KR20070010033A

KR20070010033A - 열 응력이 가해진 컴포넌트에 보호 코팅을 도포하는 방법

Info

Publication number: KR20070010033A
Application number: KR1020067022512A
Authority: KR
Inventors: 토마스 두다; 슈테판 킬리아니; 알렉산더 슈탄코브스키; 프리히에스 스취크스
Original assignee: 알스톰 테크놀러지 리미티드
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2007-01-19
Also published as: ATE503863T1; KR101168184B1; EP1740738A1; EP1740738B1; EP1591561A1; US7544520B2; US20070063351A1; WO2005106075A1; CA2564172A1; DE502005011190D1; MXPA06012427A; CA2564172C

Abstract

코팅에서 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분을 제거하기 위해 기재 (10) 를 포함하는 열 응력이 가해진 컴포넌트 (200) 에 열 절연층 (11, 12, 13) 또는 금속성 보호층을 도포하는 방법으로서, 제 1 단계에서는, 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분이 사전처리되고, 제 2 단계에서는, 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분을 제거하기 위해 필요한 층 (17, 18) 이 도포된다. 이러한 방법에서는, 제 1 단계에서, 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분에서 끝나는 층 (11, 12, 13) 의 에지 영역 (15) 에 대하여 균일하게 경사지고 테라스-형상 에지 영역 (16) 을 형성하는 방법에 의해 프로세싱되어, 프로세싱된 컴포넌트 수명의 현저한 향상이 달성된다. 또한, FSECT 에 의해 동작적 응력이 가해진 컴포넌트 또는 중요 부분의 전체 코팅된 영역을 사전에 특징화하는 것은 다른 방법으로 검토된 층 영역에 관련된 위험을 감소시키고, 후속 동작 시간동안 지속할 수 없는 잔류 수명을 감소시키는 것을 가능하게 한다.

열 응력, 컴포넌트

Description

열 응력이 가해진 컴포넌트에 보호 코팅을 도포하는 방법{METHOD FOR APPLICATION OF A PROTECTIVE COATING TO A THERMALLY-STRESSED COMPONENT}

기술 분야

본 발명은, 높은 열 응력에서의 사용시 투입되고 열 절연층 또는 금속성 보호층이 제공된, 열 머신 및 컴포넌트 분야에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 이러한 층 상에서 손상된 부분을 복구하는 방법에 관한 것이다.

종래 기술

높은 열 응력에 투입되는 컴포넌트, 예를 들어, 블레이딩 (blading), 연소실 (combustion chamber) 의 내층 또는 가스 터빈의 고온-가스 도관에서의 보호 차폐물은, 대개, 그 하부에 놓인 기재를 고온-가스 온도에 대해 보호하기 위해, 금속성 보호층 또는 다층 열 절연층으로 커버된다. 이러한 경우의 다층 열 절연층은, 기재와, 대부분 세라믹 재료로 구성된 실질적인 열 절연층 (열 장벽 코팅 (TBC; thermal barrier coating)) 에 도포된 본딩층 (본드 코팅 (BC; bond coating)) 을 포함한다. 또한, 이 동작 중에, 열 성장 산화층 (열적으로 성장된 산화물 (TGO; thermally grown oxide)) 은 본딩층과 열 절연층 사이의 경계에 형성되고, 다른 산화작용과 부식에 대항하여 본딩층을 보호하며, 더 나아가, 특정 수명 기간 동안 열 절연층의 결합력을 향상시킨다.

지속적으로 교류하는 열 부하 및 고온-가스 흐름에 동반된 유동하는 고온 가 스와 외부 보디의 영향으로 인해, 긴 시간에 걸친 동작 도중에, 보호 코팅의 국부적인 필링 (및 소모, 예를 들어, 부식으로 인한) 이 발생하므로, 그 후, 가능한 한 빠르고 정확하게 수정되어야만, 동작이 가능한 한 빨리 재시작되고, 가능한 한 길게 유지되고, 방해받지 않을 수 있다. 수정동안에, 보호 코팅의 층의 순서는 국부적 손상의 범위 내에서 계속해서 다시 축적되어야만, 그 컴포넌트는 다시 완벽하게 보호된다.

그러나, 보호 코팅이 다른 방식으로 제공된 컴포넌트에서는, 착수 미처리된 부분으로부터 예를 들어 용접 봉합선 등이 있으며, 보호층이 없으므로 결과적으로 금속성 보호층 또는 세라믹 열 절연층의 형태로 된 보호층이 국부적으로 제공되어야 한다.

금속성 보호층을 수정하는 방법은 US-A-6,569,492 에 이미 개시되어 있다. EP-B1-0 808 913 은 세라믹 열 절연층을 수정하는 방법을 개시한다.

또한, 수정 방법들은 US-A-5,735,448, US-A-6,042,880, US-A-6,203,847, US-A-6,235,352, US-A-6,274,193, US-A-6,305,077, US-A-6,465,040, US-A-6,605,364, EP1304446A1 및 US 5,972,424 에 공지된다.

보호 코팅에 대한 공지된 수정 방법에서, 이하의 문제들이 발생한다:

- 손상된 또는 필링-오프된 부분의 에지가 특정 형태를 가지지 않는 랜덤한 구성을 가지는, 금속성 보호층 또는 PC/TBC 다층 시스템의 특성에 문제가 발생한다. 지금까지, 복구성을 결정하기 위한 전제조건으로서의 손상을 분류하는 제안 및 손상된 부분에 대응하는 표준화된 준비의 사용도 공지되어 있지 않다.

- 금속성 보호층 또는 BC/TBC 다층 시스템에서 동작 도중에 사전 손상된 영역은 시각적으로 나타나지 않지만 공지된 방법으로는 검출할 수 없었기 때문에 복구될 수 없다. 이는, 비록 그 코팅이 국부적으로 수정되었다 하더라도, 컴포넌트의 높은 결함 위험을 초래한다. 충분한 수명 주기를 확보하기 위해, 전체적으로 코팅된 표면 또는, 특히 위험에 놓인 영역, 즉, 특별히 높은 열 기계적 부하에 견디는 영역은, 적절한 비파괴적인 테스트 방법에 의해 기계적 완전성에 대해 시험되어야 한다.

- 손상된 코팅 표면의 에지 영역이 불규칙적이기 때문에, 이 영역은 매우 경사가 급할 수도 있고, 기재, BC 층 및 TBC 층 사이에서 충분한 경사를 가지지 않을 수도 있다. 특별한 주의가 고려되지 않는 경우, 이는, 클리닝 도중에 제어되지 않은 준비 (인접하는 손상되지 않은 코팅 표면을 손상시키는 위험을 포함) 를 초래할 수도 있고, 후속 재코팅 도중에 오버랩 영향이 발생할 수도 있다. 이는, BC/TBC 다층 시스템에서 미스매치 (mismatch) 를 유도할 수도 있다. 이러한 방법으로 복구된 컴포넌트는 열 교류 부하 하에서 열 팽창 계수의 국부적인 미스매칭으로 인하여 국부적인 필링의 높은 위험에 노출된다. 공지된 수정 방법에 따르면, 보호 코팅의 국부적인 복구는 열 기계 외부에서 수행된다. 이는, 복구되는 컴포넌트의 분해 및 수송을 요구하고, 시간의 소모와 비용 증가를 초래한다.

발명의 개요

본 발명의 목적은, 국부적 손상을 수정하고 국부적으로 미처리된 부분을 충진하는 방법을 상술하는 것으로, 이는, 공지된 방법의 단점을 회피하고, 프로세싱 된 영역의 높은 품질과 내하중성 수용력으로 구별된다. 특히, 이 방법은 기계내에 (온-사이트) 설치된 컴포넌트 및 기계로부터 분리된 (오프-사이트) 컴포넌트의 스팟 (spot) 에서 수행되는 것이 가능하다.

본 발명의 목적은 청구항 제 1 항 특징 전체에 의해 달성된다. 본 발명에서 가장 중요한 것은, 프로세싱되는 부분의 사전 처리 도중에, 층들이 에지 영역에서 단계적으로 박리되는 방법으로 국부적 손상 또는 미처리된 부분에서 끝나는 (ending) 층의 에지 영역을 프로세스하는 것으로, 여기서, 각각의 층의 박리된 표면의 주변은 기재의 표면에서 가능한 한 멀리 떨어져 있는 컴포넌트의 최외층으로부터 단계적으로 감소하고, 적절한 크기의 마스크가 박리되는 각 층의 표면의 크기를 한정하기 위해 이용된다. 따라서, 각 층의 에지 영역은, 각 층이 그에 할당된 마스크로 박리되는 순서대로 프로세싱된다. 마스크 균열의 크기에 알맞은 마스크를 층 순서의 각 층에 이용하여, 중요 에지 층의 기하학적 형태가 프로세싱 도중에 확실하고 정확하게 설정될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 제 2 단계에서, 손상된 부분을 재충진하는 목적에 대해, 새로운 층이 박리된 층의 크기에 따른 마스크로 도포된다. 차례로 다양한 크기의 마스크를 사용하는 것은, 도포된 층을 현재 접촉하는 층으로 오버랩하는 것을 회피한다. 마스크에 의해, 도포된 층 영역의 측면 크기가 제한될 수 있어서, 도포된 층이 에지에서 이미 존재하는 층을 현저하게 오버랩하지 않고, 그러므로, 이후 필링 오프에 도전적인 강도와 안정성이 감소된 에지 영역을 형성한다. 층의 도포에 이용된 마스크는 프로세싱을 위한 마스크의 경우와 동일한 방법으로 연속적으로 증가하는 마스크 개구부를 가진다.

바람직하게는, 각 층은, 각 층의 말단을 균일하게 경사지게 하는 방법으로, 국부적 손상의 에지 영역에서 박리된다. 층 말단의 균일한 경사는, 예를 들어, 샌드블라스팅 (sandblasting) 방법으로 달성된다. 이러한 경우, 경사의 각도, 즉, 표면 표준에 관한 경사의 각도는, 박리되는 층의 샌드블라스팅 파라미터 및 재료 파라미터에 의존한다. 그 경사는 30°내지 75°의 범위, 바람직하게는 60°범위에서 표면 표준에 관한 각도를 형성한다. 경사의 각도가 층 내에서와 손상된 부분의 전체 주변에 걸쳐서 필수적으로 동일한 한, 경사는 균일하게 달성되고, 다시 말해서, 경사의 각도가 샌드블라스팅 방법 또는 다른 블라스팅 방법으로 달성된 것과 동일하다. 따라서, 균일하게 경사진 에지 영역은 층 순서에 따라서 바닥에서 상부로 진행하고, 즉, 기재의 표면에서 층 순서의 최외층으로 향하며, 단계적으로 점점 외부나 후방을 향하게 되어, 테라스 레벨 사이에 경사진 벽을 가지는 "테라스 (terrace)" 가 획득된다.

층의 박리를 단계적으로 하는 것은, 대응하는 새로운 층이 손상된 부분을 충진하는 목적으로 도포된 경우에, 층에서 층으로의 오버랩이 회피되고, 새로운 층 재료가 도포를 의도하는 층에만 도포되며, 이하의 층으로 통과하지 않는다는 이점을 제공한다.

층의 경사진 말단은 새롭게 도포된 층의 개선된 결합의 추가적인 이점을 제공한다.

바람직하게, 안전상의 이유로, 국부적 손상 또는 미처리된 부분에서 층 말단 의 충분히 광범위하게 선택된 영역이 박리되어, 중요 에지 영역에서의 불규칙성이 확실하게 배제될 수 있다. 즉, 명백하게 손상된 부분만이 박리될 뿐만 아니라, 마찬가지로 결함 또는 손상된 본딩층 (BC) 에 관하여 복구되어야만 하는, 명백한 손상부 주위의 영역도 박리된다. 따라서, 복구되어야만 하는 손상된 부분의 면적의 크기가 정의된다. 또한, 손상된 부분의 깊이 크기가 정의되고, 즉, 예를 들어, TBC 또는 TBC/BC 또는 TBC/BC/BM 과 같이, 복합층 형성물의 어떤 부분의 영역이 복구되어야만 하는지가 정의된다. 복구하기 위해 선택된 영역의 양 및 숨겨진 손상 영역의 존재가, 예를 들어, FSECT (Frequency Scanning Eddy Current Technique) 과 같은, 비파괴적 방법으로 검출된다.

바람직하게, 둥근, 특히, 원형의 마스크 균열이 이용된다. 이러한 마스크의 형상의 이용은 코너 (corner) 를 가지는 형상과 대조를 이루어 강조된 코너 (pointed corner) 로부터 퍼질 수 있는 응력을 회피한다.

층의 도포 이전의 제 2 단계에서, 도포되는 층의 결합력을 향상시키기 위해 하부에 놓인 층의 표면이 프로세싱되는, 예를 들어, 거칠게 되는, 특히 고품질의 수정된 또는 충진된 영역이 획득된다. 이는, 샌드블라스팅 또는 세라믹 블라스팅 재료를 통한 블라스팅으로 처리되는 것이 바람직하다.

코팅된 컴포넌트의 표면을 가능한 한 수리 이후와 수리에도 불구하고 평활하게 획득하기 위해, 층의 도포 이후에, 비평활부를 제거하기 위해 이 표면이 사전 국부적 손상 또는 미처리된 부분의 영역에서 프로세싱되는 경우, 이는, 분쇄 및/또는 연마로 처리되는 것이 바람직하다.

수리에 연속하여 신뢰성 있는 표면을 획득하기 위하여, 국부적 손상 또는 미처리된 부분의 제거 이후에, 이전의 국부적 손상 또는 미처리된 부분의 영역을 품질 테스트하는 것이 바람직하다. 이는, 비파괴적인 방법, 특히, 온도 기록법 또는 FSECT 로 처리되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 방법은, 기재에 도포된 본딩층 및 본딩층에 도포된 열 절연층을 포함하는 열 절연층 시스템을 구성하는 코팅에 적절하다는 것이 입증되었다.

바람직하게, 이 방법은, 소형의 휴대가능한 프로세싱 시스템, 특히, 국부적 손상 또는 미처리된 부분의 프로세싱을 위해 이용되는 클리닝 및 플라즈마 분사로, 설치된 컴포넌트의 스팟에서 수행된다. 또한, 이 방법은 분리된 컴포넌트의 오프-사이트 복구용으로도 물론 적합하다.

본 발명에 따른 방법은 동작 도중에 손상된 컴포넌트용, 및 예를 들어, 조립 또는 수송 중에 손상된 신규의 컴포넌트용 모두에 적합하다.

컴포넌트가 본 발명에 따른 방법의 범위 내에 충족되어 처리될 수 있도록, 제 1 부분에서, 컴포넌트의 표면이 비파괴적 테스트에 의해, 예를 들어 터빈 블레이드의 압력측과 납세공 에지와 같이 특별한 위험이 있는 영역에서 적어도 기계적 완전성이 시험되어, 이 경우, 복구되는 면적이 확인되고 그 크기가 정의된다. 이 목적을 위해, FSECT (Frequency Scanning Eddy Current Technique) 가 이용되는 것이 바람직하다.

도면의 간단한 설명

본 발명은 이하의 예시적인 실시형태에 의해 도면과 관련하여 더욱 상세하게 설명된다.

도 1 은 열 절연층이 제공된 컴포넌트 또는 기판을 재코팅하기 위해 본 발명에 따른 방법으로 제공된 클리닝된 국부적 손상의 평면도의 사진이다.

도 2 는 표면의 재코팅 및 후속 처리 이후 도 1 로부터의 컴포넌트를 나타낸다.

도 3 은 국부적 손상 또는 미처리된 부분의 사전처리 및 재코팅을 위한 통상의 마스크를 이용한 윤곽의 원근 표현을 나타낸다.

도 4 는 오버래핑이 마스킹의 부재로 인해 발생하고 본 발명에 따른 방법으로 회피되는, 보완된 본딩층의 오버래핑을 가지는 손상된 국부적 손상을 통한 현미경 사진을 나타낸다.

도 5 는 도 4 의 현미경 사진의 확대도를 나타낸다.

도 6 은, 작업이 마스크 없이 또는 부적절한 마스크로 수행된 경우에 획득되는, 열 절연층의 경사진 에지를 따라서 보완된 본딩층의 오버랩의 현미경 사진이다.

도 7 은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 예시적인 실시형태에서, 열 절연층이 제공된 동작적 응력이 가해진 컴포넌트에 대해 스팟에서 또는 오프-사이트에서 국부적 손상을 수정하는 상이한 단계를 나타내는 다양한 부분의 도면이다.

도 8 은 손상된 부분 또는 국부적인 미처리된 부분을 재충진하는 목적을 위해, 스팟에서 또는 오프-사이트에서 새로운 열 절연층을 국부적으로 도포하는 상이한 단계를 나타내는 다양한 부분의 도면이다.

본 발명을 구현하는 방법

컴포넌트의 기재상에 손상된 금속성 또는 BC/TBC 코팅을 수정하는 제 1 단계는 결함을 상세한 범주로 분할하는 단계를 포함하고, 이후에, 결함 코팅부 영역이 표준화된 방법으로 수정될 수 있는지에 관해서 결정하는 단계가 뒤따른다. 이 목적을 위해, 특히 위험에 있는 컴포넌트의 전체 코팅된 표면 또는 적어도 특정 영역은 비파괴적인 테스트 방법으로 기계적 완전성을 위해 검사된다. 이러한 경우에 특정 고려사항의 조건 하에서 수행되는 비파괴적 테스트 방법은 FSECT 이며, 그 컴포넌트에서 유발된 와전류는 조사되고 주파수의 함수로서 평가된다.

이러한 준비 조사가 완료되면, 도 3 에 도시된 유형의 마스크 (21) 가 선택되고, 그 마스크 개구부 (22) 는 결함의 크기에 대응한다. 즉, 마스크 개구부는 (안전부가물을 포함하는) 비파괴적 조사에 의해서, 명백하게 손상된 부분의 크기를 커버하고, 더 나아가, 손상된 것으로 평가된 명백하게 손상된 부분 주위를 커버한다. 이러한 경우, 마스크 개구부 (22) 의 크기가 선택되어, 안전을 위해, 층의 손상되지 않은 부분을 손상시키지 않고 확실하게 손상된 모든 영역을 제거하도록 박리되기 위해 충분한 폭의 에지 영역이 층 내에서 항상 박리된다. 마스크 (21) 가 기판 또는 컴포넌트 (20) 상에 배치되고, 그 결과, 손상된 코팅이 마스크 개구부 (22) 를 통해서 연속적으로 박리된다. 상이한 크기, 더욱 정확하게는 연속적으로 점점 작아지는 크기의 마스크 개구부 (22) 를 가지는 마스크 (21) 는 금속성의 보호층 또는 TBC 층, BC 층 및 기판의 임의의 산화된 기재를 제거하기 위해, 차례로 이용된다. 마스크 (21) 를 이용하여, 새로운 단계 또는 "테라스 레벨" 이 각 층에서 제조된다. 이렇게 산출된 단계는 도 7b 에 도시된다. 또한, 이 방법은 차례로 이용된 마스크가 연속적으로 커지면서, 즉, 먼저 가장 작은 마스크가 이용되고 마지막으로 가장 큰 마스크가 이용되면서 수행될 수 있다. 예를 들어, 샌드 블라스팅이 박리 방법으로서 이용되는 경우, 균일하게 경사진 에지 영역 (16) 이 도 1, 도 7 및 도 8 에서 제조된다. 이들은 후속 수정 또는 충진 프로세스, 특히, 새롭게 도포된 층의 결합을 위해서 중요하다.

새로운 TBC/BC 층 배열 또는 금속성 보호층의 후속 도포에서, 동등한 또는 동일한 마스크가 새롭게 도포된 층의 측면 확대를 제한하기 위해 이용되어, 새롭게 도포된 층 및 기존 층의 에지 오버랩이 발생되는 것을 방지한다. 이 종류의 오버랩 예시는 도 4, 도 5 및 도 6 에 나타난다. 상이한 확대도인 도 4 및 도 5 는 후속 도포된 본딩층 (17) 의 에지 오버랩 (25) 의 현미경 사진을 나타내며, 그 상부에 놓인 세라믹 열 절연층 (13) 은 기계적 약화를 겪게되는 오버랩의 결과를 초래한다. 도 6 은 열 절연층 (13) 의 기울어진 에지 영역 상에 오버랩 (25) 를 나타내고, 또, 상기 오버랩은 기계적인 약화를 유도한다.

도 7 은 다양한 부분 도면을 통해, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 예시적인 실시형태에서, BC/TBC 열 절연층 시스템이 제공된 컴포넌트 (200) 에 대해 국부적 손상을 수정하는 상이한 단계를 재현한다. 도 7a 에 따르면, 컴포넌트 (200) 를 보호하기 위해, 본딩층 (11), 열적 성장된 산화층 (12) 및 국부적 손상 (14) 을 가지는 세라믹 열 절연층 (13) 을 구성하는 층이 컴포넌트 (200) 의 기재 (10) 에 도포되었다. 각 층 (11, 12 및 13) 은 국부적 손상 (14) 의 영역에서 에지 영역 (15) 을 불규칙적으로 형성했다.

도 7b 에 따르면, 제 1 단계에서, 국부적 손상 (14) 이 복구하기 위해 발견되고 선택되는 경우, 층의 불규칙적인 에지 영역 (15) 은 적절한 마스크 (23) 를 통해서 연속적으로 박리되어, 모든 층 (11, 12, 13) 이 외측으로 증가하는 직경을 가진 층의 순서로 개구에 인접하는 에지 영역 (16) 을 균일하게 경사지게 한다. 단지 하나의 마스크 (23) 만이 도 7b 에 도시된다. 사실상, 각 층 (11, 12, 13) 은 그 층으로 조절된 마스크를 이용하여 부분 단계에서 차례로 박리되어, 3 개의 층 (11, 12, 13) 의 경우에, 적어도 3 개의 마스크 (23) 가 채용된다.

층 (13) 을 박리하기 위해, 가장 큰 개구의 크기, 즉, 층 (13) 의 상부 표면상에서 개구 (14) 를 가지는 제 1 마스크가 이용된다. 다음으로, 박리하는 단계는 층 (12) 의 표면까지 수행된다. 다음의 마스크는 약간 더 작은 크기를 가지는 개구부, 즉, 층 (12) 의 상부 표면상에 개구 (14) 를 가진다. 다음으로, 박리하는 단계는 층 (12) 의 표면까지 수행된다. 다음 마스크는 층 (11) 의 표면상에서 개구 (14) 와 동일한 개구부를 가지고 좀 더 작다.

또한, 도 7b 에서와 같이, 테라스-형태 개구 (14) 를 제조하기 위한 각 층의 교체된 박리 단계가, 가장 작은 마스크로 시작하고, 가장 큰 마스크로 종결함으로써, 역순의 크기로 설명된 마스크를 이용하여 수행될 수도 있다.

국부적 손상 (14) 이 이러한 방법으로 사전 처리되는 경우, 제거된 층이 차례로 대체될 수 있다. 도 7c 는 오버랩을 회피하기 위해 마스크 (24) 를 통해서 이루어지는 보완된 본딩층 (17) 으로의 본딩층 (11) 교체를 나타낸다. 또 한, 동일한 방법으로, 보완된 열 절연층 (18) 이 도포되고 (도 7d), 그 후, 분쇄 (grounding) 및/또는 연마 (polishing) 를 통해 잔류하는 표면에 적응된다. 이와 같이 복구된 컴포넌트 (200) 는 고온에 노출되고, 새롭게 성장된 산화층 (19) (도 7e) 이 형성되어, 본래의 층 순서가 완전하게 복구된다.

도 7 은 국부적 손상 (14) 의 수정에 관한 것인 반면, 도 8 은 다양한 부분의 도면으로 BC/TBC 열 절연층 시스템이 제공된 컴포넌트 (300) 의 국부적인 미처리된 부분 (14') 을 재충진하기 위해 새로운 열 절연층을 도포하는 상이한 단계를 나타낸다. 이와 같은 국부적인 미처리된 부분 (14') 은, 예를 들어, 용접 봉합부의 영역에서, 이미 사전에 코팅된 2 개의 부분이 서로 용접될 때, 발생한다. 이러한 컴포넌트 (300) 가 열 절연층을 완성하기 위해 첫 번째 사용 이전에 프로세싱되어야 하기 때문에, 층 순서에 존재하는 열적 성장 산화층은 아직 없다 (도 8a). 이러한 경우에, 역시, 먼저, 층 (11, 13) 의 불규칙한 에지 영역 (15) 은 제어된 박리 단계에 의해 마스크 (23) 를 통해 균일하게 경사진 에지 영역 (16) 으로 변화된다 (도 8b). 다음으로, 층 (17 및 18) 은 대응 마스크 (24) 를 통해서 새롭게 도포되고 (도 8c 및 도 8d), 표면으로 적응된다 (도 8e). 플라즈마 분사 또는 용해성 또는 용융성 상 (fusible or molten phase) 으로 도포되는 재료를 전이시키는 분사 방법으로, 새로운 층 (17, 18) 이 마스크 개구부를 따라 개구 (14') 에 도포되는 것이 달성된다.

층의 도포 이전 및 복구 이후에 컴포넌트 (100) 로 국부적 손상의 사진 표현이 도 1 및 도 2 에 나타낸다. 상부로부터의 평면도인 도 1 은 커버되지 않은 기재 (10), 본딩층 (11) 및 열 절연층 (13) 과 함께 사전 처리된 국부적 손상 (14) 을 나타낸다. 도 1 에서, 원형의 마스크 개구부를 가지는 도 3 에 도시된 유형의 마스크를 사용하는 것은, 가시적으로 분명하게 균일한 경사를 가지는 에지 영역을 도출한다. 도 2 는 복구 이후에 보완된 열 절연층 (18) 의, 분쇄에 의해 구성된 표면을 나타낸다 (도 7e 및 도 8e 와 비교).

국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분 (14') 의 프로세싱은 "스팟 상에" 설치된 컴포넌트에서 수행되는 것이 바람직하고, 세라믹 블라스팅 재료를 통한 블라스팅 프로세스 또는 클리닝 (및 유사한 블라스팅 프로세스) 및 박리에 이용되는 샌드블라스팅을 통해 프로세스하며, 새로운 층을 도포하기 위해, 분사 방법, 예를 들어, 플라즈마, 마이크로 플라즈마, 레이저 또는 HVOF 방법과 같은 분사 방법을 이용하여, 도포되는 재료를 가용성 또는 용해성 상태로 변화시킨다.

참조 부호 리스트

10 기재

11 본딩층

12 (열적으로 성장된) 산화층

13 열 절연층

14 국부적 손상

14' 국부적 미처리된 부분

15 (미처리된) 에지 영역

16 (경사진) 에지 영역

17 (보완된) 본딩층

18 (보완된) 열 절연층

19 (새롭게 성장된) 산화층

20 기판 (컴포넌트)

21, 23, 24 마스크

22 마스크 개구부

25 오버랩

100, 200, 300 컴포넌트

Claims

높은 열 응력하에서 사용하고 기재 (10) 를 포함하는 컴포넌트에서, 열 절연층 (11, 12, 13) 또는 금속성 보호층의 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분 (14') 을 제거하기 위한 방법으로서,

상기 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분 (14') 이 사전 처리되는 제 1 단계, 및 상기 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분 (14') 을 제거하기 위해 필요한 층 (17, 18) 을 도포하는 제 2 단계를 포함하고,

상기 제 1 단계에서, 상기 열 절연층 (11, 12, 13) 각 층의 에지 영역 (15) 이 상이한 크기의 마스크 (23) 에 의해 단계에서 차례로 박리되고, 이용된 상기 마스크 (23) 의 크기는 단계를 진행하면서 차례로 연속적으로 더 커지거나 연속적으로 더 작아져서, 상기 열 절연층 (11, 12, 13) 각 층의 박리된 표면의 크기가 컴포넌트 (100, 200, 300) 의 상기 열 절연층의 최외층 (13) 으로부터 상기 기재 (10) 의 표면까지 단계적으로 감소하며, 및

상기 제 2 단계에서, 상기 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분 (14') 을 제거하기 위해 필요한 상기 층 (17, 18) 은 상이한 크기의 마스크 (24) 를 통해서 차례로 도포되고, 상기 마스크 (24) 의 크기는 각 층 (11, 12, 13) 에 할당되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 각 층 (11, 12, 13) 은, 상기 각 층의 상기 말단이 균일하게 경사지게 하는 방법으로 상기 국부적 손상 (14) 의 상기 에지 영역 (15) 에서 박리되고,

여기서, 상기 경사의 각도는 층 내에서 필수적으로 동일하고, 상기 에지 영역 (15) 의 크기를 초과하는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 단계 이전에, 상기 국부적 손상 (14) 의 크기가 비파괴적인 방법에 의해 검출되고,

상기 검출에 기초하여, 안전상의 이유로 면적 및 깊이에서 충분히 큰 것으로 선택된 국부적 손상 (14) 의 영역이 제거되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 1 단계에서, 상기 층 (11, 12, 13) 의 에지 영역 (15) 은 샌드 블라스팅 또는 세라믹 블라스팅 재료로 동작하는 블라스팅 방법으로 박리되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 단계에서, 도포되는 상기 층 (17, 18) 은, 플라즈마 분사 또는 재 료를 용해성 또는 용융성 상 (fusible or molten phase) 으로 변화시킨 분사 방법으로 도포되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 단계 이후 및 상기 제 2 단계 이전에,

하부에 놓인 상기 층의 표면은 도포되는 상기 층의 결합력을 향상시키기 위해 프로세스되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 프로세스는 블라스팅 프로세스, 특히 샌드블라스팅으로 수행하는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 층 (17, 18) 의 도포 이후에, 상기 사전의 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분 (14') 의 영역에서의 표면이 비평탄면을 제거하기 위해 프로세싱되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 프로세스는 분쇄 및/또는 연마 (grinding and/or polishing) 에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분 (14') 의 제거 이후에, 상기 이전의 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분 (14') 의 영역이 품질 테스트에 투입되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 품질 테스트는 비파괴적인 방법, 특히, 온도 기록법 또는 FSECT (Frequency Scanning Eddy Current Technique) 으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

둥근 또는 원형의 마스크 개구부 (22) 를 가지는 마스크 (21, 23, 24) 가 이용되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

코팅이, 상기 기재 (10) 에 도포된 본딩층 (11) 및 상기 본딩층 (11) 에 도포된 열 절연층 (13) 을 포함하는 열 절연 시스템인 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

기계 내에 설치된 컴포넌트 (100, 200, 300) 또는 기계로부터 분리된 컴포넌트 (100, 200, 300) 상의 스팟에서 수행되며,

특히, 클리닝 및 플라즈마 분사를 위한 소형 휴대용 프로세싱 시스템이 상기 국부적 손상 (14) 또는 미처리된 부분 (14') 을 프로세싱하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

먼저, 상기 컴포넌트 (100, 200, 300) 의 표면, 적어도 특별히 위험에 있는 영역은, 비파괴적 테스트 방법에 의해 기계적인 완전성에 대해 시험되고, 이러한 경우에, 복구되는 면적이 확인되고 그 크기가 정의되는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 이용된 비파괴적 테스트 방법은 FSECT (Frequency Scanning Eddy Current Technique) 인 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 컴포넌트 (100, 200, 300) 의 표면 표준에 관하여 상기 경사의 각도는 30°내지 75°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 컴포넌트 (100, 200, 300) 의 상기 표면 표준에 관하여 상기 경사의 각도는 60°인 것을 특징으로 하는, 국부적 손상 또는 미처리 부분의 제거 방법.