JP4638687B2 - 熱被着によって基板に被覆を施すためのハイブリッド法 - Google Patents
熱被着によって基板に被覆を施すためのハイブリッド法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4638687B2 JP4638687B2 JP2004128531A JP2004128531A JP4638687B2 JP 4638687 B2 JP4638687 B2 JP 4638687B2 JP 2004128531 A JP2004128531 A JP 2004128531A JP 2004128531 A JP2004128531 A JP 2004128531A JP 4638687 B2 JP4638687 B2 JP 4638687B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coating
- substrate
- hybrid method
- thermal deposition
- deposition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 94
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 78
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims description 71
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 51
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 title claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 53
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- -1 NiAl compound Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 3
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002441 CoNi Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004616 Pyrometry Methods 0.000 claims description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 2
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229960001716 benzalkonium Drugs 0.000 claims 1
- CYDRXTMLKJDRQH-UHFFFAOYSA-N benzododecinium Chemical compound CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 CYDRXTMLKJDRQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 38
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/123—Spraying molten metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/134—Plasma spraying
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
本発明は、請求項１の前段部分による被覆の熱被着によって基板に被覆を施すためのハイブリッド法、および、その方法の使用に関するものである。この方法により、層厚１〜８００μｍの特別な材料構造を有する薄膜を作ることができる。
基板は、熱プロセス・ジェットによって被覆材料を被着して被覆される。プロセス・ジェットは空間部分を作り、プラズマがその空間部分を通って流れ、また、その空間部分内をプロセス・ガス混合物と共に被覆材料が搬送される。プラズマは、電気的ガス放電、電磁誘導またはマイクロ波によって作られる。特殊なプロセス・ジェットを作る有利な方法が、ＵＳ−Ａ−５８５３８１５に記載されている。この方法を用いて、いわゆるＬＰＰＳ薄膜（ＬＰＰＳ＝低圧プラズマ溶射）を基板に被着される。
従来のＬＰＰＳプラズマ溶射法は、ＬＰＰＳ薄膜処理と共に技術工程の形で修正される。被覆材料は、粉末形態で給送ガスと共にプラズマに注入される。プラズマの強い空間膨張によって、パウダー・ジェットのデフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ：焦点ぼけ）が生じる。この粉末は、分散して雲状になり、プラズマの高いエンタルピーによって溶融し、場合によっては部分的に蒸発する。被覆材料は、均一な分布で、大きく広がった基板表面に到達する。層厚１０μｍ未満の薄層が被着し、この薄層は、前記均一分布の故に緻密な被覆をなす。薄層の多段被着によって、特殊な特性を有する厚い被覆を直接作ることができる。
斯かる被覆は機能層として使用できる。通常、異なる複数の部分層を含む機能層を、基板を形成する基体に被着可能である。例えば、高いプロセス温度で動作するガス・タービン（定置タービン、または航空機用タービン）では、基板が熱ガス腐食に対する耐性をもつように、第１の単層、または、多段層部分から成るフィルムで翼の被覆が行なわれる。第１の部分層に被着される第２の被覆（セラミック材料からなる）が断熱層を作る。１回の作業サイクル中に制御可能なプロセス・パラメータの設定を変えることによって複数の個別の層（バリア層、保護層、断熱層、および／または平滑層）を被着できる、こうした断熱層系を作るための方法が、ＥＰ−Ａ−１２６０６０２に記載されている。このプロセス・パラメータは、プラズマの圧力およびエンタルピー、プロセス・ガスの組成、および被覆材料の組成と被着形態である。
本発明の目的は、被覆を熱被着させることによって（特に、熱溶射と反応性気相蒸着との組み合わせによって）、基板に被覆を施す方法を提供することであり、この方法とは、特殊な材料構造（均質または不均質な構造と多段層被覆の両方）を有する被覆を特に製造できる方法である。この目的は、請求項１で定義される方法によって達成される。
基板に被覆を施すための方法において、熱溶射法の特性を気相蒸着の特性と組み合わせることを可能にする熱プロセス・ジェットによって、ハイブリッド被覆法が実行される。熱プロセス・ジェットの特性は、制御可能なプロセス・パラメータ（特に、圧力、エンタルピー、プロセス・ガス混合物の組成、および、被覆材料の組成と被着形態）によって決まる。被覆材料は、制御可能なパラメータに応じて、部分的にまたは完全に蒸発する。蒸気形態、および、必要に応じて凝縮形態（すなわち、固体または液体形態）で存在する被覆材料の相が、少なくとも部分的に基板上に被着する。熱プロセス・ジェット中を搬送される被覆材料に対する気相および／または凝縮相の相対比率は、診断測定法によって確認される。制御可能なプロセス・パラメータは、上の方法で得られた測定データを用いて、所望値との関係で、設定される。被覆（特に、多段層被覆系）を直接形成するための調整は、所定の蒸気の比率、または、凝縮相の比率に対応する、これらの所望値について実行される。
本発明方法は、被覆材料の気相および凝縮相が被着されるハイブリッド被覆法である。これは、熱被覆法の特性および可能性を、気相蒸着（特に、反応性蒸着）の特性および可能性と組み合わせたものである。熱プロセス・ジェット中の気相および凝縮相は、測定装置を用いてモニターされ、ハイブリッド法は、適切なプロセス・パラメータの設定によって調整される。熱プロセス・ジェット中の被覆材料の状態を調整することにより、基板上の所望の層組織の制御された設定が可能になる。
従属請求項２から請求項１０までは、本発明方法の有利な実施形態に関するものである。本発明方法の使用は、請求項１１から請求項１３までの主題である。
以下、図面を見ながら本発明の説明を行なう。
熱被覆法が、例えばＬＰＰＳ薄膜処理に基づく図示の装置で実行され、被覆材料が基板３の表面３０に被着される。本装置は装置１を含み、装置１において、周知のプロセスＰで、被覆材料Ｍ、プロセス・ガス混合物Ｇ、および電気エネルギーＥからプロセス・ジェット２が作られる。これらの構成要素Ｅ、ＧおよびＭの給送は、矢印１１、１２および１３で表されている。形成されたプロセス・ジェット２は、ノズル１０を通って出現し、材料粒子２３がプラズマ２２中に分散したパウダー・ジェットまたは前駆物質の形で被覆材料Ｍを搬送する。この搬送が矢印２０で表されている。プロセス・ジェット２は、図１の右側半分では拡大して示されている。通常、材料粒子２３は粉末粒子であるが、液体または分散液から成ることも可能である。基板３上に被着した層系４の形態は、プロセス・パラメータ、および、特に、被覆材料Ｍ、プロセス・エンタルピー、および基板３の温度に依存する。
好適には、被覆材料Ｍが、材料ジェットを焦点ぼけさせるプラズマ内に注入され、プラズマ中で、１０２０ｋｇｆ／ｍ２（１００００Ｐａ）未満の低いプロセス圧力で、部分的にまたは完全に溶融せしめられる。十分に高い特別なエンタルピーを有するプラズマが形成された場合、かなりの比率の材料粒子２３が気相に変わる。したがって、層系４の部分層４ｂである組織化された層を作ることができる。層状組織、柱状組織、または、混合材料組織を有する組織化された層を作ることができる。組織の変化は、被覆条件（特に、プロセス・エンタルピー、被覆チャンバ内の動作圧力、および前駆物質）によって実質的に影響され、また、これらによって制御可能である。図１の層系４は、２層フィルム構造を有する。通常は、３つ以上の部分層が被着される。層系４の基層４ａは、複数層が溶射された通常の熱層に用いられるような低エンタルピーで生じる薄層組織（ａ ｌａｍｅｌｌａ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する。第２の部分層４ｂでは、伸張形状の微粒子が異方性マイクロ組織を作っている。基板表面３０に対して直角に整列した微粒子は、僅かな材料遷移領域によって互いに結合されている。
プロセス・ジェット２は、制御可能なプロセス・パラメータによって決まる特性を有する。プロセス・ジェット２の特性についての判定を可能にする光子２１が、プラズマ２２によって放射される。プロセス・ジェット２に沿って運ばれる材料粒子２３は、制御可能なパラメータに応じて部分的にまたは完全に蒸発する。材料粒子２３は、最終的には凝縮相２３ａ（すなわち、固体まは液体の形で存在する相）と気相２３ｂを作る。本発明によれば、気相２３ｂおよび／または凝縮相２３ａの相対比率は、装置５を用いた診断測定処理Ｄによって確認される。
処理Ｄで得た測定データを用いて、制御可能なプロセス・パラメータを所望値について設定する。この所望値は、層を直接形成する場合に観測すべきである蒸気の比率または凝縮相の比率に相当する。例えば、均質または不均質、特に多段層とすべき特別な層構造を作るために、信号導線６５を介して測定データを伝送する装置６を用いて、所望値に対する調整（制御）Ｃを実施する。プロセス・パラメータは、信号導線６１、６２、６３を介して設定される。
プロセス・ジェット２の診断には、特に蒸気の比率を分光法または高温測定法によって測定する光学的測定法Ｄを首尾よく利用できる。複数の小滴および／または粒子の形態で存在する凝縮相２３ａの比率は、補助光源、特にレーザーを用いた散乱光測定によって測定することもできる。２種類以上の測定法Ｄを組み合わせてもよい。
被覆材料Ｍをプロセス流２に注入する（矢印１３）塗着の形態としては、粉末および／または液体（特に、懸濁液）、および／または、気体（特に、気体の前駆物質）を挙げることができ、必要に応じて、複数のインジェクタ（注入装置）を用いて異なる出発材料を同時に注入してもよい。
被覆材料Ｍとして、金属および／または非金属物質（特に、酸化物セラミック物質）を用いることができる。金属物質は、純金属または合金（特に、ＭＣｒＡｌＹ合金群（ここで、Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｏ、ＣｏＮｉまたはＦｅ）から選ばれた材料）、または、金属間化合物相（例えば、ＮｉＡｌ化合物）である。酸化物セラミック材料は、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｃ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｇｄまたはこれらの化学元素の組み合わせたものの酸化物である。
反応性ガスをプロセス・ガス混合物Ｇに供給することができ、この反応性ガスは、例えば、炭化水素化合物、酸素および／または窒素を含み、プロセス・ジェット２中で被覆材料Ｍの一部と反応する。生じる化合物（特に、酸化物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物、炭化物またはアルミニウム化合物）は、被覆材料Ｍの非反応部分と共に基板３上に被着される。
層組織４の形成は、バーナー電極と基板３との間に電位を印加すること（所謂、バイアス）によって影響を受ける。正、負、いずれのバイアスも可能である。層組織４の形成は、送られた光アークの形成、または、基板の付加的予備加熱によって影響を受けることがある。
プロセス・ジェット２は熱源である。付加的熱源を用いてもよい。さらに、ヒート・シンクを設けてもよい。基板３の温度は、熱源による入熱、またはヒート・シンクによる除熱に影響を与えることによって、制御または調整できる。したがって、被覆材料Ｍの被着を、プロセス条件に合わせた所定の温度で実行できる。
基板材料は、有機材料および／または無機材料であってよく、必要に応じて複合材料として存在できる。基板３は、少なくとも部分的に金属材料（特に、合金）、および／または、セラミック材料であってよい。基板３は、例えばタービン翼の基体によって形成される。また、基板３は、燃料電池の構成部材として存在することができる。
本発明方法により、例えば、極めて均質な材料組織を有する被覆を作ることができる。斯かる材料組織は、特に混合組織であり、混合組織は、多孔性の基材組織と、その中に埋め込まれた非反応材料（反応していない材料）粒子とを含む混合組織である。
Ｃ 調整
Ｄ 診断測定法
Ｅ 電気エネルギー
Ｇ プロセス・ガス混合物
Ｍ 被覆材料
２ プロセス・ジェット
３ 基板
４ 層系、被覆系、層組織
４ａ 基層
４ｂ 部分層
２１ 光子
２２ プラズマ
２３ 被覆材料
２３ａ 凝縮相
２３ｂ 気相
６１、６２、６３ 信号導線
６５ 測定データ
Ｄ 診断測定法
Ｅ 電気エネルギー
Ｇ プロセス・ガス混合物
Ｍ 被覆材料
２ プロセス・ジェット
３ 基板
４ 層系、被覆系、層組織
４ａ 基層
４ｂ 部分層
２１ 光子
２２ プラズマ
２３ 被覆材料
２３ａ 凝縮相
２３ｂ 気相
６１、６２、６３ 信号導線
６５ 測定データ
Claims (17)
- 制御可能なプロセス・パラメータによって、その特性が決まるプロセス・ジェット（２）を用いた被覆の熱被着により基板（３）に被覆を施すためのハイブリッド法であって、被覆材料が制御可能なパラメータに応じて部分的または完全に蒸発し、蒸気形態（２３ｂ）、および、任意に凝縮形態、すなわち固体または液体形態（２３ａ）、で存在する被覆材料相を少なくとも部分的に前記基板上に被着させる前記ハイブリッド法において、
前記プロセス・ジェット中を搬送される被覆材料（２３）に対する気相および／または凝縮相の相対比率を診断測定法（Ｄ）によって測定し、かくして得られた測定データ（６５）を用いて制御可能なプロセス・パラメータを所望値について設定し、被覆を直接形成するために、所定の蒸気比率、または凝縮相比率に対応する、前記所望値の制御（Ｃ）を行うことを特徴とする熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。 - 前記制御可能なプロセス・パラメータが、圧力、エンタルピー、プロセス・ガス混合物（Ｇ）の組成、並びに被覆材料（Ｍ）の組成および被着形態を含むことを特徴とする請求項１に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 前記被覆が、多段層被覆系（４）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 前記プロセス・ジェット（２）が空間を成し、該空間を通ってプラズマ（２２）が流れ、また、プロセス・ガス混合物（Ｇ）および被覆材料（Ｍ、２３）が前記空間内を搬送され、前記プラズマが周知のプロセス（Ｐ）、すなわち電気的ガス放電、電磁誘導またはマイクロ波によって作られることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 蒸気比率を分光法または高温測定法によって測定し、および／または、複数の小滴および／または粒子の形態で存在する凝縮相比率を補助光源を用いた散乱光測定によって測定する光学的な測定法を、前記プロセス・ジェット（２）の前記診断（Ｄ）に用いることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 前記被覆材料（Ｍ）をプロセス流（１３）に注入する適用形態が、粉末および／または液体および／または気体であり、任意に複数の注入装置を用いて異なる出発物質を同時に注入することができる請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 前記被覆材料（Ｍ）に金属物質および／または非金属物質を用い、前記金属物質が、純金属または合金、または金属間化合物相であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 前記金属物質がＭＣｒＡｌＹ合金（ただし、Ｍ＝Ｎｉ、Ｃｏ、ＣｏＮｉまたはＦｅ）であることを特徴とする請求項７に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 前記金属間化合物相が、ＮｉＡｌ化合物であることを特徴とする請求項７に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 前記非金属物質が、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｔｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｃ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｇｄまたはこれらの化学元素を組み合わせたものの酸化物から選ばれた酸化物セラミック材料であることを特徴とする請求項７に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 反応性ガスが前記プロセス・ガス混合物（Ｇ）に供給され、前記プロセス・ジェット（２）中で前記被覆材料（２３）の一部と反応し、生じる化合物が、酸化物、窒化物、ホウ化物、ケイ化物、炭化物またはアルミニウム化合物であり、これらが反応していない部分と共に前記基板（３）上に被着することを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 前記反応性ガスが、炭化水素化合物、酸素および／または窒素を含むことを特徴とする請求項１１に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 追加の熱源および／またはヒート・シンクを用いて、前記被覆材料（Ｍ）の被着を処理状態に合わせた所定の温度で実行し、前記基板（３）の温度を、熱源による入熱またはヒート・シンクに影響を与えることによって制御または調整することを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- 前記基板（３）が有機材料および／または無機材料からなることを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法。
- タービン翼上、または燃料電池の構成部品上に被覆を形成することを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれか一項に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法の使用。
- 前記基板（３）上に被着した前記被覆の形態が、被覆材料（Ｍ）、プロセス圧力、および基板の温度に依存して、その特性が、通常の熱溶射被覆と同様に少なくともほぼ薄層状であるか、または蒸発した被覆材料（２３ｂ）の被着によって形成される特殊な断熱層と同様に柱状である材料組織（４ａ、４ｂ）を少なくとも部分的に有することを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれか一項に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法の使用。
- 材料組織が、多孔性の基体組織およびその内部に埋め込まれた反応していない材料の粒子を含む混合組織であることを特徴とする請求項１６に記載された熱被着により基板に被覆を施すためのハイブリッド法の使用。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP03405368 | 2003-05-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004353086A JP2004353086A (ja) | 2004-12-16 |
| JP4638687B2 true JP4638687B2 (ja) | 2011-02-23 |
Family
ID=33442901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004128531A Expired - Fee Related JP4638687B2 (ja) | 2003-05-23 | 2004-04-23 | 熱被着によって基板に被覆を施すためのハイブリッド法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7482035B2 (ja) |
| JP (1) | JP4638687B2 (ja) |
| CA (1) | CA2460296C (ja) |
| DE (1) | DE502004005587D1 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2482085C (en) * | 2002-04-12 | 2010-09-28 | Sulzer Metco Ag | A plasma spraying method |
| KR20080078803A (ko) * | 2005-10-17 | 2008-08-28 | 내셔날 리서치 카운실 오브 캐나다 | 코팅 및 분말의 반응성 분무 형성 |
| FR2897748B1 (fr) * | 2006-02-20 | 2008-05-16 | Snecma Services Sa | Procede de depot de barriere thermique par torche plasma |
| CA2582312C (en) * | 2006-05-05 | 2014-05-13 | Sulzer Metco Ag | A method for the manufacture of a coating |
| EP1911858B1 (de) * | 2006-10-02 | 2012-07-11 | Sulzer Metco AG | Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung mit kolumnarer Struktur |
| CA2658210A1 (en) * | 2008-04-04 | 2009-10-04 | Sulzer Metco Ag | Method and apparatus for the coating and for the surface treatment of substrates by means of a plasma beam |
| US8586172B2 (en) * | 2008-05-06 | 2013-11-19 | General Electric Company | Protective coating with high adhesion and articles made therewith |
| US20090280262A1 (en) * | 2008-05-08 | 2009-11-12 | Chung Yuan Christian University | Method for forming composite membrane with porous coating layer and apparatus thereof |
| US8192831B2 (en) * | 2008-12-10 | 2012-06-05 | General Electric Company | Articles for high temperature service and methods for their manufacture |
| WO2010128147A1 (de) * | 2009-05-08 | 2010-11-11 | Sulzer Metco Ag | Verfahren zum beschichten eines substrats sowie substrat mit einer beschichtung |
| US20110171390A1 (en) * | 2010-01-08 | 2011-07-14 | United Technologies Corporation One Financial Plaza | Fixture for coating application |
| KR101242641B1 (ko) * | 2010-03-09 | 2013-03-19 | 한양대학교 산학협력단 | 열차폐 코팅층 미세구조 제어장치 및 이를 이용한 열차폐 코팅층 미세구조 제어방법 |
| US8328945B2 (en) * | 2010-03-12 | 2012-12-11 | United Technologies Corporation | Coating apparatus and method with indirect thermal stabilization |
| US9187815B2 (en) * | 2010-03-12 | 2015-11-17 | United Technologies Corporation | Thermal stabilization of coating material vapor stream |
| US20110223317A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | United Technologies Corporation | Direct thermal stabilization for coating application |
| US10543549B2 (en) * | 2013-07-16 | 2020-01-28 | Illinois Tool Works Inc. | Additive manufacturing system for joining and surface overlay |
| US20150147524A1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-05-28 | Christopher A. Petorak | Modified thermal barrier composite coatings |
| US10179948B2 (en) * | 2014-04-24 | 2019-01-15 | United Technologies Corporation | Method and system for controlling coating in non-line-of-sight locations |
| US20160068941A1 (en) * | 2014-09-04 | 2016-03-10 | Hifunda Llc | Method for preparing coatings or powders by mixed-mode plasma spraying |
| US11370068B2 (en) * | 2015-02-25 | 2022-06-28 | Hobart Brothers Llc | Systems and methods for additive manufacturing using aluminum metal-cored wire |
| US10421159B2 (en) * | 2015-02-25 | 2019-09-24 | Hobart Brothers Llc | Systems and methods for additive manufacturing using aluminum metal-cored wire |
| US10974337B2 (en) | 2015-08-17 | 2021-04-13 | Illinois Tool Works Inc. | Additive manufacturing systems and methods |
| USD824966S1 (en) | 2016-10-14 | 2018-08-07 | Oerlikon Metco (Us) Inc. | Powder injector |
| US20200095666A1 (en) * | 2017-02-07 | 2020-03-26 | Oerlikon Metco Ag, Wohlen | Abradable coating |
| USD823906S1 (en) | 2017-04-13 | 2018-07-24 | Oerlikon Metco (Us) Inc. | Powder injector |
| DE102017209842A1 (de) * | 2017-06-12 | 2018-12-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines Bauteils mittels thermischen Spritzens |
| US10792682B2 (en) | 2017-10-02 | 2020-10-06 | Illinois Tool Works Inc. | Metal manufacturing systems and methods using mechanical oscillation |
| CN115121388A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-09-30 | 南木纳米科技(北京)有限公司 | 一种干法电池极片底涂机 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5827971A (ja) * | 1981-08-14 | 1983-02-18 | Hitachi Ltd | 金属溶射方法 |
| JPH0445254A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶射複合膜形成方法 |
| JPH04191378A (ja) * | 1990-11-27 | 1992-07-09 | Hitachi Ltd | プラズマ被膜形成装置 |
| JPH059700A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶射複合膜形成方法 |
| JPH08111298A (ja) * | 1994-10-12 | 1996-04-30 | Jeol Ltd | 熱プラズマ装置 |
| JPH10504605A (ja) * | 1994-08-18 | 1998-05-06 | ホーセル・グラフィック・インダストリーズ・リミテッド | 印刷版の製造における、およびこれに関連する改良 |
| JPH10134993A (ja) * | 1996-10-21 | 1998-05-22 | Sulzer Metco Ag | 熱コーティング装置のコーティングプロセス監視装置および方法 |
| JP2003041358A (ja) * | 2001-05-23 | 2003-02-13 | Sulzer Metoco Ag | 金属基体に断熱コーティングシステムを付与する方法 |
| JP2006506519A (ja) * | 2002-04-12 | 2006-02-23 | ズルツァー・メットコ・アクチェンゲゼルシャフト | プラズマ・スプレー方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3900762A (en) * | 1971-07-06 | 1975-08-19 | Sheer Korman Associates | Method and apparatus for projecting materials into an arc discharge |
| DE3435748A1 (de) | 1984-09-28 | 1986-04-10 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren und einrichtung zum beschichten von werkstuecken durch thermisches spritzen, insbesondere durch plasmaspritzen |
| FR2586156A1 (fr) | 1985-08-07 | 1987-02-13 | Hochvakuum Dresden Veb | Procede pour regler la densite de vapeur dans des processus de revetement utilisant un plasma avec des evaporateurs a decharge d'arc, et dispositif correspondant pour revetir des substrats a l'aide de plasma |
| JPH01107442A (ja) | 1987-10-21 | 1989-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子線装置 |
| US5356673A (en) * | 1991-03-18 | 1994-10-18 | Jet Process Corporation | Evaporation system and method for gas jet deposition of thin film materials |
| DE4113791A1 (de) * | 1991-04-26 | 1992-10-29 | Solvay Deutschland | Verfahren zur abscheidung einer bor und stickstoff enthaltenden schicht |
| DE4222021C2 (de) * | 1992-07-04 | 1994-06-23 | Christian Dipl Chem Terfloth | Verbindungen zur Abscheidung von Kupferschichten |
| US5744117A (en) * | 1993-04-12 | 1998-04-28 | Molten Metal Technology, Inc. | Feed processing employing dispersed molten droplets |
| US5679167A (en) | 1994-08-18 | 1997-10-21 | Sulzer Metco Ag | Plasma gun apparatus for forming dense, uniform coatings on large substrates |
| US5571332A (en) * | 1995-02-10 | 1996-11-05 | Jet Process Corporation | Electron jet vapor deposition system |
| US6203898B1 (en) * | 1997-08-29 | 2001-03-20 | 3M Innovatave Properties Company | Article comprising a substrate having a silicone coating |
| US6365016B1 (en) * | 1999-03-17 | 2002-04-02 | General Electric Company | Method and apparatus for arc plasma deposition with evaporation of reagents |
| US6645438B1 (en) * | 2000-05-05 | 2003-11-11 | New Jersey Institute Of Technology | Methods and apparatus for producing fullerenes in large quantities from liquid hydrocarbons |
| WO2002019455A2 (de) | 2000-08-30 | 2002-03-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum herstellen einer festkeramischen brennstoffzelle |
-
2004
- 2004-03-08 CA CA2460296A patent/CA2460296C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-04-23 JP JP2004128531A patent/JP4638687B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2004-04-26 DE DE502004005587T patent/DE502004005587D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2004-04-28 US US10/835,358 patent/US7482035B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5827971A (ja) * | 1981-08-14 | 1983-02-18 | Hitachi Ltd | 金属溶射方法 |
| JPH0445254A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶射複合膜形成方法 |
| JPH04191378A (ja) * | 1990-11-27 | 1992-07-09 | Hitachi Ltd | プラズマ被膜形成装置 |
| JPH059700A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶射複合膜形成方法 |
| JPH10504605A (ja) * | 1994-08-18 | 1998-05-06 | ホーセル・グラフィック・インダストリーズ・リミテッド | 印刷版の製造における、およびこれに関連する改良 |
| JPH08111298A (ja) * | 1994-10-12 | 1996-04-30 | Jeol Ltd | 熱プラズマ装置 |
| JPH10134993A (ja) * | 1996-10-21 | 1998-05-22 | Sulzer Metco Ag | 熱コーティング装置のコーティングプロセス監視装置および方法 |
| JP2003041358A (ja) * | 2001-05-23 | 2003-02-13 | Sulzer Metoco Ag | 金属基体に断熱コーティングシステムを付与する方法 |
| JP2006506519A (ja) * | 2002-04-12 | 2006-02-23 | ズルツァー・メットコ・アクチェンゲゼルシャフト | プラズマ・スプレー方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040234687A1 (en) | 2004-11-25 |
| DE502004005587D1 (de) | 2008-01-10 |
| CA2460296A1 (en) | 2004-11-23 |
| CA2460296C (en) | 2012-02-14 |
| JP2004353086A (ja) | 2004-12-16 |
| US7482035B2 (en) | 2009-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4638687B2 (ja) | 熱被着によって基板に被覆を施すためのハイブリッド法 | |
| Hospach et al. | Columnar-structured thermal barrier coatings (TBCs) by thin film low-pressure plasma spraying (LPPS-TF) | |
| US7678428B2 (en) | Plasma spraying method | |
| Von Niessen et al. | Vapor phase deposition using plasma spray-PVD™ | |
| Marple et al. | Thermal spraying of nanostructured cermet coatings | |
| Li et al. | Microstructures of yttria-stabilized zirconia coatings by plasma spray-physical vapor deposition | |
| EP1970462B1 (en) | Low stress metallic based coating | |
| Turunen et al. | On the role of particle state and deposition procedure on mechanical, tribological and dielectric response of high velocity oxy-fuel sprayed alumina coatings | |
| US7879411B2 (en) | Method and apparatus for efficient application of substrate coating | |
| CN102534460A (zh) | 用于制造热障涂层结构的方法 | |
| JP2012082519A (ja) | 熱遮蔽被覆構造体を製造する方法 | |
| Gindrat et al. | Plasma spray-CVD: A new thermal spray process to produce thin films from liquid or gaseous precursors | |
| EP1504137B1 (en) | Method to make nanolaminate thermal barrier coatings | |
| Shahien et al. | Reactive atmospheric plasma spraying of AlN coatings: Influence of aluminum feedstock particle size | |
| Refke et al. | LPPS thin film: A hybrid coating technology between thermal spray and PVD for functional thin coatings and large area applications | |
| Miranda et al. | Atmospheric plasma spray processes: From micro to nanostructures | |
| Musalek et al. | Suspensions plasma spraying of ceramics with hybrid water-stabilized plasma technology | |
| Goral et al. | The technology of plasma spray physical vapour deposition | |
| Shinozawa et al. | Feather-like structured YSZ coatings at fast rates by plasma spray physical vapor deposition | |
| Fan et al. | Preparation and characterization of aluminum-based coatings deposited by very low-pressure plasma spray | |
| Yoshida | Toward a new era of plasma spray processing | |
| Shahien et al. | Challenges upon reactive plasma spray nitriding: Al powders and fabrication of AlN coatings as a case study | |
| Komatsu et al. | Deposition of metal oxide films from metal–EDTA complexes by flame spray technique | |
| Li et al. | Effects of spray parameters on the microstructure and property of Al2O3 coatings sprayed by a low power plasma torch with a novel hollow cathode | |
| An et al. | Effect of powder injection location on ceramic coatings properties when using plasma spray |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070409 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100114 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100119 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100419 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101116 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101126 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131203 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4638687 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |