JPH09504341A - 保護被覆 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＣｒＡｌＭ₂の粒子を含有する浴から電解デポジションによって金属マトリックスＭ₁を該粒子と共デポジットするようにデポジットする工程を含む基板への被覆生成方法であって、Ｍ₁はＮｉ、あるいはＣＯ、あるいはＦｅ、あるいはこれら元素の２つあるいは全てであり、Ｍ₂はＹ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ、稀土類元素、あるいはこれら元素の２つ以上の元素であり、上記デポジションは１平方センチメートル当たり３ｍＡより小さい電流密度で行われる。好ましくは、デポジションは厚さが５０μｍより薄い層を形成し、４０ｇ／ｌより小さい粒子浴負荷で生じる。

Description

【発明の詳細な説明】 保護被覆 本発明は基板上の保護被覆、例えばカバー被覆、の形成に関する。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−Ｍ ２４７、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中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 １ ８８があり、ＦｅベースのスーパアロイとしてはＩｎｃｏｌｏｙ ８０２及びＩ ｎｃｏｌｏｙ 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、ＭＣｒＡｌＹＨ ｆ、ＭＣｒＡｌＹＨｆＳｉ及びＭＣｒＡｌＴａＹ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７５−２ ００μｍ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。 この程度の厚さの層に関するさらなる問題としては、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ＵＳＰ４，８９７，３１５は単結晶Ｎｉベーススーパアロイ上へのＮ ｉＣｏＣｒＡｌＹの０．００１インチ（２５．４μｍ）厚の上塗りプラズマ・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、パック・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、ＭＣｒＡｌＹ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、ＭＣｒＡｌＹ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。 米国特許ＵＰＳ４，８９７，３１５はＭＣｒＡｌＹをデポジットする別の方法 に言及しているが、耐食性および耐熱サイクル性の両方に優れている被覆を生成 することができる特別な方法については公知ではない。公知のメッキ方法はどれ も、生成する被覆が多孔性すぎていくつかの部分では厚さ調整が悪く、或いは熱 サイクル下では敏感で割れを生じると信じられている。 我々は、我々の英国特許ＧＢ−Ｂ−２２５４３３８において、２４時間にわた って１平方センチメートル当たり３ｍＡの電流密度及び７０ｇ／ｌの浴粉末濃度 で、５０と１２５μｍの間の厚さをもつ被覆を生成するためのＣｏＣｒＡｌＹ共 デポジット方法を開示している。英国特許ＧＢ−Ｂ−２２５４３３８に記載して いるいくつかのメッキ・パラメータは本発明を示すために以下に設定した例で使 用したものに似た大きさであるけれども、それらの間の差異は、実用上生成され る被覆の構造に顕著な効果を与えると信じられる。英国特許ＧＢ−Ｂ−２２５４ ３３８は特に被覆複合や突然の形状変化という問題を克服するための装置や方法 を目的としていて、本発明が解決すべき問題として設定したと同じ問題を解決す ることを目的としているのではない。 本発明は従来技術の問題を軽減することを目的とし、特に、多孔性でなく、良 好な厚さ制御をもって全ての箇所が滑らかであり、そして熱サイクルに対して非 敏感で割れを生じ難い被覆生成方法を提供することを目的とする。 本発明の第１の特徴によれば、ＣｒＡｌＭ₂の粒子を含有する浴から電解デポ ジションによって金属マトリックスＭ₁を該粒子と共デポジットするようにデポ ジットする工程を含む基板への被覆生成方法であって、Ｍ₁はＮｉ、あるいはＣ ｏ、あるいはＦｅ、あるいはこれら元素の２つあるいは全てであり、Ｍ₂はＹ、 Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ、稀土類元素、あるいはこれら元素 の２つ以上の元素であり、上記デポジションは１平方センチメートル当たり３ｍ Ａより小さい電流密度で行われる、基板への被覆生成方法が提供される。 本発明の第２の特徴によれば、ＣｒＡｌＭ₂の粒子を含有する浴から電解デポ ジションによって金属マトリックスＭ₁を該粒子と層状に共デポジットするよう にデポジットする工程を含む基板への被覆生成方法であって、Ｍ₁はＮｉ、ある いはＣｏ、あるいはＦｅ、あるいはこれら元素の２つあるいは全てであり、Ｍ₂ はＹ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ、稀土類元素、あるいはこれ ら元素の２つ以上の元素であり、上記デポジションは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い、前記層は５０μｍより薄い厚さを有する、 基板への被覆生成方法が提供される。 本発明の第３の特徴によれば、ＣｒＡｌＭ₂の粒子を含有する浴から電解デポ ジションによって金属マトリックスＭ₁を該粒子と共デポジットするようにデポ ジットする工程を含む基板への被覆生成方法であって、Ｍ₁はＮｉ、あるいはＣ ｏ、あるいはＦｅ、あるいはこれら元素の２つあるいは全てであり、Ｍ₂はＹ、 Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ、稀土類元素、あるいはこれら元素 の２つ以上の元素であり、上記デポジションは１平方センチメートル当たり５ｍ Ａより小さい電流密度と４０ｇ／ｌより小さい粒子浴負荷で行われる、基板への 被覆生成方法が提供される。 上記各態様において、その態様の特徴として言及していないが、その方法は１ 平方センチメートル当たり３ｍＡより小さい電流密度で実施することが好ましい 。同様に、マトリックス物質と粒子とは厚さが５０μｍより薄い層状に共デポジ ットされるのが好ましく、またそのデポジションは５０ｇ／ｌより小さい粒子浴 負荷で実施されるのが好ましい。 本発明において、我々は、その被覆方法において比較的小さい電流密度が特に 重要なパラメータであることを発見した。本発明以前、多くのメッキ方法におい ては電流密度が特に重要であるとは考えられず、そしてそれが重要であると考え られる所では、特に大きい電流密度でメッキすることが望ましいと考えられてき た。例えば、米国特許ＵＳＰ５，０６４，５１０を参照されたい。そこには、１ 平方センチメートル当たり５０から８０ｍＡの電流密度が用いられ、１００μｍ ／ｈから１５０μｍ／ｈまでの範囲内の高デポジション速度で実施するのが有利 であると述べられている。 業界には、比較的小さい電流密度を用いることに対する偏見があると思われ、 その理由については、小さい電流密度では被覆工程が遅く、全体のコスト・アッ プにつながるという一つの説明があること以外正確にはわからない。 本発明においては、我々は１平方センチメートル当りの電流密度を２．５ｍＡ より小さく選択する。ある環境では１平方センチメートル当り約２ｍＡより小さ い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。 本発明に用いる比較的小さい電流密度において、我々は、より小さい粒子が選 択的に組み込まれる（例えば＜１５μｍ粉末を用いると、＞１０μｍ粒子は＜１ ０ｐｍ粒子ほど選択的に組み込まれない）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．１１５−１１ ９、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。実用上生じるこの現象は、本発明において遂行可 能であり、かつ従来技術の諸問題を克服する優れた被覆のためであると少なくと も部分的には思われる。 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基板に直接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５μｍ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１５μ ｍ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（あるいはそれより薄く）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 。 上述したように、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かつ粗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２ ５％、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基板上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。 一実施例においては、粒子の単層のみあるいは２層を含む保護物質の層が共デ ポジットされる。例えば、１５μｍより小さい粒径をもつ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（実際には与えられた所望の厚さの被 覆に対して、この所望の厚さよりも大きい粒径を有する粉末を使用する見込みは ないのであるが）。別の好ましい方法では、４−８μｍの粉末を用いて、ほぼ１ ０、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。 一実施例において、共デポジション物質が付与されるべき基板は、ガスタービ ンの構成部分を含むスーパアロイ構成部分を含む。他の実施例では、共デポジシ ョン物質はスーパアロイ構成部分の表面にメッキされたＮｉフラッシュ（例えば ２μｍ厚さ）の頂上に付与してよい。 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、あるいは水平成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、基板を水平成分をもつ第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 水平成分をもつ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−２２２１９２ １に記載された方法に従って行なうことができる。 最も好適な実施例においては、共デポジット物質は例えばパックあるいは気相 アルミナイジングによって実質的にアルミ化される。共デポジション工程とアル ミナイジング工程との間に前拡散熱処理工程が含まれる。アルミナイジング工程 に続いて後拡散熱処理を行い、好ましくはそれに続いて時効硬化工程を行う。 アルミナイジング工程の前あるいは後、好ましくは前に、プラチナ・デポジシ ョン工程が含まれていてよい。プラチナ・デポジション工程は、共デポジション 物質の頂上においてプラチナ層（５から１０μｍの厚さ領域内）をメッキする工 程を含む。前拡散工程は、好ましくは、共デポジション物質（そして、場合によ っては、もしプラチナ層があれば、そのプラチナ層）を真空中でほぼ１時間１０ ００℃から１１００℃の間の温度にさらす工程とを含む。パック・アルミナイジ ング工程を用いる時には、これは好ましくは、ほぼ６時間ほぼ９００℃で生じる 。後拡散工程は、好ましくは、アルミ化された被覆を真空中でほぼ１時間ほぼ１ １００℃の温度にさらす工程を含む。時効硬化工程は、好ましくは、後拡散され た被覆を真空中でほぼ１６時間ほぼ８７０℃の温度にさらす工程を含む。 一つの好適な方法は、実質的に１５μｍ厚の共デポジション物質層を基板に付 与し、続いてアルミナイジングあるいはプラチナ・アルミナイジングを行い、そ して熱処理を行なう方法である。熱処理後のスーパアロイ上の被覆物質の全厚さ は好ましくは７５μｍより薄くする。 基板はガスタービン構成部分の何らかのガス洗浄基板、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んでいてよい。 上記した共デポジション物質のアルミナイジングあるいはプラチナ・アルミナ イジングに付加的に、あるいはそれに代えて、例えば柱状物質の熱障壁層を最終 層としてデポジットしてもよい。この熱障壁は、例えばイットリア安定化ジルコ ニアのようなセラミック物質を含んでもよい。 本発明の第４の態様によれば、本発明の第１、第２、及び第３の態様の何れか １つあるいはそれ以上による構成部分の基板を被覆すること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５の態様によれば、本発明の第４の態様によって製造しあるいはオ ーバホールし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６の態様によれば、本発明の第５の態様によるガスタービンを含む 車両あるいは固定装置が提供される。本発明のこの態様による車両は、例えば航 空機あるいは水上又は陸上車両を含んでよい。 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。 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、そこでそれ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図４の治具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 横断ヘッド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７ ０°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。粉末の粒径分布はパーセントで示す と、０−２μｍが０．０１、２−４μｍが０．０５、４−６μｍが０．１３、６ −８μｍが４．４３、８−１０μｍが４３．６１、１０−１２μｍが５１．７７ である。 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・マクス 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。 被覆表面は、その後その上に電気メッキによってプラチナを１０μｍデポジッ トしてプラチナ・アルミ化してよく、真空中において１０００−１１００℃で１ 時間前拡散し、９００℃で６時間パック・アルミナイジングし、真空中において １１００℃で１時間後拡散し、そして真空中において８７０℃で１６時間時効硬 化する。パック・アルミナイジング工程は、例えば欧州特許ＥＰ−Ａ−００２４ ８０２に記載されているように周期的に圧力を変化させる工程を含んでよい。 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。 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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ＣｒＡｌＭ₂の粒子を含有する浴から電解デポジションによって金属マトリ ックスＭ₁を該粒子と共デポジットするようにデポジットする工程を含む基板へ の被覆生成方法であって、Ｍ₁はＮｉ、あるいはＣｏ、あるいはＦｅ、あるいは これら元素の２つあるいは全てであり、Ｍ₂はＹ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎ ｂ、Ｍｎ、Ｐｔ、稀土類元素、あるいはこれら元素の２つ以上の元素であり、上 記デポジションは１平方センチメートル当たり３ｍＡより小さい電流密度で行わ れる、基板への被覆生成方法。 ２．ＣｒＡｌＭ₂の粒子を含有する浴から電解デポジションによって金属マトリ ックスＭ₁を該粒子と層状に共デポジットするようにデポジットする工程を含む 基板への被覆生成方法であって、Ｍ₁はＮｉ、あるいはＣｏ、あるいはＦｅ、あ るいはこれら元素の２つあるいは全てであり、Ｍ₂はＹ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔ ａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ、稀土類元素、あるいはこれら元素の２つ以上の元素であ り、上記デポジションは１平方センチメートル当たり５ｍＡより小さい電流密度 で行い、前記層は５０μｍより薄い厚さを有する、基板への被覆生成方法。 ３．ＣｒＡｌＭ₂の粒子を含有する浴から電解デポジションによって金属マトリ ックスＭ₁を該粒子と共デポジットするようにデポジットする工程を含む基板へ の被覆生成方法であって、Ｍ₁はＮｉ、あるいはＣｏ、あるいはＦｅ、あるいは これら元素の２つあるいは全てであり、Ｍ₂はＹ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎ ｂ、Ｍｎ、Ｐｔ、稀土類元素、あるいはこれら元素の２つ以上の元素であり、上 記デポジションは１平方センチメートル当たり５ｍＡより小さい電流密度と４０ ｇ／ｌより小さい粒子浴負荷で行われる、基板への被覆生成方法。 ４．上記デポジションが１平方センチメートル当たり３ｍＡより小さい電流密度 で行われる、請求項２又は３に記載の方法。 ５．上記デポジションが５０ｇ／ｌより小さい粒子浴負荷で行われる、請求項１ 、２又は４に記載の方法。 ６．前記マトリックス材と粒子とを厚さが５０μｍより薄い層状に共デポジット する工程を含む、請求項１、３、４、あるいは５に記載の方法。 ７．前記マトリックス材と粒子とを、厚さが２５μｍより薄い層状を形成するよ うに共デポジットする工程を含む、請求項６に記載の方法。 ８．前記マトリックス材と粒子とを、厚さが１２μｍより薄い層状を形成するよ うに共デポジットする工程を含む、請求項７に記載の方法。 ９．前記浴中の粒子が＜１５μｍの粉末を含む、請求項１から８までのうちの何 れか１つに記載の方法。 １０．前記金属マトリックスと粒子の共デポジションの間、単層の粒子のみがデ ポジットされる、請求項１から９までのうちの何れか１つに記載の方法。 １１．前記金属マトリックスと粒子の共デポジションの間、２層の粒子のみがデ ポジットされる、請求項１から９までのうちの何れか１つに記載の方法。 １２．前記共デポジション物資のアルミナイジング、クロマイジング、あるいは シリコナイジング工程を含む、請求項１から１１までのうちの何れか１つに記載 の方法。 １３．ほぼ６時間ほぼ９００℃で生じるパック・アルミナイジング工程を含む請 求項１２に記載の方法。 １４．プラチナ・デポジション工程を含む請求項１２あるいは１３に記載の方法 。 １５．前記共デポジットされた物資の頂上において、厚さ５から１０μｍの範囲 内でプラチナ層をメッキする工程を含む請求項１４に記載の方法。 １６．前記基板上に実質的に厚さ１５μｍの前記金属マトリックスと粒子の層を 共デポジットする工程と、この共デポジットされた物質をアルミナイジング、ク ロマイジングあるいはシリコナイジングする工程と、熱処理工程とを含み、熱処 理後の基板上の被覆材の厚さが７５μｍより薄い、請求項１から１５までのうち の何れか１つに記載の方法。 １７．最後の層として熱障壁層をデポジットする工程を含む、請求項１から１６ までのうちの何れか１つに記載の方法。 １８．請求項１から１７までのうちの何れか１つに記載した構成部分の基板被覆 工程を含む、ガスタービン構成部分を製造しあるいはオーバホールする方法。 １９．請求項１８に記載されたように、製造あるいはオーバホールされたガスタ ービンの構成部分。 ２０．請求項１９に記載された構成部分を含むガスタービン。 ２１．請求項２０に記載されたガスタービンを含む車両。 ２２．請求項２０に記載されたガスタービンを含む固定装置。