JPH04228556A - 航空機のタービン翼の可変膜厚コーティング - Google Patents
航空機のタービン翼の可変膜厚コーティングInfo
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- JPH04228556A JPH04228556A JP3137289A JP13728991A JPH04228556A JP H04228556 A JPH04228556 A JP H04228556A JP 3137289 A JP3137289 A JP 3137289A JP 13728991 A JP13728991 A JP 13728991A JP H04228556 A JPH04228556 A JP H04228556A
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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
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/04—Diffusion into selected surface areas, e.g. using masks
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/08—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metal halides
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、コーティング製品に
関するもので、特に、可変膜厚の金属コーティング層を
気相成長によって形成する方法及び装置に関するもので
ある。
関するもので、特に、可変膜厚の金属コーティング層を
気相成長によって形成する方法及び装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】クロム、鉄、ニッケル又はコバルトの主
要な成分として含有する合金等の多数の物質の耐酸化性
及び耐腐食性を改善するためのアルミめっき処理するこ
とが従来より知られている。特に、アルミめっき被膜が
、ガスタービン翼やタービン羽根等の高温雰囲気におい
て使用されるニッケルーコバルトを基材とする超合金の
耐酸化性及び耐腐食性を向上することが知られている。
要な成分として含有する合金等の多数の物質の耐酸化性
及び耐腐食性を改善するためのアルミめっき処理するこ
とが従来より知られている。特に、アルミめっき被膜が
、ガスタービン翼やタービン羽根等の高温雰囲気におい
て使用されるニッケルーコバルトを基材とする超合金の
耐酸化性及び耐腐食性を向上することが知られている。
【０００３】代表的なコーティング処理の一つは、コー
ティングされる物質を金属、合金又は例えばコバルト、
担体、代表的にはアンモニア又はアルカリのハロゲン化
物でなる粉末状のアルミニウムと酸化アウミニウムのよ
うな不活性充填剤を収容した粉末パックに埋め込む。粉
末パックに埋め込まれたのち、物質はコーティング材の
種類に応じて１４００°Ｆ乃至２２００°Ｆの間の温度
で加熱されて、加熱温度及び加熱時間に応じた厚さのコ
ーティング被膜を形成する。ハロゲン化物は担体又は活
性剤として作用して粉末パックから物質の外表面にアル
ミニウムを転移させて、アルミニウムを物質の外表面に
析出するようにしている。
ティングされる物質を金属、合金又は例えばコバルト、
担体、代表的にはアンモニア又はアルカリのハロゲン化
物でなる粉末状のアルミニウムと酸化アウミニウムのよ
うな不活性充填剤を収容した粉末パックに埋め込む。粉
末パックに埋め込まれたのち、物質はコーティング材の
種類に応じて１４００°Ｆ乃至２２００°Ｆの間の温度
で加熱されて、加熱温度及び加熱時間に応じた厚さのコ
ーティング被膜を形成する。ハロゲン化物は担体又は活
性剤として作用して粉末パックから物質の外表面にアル
ミニウムを転移させて、アルミニウムを物質の外表面に
析出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】エアホイル部の圧力側
に近接するタービン翼のプラットフォーム領域には高い
応力が負荷されるため、コーティング被膜の厚さが許容
最大膜厚を越えている場合には、この領域のアルミめっ
きコーティング被膜がタービン翼の使用中に破砕し易く
なる。この種の破砕は、コーティング被膜に生じた亀裂
が直ちにタービン翼のプラットフォーム部自体に伝搬さ
れる性質を持っているため、完全性を損ないまたタービ
ン翼の寿命を短縮してしまう。
に近接するタービン翼のプラットフォーム領域には高い
応力が負荷されるため、コーティング被膜の厚さが許容
最大膜厚を越えている場合には、この領域のアルミめっ
きコーティング被膜がタービン翼の使用中に破砕し易く
なる。この種の破砕は、コーティング被膜に生じた亀裂
が直ちにタービン翼のプラットフォーム部自体に伝搬さ
れる性質を持っているため、完全性を損ないまたタービ
ン翼の寿命を短縮してしまう。
【０００５】残念ながら、エアホイル部における所望の
耐酸化性及び耐腐食性を得るために必要なアルミめっき
コーティング被膜の厚さは、エアホイル部の圧力側に近
接したタービン翼のプラットフォーム部における許容最
大膜厚をはるかに越えてしまう。粉末パックを用いない
気相成長法によって形成されるコーティング被膜は実質
的に均一であるため、エアホイル部の外装材におけるア
ルミめっきコーティング被膜の膜厚はタービン翼のプラ
ットフォーム部における許容最大膜厚に制限されていた
。従って、従来技術におけるガスタービン翼又はガスタ
ービン羽根における耐酸化性及び耐腐食性は、タービン
翼のプラットフォーム部における膜厚の制限を受けない
場合に得られるものよりも相当に劣るものとなってしま
う。
耐酸化性及び耐腐食性を得るために必要なアルミめっき
コーティング被膜の厚さは、エアホイル部の圧力側に近
接したタービン翼のプラットフォーム部における許容最
大膜厚をはるかに越えてしまう。粉末パックを用いない
気相成長法によって形成されるコーティング被膜は実質
的に均一であるため、エアホイル部の外装材におけるア
ルミめっきコーティング被膜の膜厚はタービン翼のプラ
ットフォーム部における許容最大膜厚に制限されていた
。従って、従来技術におけるガスタービン翼又はガスタ
ービン羽根における耐酸化性及び耐腐食性は、タービン
翼のプラットフォーム部における膜厚の制限を受けない
場合に得られるものよりも相当に劣るものとなってしま
う。
【０００６】そこで、本発明の目的は、可変膜厚のコー
ティング被膜を形成する方法及び装置を提供することに
ある。
ティング被膜を形成する方法及び装置を提供することに
ある。
【０００７】本発明のもう一つの目的は、タービン翼の
プラットフォーム部の領域における亀裂の形成を促進せ
ず、しかもタービン翼の金属コーティング被膜の耐久性
を向上させるために適用される方法及び装置を提供する
ことにある。
プラットフォーム部の領域における亀裂の形成を促進せ
ず、しかもタービン翼の金属コーティング被膜の耐久性
を向上させるために適用される方法及び装置を提供する
ことにある。
【０００８】本発明のさらにもう一つの目的は、エアホ
イル部に近接するタービン翼のプラットフォーム部では
コーティング被膜の膜厚をエアホイル部のコーティング
被膜の膜厚よりも薄くした金属コーティング被膜により
タービン翼をコーティングするための方法及び装置を提
供することにある。
イル部に近接するタービン翼のプラットフォーム部では
コーティング被膜の膜厚をエアホイル部のコーティング
被膜の膜厚よりも薄くした金属コーティング被膜により
タービン翼をコーティングするための方法及び装置を提
供することにある。
【０００９】本発明のもう一つの目的は、エアホイル部
に近接するタービン翼のプラットフォーム部におけるア
ルミニウム含有量が、エアホイル部のコーティング被膜
のアルミニウム含有量に比べて相当に少ないアルミめっ
きコーティング被膜によりタービン翼をコーティングす
る方法及び装置を提供することにある。
に近接するタービン翼のプラットフォーム部におけるア
ルミニウム含有量が、エアホイル部のコーティング被膜
のアルミニウム含有量に比べて相当に少ないアルミめっ
きコーティング被膜によりタービン翼をコーティングす
る方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第一の構成によれば、物品の外表面に膜
厚の異なるコーティング被膜を形成するために、物品の
外表面の一部をシールドにより被覆して、被覆部分と非
被覆部分におけるコーティング被膜の膜厚を変化させる
ようにした可変膜厚コーティングに使用するシールド装
置であって、前記シールド装置が物品の外表面の形状に
対応し、コーティング材を含むガスと被覆部分との間に
不完全なシールドを形成するエッジを有し、前記シール
ドが被覆部分より離間して固定されて被覆部分における
前記ガスの循環を制限して、被覆部分において析出する
コーティング被膜の膜厚を非被覆部分のコーティング被
膜の膜厚よりも薄くすることを特徴とする可変膜厚コー
ティング用のシールド装置が提供される。
めに、本発明の第一の構成によれば、物品の外表面に膜
厚の異なるコーティング被膜を形成するために、物品の
外表面の一部をシールドにより被覆して、被覆部分と非
被覆部分におけるコーティング被膜の膜厚を変化させる
ようにした可変膜厚コーティングに使用するシールド装
置であって、前記シールド装置が物品の外表面の形状に
対応し、コーティング材を含むガスと被覆部分との間に
不完全なシールドを形成するエッジを有し、前記シール
ドが被覆部分より離間して固定されて被覆部分における
前記ガスの循環を制限して、被覆部分において析出する
コーティング被膜の膜厚を非被覆部分のコーティング被
膜の膜厚よりも薄くすることを特徴とする可変膜厚コー
ティング用のシールド装置が提供される。
【００１１】なお、前記シールド装置は、物品の外表面
の前記被覆部分と実質的に平行に配設することが望まし
い。また、前記シールド装置が、ニッケルを基材とする
合金で形成することが出来る。
の前記被覆部分と実質的に平行に配設することが望まし
い。また、前記シールド装置が、ニッケルを基材とする
合金で形成することが出来る。
【００１２】前記ガスは金属搬送ガスであり、前記シー
ルドは前記金属搬送ガスの通過を許容する少なくとも一
つの透孔を有する構成とすることが好ましい。さらに、
前記物品がタービン翼とすることが出来る。また、前記
ガスはアルミめっきコーティング被膜を形成するように
構成することが出来る。
ルドは前記金属搬送ガスの通過を許容する少なくとも一
つの透孔を有する構成とすることが好ましい。さらに、
前記物品がタービン翼とすることが出来る。また、前記
ガスはアルミめっきコーティング被膜を形成するように
構成することが出来る。
【００１３】本発明の第二の構成によれば、物品の外表
面に膜厚の異なる金属コーティング被膜を形成するため
に、物品の外表面の一部をシールド手段により被覆して
、被覆部分と非被覆部分におけるコーティング被膜の膜
厚を変化させるようにした可変膜厚コーティング方法で
あって、前記被覆部分を前記物品の外表面に対応する形
状のエッジを持ち、前記物品の外表面の前記被覆部分を
金属搬送ガスより部分的にシールドする前記シールド手
段を設け、該シールド手段を前記被覆部分に対して離間
して固定して、シールド領域を形成し、前記ガスを前記
被覆部分及び及び前記非被覆部分を物品の外表面に接触
させるために循環させ、前記ガスの前記シールド領域に
おける循環を制限して、前記被覆部分に形成されるコー
ティング被膜の膜厚を前記非被覆部分に形成されるコー
ティング被膜の膜厚よりも薄くするようにしたことを特
徴とする可変膜厚コーティング方法が提供される。
面に膜厚の異なる金属コーティング被膜を形成するため
に、物品の外表面の一部をシールド手段により被覆して
、被覆部分と非被覆部分におけるコーティング被膜の膜
厚を変化させるようにした可変膜厚コーティング方法で
あって、前記被覆部分を前記物品の外表面に対応する形
状のエッジを持ち、前記物品の外表面の前記被覆部分を
金属搬送ガスより部分的にシールドする前記シールド手
段を設け、該シールド手段を前記被覆部分に対して離間
して固定して、シールド領域を形成し、前記ガスを前記
被覆部分及び及び前記非被覆部分を物品の外表面に接触
させるために循環させ、前記ガスの前記シールド領域に
おける循環を制限して、前記被覆部分に形成されるコー
ティング被膜の膜厚を前記非被覆部分に形成されるコー
ティング被膜の膜厚よりも薄くするようにしたことを特
徴とする可変膜厚コーティング方法が提供される。
【００１４】この場合、前記のシールド手段を固定する
工程が、前記金属搬送ガスを前記シールド領域に循環さ
せる前に、前記シールド手段を前記物品に固定する工程
を含む構成とすることが出来る。また、前記シールド手
段と前記被覆部分の間の間隙は、前記非被覆部分のコー
ティング被膜のアルミニウム含有量が最大重量比であり
前記被覆部分のコーティング被膜のアルミニウム含有量
が最小重量比であり、前記最小重量比は前記最大重量比
の８５％以下となるように設定することが好ましい。さ
らに、好ましくは、前記シールド手段と前記被覆部分の
間の間隙は、前記非被覆部分のコーティング被膜のアル
ミニウム含有量が約２３重量％であり、前記被覆部分の
コーティング被膜のアルミニウム含有量が約１８重量％
となるように設定する。
工程が、前記金属搬送ガスを前記シールド領域に循環さ
せる前に、前記シールド手段を前記物品に固定する工程
を含む構成とすることが出来る。また、前記シールド手
段と前記被覆部分の間の間隙は、前記非被覆部分のコー
ティング被膜のアルミニウム含有量が最大重量比であり
前記被覆部分のコーティング被膜のアルミニウム含有量
が最小重量比であり、前記最小重量比は前記最大重量比
の８５％以下となるように設定することが好ましい。さ
らに、好ましくは、前記シールド手段と前記被覆部分の
間の間隙は、前記非被覆部分のコーティング被膜のアル
ミニウム含有量が約２３重量％であり、前記被覆部分の
コーティング被膜のアルミニウム含有量が約１８重量％
となるように設定する。
【００１５】本発明の第三の構成によれば、タービン翼
の外表面に膜厚の異なる金属コーティング被膜を形成す
るために、前記タービン翼の外表面の一部をシールド手
段により被覆して、被覆部分と非被覆部分におけるコー
ティング被膜の膜厚を変化させるようにした可変膜厚コ
ーティング方法であって、前記被覆部分を前記物品の外
表面に対応する形状のエッジを持ち、前記タービン翼の
外表面の前記被覆部分を金属搬送ガスより部分的にシー
ルドする前記シールド手段を設け、該シールド手段を前
記被覆部分に対して離間して固定して、シールド領域を
形成し、前記シールド手段を固定した前記タービン翼を
コーティング装置内に配置し、前記コーティング装置内
のタービン翼を１７００°Ｆを越える温度で加熱し、前
記コーティング装置内に金属搬送ガスを導入し、前記ガ
スを前記被覆部分及び及び前記非被覆部分を物品の外表
面に接触させるために循環させるとともに、前記ガスの
前記シールド領域における循環を制限して、前記被覆部
分に形成されるコーティング被膜の膜厚を前記非被覆部
分に形成されるコーティング被膜の膜厚よりも薄くする
ようにしたことを特徴とするタービン翼の可変膜厚コー
ティング方法。
の外表面に膜厚の異なる金属コーティング被膜を形成す
るために、前記タービン翼の外表面の一部をシールド手
段により被覆して、被覆部分と非被覆部分におけるコー
ティング被膜の膜厚を変化させるようにした可変膜厚コ
ーティング方法であって、前記被覆部分を前記物品の外
表面に対応する形状のエッジを持ち、前記タービン翼の
外表面の前記被覆部分を金属搬送ガスより部分的にシー
ルドする前記シールド手段を設け、該シールド手段を前
記被覆部分に対して離間して固定して、シールド領域を
形成し、前記シールド手段を固定した前記タービン翼を
コーティング装置内に配置し、前記コーティング装置内
のタービン翼を１７００°Ｆを越える温度で加熱し、前
記コーティング装置内に金属搬送ガスを導入し、前記ガ
スを前記被覆部分及び及び前記非被覆部分を物品の外表
面に接触させるために循環させるとともに、前記ガスの
前記シールド領域における循環を制限して、前記被覆部
分に形成されるコーティング被膜の膜厚を前記非被覆部
分に形成されるコーティング被膜の膜厚よりも薄くする
ようにしたことを特徴とするタービン翼の可変膜厚コー
ティング方法。
【００１６】この場合、前記のシールド手段を固定する
工程が、前記金属搬送ガスを前記シールド領域に循環さ
せる前に、前記シールド手段を前記タービン翼に固定す
る工程を含む構成とすることが出来る。さらに、好まし
くは、アルミニウム搬送ガスを前記金属搬送ガスとして
使用するとともに、前記前記シールド手段と前記被覆部
分の間の間隙を、前記非被覆部分のコーティング被膜の
アルミニウム含有量が約２３重量％であり、前記被覆部
分のコーティング被膜のアルミニウム含有量が約１８重
量％となるように設定する。
工程が、前記金属搬送ガスを前記シールド領域に循環さ
せる前に、前記シールド手段を前記タービン翼に固定す
る工程を含む構成とすることが出来る。さらに、好まし
くは、アルミニウム搬送ガスを前記金属搬送ガスとして
使用するとともに、前記前記シールド手段と前記被覆部
分の間の間隙を、前記非被覆部分のコーティング被膜の
アルミニウム含有量が約２３重量％であり、前記被覆部
分のコーティング被膜のアルミニウム含有量が約１８重
量％となるように設定する。
【００１７】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付する図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００１８】図１は、本発明によるシールド２を取り付
けたタービン翼１を示している。シールド２は、好まし
くは、約４８．３重量％のニッケルと、約２２．０重量
％のクロムと、約１．５重量％のコバルトと、約０．１
０重量％の炭素と、約１８．５重量％の鉄と、約９．０
重量％のモリブデンと及び約０．６重量％のタングステ
ンを含有するヘステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ）Ｘ（商
標名：ユニオン カーバイド コーポレイション）
によって形成された厚さ０．０２５インチ（０．６４ｍ
ｍ）のシートに構成される。シールド２を形成するため
の材料としては上記したヘステロイが好ましいが、当業
者にとって容易に理解出来るように、気相成長法を行う
処理温度に耐えることの出来る適当な材料を選択するこ
とは当然に可能である。シールド２には、タービン翼１
のエアホイル部４が挿通する開孔３が形成されている。 開孔３はエアホイル部４の寸法よりは僅かに大きく形成
されており、エアホイル部４は、開孔３のエッジ５がエ
アホイル面６より離間して位置するようにセンタリング
される。これにより、エアホイル面６と開孔３のエッジ
５の間に間隙７が形成され、この間隙７は、エッジ５の
全長において均一とされる。
けたタービン翼１を示している。シールド２は、好まし
くは、約４８．３重量％のニッケルと、約２２．０重量
％のクロムと、約１．５重量％のコバルトと、約０．１
０重量％の炭素と、約１８．５重量％の鉄と、約９．０
重量％のモリブデンと及び約０．６重量％のタングステ
ンを含有するヘステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ）Ｘ（商
標名：ユニオン カーバイド コーポレイション）
によって形成された厚さ０．０２５インチ（０．６４ｍ
ｍ）のシートに構成される。シールド２を形成するため
の材料としては上記したヘステロイが好ましいが、当業
者にとって容易に理解出来るように、気相成長法を行う
処理温度に耐えることの出来る適当な材料を選択するこ
とは当然に可能である。シールド２には、タービン翼１
のエアホイル部４が挿通する開孔３が形成されている。 開孔３はエアホイル部４の寸法よりは僅かに大きく形成
されており、エアホイル部４は、開孔３のエッジ５がエ
アホイル面６より離間して位置するようにセンタリング
される。これにより、エアホイル面６と開孔３のエッジ
５の間に間隙７が形成され、この間隙７は、エッジ５の
全長において均一とされる。
【００１９】シールド２は、プラットフォーム面８に、
間隙を存して固定取付され、プラットフォーム面８の対
向面との間に約０．０２２インチ（０．５６ｍｍ）の空
隙９を形成する。図示の実施例においては、空隙９の大
きさを０．０２２インチとすることが好ましいとしてい
るが、この空隙の幅は、形成するコーティング被膜の膜
厚との関係において適宜加減されるものである。当業者
にとって容易に理解できるように、アルミニウムの重量
％が増加すると、シールド２によってシールドされたタ
ービン翼１の部分に形成されるアルミめっき層の膜厚が
増加する。
間隙を存して固定取付され、プラットフォーム面８の対
向面との間に約０．０２２インチ（０．５６ｍｍ）の空
隙９を形成する。図示の実施例においては、空隙９の大
きさを０．０２２インチとすることが好ましいとしてい
るが、この空隙の幅は、形成するコーティング被膜の膜
厚との関係において適宜加減されるものである。当業者
にとって容易に理解できるように、アルミニウムの重量
％が増加すると、シールド２によってシールドされたタ
ービン翼１の部分に形成されるアルミめっき層の膜厚が
増加する。
【００２０】シールド２をタービン翼１に固定して取り
付けるために、シールド２はプラットフォーム１１の最
終的に切除されるエッジ１０に仮着け溶接することが望
ましい。しかしながら、シールド２の取り付けには、プ
ラットフォーム面８に対して所定の位置関係で固定する
ことの出来るいかなる支持構造をも用いることが出来る
。さらに、シールド２には、過剰シールドによりプラッ
トフォーム面８のコーティング被膜における未被覆のス
ポットの形成を防止するために、直径約０．０２５イン
チ（０．６４ｍｍ）の孔１３を形成することが出来る。
付けるために、シールド２はプラットフォーム１１の最
終的に切除されるエッジ１０に仮着け溶接することが望
ましい。しかしながら、シールド２の取り付けには、プ
ラットフォーム面８に対して所定の位置関係で固定する
ことの出来るいかなる支持構造をも用いることが出来る
。さらに、シールド２には、過剰シールドによりプラッ
トフォーム面８のコーティング被膜における未被覆のス
ポットの形成を防止するために、直径約０．０２５イン
チ（０．６４ｍｍ）の孔１３を形成することが出来る。
【００２１】図１に示すシールド２はタービン翼のプラ
ットフォーム面の全体を実質的にシールドする構成とな
っているが、タービン翼のプラットフォーム面の高圧側
のコーティング被膜の膜厚のみを薄く形成することが望
ましい。図２は、タービン翼のプラットフォーム面の高
圧側のみをシールドする本発明の他の実施例を示してい
る。この実施例においては、プラットフォーム面の低圧
側はシールドされていない。この実施例は、プラットフ
ォーム面の低圧側をシールドしない点を除き、図１の実
施例と同様の構成となっている。また、当業者において
容易に理解されるように、図１の実施例のシールド２の
プラットフォーム面８の低圧側に対向する部分にミシン
目状またはその他の形状の小孔を形成し、又は低圧側の
エアホイル面６と開孔３のエッジ間の間隙を大きくする
ことによって、シールド効果を低減させることによって
も、低圧側に形成するコーティング被膜の膜厚を高圧側
のものに比して厚くすることが出来る。
ットフォーム面の全体を実質的にシールドする構成とな
っているが、タービン翼のプラットフォーム面の高圧側
のコーティング被膜の膜厚のみを薄く形成することが望
ましい。図２は、タービン翼のプラットフォーム面の高
圧側のみをシールドする本発明の他の実施例を示してい
る。この実施例においては、プラットフォーム面の低圧
側はシールドされていない。この実施例は、プラットフ
ォーム面の低圧側をシールドしない点を除き、図１の実
施例と同様の構成となっている。また、当業者において
容易に理解されるように、図１の実施例のシールド２の
プラットフォーム面８の低圧側に対向する部分にミシン
目状またはその他の形状の小孔を形成し、又は低圧側の
エアホイル面６と開孔３のエッジ間の間隙を大きくする
ことによって、シールド効果を低減させることによって
も、低圧側に形成するコーティング被膜の膜厚を高圧側
のものに比して厚くすることが出来る。
【００２２】シールド２は、前記したヘステロイＸの基
材を切削加工して、ほぼエアホイル面６の形状に沿った
開孔３を形成し、ドリルにより孔１３を形成することに
よって作製することが出来る。上記のように加工した基
材は、次に周知の薄板加工により型打ちされてシールド
２の最終形状に形成される。次いで、０．０２２インチ
（０．５６ｍｍ）のシムがプラットフォーム面８に載置
され、シールド２とプラットフォーム面８の対向面間に
所望の空隙９を形成する。シムとともにシールド２がプ
ラットフォーム１１のエッジ１０に仮着け溶接される。
材を切削加工して、ほぼエアホイル面６の形状に沿った
開孔３を形成し、ドリルにより孔１３を形成することに
よって作製することが出来る。上記のように加工した基
材は、次に周知の薄板加工により型打ちされてシールド
２の最終形状に形成される。次いで、０．０２２インチ
（０．５６ｍｍ）のシムがプラットフォーム面８に載置
され、シールド２とプラットフォーム面８の対向面間に
所望の空隙９を形成する。シムとともにシールド２がプ
ラットフォーム１１のエッジ１０に仮着け溶接される。
【００２３】なお、シールド２の形成方法は、上記以外
に、鋳造によって形成しても良く、また周知のいかなる
金属成形技術を用いて製造してもよい。同様に、シール
ド２はタービン翼に使用後にシールド２を破壊せずに取
り外すことの出来る手段によって取り付けられる再使用
可能な機械的なマスクの一部とすることが出来る。シー
ルド２が取り付けられた後、タービン翼１はコーティン
グ装置内に収容され、この装置内にアルミニウム析出ガ
スが循環される。
に、鋳造によって形成しても良く、また周知のいかなる
金属成形技術を用いて製造してもよい。同様に、シール
ド２はタービン翼に使用後にシールド２を破壊せずに取
り外すことの出来る手段によって取り付けられる再使用
可能な機械的なマスクの一部とすることが出来る。シー
ルド２が取り付けられた後、タービン翼１はコーティン
グ装置内に収容され、この装置内にアルミニウム析出ガ
スが循環される。
【００２４】上記のようにして製造されたタービン翼の
試験の結果によれば、タービン翼のシールドされたプラ
ットフォーム１１の部分（例えば符号７で示す部分）の
アルミめっきコーティング被膜の厚さは、０．５乃至１
．２ミル（０．０１乃至０．０３ｍｍ）、シールドされ
ていない部分のコーティング被膜よりも薄くなっていた
。なお、シールドされない部分のアルミめっきコーティ
ング被膜層の厚さは３．５ミル（０．０９ｍｍ）であっ
た。また、エアホイル部４に比較して相当に薄いプラッ
トフォーム１１の部分７のコーティング被膜における代
表的なアルミニウム含有率は約１８重量％であり、これ
はエアホイル部のコーティング被膜の約２３重量％のア
ルミニウム含有率に比べて格段に小さい値である。多数
のアクミ化物と同様に、高いアルミニウム含有率は延性
を下げるので、コーティング被膜が脆くなり、亀裂が生
じ易くなる。従って、タービン翼のプラットフォームに
おける薄くアルミニウム含有量の少ないコーティング被
膜層によって、タービン翼のプラットフォーム部に要求
される耐酸化性及び耐腐食性を得ることが出来ると同時
に、低いアルミニウム含有量によって十分な延性が得ら
れるので、作動応力に対する耐性が向上するので、ター
ビン翼のプラットフォームの基盤における亀裂の成長が
防止される。
試験の結果によれば、タービン翼のシールドされたプラ
ットフォーム１１の部分（例えば符号７で示す部分）の
アルミめっきコーティング被膜の厚さは、０．５乃至１
．２ミル（０．０１乃至０．０３ｍｍ）、シールドされ
ていない部分のコーティング被膜よりも薄くなっていた
。なお、シールドされない部分のアルミめっきコーティ
ング被膜層の厚さは３．５ミル（０．０９ｍｍ）であっ
た。また、エアホイル部４に比較して相当に薄いプラッ
トフォーム１１の部分７のコーティング被膜における代
表的なアルミニウム含有率は約１８重量％であり、これ
はエアホイル部のコーティング被膜の約２３重量％のア
ルミニウム含有率に比べて格段に小さい値である。多数
のアクミ化物と同様に、高いアルミニウム含有率は延性
を下げるので、コーティング被膜が脆くなり、亀裂が生
じ易くなる。従って、タービン翼のプラットフォームに
おける薄くアルミニウム含有量の少ないコーティング被
膜層によって、タービン翼のプラットフォーム部に要求
される耐酸化性及び耐腐食性を得ることが出来ると同時
に、低いアルミニウム含有量によって十分な延性が得ら
れるので、作動応力に対する耐性が向上するので、ター
ビン翼のプラットフォームの基盤における亀裂の成長が
防止される。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、上記のように構成したので、
タービン翼のシールドされたプラットフォーム１１の部
分のアルミめっきコーティング被膜の厚さを、シールド
されていない部分のコーティング被膜よりも薄くするこ
とが出来、また、エアホイル部に比較して相当に薄いプ
ラットフォーム１のコーティング被膜におけるアルミニ
ウム含有率を、エアホイル部のコーティング被膜のアル
ミニウム含有率に比べて格段に小さい値とすることが出
来、これによりタービン翼のプラットフォーム部に要求
される耐酸化性及び耐腐食性を得ることが出来ると同時
に、低いアルミニウム含有量によって十分な延性が得ら
れるので、作動応力に対する耐性が向上するので、ター
ビン翼のプラットフォームの基盤における亀裂の成長が
防止される。
タービン翼のシールドされたプラットフォーム１１の部
分のアルミめっきコーティング被膜の厚さを、シールド
されていない部分のコーティング被膜よりも薄くするこ
とが出来、また、エアホイル部に比較して相当に薄いプ
ラットフォーム１のコーティング被膜におけるアルミニ
ウム含有率を、エアホイル部のコーティング被膜のアル
ミニウム含有率に比べて格段に小さい値とすることが出
来、これによりタービン翼のプラットフォーム部に要求
される耐酸化性及び耐腐食性を得ることが出来ると同時
に、低いアルミニウム含有量によって十分な延性が得ら
れるので、作動応力に対する耐性が向上するので、ター
ビン翼のプラットフォームの基盤における亀裂の成長が
防止される。
【図１】本発明の好適実施例によるシールド装置を取り
付けたタービン翼の斜視図である。
付けたタービン翼の斜視図である。
【図２】本発明の他の実施例によるシールド装置を取り
付けたタービン翼の斜視図である。
付けたタービン翼の斜視図である。
１ タービン翼
２ シールド
３ 開孔
４ エアホイル部
５ エッジ
６ エアホイル面
７ 間隙
８ プラットフォーム面
９ 空隙
１０ エッジ
１１ プラットフォーム
１３ 孔
Claims (13)
- 【請求項１】 物品の外表面に膜厚の異なるコーティ
ング被膜を形成するために、物品の外表面の一部をシー
ルドにより被覆して、被覆部分と非被覆部分におけるコ
ーティング被膜の膜厚を変化させるようにした可変膜厚
コーティングに使用するシールド装置であって、前記シ
ールド装置が物品の外表面の形状に対応し、コーティン
グ材を含むガスと被覆部分との間に不完全なシールドを
形成するエッジを有し、前記シールドが被覆部分より離
間して固定されて被覆部分における前記ガスの循環を制
限して、被覆部分において析出するコーティング被膜の
膜厚を非被覆部分のコーティング被膜の膜厚よりも薄く
することを特徴とする可変膜厚コーティング用のシール
ド装置。 - 【請求項２】 前記シールド装置は、物品の外表面の
前記被覆部分と実質的に平行に配設されることを特徴と
する請求項１のシールド装置。 - 【請求項３】 前記シールド装置が、ニッケルを基材
とする合金で形成されている請求項１又は２のシールド
装置。 - 【請求項４】 前記ガスは金属搬送ガスであり、前記
シールドは前記金属搬送ガスの通過を許容する少なくと
も一つの透孔を有している請求項１乃至３のいずれかの
シールド装置。 - 【請求項５】 前記物品がタービン翼である請求項１
乃至４のいずれかのシールド装置。 - 【請求項６】 前記ガスはアルミめっきコーティング
被膜を形成する請求項１乃至５のいずれかのシールド装
置。 - 【請求項７】 物品の外表面に膜厚の異なる金属コー
ティング被膜を形成するために、物品の外表面の一部を
シールド手段により被覆して、被覆部分と非被覆部分に
おけるコーティング被膜の膜厚を変化させるようにした
可変膜厚コーティング方法であって、前記被覆部分を前
記物品の外表面に対応する形状のエッジを持ち、前記物
品の外表面の前記被覆部分を金属搬送ガスより部分的に
シールドする前記シールド手段を設け、該シールド手段
を前記被覆部分に対して離間して固定して、シールド領
域を形成し、前記ガスを前記被覆部分及び及び前記非被
覆部分を物品の外表面に接触させるために循環させ、前
記ガスの前記シールド領域における循環を制限して、前
記被覆部分に形成されるコーティング被膜の膜厚を前記
非被覆部分に形成されるコーティング被膜の膜厚よりも
薄くするようにしたことを特徴とする可変膜厚コーティ
ング方法。 - 【請求項８】 前記のシールド手段を固定する工程が
、前記金属搬送ガスを前記シールド領域に循環させる前
に、前記シールド手段を前記物品に固定する工程を含ん
でいる請求項７の方法。 - 【請求項９】 前記シールド手段と前記被覆部分の間
の間隙は、前記非被覆部分のコーティング被膜のアルミ
ニウム含有量が最大重量比であり前記被覆部分のコーテ
ィング被膜のアルミニウム含有量が最小重量比であり、
前記最小重量比は前記最大重量比の８５％以下となるよ
うに設定される請求項７又は８の方法。 - 【請求項１０】 前記シールド手段と前記被覆部分の
間の間隙は、前記非被覆部分のコーティング被膜のアル
ミニウム含有量が約２３重量％であり、前記被覆部分の
コーティング被膜のアルミニウム含有量が約１８重量％
となるように設定される請求項７乃至９のいずれかの方
法。 - 【請求項１１】 タービン翼の外表面に膜厚の異なる
金属コーティング被膜を形成するために、前記タービン
翼の外表面の一部をシールド手段により被覆して、被覆
部分と非被覆部分におけるコーティング被膜の膜厚を変
化させるようにした可変膜厚コーティング方法であって
、前記被覆部分を前記物品の外表面に対応する形状のエ
ッジを持ち、前記タービン翼の外表面の前記被覆部分を
金属搬送ガスより部分的にシールドする前記シールド手
段を設け、該シールド手段を前記被覆部分に対して離間
して固定して、シールド領域を形成し、前記シールド手
段を固定した前記タービン翼をコーティング装置内に配
置し、前記コーティング装置内のタービン翼を１７００
°Ｆを越える温度で加熱し、前記コーティング装置内に
金属搬送ガスを導入し、前記ガスを前記被覆部分及び及
び前記非被覆部分を物品の外表面に接触させるために循
環させるとともに、前記ガスの前記シールド領域におけ
る循環を制限して、前記被覆部分に形成されるコーティ
ング被膜の膜厚を前記非被覆部分に形成されるコーティ
ング被膜の膜厚よりも薄くするようにしたことを特徴と
するタービン翼の可変膜厚コーティング方法。 - 【請求項１２】 前記のシールド手段を固定する工程
が、前記金属搬送ガスを前記シールド領域に循環させる
前に、前記シールド手段を前記タービン翼に固定する工
程を含んでいる請求項１１の方法。 - 【請求項１３】 アルミニウム搬送ガスを前記金属搬
送ガスとして使用するとともに、前記前記シールド手段
と前記被覆部分の間の間隙を、前記非被覆部分のコーテ
ィング被膜のアルミニウム含有量が約２３重量％であり
、前記被覆部分のコーティング被膜のアルミニウム含有
量が約１８重量％となるように設定する請求項１１又は
１２の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US52394590A | 1990-05-14 | 1990-05-14 | |
| US523,945 | 1990-05-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04228556A true JPH04228556A (ja) | 1992-08-18 |
| JP2942645B2 JP2942645B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=24087068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3137289A Expired - Fee Related JP2942645B2 (ja) | 1990-05-14 | 1991-05-13 | 航空機のタービン翼の可変膜厚コーティング |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0457538B1 (ja) |
| JP (1) | JP2942645B2 (ja) |
| KR (1) | KR100214897B1 (ja) |
| DE (1) | DE69103203T2 (ja) |
| IL (1) | IL98057A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5439348A (en) * | 1994-03-30 | 1995-08-08 | United Technologies Corporation | Turbine shroud segment including a coating layer having varying thickness |
| US6296447B1 (en) | 1999-08-11 | 2001-10-02 | General Electric Company | Gas turbine component having location-dependent protective coatings thereon |
| US6332926B1 (en) * | 1999-08-11 | 2001-12-25 | General Electric Company | Apparatus and method for selectively coating internal and external surfaces of an airfoil |
| US6391115B1 (en) * | 2000-10-10 | 2002-05-21 | United Technologies Corporation | Underplatform coating tool |
| DE102004040787A1 (de) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Heinzl, Joachim, Prof. Dr.-Ing. | Verfahren zur Steigerung der Dauerfestigkeit von Legierungen |
| DE102008053394A1 (de) * | 2008-10-27 | 2010-04-29 | Mtu Aero Engines Gmbh | Vorrichtung zum partiellen Abdecken einer Bauteilzone |
| CN103243295B (zh) * | 2013-05-16 | 2015-08-05 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 用于铝合金表面选择性制备功能涂层的方法 |
| DE102014224865A1 (de) * | 2014-12-04 | 2016-06-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Beschichtung einer Turbinenschaufel |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3114961A (en) * | 1959-03-20 | 1963-12-24 | Power Jets Res & Dev Ltd | Treatment of porous bodies |
| GB2210387B (en) * | 1987-09-30 | 1992-03-11 | Rolls Royce Plc | Chemical vapour deposition |
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1991
- 1991-05-03 IL IL9805791A patent/IL98057A/en not_active IP Right Cessation
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- 1991-05-13 KR KR1019910007649A patent/KR100214897B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-05-14 DE DE69103203T patent/DE69103203T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-05-14 EP EP91304291A patent/EP0457538B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL98057A0 (en) | 1992-06-21 |
| DE69103203D1 (de) | 1994-09-08 |
| KR910020198A (ko) | 1991-12-19 |
| EP0457538B1 (en) | 1994-08-03 |
| DE69103203T2 (de) | 1995-05-04 |
| EP0457538A1 (en) | 1991-11-21 |
| JP2942645B2 (ja) | 1999-08-30 |
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| KR100214897B1 (ko) | 1999-08-02 |
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