｍ厚の内部拡散領域と、高Ａｌ濃度で２０−４０μｍ厚の外部拡散領域とを有する。Ｍ₁ＣｒＡｌＭ₂層の厚さは実質的に熱処理には影響されない。Ｍ₁ＣｒＡｌＭ₂層に対するアルミ化層の厚さの比率は好ましくは４：１（例えば全厚さ５０μｍ）と１：１（例えば全厚さ１１０μｍ）の間である。言及した厚さは全て熱障壁層が含まれる場合には増加し、例えば層は１００−２５０μｍの範囲の厚さとなる。
一実施例において、アルミナイジング物質が塗布される基板は、ガスタービンの構成部分であるスーパアロイを含む。
この基板は、ガスタービン構成部分のガスにさらされる基板、例えばブレードのエーロホイル、基部あるいはカバー部分を含む。
共デポジション後、共デポジットされた物質は４０％より多くの粒子、ある応用では４５％を越える粒子からなる。
共デポジション工程の間、ガス、例えば空気あるいは不活性ガスを、浴中のある領域では溶液中で概ね上方への還流が生じ第２の領域では概ね下方への還流が生じるような場所へ注入してもよい。基板は共デポジションの間この第２の領域に置かれる。共デポジションの間、基板（あるいは部品を形成する構成部分）を水平な軸、あるいは水平部分をもつ軸のまわりで回転させてもよい。我々の英国特許ＧＢ−Ｂ−２１８２０５５に記載した電気溶着装置を用いることができる。
ある場合には、共デポジションの間、基板を水平部分をもつ第１の軸のまわりに回転させ、そして第１の軸と平行でない第２の軸のまわりに回転させてもよい。第１の軸のまわりでの回転のサイクルは、高い角速度と低い角速度の各周期を含んでいてよい。第２の軸は第１の軸に垂直であり、かつ／あるいは、それと交差していてよい。第１の軸のまわりの回転のサイクルは回転と停止が交互に行なわれてもよい。基板が水平部分をもつ１つの軸のまわりのみ回転する時には、回転のサイクルは高い角速度と低い角速度の各周期を含んでいてよく、回転については、回転と停止とが交互に行なわれてよい。基板の取扱いは我々の英国特許ＧＢ−Ｂ−２２２１９２１に記載された方法に従って行なうことができる。
本発明の第２の特徴によれば、前記本発明の第１の特徴に従う構成部分の基板の被覆を含む、ガスタービン構成部分の製造あるいはオーバホール方法が提供される。
本発明の第３の特徴によれば、本発明の第２の特徴に従って製造あるいはオーバホールされた構成部分を含むガスタービン構成部分あるいはガスタービンが提供される。
本発明の第４の特徴によれば、本発明の第３の特徴に従うガスタービンを含む車両あるいは固定装着が提供される。本発明のこの特徴に従う車両は、例えば航空機、水上あるいは陸上車両を含むことができる。
本発明は種々の方法で実施できるが、添付図面を参照して１つの被覆方法を例示的に説明する。
その図面において、
第１図は被覆装置の斜視図、
第２図はその装置の立側図、
第３図はその装置の立正面図、
第４図はメッキすべき物品が吊される治具の斜視図である。
スーパアロイ製の一連のガスタービン・ブレード（４２）に、２層あるいは３層の保護物質層のデポジションに関する方法で保護物質が被覆される。これらブレードは図示のデポジション装置を用いて先ずパック・アルミ化され、そしてそれに引続いて被覆される。任意の第３の工程では、熱障壁物質の層が引続いてデポジットされる。
図示の装置は、長方形の上方部分２と下方に先細りの下方部分３とを有する容器１を備え、この下方部分３は、一方の側面４が上方部分の一側面５と連続するようにゆがめられた逆ピラミッド形状になっている。
容器１は容器の側面４及び５に平行な垂直面内に存在する仕切り６を有し、仕切り６はその側縁７及び８のところで、隣接する容器の垂直面及び傾斜面と接触している。このようにして仕切り６は容器を大きなワーク領域９と小さいリターン領域１１に分割している。仕切り６はその底部の水平縁１２が容器の底の上方のところで終端してワーク領域９とリターン領域１１の間の相互接続１３を行なっている。仕切り６の頂部はその水平縁１４が容器１の頂部の縁より下のところで終端している。
リターン領域１１の底のところに、空気流入口１５があり、これには空気ポンプ（図示せず）が接続されている。ワーク領域９には治具２１が載置され、その治具２１に被覆を施すべき工作物が載置される。治具２１は工作物を容器内で以下により詳細に述べる方法で移動させるように配置されている。
装置を電解メッキに使用する時には、ワーク領域に吊された陽極に対して、治具２１上に載置された工作物に電圧を印加するための導体が設けられる。
装置を使用するには、工作物上に被覆を共デポジットするために、上記したように容器内に位置決めされた治具２１に工作物を載置する。治具の位置決めの前あるいは後で、仕切り６の上縁１４の上方の高さ１７のところまで容器に、共デポジットすべき粒子を含むメッキ溶液を充たす。空気が流入口１５に注入され、これがリターン領域１１を上昇し、溶液とその中の粒子を上昇させる。リターン領域の頂部で空気は脱出し、溶液と粒子は仕切り上縁１４によって形成されて頭を垂れた広い堰をあふれ出し治具２１上の工作物を越えて流れ落ちる。ワーク領域９の底で粒子は澱み、容器の傾斜側面を相互接続１３のところへ向けて滑り落ち、そしてそこで再び溶液中に混じり循環させられる。
ワーク領域９内で下方に移動する粒子が工作物に出会うと、それらは工作物上に沈澱し、そこでそこらは同時にメッキされつつある金属内に埋め込まれる。
図４に示すように、そして英国特許ＧＢ−Ｂ−２２５４３３８に記載するように、被覆すべき工作物は容器１内に吊り下げられた治具２１上に載置される。治具は図２、３では簡単化された形で示されているが、図１では明瞭にするために除外されている。治具２１は容器１の頂部に嵌合されるデッキ２２と、一端に向かう従属台脚２３と、他端における一対の従属案内２４とから成る。案内２４は対向する案内路を有し、その案内路内を横断ヘッド２５が滑動するようになっている。横断ヘッド２５は垂直ラック２６を担持していて、垂直ラック２６はデッキ２２内の孔２７を介して上方に突き抜け逆転可能な電動機２９によって駆動されるピニオン２８と噛み合っている。デッキ２２は垂直軸３２を駆動する第２の電動機３１を支持しており、この垂直軸３２はベベル・ピニオン３３を担持している。ベベル・ピニオン３３は、台脚２３に載置されたスピンドル３５の一端に固定されたクラウン歯車３４に係合している。スピンドル３５の他端はユニバーサル・ジョイント３６を介して軸３７の一端に接続され、軸３７の他端は横断へッド２５の中の球面軸受３８によって担持されている。
軸３７はそれに堅固に取付けられた複数個のスプールを担持しているが、図４には１つのスプール３９のみが示されている。スプール３９は軸３７の軸を含む平面内に延在し、スプールの長さ方向の軸は軸３７の軸と角αをなしている。スプール３９には被覆されるべきガスタービン・ブレード４２が３つスプールの長さ方向に離間されて載置されている。ブレードの長手方向の軸はスプール３９の長さ方向の軸に垂直に上記平面内に延在していて、軸３７の軸と（９０−α）°の角を形成している。
デッキ２２上には電動機制御器４３が載置されていて、ライン４４及び４５を介して各電動機２９及び３１に接続されている。制御器４３は電動機３１を一方向のみに駆動／停止して軸３７を形式的水平軸（ｘ−軸）のまわりに回転させるよう設計されている。制御器４３はまた電動機２９を両方向に交互に駆動して横断ヘッド２５を往復運動させると共に、ｘ−軸のまわりの回転にユニバーサル・ジョイント３６の回転軸（ｙ−軸）のまわりの振動回転を重畳させるよう設計されている。
角度αと、電動機２９及び３１によって実行される各サイクルのパラメータとは被覆されつつある工作物に適切なように選択され、被覆されるべき全ての表面が充分な時間概ね上を向いて、降下してくる適正な負荷の粒子がデポジットする時にメッキされた金属内に組込まれるように受取ることを確実にする。被覆とその生成の方法の１つの特別な例を、以下に例示として説明する。
例
エーロホイル部４３を有するガスタービン・ブレード４２の上に被覆が施される。エーロホイル部４３はその一端に基部４４を有し、他端にカバー部４５を有している。基部とカバーのプラットフォームは共にエーロホイル部の軸とほぼ７０°の角度をもって延長しており、基部とカバー部の端面はブレードの部分をなしているリングの周に対してそれぞれ３０°と４０°の角度をなして延長している。この構造をもったブレードの角度αは７０°である。
ブレードのエーロホイル部とプラットフォーム部の上に１８．３２重量パーセントのＣｒ、８．２５重量パーセントのＡｌ、０．４５７重量パーセントのＹ、及び残部のコバルトを含む被覆をもつアルミナイジング被覆が生成されるように意図されている。前記Ｃｒ、Ａｌ、Ｙ及びコバルトの被覆を生成するために、浴には１リットル当り４００グラムのＣｏＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏと、１リットル当り１５グラムのＮａＣｌと、１リットル当り２０グラムのほう酸Ｈ₃ＢＯ₃を含むコバルト・メッキ液が充たされる。浴はｐＨ４．５、温度４５℃に維持される。浴には、また、５−１５μｍの粒径分布をもち、６７．８重量パーセントのクローム、３０．１重量パーセントのアルミニウム、及び１．７重量パーセントのイットリウムからなる粉末を１リットル当り１０グラムの濃度になるまで入れる。
先ず、ブレードのエーロホイル部及びプラットフォーム部がアルゴンの中で６時間、９００℃でパック・アルミナイジング法によってアルミ化される。その後、アルミ化層は真空中で１時間、１１００℃で後拡散され、真空中で１６時間、８７０℃で時効化される。
ＣｏＣｒＡｌＹ物質で被覆を施す前に、メッキされない基部とカバー部の部分にはワックス・マウスを施し、他の表面にはコバルトメッキに適切な従来の準備処理を施す。
ブレードはその軸（図４を参照）が治具５０に水平なｘ−軸と２０°の角度をなすように治具５０に固定する。メッキの間、治具のｘ−軸は、ｘ−軸に垂直なｙ−軸のまわりで±２５°の振動運動をさせられる。この振動運動の１サイクルは３分間である。同時に、治具はｘ−軸のまわりに単一方向に３６０°にわたって回転させられる。完全に１回転する１サイクルは１０分間である。しかしこのｘ−軸のまわりの回転とは、３秒間回転する毎に１０秒間停止する断続回転運動である。
メッキは、ほぼ１２μｍの厚さの被覆を生成するのに充分な時間１平方センチメートル当り１．５アンペヤの電流密度をもって実施される。
エーロホイル部と基部及びカバーのプラットフォームとを被い、そして組込んだ粉末の０．２７重量部分を持つ優れた品質の被覆が生成される。
小さい粒子が選択的にメッキされ、＞１２μｍの粒径の粒子が実質的に全然デポジットされず、それより大きい（すなわち１２μｍと１５μｍの間の）粒子はメッキ液の中に残る。被覆されたブレードを治具から取除いた後、マスキングが取去られる。
その後ブレードは真空中で２時間、１０５０℃で熱処理される。
特に好ましいＭ₂元素は、Ｙ、Ｈｆ及びＳｉである。
本発明に従って生成される被覆は良好な耐酸化性及び耐熱疲労性を有する。

Claims (10)

1. 基板上に被覆を施す方法であって、上記基板にアルミナイジング、クロマイジングあるいはシリコナイジングを行い、前記基板上に電解あるいは無電解デポジション法によって、ＣｒＡｌＭ ₂ の粒子を含む浴から、金属Ｍ ₁ をマトリックスとして、Ｍ ₁ ＣｒＡｌＭ ₂ を共デポジットする工程を含み、上記浴は１５及び１２μｍ間の２５％、１２及び１０μｍ間の４５％、及び１０μｍ未満の３０％の粒子分布を有し、上記Ｍ₁がＮｉ、Ｃｏ、及びＦｅからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素であり、Ｍ₂がＹ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ及び希土類元素からなる群から選ばれた少なくとも１つの元素であり、上記金属マトリックスＭ ₁ と粒子ＣｒＡｌＭ ₂ との共デポジションは１平方センチメートル当たり５ｍＡより小さい電流密度で行われ、厚さ５０μｍ未満の層を形成することを特徴とする被覆方法。
2. 前記金属マトリックスＭ ₁ と粒子ＣｒＡｌＭ ₂ との共デポジションの前からあるいは後に熱処理工程をさらに含み、該熱処理工程を前記共デポジションの前に行う場合には、前記アルミ化し、クローム化し、あるいはシリコン化した基板を真空下でほぼ１時間１０００℃〜１１００℃の間で熱処理し、該熱処理工程を前記共デポジションの後に行う場合には、前記共デポジットされたＭ ₁ ＣｒＡｌＭ ₂ を真空条件下で約１時間約１１００℃で熱処理することを特徴とする請求項１記載の被覆方法。
3. 上記アルミナイジング、クロマイジングあるいはシリコナイジング工程がアルミ化層、クローム化層、あるいはシリコン化層を形成し、該層が熱処理後に、Ａｌ、ＣｒあるいはＳｉの厚さ１０〜２０μｍの比較的低濃度の内部拡散領域と、Ａｌ、ＣｒあるいはＳｉの厚さ２０〜４０μｍの比較的高濃度の外部拡散領域とを含むことを特徴とする請求項２記載の被覆方法。
4. 前記金属マトリックスＭ ₁ と粒子ＣｒＡｌＭ ₂ との共デポジションに引き続いて、熱障壁物質の層を付与する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の被覆方法。
5. 前記金属マトリックスＭ ₁ と粒子ＣｒＡｌＭ ₂ との共デポジションが該粒子ＣｒＡｌＭ₂の４０ｇ／ｌ未満の浴負荷で実施されることを特徴とする請求項１記載の被覆方法。
6. 上記アルミナイジング、クロマイジングあるいはシリコナイジング工程が、３０〜６０μｍの厚さを有するアルミ化物、クローム化物、あるいはシリコン化物の層を形成することを特徴とする請求項１記載の被覆方法。
7. 前記アルミナイジング、クロマイジングあるいはシリコナイジング工程が、アルミ化物、クローム化物、あるいはシリコン化物の第１の層を形成し、前記共デポジションがＭ₁ＣｒＡｌＭ₂の第２の層を形成し、該第２の層の厚さに対する第１の層の厚さの割合が４：１と１：１の間にあることを特徴とする請求項１記載の被覆方法。
8. 前記基板がエーロホイル部、基部、シュラウド、タービン軸、リング、ディスク、燃料缶部品、ステータブレード、ロータブレード及び案内羽根からなる群から選ばれるタービン部品であることを特徴とする請求項１記載の被覆方法。
9. 前記金属マトリックスＭ ₁ と粒子ＣｒＡｌＭ ₂ との共デポジションは厚さ２５μｍ未満の層を形成することを特徴とする請求項１記載の被覆方法。
10. 基板上に被覆を施す方法であって、上記基板にアルミナイジング、クロマイジングあるいはシリコナイジングを行い、前記基板上に電解あるいは無電解デポジション法によって、ＣｒＡｌＭ ₂ の粒子を含む浴から、金属Ｍ ₁ をマトリックスとして、Ｍ ₁ ＣｒＡｌＭ ₂ を共デポジットする工程を含み、上記Ｍ ₁ はＮｉ、Ｃｏ、及びＦｅからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素であり、Ｍ ₂ がＹ、Ｓｉ、ＴがＹ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ及び希土類元素からなる群から選ばれた少なくとも１つの元素であり、上記金属マトリックスＭ ₁ と粒子ＣｒＡｌＭ ₂ との共デポジションは該粒子の４０ｇ／ｌ未満の浴負荷で実施され、上記浴は１５及び１２μｍ間の２５％、１２及び１０μｍ間の４５％、及び１０μｍ未満の３０％の粒子分布を有することを特徴とする被覆方法。

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