(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクと前記ディスクから前記ディスクの回転軸に対して半径方向に延びる一体型のブレードとを備えるブリスク上にコーティングを堆積させる処理であって、前記ブレードおよびディスクは流路表面を有し、前記流路表面は、前記ブレードおよびディスクの他の流路表面よりも粒子との衝撃に由来する腐食の影響を受けやすい第１の流路表面を含み、
前記処理は、
前記ブリスクをコーティング材料源に隣接して配置することを、前記コーティング材料源を蒸発させてコーティング材料蒸気を発生させるように構成された装置内で行なうことと、
前記コーティング材料源に対する前記ブリスクの配向を、前記ブリスクの前記回転軸が、前記コーティング材料源から前記コーティング材料蒸気が前記ブリスクへ流れる直線経路の４５度以内になるように、また前記ブレードの前記第１の流路表面が前記コーティング材料源に面するように、行なうことと、
前記ブリスクをその回転軸の周りに回転させ、前記コーティング材料源を蒸発させて、前記第１の流路表面上に、前記コーティング材料蒸気を、前記ブレード及び前記ディスクの他の部位と比し優先的に堆積させてコーティングを形成することと、
を含む処理。
【請求項２】
前記コーティングは耐腐食セラミック・コーティングである請求項１に記載の処理。
【請求項３】
前記コーティング材料源は物理気相成長処理によって蒸発させ、前記コーティングは円柱状および／または高密度微細構造を有する請求項１に記載の処理。
【請求項４】
前記物理気相成長処理はスパッタリングであり、前記コーティングは高密度微細構造を有する請求項３に記載の処理。
【請求項５】
前記物理気相成長処理は電子ビーム物理気相成長であり、前記コーティングは円柱状微細構造を有する請求項３に記載の処理。
【請求項６】
前記ブレードの前記第１の流路表面は、凹状の流路表面であり、前記ブレードの凸状の流路表面に対向して配置され、前記コーティングを前記凹状の流路表面に優先的に堆積させる請求項１に記載の処理。
【請求項７】
前記コーティングは、前記ブレードの前記凹状の流路表面を全面的に均一に覆い、前記ブレードの前記凸状の流路表面は全面的には均一には覆わない請求項６に記載の処理。
【請求項８】
前記コーティングは、全コーティング厚さとして最大１００マイクロメートルまで堆積され、組成はＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ、およびＴｉＳｉＣＮからなる群から選択される請求項１に記載の処理。
【請求項９】
前記コーティングはＴｉＡｌＮからなる請求項８に記載の処理。
【請求項１０】
前記コーティングはＣｒＮおよびＴｉＡｌＮの多層からなる請求項８に記載の処理。
【請求項１１】
前記コーティングはＴｉＳｉＣＮからなる請求項８に記載の処理。
【請求項１２】
ガス・タービン・エンジンのブリスク上に耐腐食セラミック・コーティングを堆積させる処理であって、前記ブリスクは、ディスクと前記ディスクから前記ブリスクの回転軸に対して半径方向に延びる一体型ブレードとを備え、前記ブレードおよびディスクは流路表面を有し、前記ブレードの前記流路表面は、凸状の流路表面と、対向配置された凹状の流路表面であって、前記ガス・タービン・エンジン内の前記ブリスクの動作中に前記凸状の流路表面よりも粒子との衝撃に由来する腐食の影響を受けやすい凹状の流路表面とを備え、
前記処理は、
前記ブリスクをコーティング材料源に隣接して配置することを、前記コーティング材料源を蒸発させてコーティング材料蒸気を発生させるように構成された物理気相成長装置内で行なうことと、
前記コーティング材料源に対する前記ブリスクの配向を、前記ブリスクの前記回転軸が、前記コーティング材料源から前記コーティング材料蒸気が前記ブリスクへ流れる直線経路と平行になるように、また前記ブレードの前記凹状の流路表面が前記コーティング材料源に面するように、行なうことと、
前記ブリスクをその回転軸の周りに回転させ、前記コーティング材料源を蒸発させて、前記ブレードの前記凹状の流路表面上に、前記コーティング材料蒸気を、前記ブレード及び前記ディスクの他の部位と比し優先的に堆積させて耐腐食セラミック・コーティングを形成することと、を含む方法。
【請求項１３】
前記物理気相成長装置はスパッタリング堆積を行ない、前記耐腐食セラミック・コーティングは高密度微細構造を有する請求項１２に記載の処理。
【請求項１４】
前記物理気相成長装置は電子ビーム物理気相成長を行ない、前記コーティングは円柱状微細構造を有する請求項１２に記載の処理。
【請求項１５】
前記コーティング材料源の蒸発および前記コーティング材料蒸気の堆積は、陰極アークＰＶＤ処理またはプラズマ励起マグネトロン・スパッタリング処理による請求項１２に記載の処理。
【請求項１６】
前記耐腐食セラミック・コーティングは、前記ブレードの前記凹状の流路表面を全面的に均一に覆い、前記ブレードの前記凸状の流路表面は全面的には均一には覆わない請求項１２に記載の処理。
【請求項１７】
前記耐腐食セラミック・コーティングは、全コーティング厚さとして最大１００マイクロメートルまで堆積され、組成はＴｉＡｌＮ、ＣｒＮ、およびＴｉＳｉＣＮからなる群から選択される請求項１２に記載の処理。
【請求項１８】
前記耐腐食セラミック・コーティングはＴｉＡｌＮからなる請求項１７に記載の処理。
【請求項１９】
前記耐腐食セラミック・コーティングはＣｒＮおよびＴｉＡｌＮの多層からなる請求項１７に記載の処理。
【請求項２０】
前記耐腐食セラミック・コーティングはＴｉＳｉＣＮからなる請求項１７に記載の処理。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米国海軍省から授与された契約番号第００４２１−０３−Ｃ−００１７の下での政府支援によってなされている。政府は本発明において一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は一般的に、コーティングおよびコーティング処理に関し、より詳細には、ブリスク、および他のガス・タービン・エンジン構成部品として、腐食損傷の影響を受けやすい空気流表面を有する構成部品上に、耐腐食コーティングを堆積させるための処理に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガス・タービン（たとえば、ガス・タービン・エンジン）は一般的に、圧縮機、燃焼器（燃料と圧縮機からの空気との混合物を燃焼させて燃焼ガスを発生させる）、およびタービン（燃焼器を離れる燃焼ガスによって、回転するように駆動される）を備えている。圧縮機およびタービンは両方とも、翼の付いたブレードを用いている。翼に向かって、空気（圧縮機）または燃焼ガス（タービン）が、ガス・タービン・エンジンの動作中に送られ、したがってその表面は、エンジンが吸い込む空気中を運ばれる粒子に由来する衝撃および腐食損傷にさらされる。ヘリコプタにおいて用いられるターボシャフト・エンジンは特に、著しい量の粒子を吸い込む傾向が、ある特定の条件下で（たとえば砂吸い込みが起こり得る砂漠環境において）動作したときに生じる。
【０００４】
衝撃損傷と腐食損傷とは、両方とも吸い込まれた粒子に起因するが、区別することができる。衝撃損傷は主に高運動エネルギー粒子の衝撃によって生じ、通常は翼の前縁上で生じる。粒子は、比較的高速度で進んで、翼の前縁または部分に、前縁との衝撃が正面衝突またはほぼ正面衝突になるように、翼の正圧（凹状）面に対して浅い角度で当たる。翼は通常、少なくともある程度延性のある金属合金で形成されるため、粒子衝撃が起こると前縁が変形する可能性がある。その結果、バリが形成されて、空気流が乱れて制限され、圧縮機効率が低下して、エンジンの燃料効率が下がる可能性がある。腐食損傷は、主に翼の正圧側に対して斜めに当たるようなまたは斜めの粒子衝撃によって生じ、後縁の前方領域に集中し、二次的に前縁の後方または前縁を越えた領域で起こる傾向がある。このような斜めに当たるような衝撃によって、正圧面から（特に後縁の付近で）材料が取り去られる傾向がある。その結果、翼は徐々に細くなって、翼弦長損失によりその有効表面積を失う結果、エンジンの圧縮機性能が低下する。圧縮機ブレードは、場所がエンジンの入口付近にあるため、その流路表面に沿って衝撃および腐食損傷の両方を被る。特に、その前縁に沿って衝撃損傷、その正圧（凹状）面上で腐食損傷を被る。
【０００５】
ヘリコプタにおいて用いるタイプのガス・タービン・エンジンの圧縮機は、ブリスクとして作製されることが多い。ブリスクは、ディスクおよびそのブレードが単一の一体部分として製造され、ディスクおよびブレードを別個に製造した後にブレードをディスクに機械的に固定する場合とは対照的である。図１は、ガス・タービン・エンジン内で用いるタイプのブリスク１０を表わしている。ブリスク１０は、ディスク１２（ホイール、ロータ、ハブなどとも言われる）を有し、ディスク１２からブレード１４が半径方向に延びている。ブリスクの特徴は、ブレード１４をディスク１２と一体に作製して、ブレード・ディスクまたは一体型ブレード・ロータとも言われるものが作られることである。各ブレード１４の翼部分は、対向配置された凹状（正圧）および凸状（負圧）面１６および１８と、対向配置された前縁および後縁２０および２２と、ブレード先端２４とを有している。
【０００６】
ブリスクの翼表面は通常、コーティングによって保護されている。コーティングは、種々の技術、たとえば、物理気相成長法（ＰＶＤ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）、および溶射処理たとえば高速度酸素燃料（ＨＶＯＦ）堆積を用いて堆積させる場合がある。当該技術分野で知られるように、ＨＶＯＦ堆積は、粒子が水素および酸素の超音速流中を運ばれて燃焼を受ける溶射処理である。超音速流およびそれが運ぶ粒子は表面に送られる。表面では、軟化した粒子が「平板」として堆積して、非円柱状の不規則な平坦粒子とある程度の不均質性および多孔性とを有するコーティングを形成する。ＰＶＤ処理（たとえばスパッタリングおよび電子ビーム物理気相成長（ＥＢ−ＰＶＤ）堆積コーティング）は、ＨＶＯＦコーティングとは微細構造的に異なっており、より高密度であり、および／または不規則な平坦粒子の代わりに円柱状微細構造を有している。
【０００７】
ブリスク上に設けた保護コーティングの有効性は特に重要である。なぜならば、ブレードまたはディスクに対して十分な腐食または衝撃損傷が起こった場合には、ブリスク全体をエンジンから取り外さなければならないからである。ブリスクを保護するために広く用いられているコーティング材料は一般的に、硬い耐腐食材料、たとえば窒化物および炭化物である。たとえば、米国特許第１，９０４，５２８号明細書（グプタ（Ｇｕｐｔａ）ら）（窒化チタン・コーティング）、米国特許第１，８３９，２４５号明細書（スー（Ｓｕｅ）ら）（窒化ジルコニウム・コーティング）、および米国特許第１，７４１，９７５号明細書（ナイク（Ｎａｉｋ）ら）（炭化タングステンおよび炭化タングステン／タングステン・コーティング）を参照のこと。硬いコーティング材料たとえば窒化チタンは、好適な耐腐食性を示すが、衝撃損傷に対して耐性があるものではない。耐衝撃性の向上が、炭化タングステンおよび炭化クロムで形成された比較的厚いコーティングを、ＨＶＯＦ堆積処理によって約０．００３インチ（約７５マイクロメートル）の厚さまで施すことによって実現されている。これらのコーティング材料の必要な厚さは、過剰に重いコーティングになる可能性がある。このようなコーティングは、ブレード疲労寿命（たとえば、高サイクル疲労（ＨＣＦ））に悪影響を与える場合があり、そういう理由で、コーティングはブレード先端付近のブレードの正圧側のみに施されることが多い。さらに、ＨＶＯＦ堆積された炭化タングステンおよび炭化クロム・コーティングは、砂漠砂に見られる比較的丸い粒子にさらされたときは良好に機能するが、これらのコーティングは、より攻撃的な粒子、たとえば粉砕されたアルミナおよび粉砕された石英（形状が、鋭い角を有して、より不規則である傾向がある）にさらされたときは、より高い腐食レートを示す傾向がある。
【０００８】
ＰＶＤ処理（たとえばスパッタリングまたはＥＢ−ＰＶＤ）によって堆積させた場合には、硬い耐腐食材料（たとえば窒化物および炭化物）が、攻撃的な媒体、たとえば粉砕されたアルミナおよび粉砕された石英にさらされたときに、耐腐食性の点でより良好に機能する。しかし、均一なコーティング厚さをＰＶＤによってブリスクの流路表面上に堆積させることは、ブレード間の通路が狭く、その翼に近接しているために、難しい可能性がある。図２に示すように、従来の方法では、ブリスク１２をその軸２６の周りに回転させ、軸２６はコーティング材料源２８と平行に向けられている。その結果、ブレード１４は、蒸気３０が材料源２８からブレード１４へ進む方向と平行な平面内で回転する。このような配向では、材料源２８に最も近いところで、ブレード１４のコーティングが、蒸気３０がブレード先端２４からディスク１２に向かって半径方向内側に流れるときに行なわれ、同時に、ブレードの凹状（正圧）および凸状（負圧）面１６および１８上にコーティングが堆積される。対照的に、別個のブレード（ブリスクの一部ではなく、代わりに別々に製造され、組み立ててファンまたはタービン・ディスク、ロータ、またはホイールにする必要がある）の場合は通常、その配向を、その長手軸が蒸気源と垂直になり、各ブレードがその長手軸の周りに別個に回転して、その負圧および正圧面上に均一なコーティング厚さを形成し、一方で、コーティング粘着を促進するためにブレード基板の均一加熱も実現するように行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許発明第１０２００４０１７６４６Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
最も腐食損傷の影響を受けやすいブリスクの流路表面上に均一な厚さの耐腐食コーティングを堆積させることは望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によって、コーティングを堆積させるための処理が提供され、特に、腐食損傷を与える傾向がある攻撃的な不規則形状の粒子などの粒子との衝撃にさらされる表面を保護するのに適した耐腐食コーティングが提供される。本処理は特に、ディスクとディスクから半径方向に延びる一体型のブレードとを備えるブリスクであって、流路表面として、粒子との衝撃に由来する腐食の影響をブレードおよびディスクの他の流路表面よりも受けやすい流路表面を有するブリスク上に、コーティングを堆積させることに適している。
【００１２】
本発明の一態様によれば、本処理には、ブリスクをコーティング材料源に隣接して配置することを、コーティング材料源を蒸発させてコーティング材料蒸気を発生させるように構成された装置内で行なうことが含まれる。コーティング材料源に対するブリスクの配向を、ブリスクの回転軸が、コーティング材料源からコーティング材料蒸気がブリスクへと流れる直線経路の約４５度以内になるように、またブレードのより腐食の影響を受けやすい流路表面がコーティング材料源に面するように、行なう。次にブリスクをその回転軸の周りに回転させ、その一方で、コーティング材料源を蒸発させて、ブレードおよびディスクのより腐食の影響を受けやすい流路表面上に、コーティング材料蒸気を優先的に堆積させてコーティングを形成する。
【００１３】
本処理の特有の優位性は、腐食する傾向が高いブレードの流路表面（通常、ブレードの凹状（正圧）面）上に均一なコーティングを堆積させることができることである。またコーティングは、ブレードの対向配置された凸状（負圧）面上に堆積する場合もあるが、このようなコーティングは、腐食がブリスク・ブレードの凸状表面にとって重要な問題であるという意味で、過剰スプレーが原因である。本発明のさらなる優位性は、溶射処理たとえばＨＶＯＦによって堆積させたコーティングと比べて、腐食損傷に対する耐性増加を示すことが可能なより薄いコーティングを堆積させることができることである。その結果、コーティングは、過剰な重みの一因となることも、ブレードの望ましい特性に悪影響を与えることもなく、ガス・タービン・エンジンのブリスク・ブレード上の保護コーティングとして用いるのに適している。
【００１４】
本発明の他の目的および優位性は、以下の詳細な説明からより良好に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のコーティング処理を用いることができる典型的な圧縮機ブリスクの斜視図である。
【図２】従来技術によるコーティング堆積中のブリスクの配向を概略的に表わす図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態によるコーティング堆積中のブリスクの配向を概略的に表わす図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
前述したように、図１は、ディスク１２とディスク１２から半径方向に延びるブレード１４とを備えるガス・タービン・エンジン・ブリスク１０を表わしている。各ブレード１４の翼部分は、対向配置された凹状（正圧）および凸状（負圧）面１６および１８と、対向配置された前縁および後縁２０および２２と、ブレード先端２４とを有している。ブリスクの特徴は、ブレード１４をディスク１２と一体に作製することができ、ブレード・ディスクまたは一体型ブレード・ロータとも言われているものが作られることである。用語「一体型の」は、わずかな機械的な不連続性も介在させることなく単一部材を効果的に構成する複数の構成要素を示すために用いられ、これは、構成要素が当初は別個に形成されてその後に冶金的に接合されたか、当初に単一のワークピースから形成されたかによらない。本発明は特に、航空機ガス・タービン・エンジン上のファンおよび圧縮機ブリスクに適しているが、他の応用例で用いるブリスクにも適用可能である。さらに、本発明は、他の応用例および構成要素に対しても有用であり得る。
【００１７】
ブレード１４を形成する材料としては、所望の形状に形成することができ、必要な運転荷重に耐えることができ、ディスク材料に適合するものである。このような材料の例としては、金属合金として、チタン系、アルミニウム系、コバルト系、ニッケル系、および鋼鉄系の合金を含むもの（しかしこれらに限定されない）が挙げられる。特定の例としては以下のものが挙げられる。鋼鉄たとえばＡ２８６（重量で、約２４％〜２７％ニッケル、１３．５％〜１６％クロム、１％〜１．７５％モリブデン、１．９％〜２．３％チタン、０．１０％〜０．５０％バナジウム、０．００３％〜０．０１０％ホウ素、０．３５％最大のアルミニウム、０．０８％最大の炭素、２．００％最大のマンガン、１．００％最大のシリコン、残りは鉄）およびＡＭ−３５５（重量で、約１５％〜１６％クロム、４％〜５％ニッケル、２．５％〜３．２５％モリブデン、０．０７％〜０．１３％窒素、０．５０％〜１．２５％マンガン、０．５０％最大のシリコン、０．０４０％最大のリン、０．０３０％最大のイオウ、残り鉄）、ニッケル系合金たとえばＩＮ７１８（重量で、約５０〜５５％ニッケル、１７〜２１％クロム、２．８〜３．３％モリブデン、４．７５〜５．５％ニオブ＋タンタル、０〜１％コバルト、０．６５〜１．１５％チタン、０．２〜０．８％アルミニウム、０〜０．３５％マンガン、０〜０．３％銅、０．０２〜０．０８％炭素、０．００６％最大のホウ素、残りは鉄）、およびチタン系合金たとえばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ（重量で、約６％アルミニウム、４％バナジウム、残りはチタン）およびＴｉ−８Ａｌ−１Ｖ−１Ｍｏ（重量で、約８％アルミニウム、１％バナジウム、１％モリブデン、残りはチタン）。
【００１８】
ブリスク１０がガス・タービン・エンジンの圧縮機部分内に設置されているとき、ディスク１２の半径方向外側の表面とブレード１４の凹状および凸状の表面１６および１８とによって、本明細書で流路表面と呼ぶものが規定される。流路表面は、エンジンを通って引き込まれる空気に直接さらされる。ブリスク１０の流路表面は、吸い込まれた空気中を運ばれる粒子に由来する衝撃および腐食損傷にさらされる。特に、ブレード１４の前縁２０は、エンジン内に吸い込まれる粒子に由来する衝撃損傷の影響を受けやすく、一方で、ブレード１４の凹状（正圧）面１６は、腐食損傷を、特に後縁２２の前方、前縁２０の後方または前縁を越えて、およびブレード先端２４の付近で起こす傾向がある。衝撃および腐食損傷を最小限にするために、ディスク１２およびブレードのすべての流路表面に、保護コーティングを設けても良い。本発明の特定の態様によれば、腐食損傷は、少なくともブレード１４の凹状表面１６に耐腐食セラミック・コーティングを施すことによって最小限になる。またセラミック・コーティングは、各ブレード１４の凸状（負圧）面１８とともにブレード１４の後縁２２に施しても良い。
【００１９】
コーティングは、全体として１または複数のセラミック組成物からなっていても良く、またブレード基板に金属ボンド・コートを用いて接合しても良い。たとえば、本出願の譲受人に共通に譲渡された米国特許出願第１２／２０１，５６６号明細書（ブルース（Ｂｒｕｃｅ）ら）の教示によれば、セラミック・コーティングは、１または複数のＴｉＡｌＮ層、ＣｒＮおよびＴｉＡｌＮを組み合わせた多層（たとえば、交互層）、ならびに１または複数のＴｉＳｉＣＮ層を、セラミック層間に何ら金属中間層を設けることなく含んでいても良い。このようなセラミック・コーティングは、厚さが最大で約１００マイクロメートル（たとえば、約２５〜約１００マイクロメートル）であっても良い。コーティング厚さが１００マイクロメートルを超えることは、保護の点で不要であると考えられ、また重量の付加という点で望ましくないと考えられる。セラミック・コーティングがＴｉＡｌＮから構成される場合、全コーティング厚さは単層のＴｉＡｌＮからなることもできるし、多層のＴｉＡｌＮからなることもでき、また各層は厚さが約２５〜約１００マイクロメートルであっても良い。セラミック・コーティングがＣｒＮおよびＴｉＡｌＮの多層から構成される場合、各層の厚さが約０．２〜約１．０マイクロメートル（たとえば、約０．３〜約０．６マイクロメートル）となって、全コーティング厚さが少なくとも約３マイクロメートルとなっても良い。セラミック・コーティングがＴｉＳｉＣＮから構成される場合、全コーティング厚さは、単層のＴｉＳｉＣＮからなることもできるし、多層のＴｉＳｉＣＮからなることもでき、また各層は厚さが約１５〜約１００マイクロメートルであっても良い。他のコーティング、コーティング組成物、およびコーティング厚さも、本発明の範囲内である。
金属ボンド・コートを用いる場合、ボンド・コートは、１または複数の金属層、たとえば１または複数のチタンおよび／またはチタン・アルミニウム合金（たとえば、チタンアルミナイド金属間化合物）層から構成されていても良い。ボンド・コートは、セラミック・コーティングと、コーティングが保護する基板との間に全面的に配置することに限定することができる。これは、基板に対するセラミック・コーティングの粘着を促進するためである。
【００２０】
本発明のコーティングは、物理気相成長（ＰＶＤ）技術によって堆積させることが好ましく、したがって一般的に円柱状および／または高密度微細構造となる。これは、コーティングを溶射処理（たとえばＨＶＯＦ）によって堆積させた場合に生じるであろう非円柱状で、不規則で、多孔性の微細構造とは対照的である。特に好適なＰＶＤ処理としては、ＥＢ−ＰＶＤ、陰極アークＰＶＤ、およびスパッタリングが挙げられ、スパッタリングが好ましいと考えられる。好適なスパッタリング技術としては以下のものが挙げられる（しかし、これらに限定されない）。直流ダイオード・スパッタリング、無線周波数スパッタリング、イオン・ビーム・スパッタリング、反応性スパッタリング、マグネトロン・スパッタリング、プラズマ励起マグネトロン・スパッタリング、および制御アーク・スパッタリング。陰極アークＰＶＤおよびプラズマ励起マグネトロン・スパッタリングは、コーティング・レートが高いので、コーティングを生成するのに特に好ましい。堆積すべきコーティング組成物に応じて、堆積を、炭素源（たとえば、メタン）、窒素源（たとえば、窒素ガス）、またはシリコンおよび炭素源（たとえば、トリメチルシラン、（ＣＨ３）３ＳｉＨ）を含む大気中で行なって、堆積コーティングの炭化物、シリコン、および／または窒化物成分を形成することができる。金属ボンド・コートおよび任意の他の金属層は、好ましくは、不活性雰囲気（たとえば、アルゴン）中でコーティング処理を行なうことによって堆積させる。
【００２１】
前述したように、ＰＶＤ処理を用いて均一な厚さのコーティング（前述の耐腐食コーティングを含む）をブリスクの流路表面上に堆積させるときに、重要な問題が生じる可能性がある。本発明の特定の態様によれば、このような従来の問題は、図３に示す仕方でブリスクを適切に配向することによって打開することができる。図２に示す従来の方法とは反対に、本発明のコーティング技術には、ブリスク１２をその軸２６の周りに回転させることが含まれるが、その軸２６はコーティング材料源２８に対して概ね垂直に配向しており、その結果、ブレード１４は蒸気３０がブレード１４に進む方向に垂直な平面内で回転する。このように配向すると、ブリスク・ブレード１４の凹状（正圧）面１６は常にコーティング材料（蒸気）源２８に最も近く、したがって蒸気３０がブレード１４まで、そしてブレード１４間の狭い通路を通って流れるときに、優先的にコーティングされる。材料源２８からブリスク１０への軸方向の蒸気流れを、コーティング・チャンバ内で適切なガス流パターンおよびレートを設定することによって促進することができる（これは、ＰＶＤ処理において一般的に用いられているのと同様である）。その結果、蒸気３０はブリスク１０まで運ばれて、主に凹状の表面１６に衝突する。このように、凹状表面１６への堆積は、連続的かつ均一で、本質的に全凹状表面１６をコーティングする傾向がある。図３に示すように配向することによって、コーティング材料はまた、ブレード１４の後縁２２およびディスク１２の外側半径方向表面上に堆積する傾向がある。対照的に、ブレード１４の凸状（負圧）面１８上へのコーティング堆積が、蒸気経路のさらに下流において起こり、主に過剰スプレーが原因である。しかし、ブレード１４の凸状表面１８が腐食する傾向は凹状表面１６と比べて極めて小さいため、凸状表面１８上にコーティングが無いことは、ブレード１４およびブリスク１０全体の腐食寿命に対して重大さがごく小さいと考えられる。
【００２２】
本発明の目的上、均一なコーティング厚さというのは一般的に、ブレード１４の凹状表面１６の少なくとも５０パーセント上で、約５０パーセントを超えて変化することはないコーティング厚さを示すことが意図されている。コーティング厚さが、ブレード１２の実質的に全凹状表面１６上で約８０パーセントを超えて変化することはないということは、非常に望ましいことであるが、本発明から利益を得る上では必要ではないと考えられる。この計算からは、前縁および後縁２０および２２、ブレード先端２４、ならびにブレード１４とディスク１２との交差部を除いている。これらは、その幾何学的形状がより複雑であるために、コーティング厚さがより大きく変化することを示す傾向がある。
【００２３】
ブリスク１０の配向および回転の制御は、コーティング・チャンバ内に１または複数のブリスク１０を別個に取り付けて回転させることによってか、または複数のブリスク１０を、コーティング材料源２８の表面に対するブリスク１０の配向、回転、および横方向の動きを制御する遊星ユニット上に取り付けることによって、行なうことができる。このような制御が可能な遊星ユニットは、当該技術分野では知られており、したがってここでは何ら詳しくは説明しない。図３に示すブリスク１０の軸２６は、蒸気３０がコーティング材料源２８から進む経路に平行であるが、軸２６を蒸気経路から最大±６０度（コーティング材料源２８の表面に対して約３０〜約９０度に対応する）まで配向できることが予測可能である。この配向に対する好適なより狭い範囲は、蒸気経路から最大で約±４５度（材料源２８の表面に対して約４５〜約９０度に対応する）である。材料源２８に対するこれらの角度範囲内で行なうブリスク１０の振動および／または漸次移動も予測可能である。ブリスク２０の配向は、蒸気経路が、ブリスク１０に面するコーティング材料源２８の表面に概ね垂直であり、材料源２８から出てリスク１０までまっすぐ進む直線軌跡に従うということを推定している。
【００２４】
ブリスク１０に対する好適な回転速度も通常は、必要以上の実験作業を行なうことなく確定することができる。一般的に、回転速度として最大約１０ｒｐｍが効果的であると考えられ、より狭い好適な範囲は約２〜約７ｒｐｍであると考えられる。またブリスク１０の振動および／または漸次移動を、ブリスク１０の回転運動の中に組み込んでも良い。
【００２５】
材料源２８とブリスク１０の凹状表面１６との間の距離は一般的に、約５〜約２０センチメートルの範囲である。この範囲の内側および外側の好適な距離は通常、必要以上の実験作業を行なうことなく確定することができる。一般的に、約５〜約１０センチメートルの距離が特に好適であると考えられる。
【００２６】
最適な結果を得るために必要なコーティング処理の他のパラメータは、使用する特定のＰＶＤ処理、堆積させる特定のコーティング材料、ディスク１２およびブレード１４の特定の材料などによって決まる。たとえば、コーティング・チャンバ内のコーティング雰囲気、ガス流量、および温度、コーティング処理の時間、ターゲット（コーティング材料源２８）のサイズ、（陰極アークＰＶＤ処理で）用いる任意のカソードの電圧、サイズ、組成物、およびタイプ、（陰極アークＰＶＤ処理で）用いる任意のプラズマ発生器のパワー、アンペア数、およびタイプなどが、使用する特定のＰＶＤ処理および堆積させるコーティング材料によって決まる。ブリスク１０の表面調製（たとえば、ピーニング、脱脂、加熱着色、グリット・ブラスト、バック・スパッタリングなど）が、望ましい表面状態を得るためにコーティング堆積処理の前に使用されることが多いが、これらは、本発明のコーティング処理の前にも行なうことができる。
【００２７】
本発明を特定の実施形態に関して説明してきたが、他の形態が当業者によって採用され得ることが明らかである。したがって、本発明の範囲は以下の請求項によってのみ限定されなければならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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