JP7309544B2 - コーティング方法及びコーティング構造 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、コーティング方法及びコーティング構造に関する。

部材の表面が、当該部材の材料と異なる他の材料でコーティングされた構造が知られている。例えば、レーザメタルデポジションのような種々の方法により、部材と、当該部材の表面を覆うコート材と、を含む物体が製造される。

国際公開２０１７／１７０８９０号

コーティングにおいて、部材の材料とコート材の材料とが混合することがある。二つの材料の混合比によっては、混合された部分の強度が低下するような、思わぬ影響が生じる虞がある。

一つの実施形態に係るコーティング方法は、第１の材料により作られた部材の表面に、複数の凹部を形成することと、前記第１の材料と異なる第２の材料を含む粉体の供給により、固化した前記粉体により形成されたコート材で前記複数の凹部を埋めるとともに前記表面の少なくとも一部を覆うことと、を備える。前記粉体の供給は、前記粉体を、前記複数の凹部のうち一つに向かって吐出することと、前記粉体を、前記凹部を形成する前記部材の内面から離間した位置で溶融させることと、を含む。前記部材のうち前記内面を形成する部分と前記凹部の底を形成する部分とは一体である。前記コート材は、前記表面から前記凹部が窪む窪み方向に積層されるとともに前記複数の凹部に収容されて前記内面に付着する複数の第１の層と、前記窪み方向に積層されるとともに前記表面の少なくとも一部を覆う複数の第２の層と、を有する。前記複数の第１の層のうち少なくとも隣り合う二つにおいて、同一の方位の結晶が連続する。

図１は、第１の実施の形態に係る積層造形装置を概略的に示す例示的な図である。 図２は、第１の実施形態の処理を行うノズルを示す例示的な断面図である。 図３は、第１の実施形態の積層造形装置によりコーティングされた物体を模式的に示す例示的な断面図である。 図４は、第１の実施形態のコーティング中の物体を模式的に示す例示的な斜視図である。 図５は、第１の実施形態の物体の一部を模式的に示す例示的な断面図である。 図６は、第１の実施形態の凹部が形成される部材を模式的に示す例示的な断面図である。 図７は、第２の実施形態に係る部材を模式的に示す例示的な断面図である。 図８は、第３の実施形態に係る部材を模式的に示す例示的な断面図である。

（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称で特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によって説明され得る。

図１は、第１の実施の形態に係る積層造形装置１を概略的に示す例示的な図である。積層造形装置１は、例えば、加工装置又は処理装置とも称され得る。第１の実施形態の積層造形装置１は、レーザマテリアルデポジション方式の三次元プリンタである。なお、積層造形装置１はこの例に限らない。

各図面に示されるように、本明細書において、便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸及びＹ軸は、水平に設けられる。Ｚ軸は、鉛直に設けられる。

さらに、本明細書において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が定義される。Ｘ方向は、Ｘ軸に沿う方向であって、Ｘ軸の矢印が示す＋Ｘ方向と、Ｘ軸の矢印の反対方向である－Ｘ方向とを含む。Ｙ方向は、Ｙ軸に沿う方向であって、Ｙ軸の矢印が示す＋Ｙ方向と、Ｙ軸の矢印の反対方向である－Ｙ方向とを含む。Ｚ方向は、Ｚ軸に沿う方向であって、Ｚ軸の矢印が示す＋Ｚ方向（上方向）と、Ｚ軸の矢印の反対方向である－Ｚ方向（下方向）とを含む。

積層造形装置１は、例えば、粉体３を層状に積み重ねることにより、所定の形状の物体４を積層造形（付加製造）することができる。粉体３は、粉末状の材料とも称され得る。図１に示されるように、積層造形装置１は、処理槽１１と、ステージ１２と、移動装置１３と、ノズル装置１４と、光学装置１５と、計測装置１６と、加温装置１７と、制御装置１８と、複数の信号線１９とを有する。

積層造形装置１は、二種類の粉体３により、物体４を積層造形することができる。なお、積層造形装置１は、一種類の粉体３、又は二種類よりも多い種類の粉体３により、物体４を造形しても良い。

処理槽１１に、主室２１と副室２２とが設けられる。主室２１内に、ステージ１２、移動装置１３、ノズル装置１４の一部、計測装置１６、及び加温装置１７が配置される。副室２２は、主室２１と隣接して設けられる。

主室２１と副室２２との間に、扉２３が設けられる。扉２３が開かれることで主室２１と副室２２とが連通され、扉２３が閉じられることで主室２１と副室２２とが隔てられる。扉２３が閉じられたとき、主室２１が気密状態にされても良い。

主室２１に、給気口２１ａ及び排気口２１ｂが設けられる。例えば、処理槽１１の外に位置する給気装置が、給気口２１ａを介して主室２１内に窒素やアルゴンのような不活性ガスを供給する。例えば、処理槽１１の外に位置する排気装置が、排気口２１ｂを介して主室２１からガスを排出する。

主室２１から副室２２に亘り、搬送装置２４が設けられる。搬送装置２４は、主室２１で処理された物体４を、副室２２内に搬送する。すなわち、副室２２には、主室２１で処理された物体４が収容される。

ステージ１２は、積層造形された物体４を支持する。移動装置１３は、例えば、ステージ１２を互いに直交する三軸方向に移動させる。さらに、移動装置１３は、ステージ１２を互いに直交する二軸まわりに回動させても良い。

ノズル装置１４は、ステージ１２上に配置された物体４、又は物体４のベースに、粉体３を供給する。また、エネルギー線Ｅが、ノズル装置１４から、供給される粉体３やステージ１２上に位置する物体４に照射される。本実施形態において、エネルギー線Ｅはレーザ光である。

ノズル装置１４は、複数種類の粉体３を並行して供給することと、複数種類の粉体３のうち一種類を選択的に供給することと、が可能である。また、エネルギー線Ｅが、粉体３の供給と並行してノズル装置１４から照射される。なお、ノズル装置１４から、レーザ光に限らず、他のエネルギー線が照射されても良い。エネルギー線は、レーザ光のように粉体３を溶融又は焼結できるものであれば良く、例えば、電子ビームや、マイクロ波乃至紫外線領域の電磁波であっても良い。

ノズル装置１４は、第１の材料供給装置３１と、第２の材料供給装置３２と、ノズル３４と、第１の供給管３５と、第２の供給管３６と、移動機構３８とを有する。ノズル３４及び移動機構３８は、主室２１に配置される。

第１の材料供給装置３１は、タンク３１ａと、供給部３１ｂとを有する。タンク３１ａは、粉体３を収容する。供給部３１ｂは、タンク３１ａの粉体３を、キャリアガスにより第１の供給管３５を介してノズル３４へ供給する。キャリアガスは、窒素やアルゴンのような不活性ガスである。

第２の材料供給装置３２は、タンク３２ａと、供給部３２ｂとを有する。タンク３２ａは、タンク３１ａとは異なる種類の粉体３を収容する。供給部３２ｂは、タンク３２ａの粉体３を、キャリアガスにより第２の供給管３６を介してノズル３４へ供給する。

図２は、第１の実施形態の処理を行うノズル３４を示す例示的な断面図である。図２に示すように、ノズル３４は、略筒状に形成される。ノズル３４の先端３４ａは、ステージ１２、及びステージ１２に配置された物体４に向く。ノズル３４に、出射口３４ｂと、吐出口３４ｃとが設けられる。

出射口３４ｂは、ノズル３４の先端３４ａに設けられる、略円形の孔である。出射口３４ｂから、エネルギー線Ｅが出射される。吐出口３４ｃは、ノズル３４の先端３４ａに設けられ、出射口３４ｂを囲む略円環状の孔である。吐出口３４ｃは、第１の供給管３５及び第２の供給管３６に接続される。吐出口３４ｃから、キャリアガスＧと共に粉体３が吐出される。

図１に示す移動機構３８は、ノズル３４を互いに直交する三軸方向に移動させる。さらに、移動機構３８は、ノズル３４を互いに直交する二軸まわりに回動させても良い。移動装置１３及び移動機構３８は、ステージ１２に対してノズル３４を相対的に移動させる。

光学装置１５は、出射装置４１と、光学系４２と、複数のケーブル４３とを有する。出射装置４１は、発振素子のような光源を有する。出射装置４１は、発振素子の発振によりエネルギー線Ｅを出射する。出射装置４１は、出射されるエネルギー線Ｅの出力と、エネルギー線Ｅの焦点径と、を変更可能である。

出射装置４１は、中空ファイバーのようなケーブル４３を介して光学系４２に接続される。出射装置４１は、発振素子から出射されたエネルギー線Ｅを、ケーブル４３を介して光学系４２に入射させる。エネルギー線Ｅは、光学系４２を経てノズル３４に入る。光学系４２は、出射装置４１から出射されたエネルギー線Ｅを、ノズル３４を通して粉体３又は物体４に照射する。

光学系４２は、例えば、第１のレンズ５１と、第２のレンズ５２と、第３のレンズ５３と、第４のレンズ５４と、ガルバノスキャナ５５とを有する。第１のレンズ５１、第２のレンズ５２、第３のレンズ５３、及び第４のレンズ５４は、固定される。なお、第１のレンズ５１、第２のレンズ５２、第３のレンズ５３、及び第４のレンズ５４は、例えば、光路に対して交差（直交）する二軸方向に移動可能であっても良い。

第１のレンズ５１は、例えばコリメータレンズである。第１のレンズ５１は、ケーブル４３を介して光学系４２に入射されたエネルギー線Ｅを、平行光に変換する。変換されたエネルギー線Ｅは、ガルバノスキャナ５５に入射する。

第２のレンズ５２は、ガルバノスキャナ５５から出射されたエネルギー線Ｅを収束する。第２のレンズ５２で収束されたエネルギー線Ｅは、ケーブル４３を経てノズル３４に至る。

第３のレンズ５３及び第４のレンズ５４はそれぞれ、ガルバノスキャナ５５から出射されたエネルギー線Ｅを収束する。第３のレンズ５３及び第４のレンズ５４で収束されたエネルギー線Ｅは、例えば、物体４に照射される。

ガルバノスキャナ５５は、第１のレンズ５１で変換された平行光を、第２のレンズ５２、第３のレンズ５３、及び第４のレンズ５４のそれぞれに入る光に分ける。ガルバノスキャナ５５は、第１のガルバノミラー５７と、第２のガルバノミラー５８と、第３のガルバノミラー５９と、を有する。第１乃至第３のガルバノミラー５７，５８，５９はそれぞれ、光を分けるとともに、傾斜角度（出射角度）を変化可能である。

第１のガルバノミラー５７は、第１のレンズ５１を通過したエネルギー線Ｅの一部を通過させ、通過したエネルギー線Ｅを第２のガルバノミラー５８に出射する。また、第１のガルバノミラー５７は、エネルギー線Ｅの他の一部を反射させ、反射したエネルギー線Ｅを第４のレンズ５４に出射する。第１のガルバノミラー５７は、第４のレンズ５４を通過したエネルギー線Ｅの照射位置を、第１のガルバノミラー５７の傾斜角度に応じて変化させる。

第２のガルバノミラー５８は、第１のガルバノミラー５７を通過したエネルギー線Ｅの一部を通過させ、通過したエネルギー線Ｅを第３のガルバノミラー５９に出射する。また、第２のガルバノミラー５８は、エネルギー線Ｅの他の一部を反射させ、反射したエネルギー線Ｅを第３のレンズ５３に出射する。第２のガルバノミラー５８は、第３のレンズ５３を通過したエネルギー線Ｅの照射位置を、第２のガルバノミラー５８の傾斜角度に応じて変化させる。

第３のガルバノミラー５９は、第２のガルバノミラー５８を通過したエネルギー線Ｅの一部を反射させ、第２のレンズ５２に出射する。

光学系４２は、第１のガルバノミラー５７、第２のガルバノミラー５８、及び第３のレンズ５３を含む溶融装置４２ａを有する。溶融装置４２ａは、エネルギー線Ｅの照射によって、ノズル３４から物体４に供給された粉体３を加熱することにより、粉体３の層を形成するとともにアニール処理を行う。

また、光学系４２は、第１のガルバノミラー５７及び第４のレンズ５４を含む除去装置４２ｂを有する。除去装置４２ｂは、物体４の不要な部位をエネルギー線Ｅの照射によって除去する。

計測装置１６は、粉体３の層の形状及び積層造形された物体４の形状を計測する。計測装置１６は、計測した形状の情報を制御装置１８に送信する。計測装置１６は、例えば、カメラ６１と、画像処理装置６２と、を有する。画像処理装置６２は、カメラ６１で計測した情報に基づいて画像処理を行う。計測装置１６は、例えば、干渉方式や光切断方式等によって、粉体３の層及び物体４の形状を計測することができる。

加温装置１７は、ステージ１２に設けられる。加温装置１７は、例えば、電気式のヒータである。加温装置１７は、ステージ１２に配置された物体４を所望の温度に温めることができる。

制御装置１８は、移動装置１３、加温装置１７、第１の材料供給装置３１、第２の材料供給装置３２、出射装置４１、ガルバノスキャナ５５、及び画像処理装置６２に、信号線１９を介して電気的に接続される。

制御装置１８は、例えば、ＣＰＵのような制御部１８ａと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤのような記憶部１８ｂと、他の種々の装置とを有する。ＣＰＵがＲＯＭ又はＨＤＤに組み込まれたプログラムを実行することで、制御部１８ａは、積層造形装置１の各部を制御する。

記憶部１８ｂに、例えば、造形される物体４の形状を示すデータが記憶される。また、記憶部１８ｂに、三次元の処理位置（各点）毎のノズル３４とステージ１２との高さを示すデータが記憶される。制御部１８ａが当該データに基づいて積層造形装置１の各部を制御することで、積層造形装置１は、物体４を積層造形することができる。

図３は、第１の実施形態の積層造形装置１によりコーティングされた物体１００を模式的に示す例示的な断面図である。物体１００は、部材１０１と、コート材１０２とを有する。積層造形装置１は、物体４を積層造形するだけでなく、部材１０１をコート材１０２によりコーティングすることで物体１００を製造することができる。

部材１０１は、例えば、鉄を含む材料により作られた物体である。鉄は、第１の材料の一例である。以下、部材１０１の材料を、鉄系材料と称する。鉄系材料は、例えば、Ａｌｌｏｙ４５０である。なお、部材１０１は、他の材料を含んでも良い。

部材１０１は、例えば、タービンブレードである。部材１０１は、摩耗を抑制するため、コート材１０２によりコーティングされる。なお、部材１０１は、この例に限られない。部材１０１は、積層造形装置１により積層造形された物体４であっても良いし、切削、鋳造、鍛造、又は他の方法により製造されても良い。

部材１０１は、表面１１１を有する。本実施形態において、表面１１１は、＋Ｚ方向に向く略平坦な面である。なお、表面１１１は、曲面であっても良いし、他の方向に向いても良い。

部材１０１の表面１１１に、複数の凹部１１２が設けられる。凹部１１２は、表面１１１から、略－Ｚ方向に窪んだ部分である。－Ｚ方向を含むＺ方向は、第３の方向の一例である。第１の実施形態の複数の凹部１１２は、複数の第１の溝１１５と、複数の第２の溝１１６とを含む。

図４は、第１の実施形態のコーティング中の物体１００を模式的に示す例示的な斜視図である。なお、図４は、理解のため、複数の凹部１１２の間の間隔を、他の図よりも広く設定している。図４は、物体１００の断面を部分的に示す。図４に示すように、第１の溝１１５は、表面１１１から略－Ｚ方向に窪むとともに、Ｘ方向に延びている。Ｘ方向は、表面１１１に沿う方向であって、第１の方向の一例である。複数の第１の溝１１５は、Ｙ方向に間隔を介して並べられる。複数の第１の溝１１５は、略平行に延びている。

第２の溝１１６は、表面１１１から略－Ｚ方向に窪むとともに、Ｙ方向に延びている。Ｙ方向は、表面１１１に沿うとともにＸ方向と交差する方向であって、第２の方向の一例である。このように、複数の凹部１１２は、表面１１１に沿う方向に延びる。複数の第２の溝１１６は、Ｘ方向に間隔を介して並べられる。複数の第２の溝１１６は、略平行に延びる。

複数の第２の溝１１６は、複数の第１の溝１１５と交差する。言い換えると、複数の第１の溝１１５と複数の第２の溝１１６とは、格子状に配置される。なお、第１の溝１１５及び第２の溝１１６は、互いに離間していても良い。

本実施形態における複数の凹部１１２は、略三角形状の断面を有する有底の溝（第１の溝１１５及び第２の溝１１６）である。なお、凹部１１２は、溝に限らず、穴のような他の窪みであっても良い。本実施形態では、複数の凹部１１２は、略同一の断面を有する。しかし、複数の凹部１１２は、互いに異なる断面を有しても良い。

凹部１１２が設けられることで、部材１０１は、凹部１１２を形成（規定）する内面１１９をさらに有する。内面１１９は、表面１１１から連続する。なお、内面１１９と表面１１１との間に、他の部分が介在しても良い。

図３は、表面１１１の法線に沿う凹部１１２の断面を示している。言い換えると、図３は、表面１１１と直交する凹部１１２の断面を示している。当該断面において、凹部１１２について、幅Ａ、最小角度θ、深さｈ、及びピッチＰが定義される。

幅Ａは、表面１１１の法線に沿う凹部１１２の断面における、一つの凹部１１２の最大の幅である。言い換えると、幅Ａは、上記断面における、凹部１１２の第１の縁１１２ａと、凹部１１２の第２の縁１１２ｂと、の間の距離である。第１の縁１１２ａは、上記断面における、表面１１１と内面１１９との一方の境界である。第２の縁１１２ｂは、上記断面における、表面１１１と内面１１９との他方の境界である。第１の縁１１２ａと第２の縁１１２ｂとは、凹部１１２を介して互いに離間している。

最小角度θは、凹部１１２の底１１２ｃと第１の縁１１２ａとを結ぶ第１の線Ｌ１と、底１１２ｃと第２の縁１１２ｂとを結ぶ第２の線Ｌ２と、の間の最小角度である。底１１２ｃは、凹部１１２（内面１１９）の、表面１１１から最も離間した部分である。第１の線Ｌ１及び第２の線Ｌ２は、仮想的な線である。

例えば、凹部１１２の底１１２ｃが表面１１１と略平行である場合、底１１２ｃの複数の位置を通る第１の線Ｌ１及び第２の線Ｌ２が想定される。この場合、第１の線Ｌ１と第２の線Ｌ２との間の角度としても、複数の角度が想定される。最小角度θは、当該想定される複数の角度のうち、最小の角度である。

深さｈは、表面１１１と直交するＺ方向における、表面１１１と凹部１１２の底１１２ｃとの間の距離である。言い換えると、深さｈは、表面１１１の法線に沿う凹部１１２の最大の深さである。本実施形態において、例えば、深さｈは２００μｍである。なお、深さｈは、この例に限られない。

ピッチＰは、隣り合う二つの凹部１１２が設けられる間隔である。具体的には、ピッチＰは、隣り合う二つの凹部１１２のうち一方の底１１２ｃと、他方の底１１２ｃと、の間の距離である。ピッチＰは、隣り合う二つの凹部１１２のうち一方の幅方向における中央と、他方の幅方向における中央と、の間の距離であっても良い。幅方向は、表面１１１の法線に沿う凹部１１２の断面において、表面１１１に沿う方向である。

本実施形態の凹部１１２において、幅Ａ、最小角度θ、及び深さｈの関係は、下記（数１）式により表され得る。
θ＝２×ａｔａｎ（Ａ／２ｈ）＞π／４ …（数１）
なお、幅Ａ、最小角度θ、及び深さｈの関係は、（数１）式に表されるものに限られない。

また、本実施形態の凹部１１２において、ピッチＰ、最小角度θ、及び深さｈの関係は、下記（数２）式により表され得る。
θ＝２×ａｔａｎ（Ｐ／２ｈ）＞π／４ …（数２）
なお、ピッチＰ、最小角度θ、及び深さｈの関係は、（数２）式に表されるものに限られない。

また、ピッチＰは、粉体３の平均粒径の五倍よりも大きい。本実施形態において、例えば、粉体３の平均粒径は３０μｍであり、ピッチＰは３００μｍである。なお、粉体３の粒径及びピッチＰは、この例に限られない。

積層造形装置１が粉体３を部材１０１に積層させることで、コート材１０２が形成される。言い換えると、積層造形装置１は、部材１０１の上にコート材１０２を積層造形する。コート材１０２は、粉体３により作られる。

粉体３及びコート材１０２は、例えば、コバルトを含む材料によって作られる。コバルトは、第２の材料の一例である。以下、粉体３及びコート材１０２の材料を、コバルト系材料と称する。コバルト系材料は、例えば、Ｓｔｅｌｌｉｔｅ６（登録商標）である。なお、粉体３及びコート材１０２は、他の材料を含んでも良い。

部材１０１の材料である鉄系材料と、粉体３及びコート材１０２の材料であるコバルト系材料とは、互いに異なる。しかし、部材１０１と、粉体３及びコート材１０２とは、部分的に同一の材料を含有しても良い。例えば、コバルト系材料に鉄が含有されても良いし、鉄系材料にコバルトが含有されても良い。また、鉄系材料及びコバルト系材料が、ともにクロムのような他の物質を含んでも良い。

図５は、第１の実施形態の物体１００の一部を模式的に示す例示的な断面図である。図５に示すように、コート材１０２は、積層造形により形成された複数の粉体３の層１２０を有する。例えば、ノズル３４から吐出された粉体３が、ノズル３４から出射されたエネルギー線Ｅにより溶融させられる。溶融した粉体３が固化することにより、層１２０が形成される。

層１２０はそれぞれ、略平坦にＸ－Ｙ平面上で広がる。なお、層１２０は、凹凸を有しても良い。複数の層１２０は、略Ｚ方向に積層される。複数の層１２０は、複数の第１の層１２１と、複数の第２の層１２２とを含む。

複数の第１の層１２１は、凹部１１２の内部でＺ方向（－Ｚ方向）に積層される。言い換えると、複数の第１の層１２１は、複数の凹部１１２に収容されている。なお、第１の層１２１は、部分的に凹部１１２の外に位置しても良い。第１の層１２１は、凹部１１２を形成する内面１１９に付着している。

複数の第２の層１２２は、凹部１１２の外部でＺ方向（－Ｚ方向）に積層される。なお、第２の層１２２は、部分的に凹部１１２の内部に位置しても良い。第２の層１２２は、表面１１１の少なくとも一部を覆う。さらに、第２の層１２２は、複数の第１の層１２１を覆う。

以上のように、コート材１０２は、複数の凹部１１２に充填されている。さらに、凹部１１２の内部に位置するコート材１０２の一部（第１の層１２１）は、表面１１１を覆うコート材１０２の一部（第２の層１２２）を介して互いに接続されている。

コート材１０２は、例えば、部材１０１よりも耐摩耗性が高い。このため、コート材１０２が部材１０１の表面１１１を覆うことで、物体１００の耐摩耗性が向上する。さらに、コート材１０２が部材１０１の複数の凹部１１２に充填されることで、アンカー効果によりコート材１０２が強固に部材１０１に固着し、ひいては物体１００の強度が向上する。

以下に、物体１００の製造方法の一部について例示する。なお、物体１００の製造方法は以下の方法に限らず、他の方法が用いられても良い。まず、部材１０１が製造される。次に、凹部１１２が形成される前の部材１０１が、積層造形装置１のステージ１２の上に配置される。

図６は、第１の実施形態の凹部１１２が形成される部材１０１を模式的に示す例示的な断面図である。次に、図６に示すように、一つの部材１０１の表面１１１に、複数の凹部１１２が形成される。

例えば、積層造形装置１の除去装置４２ｂが、表面１１１にエネルギー線Ｅを照射することで、部材１０１の一部を蒸発させる。エネルギー線Ｅが表面１１１を走査することで、表面１１１に複数の凹部１１２が形成される。出射装置４１は、表面１１１に照射されるエネルギー線Ｅの出力を高く設定するとともに、エネルギー線Ｅの焦点径を小さく設定する。

凹部１１２は、他の方法により形成されても良い。例えば、ドリルやフライスのような工具による切削加工、又はダイによるプレス加工のような、種々の機械加工により、表面１１１に複数の凹部１１２が形成されても良い。

部材１０１は、凹部１１２が予め形成された状態で製造されても良い。例えば、積層造形装置１により、複数の凹部１１２が設けられた部材１０１が積層造形されても良い。また、複数の凹部１１２が設けられた部材１０１が、鋳造又はプレス加工によって製造されても良い。すなわち、表面１１１への複数の凹部１１２の形成は、部材１０１の製造後に行われても良いし、部材１０１の製造と同時に行われても良い。

次に、図１の加温装置１７が、ステージ１２の上の部材１０１を温める。加温装置１７の代わりに、例えば、光学装置１５が部材１０１にエネルギー線Ｅを照射することで、部材１０１を温めても良い。部材１０１の温度は、部材１０１の融点よりも低く設定される。

次に、図２に示すように、ノズル装置１４のノズル３４が、粉体３を、複数の凹部１１２のうち一つに向かって吐出する。例えば、ノズル３４は、移動装置１３又は移動機構３８により部材１０１に対して相対的に移動させられる。ノズル３４の先端３４ａが、一つの凹部１１２に向く。

例えば第２の材料供給装置３２が、キャリアガスＧにより、ノズル３４にコバルト系材料の粉体３を供給する。ノズル３４は、ノズル３４の吐出口３４ｃからキャリアガスＧと共にコバルト系材料の粉体３を凹部１１２に向かって吐出する。言い換えると、コバルト系材料の粉体３は、凹部１１２に向かって噴出されるキャリアガスＧにより、当該凹部１１２に向かって吐出される。粉体３は、キャリアガスＧに運ばれることにより、又はキャリアガスＧにより与えられた速度に基づく慣性により、凹部１１２に深く入ることができる。

ノズル３４は、円環状の吐出口３４ｃから、焦点Ｆに向かってコバルト系材料の粉体３を吐出する。焦点Ｆは、ノズル３４の先端３４ａから－Ｚ方向に離間しているとともに、吐出口３４ｃから水平方向（Ｘ方向及び／又はＹ方向）に離間している。例えば、ノズル３４は、吐出口３４ｃから焦点Ｆに向かって、略円錐状に粉体３を吐出する。言い換えると、ノズル３４は、焦点Ｆに向かって複数の方向から粉体３を吐出する。

略円錐状に吐出される粉体３の角度θｆは、凹部１１２の最小角度θと略等しい。凹部１１２の内面１１９は、コバルト系材料の粉体３が吐出される方向に沿って延びている。別の表現によれば、ノズル３４から吐出される粉体３は、内面１１９に沿って吐出される粉体３を含んでいる。凹部１１２及び内面１１９は、粉体３が吐出される方向に応じて形成される。なお、粉体３が吐出される方向及び内面１１９が延びる方向は、この例に限らない。

次に、コバルト系材料の粉体３が、内面１１９から離間した位置で溶融される。例えば、光学装置１５が、ノズル３４にエネルギー線Ｅを供給する。ノズル３４は、ノズル３４の出射口３４ｂから、エネルギー線Ｅを出射する。出射装置４１は、ノズル３４から出射されるエネルギー線Ｅの出力を低く設定するとともに、エネルギー線Ｅの焦点径を大きく設定する。なお、エネルギー線Ｅの出力及び焦点径は、この例に限られない。

エネルギー線Ｅの焦点は、吐出される粉体３の焦点Ｆと略等しい。このため、以下、エネルギー線Ｅの焦点も、焦点Ｆと称する。エネルギー線Ｅの焦点Ｆにおいて、吐出口３４ｃから吐出されたコバルト系材料の粉体３が収束する。このため、エネルギー線Ｅにより、コバルト系材料の粉体３が溶融される。

焦点Ｆは、部材１０１から離間した位置にある。このため、空中で溶融した粉体３が、重力又は慣性力によって凹部１１２に向かって落下又は飛翔する。焦点Ｆにおいて、溶融した複数の粉体３が融合しても良い。

コバルト系材料の粉体３は、凹部１１２を形成する内面１１９に付着し、例えば部材１０１との熱伝導により冷却される。冷却された粉体３は固化し、層１２０を形成する。部材１０１が温められているため、溶融した粉体３は、内面１１９で濡れ広がりやすい。溶融装置４２ａが、形成された層１２０のアニール処理を行っても良い。

既に少なくとも一つの層１２０が形成されている場合、コバルト系材料の粉体３は、層１２０に付着し、例えば層１２０及び部材１０１との熱伝導により冷却される。冷却された粉体３は固化し、新たな層１２０を形成する。

焦点Ｆは、例えば、図２の例のように、部材１０１の表面１１１から＋Ｚ方向に離間している。しかし、焦点Ｆはこの例に限られず、凹部１１２の内部に位置しても良い。粉体３が吐出される角度θｆと、凹部１１２の最小角度θとが略等しいため、吐出された粉体３が部材１０１に干渉することが抑制される。移動装置１３及び／又は移動機構３８がノズル３４を部材１０１に対して相対的に移動させることによって、焦点Ｆの位置が変化しても良い。

焦点Ｆは、例えば、凹部１１２を形成する内面１１９上、又は部材１０１の内部に位置しても良い。この場合、粉体３は、内面１１９上で溶融される。言い換えると、粉体３は、内面１１９に接触した状態で溶融されても良い。内面１１９上で溶融した粉体３は、内面１１９に付着し、例えば部材１０１との熱伝導により冷却される。冷却された粉体３は固化し、層１２０を形成する。

鉄系材料の融点は、コバルト系材料の融点よりも高い。このため、溶融したコバルト系材料の粉体３が内面１１９に付着したときに、部材１０１が溶融することが抑制される。部材１０１の温度は、粉体３からの熱伝導によって部材１０１が溶融することを防ぐように設定される。なお、部材１０１が僅かに溶融しても良い。

複数の凹部１１２のうち一つに層１２０が形成されると、ノズル３４は、粉体３を、複数の凹部１１２のうち次の一つに向かって吐出する。さらに、ノズル３４は、エネルギー線Ｅにより、コバルト系材料の粉体３を溶融させる。ノズル３４は、複数の凹部１１２における層１２０の形成を繰り返す。

上述のコバルト系材料の粉体３の吐出と、当該粉体３の溶融と、を含むコバルト系材料の粉体３の供給により、複数の第１の層１２１が形成され、第１の層１２１（固化した粉体３）で複数の凹部１１２が埋められる。さらに、上述のコバルト系材料の粉体３の供給により、複数の第２の層１２２が形成され、第２の層１２２（固化した粉体３）で部材１０１の表面１１１の少なくとも一部が覆われる。以上により、コート材１０２が形成され、物体１００の製造が完了する。

さらに、コート材１０２の表面が加工により均されても良い。例えば、除去装置４２ｂがコート材１０２にエネルギー線Ｅを照射することで、コート材１０２の一部を蒸発させる。また、フライスのような工具によりコート材１０２の一部が切削されても良い。

図４に示すように、ノズル３４は、部材１０１に対し、凹部１１２が延びる方向に沿って移動する。このため、第１の層１２１（固化した粉体３）は、凹部１１２が延びる方向に沿って凹部１１２を埋める。これにより、第１の層１２１に、凹部１１２が延びる方向に延びるビード痕１２５が形成される。なお、ビード痕１２５が延びる方向は、この例に限られない。また、ビード痕１２５が形成されない場合でも、粉体３が凹部１１２から離間した位置、又は内面１１９上で溶融され、凹部１１２で固化することで、第１の層１２１が凹部１１２を埋めることもできる。

上述の物体１００の製造方法において、部材１０１が溶融することが抑制されている。このため、部材１０１の鉄系材料と、粉体３（コート材１０２）のコバルト系材料とが混合することが抑制される。例えば、部材１０１とコート材１０２との境界部分では、Ｚ方向における物体１００の材料組成の変化率が、１％／μｍよりも大きい。

図５の右側に、物体１００の模式的な断面図の一部と対応させ、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｓ）法により測定されたコート材１０２の一部の結晶配置の例を示す。当該結晶配置の図において、方位が同一の結晶が同一の色で表される。すなわち、当該結晶配置の図において、同一の色が連続している部分では、方位が同一の複数の結晶が連続して並び、又は所定の方位の単一の結晶が連続して延びている。

図５に示すように、上述の方法によりコート材１０２が形成されることで、複数の第１の層１２１及び複数の第２の層１２２において、同一の方位の結晶が略Ｚ方向に連続する。言い換えると、コート材１０２において、略Ｚ方向に並ぶ複数の結晶の方位が揃い、又は所定の方位の単一の結晶が略Ｚ方向に延びている。結晶の方位は、例えば、ＥＢＳＤ法や目視のような種々の方法により確認され得る。

結晶の方位は、溶融した材料が冷却される方向に影響される。溶融されたコバルト系材料の粉体３が部材１０１の内面１１９又は既に形成された層１２０に付着すると、粉体３の熱は、略－Ｚ方向に部材１０１及び／又は既に形成された層１２０に伝導する。これにより、Ｚ方向に積層される粉体３（層１２０）の冷却方向が大よそ統一され、同一の方位の結晶が略Ｚ方向に連続する。

本実施形態では、少なくとも複数の第１の層１２１において、同一の方位の結晶が略Ｚ方向に連続すれば良い。また、Ｚ方向における第１の層１２１の全域において結晶の方位が揃っている必要は無い。

物体１００の製造方法は、上述の方法に限られない。例えば、積層造形装置１は、第１の材料供給装置３１から鉄系材料の粉体３をノズル３４に供給し、第２の材料供給装置３２からコバルト系材料の粉体３をノズル３４に供給しても良い。積層造形装置１は、ノズル３４から吐出される鉄系材料の粉体３の量とコバルト系材料の粉体３の量とを切り替えることで、部材１０１とコート材１０２とを同時に形成することができる。

例えば、ノズル３４は、部材１０１が形成される空間座標に、鉄系材料の粉体３を吐出することで、部材１０１を積層造形する。さらに、ノズル３４は、コート材１０２が形成される空間座標に、コバルト系材料の粉体３を吐出することで、コート材１０２を形成する。

上記の場合、部材１０１における凹部１１２の形成と、コート材１０２の形成と、が略同時に行われる。例えば、凹部１１２を含む部材１０１が積層造形されることで、部材１０１の表面１１１に複数の凹部１１２が形成される。同時に、コバルト系材料の粉体３が、既に形成された凹部１１２、又は後に凹部１１２が形成される位置に向かって、ノズル３４から吐出される。コバルト系材料の粉体３は、内面１１９、又は内面１１９が形成される位置から離間した位置、又は内面１１９上で溶融される。このようなコバルト系材料の粉体３の供給により、固化した粉体３により複数の凹部１１２が埋められ且つ表面１１１の少なくとも一部が覆われた物体１００が積層造形される。

以上説明された第１の実施形態において、部材１０１の表面１１１に、複数の凹部１１２が形成される。さらに、粉体３を、複数の凹部１１２のうち一つに向かって吐出することと、粉体３を、凹部１１２を形成する部材１０１の内面１１９から離間した位置、又は内面１１９上で溶融させることと、を含む粉体３の供給により、固化した粉体３が複数の凹部１１２を埋めるとともに表面１１１の少なくとも一部を覆う。これにより、溶融及び固化した粉体３により形成されるコバルト系材料の層１２０の一部が凹部１１２を埋め、当該層１２０がアンカー効果により強固に部材１０１に固着することができる。さらに、粉体３が凹部１１２の内面１１９に付着する前に溶融されるため、粉体３を溶融する手段が部材１０１まで溶融させることが抑制される。これにより、粉体３に含まれるコバルト系材料と、部材１０１に含まれる鉄系材料と、が混ざることが抑制される。言い換えると、粉体３に含まれるコバルト系材料と、部材１０１に含まれる鉄系材料と、の混合が防止又は低減される。従って、鉄系材料とコバルト系材料とが脆弱になる特定の混合比で混合することが抑制され、鉄系材料及びコバルト系材料を含む物体１００の強度が低下することが抑制される。

一般的に、鉄系材料とコバルト系材料が特定の割合で混合されると、当該混合材料が脆弱化することがある。これにより、当該混合材料に割れが生じたり、鉄系材料の部分とコバルト系材料の部分との間の接続部分の強度が低下したりする虞がある。これに対し、本実施形態では、粉体３に含まれるコバルト系材料と、部材１０１に含まれる鉄系材料と、が混ざることが抑制される。これにより、部材１０１とコート材１０２との境界部分において、割れや強度の低下が生じることが抑制される。

粉体３は、エネルギー線Ｅにより溶融される。当該エネルギー線Ｅの焦点Ｆは、部材１０１から離間した位置にある。これにより、エネルギー線Ｅが部材１０１を溶融することが抑制される。従って、鉄系材料とコバルト系材料とが脆弱になる特定の混合比で混合されることが抑制され、物体１００の強度が低下することが抑制される。

内面１１９は、粉体３が吐出される方向に沿って延びる。これにより、粉体３が凹部１１２に深く入りやすくなり、粉体３に埋められた凹部１１２に空隙が発生することが抑制される。

表面１１１の法線に沿う凹部１１２の断面において、凹部１１２の幅Ａと、凹部１１２の底１１２ｃと凹部１１２の第１の縁１１２ａとを結ぶ第１の線Ｌ１、及び凹部１１２の底１１２ｃと凹部１１２の第２の縁１１２ｂとを結ぶ第２の線Ｌ２、の間の最小角度θと、表面１１１の法線に沿う凹部１１２の深さｈと、の関係が、θ＝２×ａｔａｎ（Ａ／２ｈ）＞π／４と表され得る。これにより、溶融した粉体３が凹部１１２に深く入ることを、例えば表面張力が阻害することが抑制される。従って、粉体３が凹部１１２に深く入りやすくなり、粉体３に埋められた凹部１１２に空隙が発生することが抑制される。

複数の凹部１１２は、表面１１１に沿うＸ方向に延びる少なくとも一つの第１の溝１１５と、表面１１１に沿うとともにＸ方向と交差するＹ方向に延びるとともに、第１の溝１１５と交差する少なくとも一つの第２の溝１１６と、を含む。これにより、アンカー効果が増大し、コバルト系材料の層１２０がより強固に部材１０１に固着することができる。さらに、第１の溝１１５と第２の溝１１６との交点において、溶融した粉体３が第１の溝１１５及び第２の溝１１６のいずれにも流入することができる。このため、第１の溝１１５と第２の溝１１６との交点において、コバルト系材料の層１２０をより平坦にすることができる。

部材１０１は、温められる。これにより、内面１１９における溶融した粉体３の濡れ性が向上する。従って、溶融した粉体３が凹部１１２に深く入りやすくなり、粉体３に埋められた凹部１１２に空隙が発生することが抑制される。

部材１０１の鉄系材料の融点は、コート材１０２のコバルト系材料の融点よりも高い。これにより、粉体３を溶融する手段が部材１０１を溶かすことが抑制される。加えて、溶融した粉体３により、部材１０１が溶融することが抑制される。従って、鉄系材料とコバルト系材料とが脆弱になる特定の混合比で混合されることが抑制され、物体１００の強度が低下することが抑制される。

固化した粉体３は、凹部１１２が延びる方向に沿って凹部１１２を埋める。これにより、コバルト系材料の層１２０がより強固に部材１０１に固着することができる。さらに、ノズル３４の移動経路が単純化し、コバルト系材料の層１２０を形成するための加工時間が低減される。

粉体３は、複数の凹部１１２のうち一つに向かって噴出されるキャリアガスＧにより、複数の凹部１１２のうち当該一つに向かって吐出される。これにより、粉体３が凹部１１２に深く入りやすくなり、粉体３に埋められた凹部１１２に空隙が発生することが抑制される。

コート材１０２は、Ｚ方向に積層されるとともに複数の凹部１１２に収容されて内面１１９に付着する複数の第１の層１２１と、Ｚ方向に積層されるとともに表面１１１の少なくとも一部を覆う複数の第２の層１２２と、を有する。コート材１０２では、少なくとも複数の第１の層１２１において、同一の方位の結晶がＺ方向に連続する。当該結晶は柱状晶と呼ばれる。また、当該結晶は単結晶であっても良い。これにより、Ｚ方向におけるコート材１０２の引張強さが増大し、コート材１０２がより強固に部材１０１に固着することができる。例えば、タービンブレードのような物体１００には、コート材１０２に、部材１０１から離間する方向（引張方向）の力が作用することがある。コート材１０２において、結晶の方位が上述のように揃うため、当該力に対する物体１００の強度が向上する。

（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態について、図７を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

図７は、第２の実施形態に係る部材１０１を模式的に示す例示的な断面図である。図７に示すように、第２の実施形態の凹部１１２は、略四角形の断面を有する。このため、凹部１１２の底１１２ｃは、表面１１１と略平行である。

第２の実施形態では、底１１２ｃの複数の位置を通る第１の線Ｌ１及び第２の線Ｌ２が想定される。この場合、第１の線Ｌ１と第２の線Ｌ２との間の角度としても、最小角度θや、他の角度θｏのような、複数の角度が想定される。最小角度θは、当該想定される複数の角度のうち、最小の角度である。

第２の実施形態において、ノズル３４は、例えば、略円形の吐出口から、Ｚ方向に粉体３を吐出する。これにより、第２の実施形態でも、内面１１９は、粉体３が吐出される方向に沿って延びる。なお、粉体３が吐出される方向は、この例に限られない。

（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態について、図８を参照して説明する。図８は、第３の実施形態に係る部材１０１を模式的に示す例示的な断面図である。図８に示すように、第３の実施形態のそれぞれの凹部１１２は、多段階に窪んだ凹部であり、第１の凹部１３１と、第２の凹部１３２とを有する。

第２の凹部１３２は、第１の凹部１３１の底１３１ａから、－Ｚ方向に窪んでいる。このため、第１の凹部１３１の底１３１ａは、第２の凹部１３２の底１３２ａから、＋Ｚ方向に離間している。第２の凹部１３２の底１３２ａは、凹部１１２全体の底１１２ｃである。

第３の実施形態において、最小角度θは、凹部１１２の底１１２ｃと、底１１２ｃから見える第１の凹部１３１の縁又は第２の凹部１３２の縁とを結ぶ二つの線の間の最小角度である。図８の例では、最小角度θは、凹部１１２の底１１２ｃと第１の凹部１３１の縁１３１ｂとを結ぶ第１の線Ｌ１１と、底１１２ｃと第２の凹部１３２の縁１３２ｂとを結ぶ第２の線Ｌ１２と、の間の最小角度である。第１の線Ｌ１１及び第２の線Ｌ１２は、仮想的な線である。

第３の実施形態において、凹部１１２の底１１２ｃが表面１１１と略平行である。この場合、底１１２ｃの複数の位置を通る第１の線Ｌ１１及び第２の線Ｌ１２が想定される。この場合、第１の線Ｌ１１と第２の線Ｌ１２との間の角度としても、最小角度θや、他の角度θｏのような、複数の角度が想定される。最小角度θは、当該想定される複数の角度のうち、最小の角度である。

以上の複数の実施形態において、部材１０１は鉄系材料を含み、コート材１０２はコバルト系材料を含む。しかし、部材１０１及びコート材１０２の材料は、この例に限られない。例えば、部材１０１がアルミニウムを含み、コート材１０２が鉄を含んでも良い。さらに、部材１０１が銅を含み、コート材１０２がセラミックを含んでも良い。このように、部材１０１の材料とコート材１０２の材料とは、異なる材料を含めば良い。

以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、部材の表面に、複数の凹部が形成される。さらに、粉体を、複数の凹部のうち一つに向かって吐出することと、粉体を、凹部を形成する部材の内面から離間した位置で溶融させることと、を含む粉体の供給により、固化した粉体が複数の凹部を埋めるとともに表面の少なくとも一部を覆う。これにより、溶融及び固化した粉体により形成される第２の材料の層の一部が凹部を埋め、当該層がアンカー効果により強固に部材に固着することができる。さらに、粉体が凹部の内面に付着する前に溶融されるため、粉体を溶融する手段が部材まで溶融させることが抑制される。これにより、粉体に含まれる第２の材料と、部材に含まれる第１の材料と、が混ざることが抑制される。従って、第１の材料と第２の材料とが脆弱になる特定の混合比で混合することが抑制され、第１の材料及び第２の材料を含む完成品の強度が低下することが抑制される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
第１の材料を含む部材の表面に、複数の凹部を形成することと、
前記第１の材料と異なる第２の材料を含む粉体を、前記複数の凹部のうち一つに向かって吐出することと、
前記粉体を、前記凹部を形成する前記部材の内面から離間した位置、又は前記内面上で溶融させることと、
を含む前記粉体の供給により、固化した前記粉体で前記複数の凹部を埋めるとともに前記表面の少なくとも一部を覆うことと、
を具備するコーティング方法。
［２］
前記粉体は、エネルギー線により溶融され、
前記エネルギー線の焦点は、前記部材から離間した位置、又は前記内面上にある、
［１］のコーティング方法。
［３］
前記内面は、前記粉体が吐出される方向に沿って延びる、［１］又は［２］のコーティング方法。
［４］
前記表面の法線に沿う前記凹部の断面において、前記凹部の幅Ａと、前記凹部の底と前記凹部の一方の縁とを結ぶ第１の線、及び前記凹部の底と前記凹部の他方の縁とを結ぶ第２の線、の間の最小角度θと、前記表面の法線に沿う前記凹部の深さｈと、の関係が、
θ＝２×ａｔａｎ（Ａ／２ｈ）＞π／４
と表され得る、［１］乃至［３］のいずれか一つのコーティング方法。
［５］
前記複数の凹部は、前記表面に沿う第１の方向に延びる少なくとも一つの第１の溝と、前記表面に沿うとともに前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるとともに、前記第１の溝と交差する少なくとも一つの第２の溝と、を含む、［１］乃至［４］のいずれか一つのコーティング方法。
［６］
前記部材を温めること、をさらに具備する［１］乃至［５］のいずれか一つのコーティング方法。
［７］
前記第１の材料の融点は、前記第２の材料の融点よりも高い、［１］乃至［６］のいずれか一つのコーティング方法。
［８］
前記凹部は、前記表面に沿う方向に延び、
固化した前記粉体は、前記凹部が延びる方向に沿って前記凹部を埋める、
［１］乃至［７］のいずれか一つのコーティング方法。
［９］
前記粉体は、前記複数の凹部のうち一つに向かって噴出されるキャリアガスにより、前記複数の凹部のうち当該一つに向かって吐出される、［１］乃至［８］のいずれか一つのコーティング方法。
［１０］
第１の材料を含み、表面と、前記表面から第３の方向に窪む複数の凹部を形成する内面と、を有する、部材と、
第２の材料を含み、前記第３の方向に積層されるとともに前記複数の凹部に収容されて前記内面に付着する複数の第１の層と、前記第３の方向に積層されるとともに前記表面の少なくとも一部を覆う複数の第２の層と、を有し、少なくとも前記複数の第１の層において、同一の方位の結晶が前記第３の方向に連続する、コート材と、
を具備するコーティング構造。
［１１］
前記結晶が柱状晶又は単結晶である、［１０］のコーティング構造。

１…積層造形装置、３…粉体、１００…物体、１０１…部材、１０２…コート材、１１１…表面、１１２…凹部、１１２ａ…第１の縁、１１２ｂ…第２の縁、１１２ｃ…底、１１５…第１の溝、１１６…第２の溝、１１９…内面、１２０…層、１２１…第１の層、１２２…第２の層、１３１…第１の凹部、１３１ａ…底、１３２…第２の凹部、１３２ａ…底、Ｅ…エネルギー線、Ｌ１，Ｌ１１…第１の線、Ｌ２，Ｌ１２…第２の線、Ｆ…焦点、Ｇ…キャリアガス。

Claims (13)

1. 第１の材料により作られた部材の表面に、複数の凹部を形成することと、
   前記第１の材料と異なる第２の材料を含む粉体を、前記複数の凹部のうち一つに向かって吐出することと、
   前記粉体を、前記凹部を形成する前記部材の内面から離間した位置で溶融させることと、
   を含む前記粉体の供給により、固化した前記粉体により形成されたコート材で前記複数の凹部を埋めるとともに前記表面の少なくとも一部を覆うことと、
   を具備し、
   前記部材のうち前記内面を形成する部分と前記凹部の底を形成する部分とが一体であり、
   前記コート材は、前記表面から前記凹部が窪む窪み方向に積層されるとともに前記複数の凹部に収容されて前記内面に付着する複数の第１の層と、前記窪み方向に積層されるとともに前記表面の少なくとも一部を覆う複数の第２の層と、を有し、
   前記複数の第１の層のうち少なくとも隣り合う二つにおいて、同一の方位の結晶が連続する、
   コーティング方法。
2. 固化した前記粉体は、前記複数の凹部の間における前記表面の全域を覆う、
   請求項１のコーティング方法。
3. 第１の材料を含む部材の表面に、複数の凹部を形成することと、
   前記第１の材料と異なる第２の材料を含む粉体を、前記複数の凹部のうち一つに向かって吐出することと、
   前記粉体を、前記凹部を形成する前記部材の内面から離間した位置で溶融させることと、
   を含む前記粉体の供給により、固化した前記粉体により形成されたコート材で前記複数の凹部を埋めるとともに前記複数の凹部の間における前記表面の全域を覆うことと、
   を具備し、
   前記コート材は、前記表面から前記凹部が窪む窪み方向に積層されるとともに前記複数の凹部に収容されて前記内面に付着する複数の第１の層と、前記窪み方向に積層されるとともに前記表面の少なくとも一部を覆う複数の第２の層と、を有し、
   前記複数の第１の層のうち少なくとも隣り合う二つにおいて、同一の方位の結晶が連続する、
   コーティング方法。
4. 前記粉体は、エネルギー線により溶融され、
   前記エネルギー線の焦点は、前記部材から離間した位置にある、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一つのコーティング方法。
5. 前記内面は、前記粉体が吐出される方向に沿って延びる、請求項１乃至請求項４のいずれか一つのコーティング方法。
6. 前記表面の法線に沿う前記凹部の断面において、前記凹部の幅Ａと、前記凹部の底と前記凹部の一方の縁とを結ぶ第１の線、及び前記凹部の底と前記凹部の他方の縁とを結ぶ第２の線、の間の最小角度θと、前記表面の法線に沿う前記凹部の深さｈと、の関係が、
   θ＝２×ａｔａｎ（Ａ／２ｈ）＞π／４
   と表され得る、請求項１乃至請求項５のいずれか一つのコーティング方法。
7. 前記複数の凹部は、前記表面に沿う第１の方向に延びる少なくとも一つの第１の溝と、前記表面に沿うとともに前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるとともに、前記第１の溝と交差する少なくとも一つの第２の溝と、を含む、請求項１乃至請求項６のいずれか一つのコーティング方法。
8. 前記部材を温めること、をさらに具備する請求項１乃至請求項７のいずれか一つのコーティング方法。
9. 前記第１の材料の融点は、前記第２の材料の融点よりも高い、請求項１乃至請求項８のいずれか一つのコーティング方法。
10. 前記凹部は、前記表面に沿う方向に延び、
    固化した前記粉体は、前記凹部が延びる方向に沿って前記凹部を埋める、
    請求項１乃至請求項９のいずれか一つのコーティング方法。
11. 前記粉体は、前記複数の凹部のうち一つに向かって噴出されるキャリアガスにより、前記複数の凹部のうち当該一つに向かって吐出される、請求項１乃至請求項１０のいずれか一つのコーティング方法。
12. 第１の材料を含み、表面と、前記表面から第３の方向に窪む複数の凹部を形成する内面と、を有する、部材と、
    第２の材料を含み、前記第３の方向に積層されるとともに前記複数の凹部に収容されて前記内面に付着する複数の第１の層と、前記第３の方向に積層されるとともに前記表面の少なくとも一部を覆う複数の第２の層と、を有する、コート材と、
    を具備し、
    前記複数の第１の層のうち少なくとも隣り合う二つにおいて、同一の方位の結晶が連続する、
    コーティング構造。
13. 前記結晶が柱状晶又は単結晶である、請求項１２のコーティング構造。

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