(57)【要約】      （修正有）【課題】物体の内部通路を異なる暑さの保護被膜で選択的に被覆する方法及びそのような選択的に被覆した内部通路を有する物体を提供する。【解決手段】内部に空洞（２０、２２、２４）を有するタービンブレード（１０）の根元開口部（２８、３０）を異なる処方を有する第１の粉末及び第２の粉末で充填して、第１の粉末が空洞の表面の第１の予め定めた部分（３２）と接触しまた第２の粉末が該空洞の表面の第２の予め定めた部分（３４）と接触するようにする。さらに、物体を該物体内部の第１の粉末及び第２の粉末と共に加熱する。第１の部分の表面と第２の部分の表面とでは、異なる皮膜厚さが形成される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる制御厚さを有する内部パック皮膜を形成する方法であって、
被覆対象の物体（１０）の空洞（２０、２２、２４）を第１の処方を有する第１の粉末で部分的に充填して、前記第１の粉末が前記空洞内に沈下し、該空洞の表面の第１の予め選択した部分（３２）と接触しかつ該空洞内部に残余スペース（３４、３６）を残すようにする段階と、
前記空洞内部の残余スペースの少なくとも一部分（３６）を前記第１の処方とは異なる第２の処方を有する第２の粉末で充填して、前記空洞の表面の第１の部分が前記第１の粉末と接触した状態にありかつ前記空洞の表面の第２の異なる予め選択した部分が前記第２の粉末と接触した状態になるようにする段階と、
前記物体を該物体内部の前記第１の粉末及び第２の粉末と共に加熱し、それによって前記空洞の表面の第１の部分及び該空洞の表面の第２の部分を覆って異なる皮膜厚さを有する内部空洞の皮膜を形成する段階と、
を具備することを特徴とする皮膜形成方法。
【請求項２】
前記第１の粉末がアルミニウムを有し、前記第２の粉末はアルミニウムを含むが、前記第１の粉末とは異なる強度にあることを特徴とする請求項１記載の皮膜形成方法。
【請求項３】
前記物体がタービンブレード（１０）であり、前記ブレード内の空洞が、根元冷却通路（２０、２２、２４）と冷却孔（３８）、後縁冷却スロット（４０）及びそれらの組合せからなる群から選択した１つ又はそれ以上の外部開口部とを有し、前記方法が、前記１つ又はそれ以上の外部開口部をワックスで密封して前記第１の粉末及び第２の粉末が充填中に漏出しないようにする段階をさらに有することを特徴とする請求項１記載の皮膜形成方法。
【請求項４】
前記物体が前記第１の粉末で及び第２の粉末で充填される間に該物体を振動させるために該物体を振動テーブル（４４）上の固定具（４２）内に取付ける段階と、ブート（４６）を前記物体に固定する段階とをさらに有し、前記物体を前記第１の粉末で充填する段階と前記物体を前記第２の粉末で充填する段階とが、前記ブートを使用してそれぞれ前記第１の粉末及び第２の粉末を前記物体の空洞内に流し込む段階を有し、さらに前記物体がタービンブレード（１０）であり、ブートを前記物体に固定する段階が、ブートを前記ブレードのダブテール（１４）にぴったり嵌合させる段階を有することを特徴とする請求項１記載の皮膜形成方法。
【請求項５】
異なる制御厚さを有する内部パック皮膜を形成する方法であって、
その中に空洞（２０、２２、２４）を有するタービンブレード（１０）の根元開口部（２８、３０）を異なる処方を有する第１の粉末及び第２の粉末で充填して、前記第１の粉末が前記空洞の表面の第１の予め定めた部分（３２）と接触しまた前記第２の粉末が該空洞の表面の第２の予め定めた部分（３４）と接触するようにする段階と、
前記物体を該物体内部の前記第１の粉末及び第２の粉末と共に加熱し、それによって前記空洞の表面の第１の部分及び該空洞の表面の第２の部分を覆って異なる皮膜厚さを有する内部空洞の皮膜を形成する段階と、
を有する方法。
【請求項６】
前記タービンブレードが、翼形部セクション（１８）とシャンク又は基部セクション（１２）とを有し、前記空洞の表面の第１の予め定めた部分が前記翼形部セクション内に位置しまた前記空洞の表面の第２の予め定めた部分が前記シャンク又は基部セクション内に位置し、或いはその逆であることを特徴とする請求項５記載の皮膜形成方法。
【請求項７】
プラットフォームの上方かつ２０％スパンの下方の翼形部内で前記翼形部及びシャンク間の皮膜内に移行域（３６）を形成する段階をさらに有することを特徴とする請求項６記載の皮膜形成方法。
【請求項８】
選択した異なる皮膜厚さで被覆した予め定めた表面区域（３２、３４）を備えた内部空洞（２０、２２、２４）を有する物品（１０）。
【請求項９】
前記皮膜が、アルミニウムを含む金属であることを特徴とする請求項８記載の物品。
【請求項１０】
前記物品は、シャンク領域（１２）と翼形部領域（１８）とを有するタービンブレードであって、前記翼形部領域内の空洞（３２）が、前記シャンク領域内の空洞（３４）の金属厚さとは異なる選択した金属厚さで被覆されていることを特徴とする請求項８記載の物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には物体の内部通路を異なる厚さの保護皮膜で選択的に被覆する方法及びそのような選択的に被覆した内部通路を有する物体に関する。本発明は、被覆された又はそのように被覆される物体がガスタービンブレードである場合の特定の用途を有するが、本発明は、ガスタービンブレードに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】
航空機用ガスタービン（ジェット）エンジンでは、空気が、エンジンの前面内に吸入され、シャフト支持型圧縮機によって加圧され、燃料と混合される。混合気を燃焼させ、高温度燃焼ガスが、同一シャフト上に支持したタービンを通って流れる。燃焼ガスの流れは、タービンブレード及びベーンの翼形部セクションへの衝突によってタービンを回転させ、該タービンは、シャフトを回転させて圧縮機に動力を与える。高温排気ガスは、エンジンの後部から流出して該エンジン及び航空機を前方に推進させる。
【０００３】
燃焼及び排気ガス温度が高ければ高いほどジェットエンジンの作動効率は増大する。従って、燃焼及び排気温度を上昇させることに対する誘因がある。燃焼ガスの最高温度は通常、エンジンの高温セクション構成部品を製作するのに使用する材料によって制限される。これらの構成部品には、それに高温燃焼ガスが直接衝突するガスタービンのタービンベーン及びタービンブレードが含まれる。現在のエンジンでは、タービンベーン及びブレードは、ニッケル基超合金で作られており、最大約９８０〜１１５０℃すなわち大まかには１８００〜２１００°Ｆまでの温度で作動することができる。これらの構成部品は、酸化及び腐食物質によって損傷を受ける。
【０００４】
これまで多くの解決法を使用して、許容可能な耐酸化性及び耐腐食性を達成しながら、作動温度限界値とタービンブレード及びベーンの耐用期間とが現在の水準まで高められてきた。母材自体の組成及び処理法が改良されてきた。例えば、構成部品にそれを通して冷却空気を流す内部冷却通路を設けるような冷却技術が使用されている。しかしながら、エンジン温度の上昇につれて、使用可能な冷却空気の温度もまた上昇する。
【０００５】
少なくとも１つの公知のガスタービンブレードの構成では、タービンブレードの外側表面の一部分は、保護皮膜で被覆される。保護皮膜の１つのタイプには、保護しようとする基体材料上に被着させたアルミニウム含有保護皮膜が含まれる。アルミニウム含有保護皮膜の露出表面は酸化して、下にある表面を保護する酸化アルミニウム保護層を形成する。
【０００６】
ガスタービンブレードの外側表面では、部分が異なると、異なるタイプ及び厚さの保護皮膜が必要となり、またある部分では、その上に皮膜が全く無いことが必要とされる。ガスタービンブレードの外側表面を選択的に保護する１つの公知の方法は、２００３年１１月２５日にＬａｎｇｌｅｙ他に付与され、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｐｔｅ．Ｌｔｄ．に譲渡された米国特許第６，６５２，９１４Ｂ１号に開示されている。この方法では、前に実用使用されてきたガスタービンブレードは、ガスタービンブレードを清浄化し、次にブレードの部分を覆って貴金属層の第１の被着を行うことによって保護される。この方法は、白金のような貴金属が好ましくは電着によってブレードの表面上に被着される第１の被着段階を有する。第１の層は、翼形部の翼形部第１の層領域上に被着される。通常の場合では、第１の層は、翼形部の表面の一部分のみを含むが、翼形部の後縁又はダブテールの表面を含まない。第１の白金層の厚さは、約０．００２ｍｍ〜約０．００３２ｍｍすなわち約０．００００８〜約０．０００１２５インチになるように制御される。第２の被着段階では、貴金属の第２の層が、第１の層のプラットフォーム部分の少なくとも一部を覆って被着されるが、第１の層の翼形部分を覆っては被着されない。その結果、プラットフォームの下面上の貴金属の全体厚さは、翼形部上の全体厚さよりも大きくなる。
【０００７】
次に、アルミニウム含有層をプラットフォーム及び翼形部の両方を覆って被着させ、その白金とアルミニウムとを内部拡散させることによって白金アルミナイドの保護膜を形成する。気相アルミナイド法が用いられ、レトルト内において、気相アルミナイド処理対象のガスタービンブレードから約２．５ｍｍ（１インチ）の範囲内にクロムアルミニウム合金ペレットのバスケットが配置される。バスケット及びタービンブレード（又は、一纏めにした複数のブレード）を有するレトルトは、アルゴン雰囲気中で２８℃（５０°Ｆ）／分の加熱速度で約１０８０℃±１４℃（１９７５°Ｆ±２５°Ｆ）の温度まで加熱され、その温度で約３時間±１５分間保持されてその間にアルミニウムが蒸着され、次に約１２０℃（２５０°Ｆ）まで除冷され、そこから室温まで放冷される。時間及び温度を変えて、アルミニウム含有層の厚さを変化させることができる。これらの第１、第２及び第３の層は相互拡散して、翼形部第１の層領域を覆って翼形部相互拡散白金アルミナイド保護層が形成され、プラットフォーム第１の層領域を覆ってプラットフォーム相互拡散白金アルミナイド保護層が形成される。更なる加熱を加えて、これらの層で相互拡散を勧めてもよい。その後、これらの層は清浄化される。得られたプラットフォーム相互拡散保護層は、主として別々に施工した貴金属層の厚さの差の結果として、翼形部相互拡散保護層とは異なる厚さを有する。
【０００８】
しかしながら、上に述べたように、最新式のガスタービンブレードは、内部冷却通路を通して冷却空気を流すことによって冷却されるから、エンジン温度の上昇につれて、使用可能な冷却空気の温度もまた上昇し、これらの内部通路内及び外部表面上に腐食が発生するおそれがある。
【０００９】
タービンブレードにおける内部皮膜厚さ要件は、部位に応じて変化する。例えば、ブレードシャンクのような高応力区域では薄い皮膜が必要であり、翼形部空洞のような他の区域では、環境に対して保護するために堅牢かつ厚い皮膜が必要である。単一の厚さのみを実施した場合には、より厚い皮膜を必要とする区域は、環境寿命の低下を受ける可能性があり、或いはより薄い皮膜を必要とする区域は、機械寿命の低下を受ける可能性がある。翼形部に薄いアルミニウム皮膜を備えた少なくとも１つのタイプのタービンブレードが翼形部の内部酸化を受けることは知られている。しかしながら、高いシャンク応力とブレードの寸法に関する技術的課題とにより、内部皮膜は、シャンク要件（０．０２５４ｍｍすなわち０．００１インチの皮膜厚さ以下）を満たすことが目標であり、かつ内部空洞全体にわたって同一になっている。
【００１０】
２００３年１１月１３日に公開された米国特許公開第２００３／０２１１２４２号に記載されているような、単一皮膜厚さで内部通路全体を被覆する少なくとも１つの公知のパック被覆法がある。しかしながら、小型ブレード又は他の物体では、異なる部位に対して異なる皮膜厚さを得ることを目標として、この方法を使用しての気相蒸着（ＶＰＣ） 法では垂直施工することができない。
【特許文献１】米国特許第６，６５２，９１４Ｂ１号公報
【特許文献２】米国特許公開第２００３／０２１１２４２号公報
【特許文献３】米国特許第６，６４０，５４６Ｂ２号公報
【特許文献４】米国特許第５，８６７，７６２号公報
【特許文献５】米国特許第５，４４１，７６７号公報
【特許文献６】米国特許第５，３３４，４１７号公報
【特許文献７】米国特許第５，２１５，７８５号公報
【特許文献８】欧州特許出願第１２８８３３０Ａ１号公報
【特許文献９】欧州特許出願第０６５４５４２Ａ１号公報
【特許文献１０】国際特許出願第９４／２６９４８号公報
【特許文献１１】欧州特許出願第０５６７７５５Ａ１号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、本発明の幾つかの構成は、異なる制御厚さを有する内部パック皮膜を形成する方法を提供する。本方法は、被覆対象の物体の空洞を第１の処方(formulation)を有する第１の粉末で部分的に充填して、第１の粉末が空洞内に沈下し、該空洞の表面の第１の予め選択した部分と接触しかつ該空洞内部に残余スペースを残すようにする段階を有する。本方法はさらに、空洞内部の残余スペースの少なくとも一部分を第１の処方とは異なる第２の処方を有する第２の粉末で充填して、空洞の表面の第１の部分が第１の粉末と接触した状態にありかつ該空洞の表面の第２の異なる予め選択した部分が第２の粉末と接触した状態になるようにする段階を有する。次に、物体は、該物体内部の第１の粉末及び第２の粉末と共に加熱され、それによって空洞の表面の第１の部分及び該空洞の表面の第２の部分を覆って異なる皮膜厚さを有する内部空洞の皮膜を形成する。
【００１２】
本発明の幾つかの構成では、異なる制御厚さを有する内部パック皮膜を形成する方法を提供する。本方法は、その中に空洞を有するタービンブレードの根元開口部を異なる処方を有する第１の粉末及び第２の粉末で充填して、第１の粉末が空洞の表面の第１の予め定めた部分と接触しまた第２の粉末が該空洞の表面の第２の予め定めた部分と接触するようにする段階を有する。本方法はさらに、物体を該物体内部の第１の粉末及び第２の粉末と共に加熱し、それによって空洞の表面の第１の部分及び該空洞の表面の第２の部分を覆って異なる皮膜厚さを有する内部空洞の皮膜を形成する段階を有する。
【００１３】
本発明のさらに他の構成は、選択した異なる皮膜厚さで被覆した予め定めた区域を備えた内部空洞を有するタービンブレードを提供する。
【００１４】
本発明の構成は、内部表面部位に応じて変化するタービンブレードにおける内部皮膜厚さ要件を満たすことができることが分かるであろう。例えば、本発明の構成は、ブレードシャンクのような高応力区域に薄い皮膜を形成し、また翼形部空洞のような他の区域には環境に対して保護するために堅牢かつ厚い皮膜を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の幾つかの構成では、また図１を参照すると、タービンブレード１０のような物体は、１つ又はそれ以上の内部通路（図１には図示さず）を備えた複雑な形状を有する。一般的に、ブレード１０は、基部セクション１２と、ダブテールセクション１４と、プラットフォームセクション１６と、翼形部セクション１８とを有する。ダブテールセクション１４及びプラットフォームセクション１６は、本明細書では基部又はシャンクセクション１２のセクションとして考える。ブレード１０はまた、図１の図では見えないが、図２ではより良く見える１つ又はそれ以上の内部空洞を有する。ブレード１０の長手方向断面を示す図２を参照すると、１つ又はそれ以上の通路２０、２２及び２４は、物体又はブレード１０の根元冷却通路又は内部空洞を有する。図示する構成では、通路２０、２２及び２４は相互結合され、例えばブレード１０の底面におけるような該ブレード１０の少なくとも１つの側面において１つ又はそれ以上の外部開口部２８及び３０よって開口している。さらに、図１に示すブレード１０の構成の頂部における凹所領域２７内に付加的な凹所開口部２６が設けられているが、開口部２６は、以下で明らかになるであろう理由のために、一時的にワックス塗布されるか又は他の方法で密封されることになる。
【００１６】
本発明の幾つかの構成では、内部通路２０、２２及び２４の表面は、２元厚さ保護皮膜で被覆される。実例として、またそれに限定されないが、ブレード１０は、翼形部分１８内部の領域３２に約０．０５６ｍｍ（０．００２２インチ）の堅牢な皮膜を有し、また基部領域１２内部の領域３４に約０．０２ｍｍ（０．０００８インチ）の薄い皮膜を有することを目標としている。他の厚さを使用することもできる。例えば、幾つかの構成では、翼形部セクション１８の領域３２内の内部皮膜は、約０．０４６ｍｍ（０．００１８インチ）である。幾つかの構成では、領域３２及び３４間の内部移行領域３６が、プラットフォーム１６の上方で翼形部セクションの内部セクション３２内に設置される。このような異なる厚さの皮膜は、制御した量の第１のアルミニウム含有被覆（コーティング）粉末をブレード１０内に注入する段階と、粉末が空洞の目標部分、例えば内部空洞、通路或いはセクション３４内の空洞及び通路を一様に充填することを保証するような制御した方法でブレード１０を振とうさせる段階とによって制御される。粉末粒体の粒径もまた、集塊を防止するように制御される。（例えば、比較的粗い篩を通過する粒子は、比較的細かい篩によって分別することができ、比較的粗い篩を通過したが比較的細かい篩によって保持された粒子が、制御粒径の粉末粉体として使用される。微細粒子を使用するのを回避することによって、その後の加熱段階において微細アルミニウムが互いに凝集して集塊になるのを防止することができる。最も適した篩の寸法は、実験によって決定することができる。）次に、異なるアルミニウム強度を有するアルミニウム含有コーティング粉末が、ブレード内に注入され、第１の注入アルミニウム含有コーティング粉末の最上部上に積層し、ブレードを加熱して、異なるアルミニウム強度に対応して異なる制御厚さのアルミニウム皮膜を形成する。ブレード１０がＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  のＣＦ３４−３型の第１段である場合に実施した試験では、本発明の方法による１つの構成によって、０．０２３ｍｍすなわち０．０００９インチの平均厚さを有する内部シャンク又は基部皮膜が領域３４内に形成された。この方法ではまた、０．０４５７２ｍｍすなわち０．００１８インチの平均厚さを有する翼形部内部皮膜が領域３２内に形成された。移行域３６は、翼形部内でプラットフォーム１６の上方かつ２０％スパンの下方に設置された。
【００１７】
本発明の幾つかの構成では、内部及び外部皮膜が、同時に施工される。例えば、被覆プロセスは、ブレード外部表面の幾らか又は全体に白金を施工することによって開始するが、この外部皮膜は、内部２元厚さ皮膜とは別個でありかつ該内部２元厚さ皮膜の一部でもない。外部に白金を施工する構成では、内部２元厚さ内部皮膜を形成するプロセスは、外部白金皮膜の施工後に行われる。
【００１８】
本発明の幾つかの構成では、また図１及び図２を参照すると、翼形部内の冷却孔２６、３８及び後縁冷却スロット４０は、ワックス塗布される。より具体的には、ワックスの小液滴を使用して、外部開口部２８及び３０のみを開口したまま残した状態で各開口部３８、４０を個々に密封する。冷却孔及び後縁冷却スロットを密封することによって、使用するコーティング粉末を外部開口部２８及び３０内に注入して、密封した孔及びスロットから漏出させずに物体１０の１つ又はそれ以上の内部空洞を充填することができる。
【００１９】
幾つかの構成では、また図１、図２及び図３を参照すると、ワックス塗布したブレード１０は、振動テーブル４４上の固定具４２内に取付けられ、例えばネオプレンブート（ｂｏｏｔ）のようなブート４６が固定される。ブレード１０は、固定具４２内で逆さまに保持されて、ブレードダブテール１４にぴったり嵌合させたブート４６が、コーティング粉末をブレード１０の１つ又はそれ以上の根元開口部２８及び３０内に導く漏斗の役目を果たすことができるようにする。テーブル４４を振動させるながら、計量した量の第１の処方の粉末がブレ−ド１０内に注入される。計量した量は、ブレード１０（その固定具４２内では逆さまになっている）の領域３２とおそらく領域３６の一部又は全てではあるが領域３４の如何なる部分も含まない領域とを第１の処方の粉末で少なくとも充填するのに十分な量である。幾つかの構成では、第１の処方の粉末は、３３％の０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）メッシュのＣｒ＋Ａｌと、６７％の０．００１８インチ（０．０４５７２ｍｍ）メッシュのＡｌ２Ｏ３とを含む。幾つかの構成では、この処方は、第１の層内部皮膜及び外部皮膜の両方に対し使用される。注意を払って、第１の粉末の全てがブレード１０の領域３２内の１つ又はそれ以上の内部空洞又は通路２０、２２及び２４内に達し、かつブレード１０を充填する際に失われる粉末がないことを保証するようにする。第１の粉末の量が、空洞を一定の深さまで充填し、第１の厚さまで被覆する目標領域を決定するので、この注意が払われる。テーブル４４は振動して、第１のコーティング粉末がブレード１０内部で意図した深さまで均一に沈下しかつブレード内への第１のコーティング粉末の流入速度を加速することを保証する。コーティング粉末が意図した深さまで均一に沈下するようになるあらゆる他の方法も、振動テーブルの代わりに又は振動テーブルに付加して使用することができる。
【００２０】
割り振られた量のコーティング粉末が、領域３２内の１つ又はそれ以上の内部空洞２０、２２及び２４内に沈下すると、次の層のコーティング粉末が加えられる。幾つかの構成では、この第２の粉末の処方は、７％の０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）メッシュのＣｒ＋Ａｌと、９３％の０．００１８インチ（０．０４５７２ｍｍ）メッシュのＡｌ２Ｏ３とである。この第２の処方粉末は、第１の処方粉末がその中に注入された方法と同様な方法でブレード１０内に注入され、第１の処方の粉末の最上部上に積層される。ブレード内部に２つの皮膜厚さのみが必要でありかつ適量の第２の処方の粉末を使用できる場合には、第２の処方の粉末は、該第２の処方の粉末の量を予め計量せずにブレードが満たされるまで、単にブレード内部に注入することができる。幾つかの構成では、振動テーブル４４は、両強度のコーティング粉末における充填プロセスの間、連続して作動する。幾つかの構成での第１及び第２の粉末の処方は、約５％〜４０％の金属アルミニウム含有粉末、好ましくはＣｒ＋Ａｌ粉末と、残りのＡｌ２Ｏ３のようなセラミック粉末とである。幾つかの構成での粉末の最小粒径は、約０．００１５インチ（０．０３８２ｍｍ）であり、最大粒径は、約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）よりも大きくない。コーティング粉末の適切な粒子処方は、２００３年１１月１３日公開の米国特許出願第２００３／０２１１２４２号において、特に段落[００１１］〜[００１３］において見出すことができる。
【００２１】
幾つかの構成では、予め計量した量の第２の処方の粉末を加え、次に第３の又はそれ以上の付加的な処方の粉末を注入して、３つ又はそれ以上の内部皮膜厚さ（おそらく付加的な移行域を備えた状態で）を形成する。しかしながら。付加的な層についての概念は、２つの粉末強度のみを使用する本例示的構成を理解することで明らかになるであろう。
【００２２】
第２の強度のコーティング粉末（すなわち、第２の処方）を付加し、ブレード１０の空洞又は複数の空洞２０、２２及び２４を充満した後に、振動テーブル４４を停止し（テーブル４４が未だに振動している構成において）、ブート４６を取外す。幾つかの構成では、軟ニッケルテープ（図面には図示せず）を使用して、ブレード１０の根元開口部又は複数の開口部２８及び３０を密封するが、あらゆる適切な別の密封方法を使用することができる。ブレード１０の根元端部４８を直立に保ち、かつ／又は２つの強度のコーティング粉末が混合してしまうのを回避し、またコーティング粉末が溢れるのを回避するために、他の段階を行う。本発明の幾つかの構成では、ブレード１０のあらゆる必要な外部領域が、外部コーティング粉末と接触するのを防止するためにマスキングされる。このマスキング（必要な場合）の後に、幾つかの構成でのブレード１０は、該ブレード１０の外部表面を被覆するために使用するコーティング粉末で満たされたトレー（図面には図示せず）内に挿入される。他の構成では、ブレード１０は、その外部表面に接触する外部コーティング粉末が無い状態で加熱される。外部皮膜を施工するか否かを問わず、ブレード１０は、異なる強度の内部粉末が１つ又はそれ以上の内部空洞２０、２２及び２４の内部表面の個別の領域３２、３４と接触した状態で加熱される。この加熱により、異なる粉末強度のため、これらの領域内に異なる厚さの内部皮膜が形成される。幾つかの構成での加熱は、約１７５０°Ｆ〜約２０００°Ｆ（約９５５℃〜約１０９５℃）で約２時間〜約１２時間の間である。
【００２３】
図４のフローチャート１００と図１、図２及び図３とを参照すると、本発明の幾つかの構成は、被覆対象の物体１０の空洞２０、２２及び２４を第１の処方を有する第１の粉末で部分的に充填して１０８、第１の粉末が空洞内に沈下し、該空洞の表面の第１の予め選択した部分３２と接触しかつ該空洞内部に残余スペース（領域３４で示す）を残すようにする。
【００２４】
次に、空洞内部の残余スペースの少なくとも一部分３４が、第１の処方とは異なる第２の処方を有する第２の粉末で充填されて１１０、該空洞の表面の第１の部分３２が第１の粉末と接触した状態にありかつ該空洞の第２の異なる予め選択した部分３４が第２の粉末と接触した状態になるようにする。
【００２５】
次に、物体１０は加熱されて１１６、それによって空洞の表面の第１の部分３２及び該空洞の表面の第２の部分３４を覆って異なる皮膜厚さを有する内部空洞の皮膜を形成する。加熱の後に、粉末は被覆空洞から取除かれる。
【００２６】
本発明の幾つかの構成では、第１の粉末及び第２の粉末は、異なる強度のアルミニウムを含む。例えば、幾つかの構成では、第１の粉末又は第２の粉末のいずれかは、３３％の２００メッシュのＣｒ＋Ａｌと６７％の１８０メッシュのＡｌ２Ｏ３との組成を有し、他方の粉末は、７％の２００メッシュのＣｒ＋Ａｌと９３％の１８０メッシュのＡｌ２Ｏ３との組成を有する。幾つかの構成では、物体１０は、タービンブレードであり、タービンブレード内の空洞は、根元冷却通路２０、２２、２４と、冷却孔３８、後縁冷却スロット４０及びそれらの組合せを含むことができる１つ又はそれ以上の外部開口部とを含む。そのような構成では、本方法はさらに、１つ又はそれ以上の外部開口部をワックスで密封して１０２、第１の粉末及び第２の粉末が充填中に外部に漏出しないようにする段階を含むことができる。（少なくとも１つの開口部は、充填を行うのを可能にするために開口したまま残される。例えば、基部１２の根元端部４８内の開口部２８及び３０は、開口したまま残される。）
幾つかの構成では、物体１０は、該物体が第１の粉末で及び第２の粉末で充填される間に該物体を振動させるために、振動テーブル４４上の固定具４２内に取付けられる１０４。また、幾つかの構成では、ブート４６（ネオプレンブートのような）が、物体に固定され１０６、充填段階１０８及び１１０はいずれも、ブートを漏斗として使用してそれぞれ第１の粉末及び第２の粉末を物体の空洞内に注入する段階を含むか又はその段階で構成される。物体１０がタービンブレードである構成では、ブート４６は、ブレードのダブテール１４にぴったり嵌合される。固定具及び／又はブートを使用する構成では、物体は、段階１１６で加熱される前にそれからから取外される１１２。
【００２７】
本発明の幾つかの構成は、段階１１６で加熱される前に軟ニッケルテープのようなテープで根元開口部２８、３０を密封する段階１１４を含む。
【００２８】
本発明の幾つかの構成では、物体１０の２つ以上の内部区域が形成される。例えば、１つの構成は、物体１０を第１の粉末及び第２の粉末の少なくとも１つとは異なる処方を有する少なくとも第３の粉末で充填する。（具体的には、粉末の組成は、隣接する注入層で異なっている）。この方法では、空洞の表面の第３の部分は、第３の粉末と接触した状態になる。第１の粉末及び第２の粉末と共に物体を加熱する段階は、物体を該物体内部の第１の粉末、第２の粉末及び第３の粉末と共に加熱し、それによって空洞の表面の第１の部分、該空洞の表面の第２の部分及び該空洞の表面の第３の部分を覆って３つの皮膜厚さを有する内部空洞の皮膜を形成する段階を含む。３つの皮膜厚さの少なくとも２つは互いと異なっており、すなわち隣接する層は異なる厚さを有する。
【００２９】
本発明の幾つかの構成は、選択した異なる金属厚さで被覆された予め定めた表面区域３４、３６を備えた内部空洞２０、２２、２４を有するタービンブレード１０を提供する。幾つかの構成では、金属皮膜はアルミニウムを含む。幾つかの構成でのタービンブレード１０は、シャンク又は基部領域１２と翼形部領域１８とを有し、翼形部領域内の空洞は、シャンク又は基部領域内の空洞の金属厚さとは異なる選択した金属厚さで被覆される。幾つかの構成では、異なる皮膜厚さを備えた領域間に移行域３６が設けられる。様々な構成では、この移行領域は、プラットフォーム１６の上方かつ２０％スパンの下方である。
【００３０】
従って、本発明の構成は、内部表面部位に応じて変化するタービンブレードの内部皮膜厚さ要件を満たすことができることが分かるであろう。例えば、本発明の構成は、ブレードシャンクのような高応力区域には薄い皮膜を形成し、翼形部空洞のような他の区域には環境に対して保護するために堅牢かつ厚い皮膜を形成することができる。
【００３１】
本発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には明らかであろう。また、要素、段階、構造、空間等々の単一の事例又は特定の数の事例を列挙する特許請求の範囲は、列挙した要素、段階、構造、空間等々の数以上の事例が存在するか又は使用される構成を、そのような構成が明示的に排除されていない限り本発明の技術的範囲内に含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この図では見えない内部通路を有するガスタービンエンジンブレードの凹面形側面からの概略斜視図。
【図２】図１のガスタービンエンジンブレードの長手方向断面図。
【図３】ブートを装着して振動テーブル上の固定具内に保持されてコーティング粉末で充填する準備が整った状態の、図１のガスタービンエンジンブレードの斜視図。
【図４】本発明の幾つかの構成を表すフローチャート。
【符号の説明】
【００３３】
１０  タービンブレード
１２  基部セクション
１４  ダブテールセクション
１８  翼形部セクション
２０、２２、２４  空洞
２６  頂部開口部
２８、３０  根元開口部
３８  冷却孔
４０  後縁冷却スロット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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