(57)【要約】      （修正有）【課題】基板上に拡散コーティングを形成するためのプロセスを提供する。【解決手段】ドナー金属粉末、活性化剤粉末、およびバインダを含むスラリーを調製することと、スラリーを基板１００に適用することとを含む。スラリーは、基板１００上で乾燥し、基板１００上にスラリー層２００を形成する。被覆組成物をスラリー層２００の上に適用し、被覆組成物を乾燥させて、基板１００に対してスラリー層２００を封入する少なくとも１つの被覆層４００を形成する。スラリー層２００および少なくとも１つの被覆層４００は、加熱されて基板１００上に拡散コーティングを形成し、拡散コーティングは、付加層と、基板１００と付加層との間に配置された相互拡散ゾーンとを含む。【選択図】図４
2018076586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１００）上に拡散コーティング（５００）を形成するためのプロセスであって、
ドナー金属粉末、活性化剤粉末、およびバインダを含むスラリー（１０２）を調製することと、
前記スラリー（１０２）を前記基板（１００）に適用することと、
前記スラリー（１０２）を前記基板（１００）上で乾燥させて、前記基板（１００）上にスラリー層（２００）を形成することと、
被覆組成物（３００）を前記スラリー層（２００）の上に適用することと、
前記被覆組成物（３００）を乾燥させて、前記基板（１００）に対して前記スラリー層（２００）を封入する少なくとも１つの被覆層（４００）を形成することと、
前記スラリー層（２００）および前記少なくとも１つの被覆層（４００）を加熱して前記基板（１００）上に前記拡散コーティング（５００）を形成することとを含み、前記拡散コーティング（５００）は、付加層（５０２）と、前記基板（１００）と前記付加層（５０２）との間に配置された相互拡散ゾーン（５０４）とを含む、プロセス。
【請求項２】
前記被覆組成物（３００）が、少なくとも１つのポリマー接着剤と、少なくとも１つのセラミック粉末とを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記被覆組成物（３００）が、少なくとも１つの粘度低減剤をさらに含む、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記被覆組成物（３００）を適用することが、塗装、ブラッシング、浸漬、およびそれらの組合せからなる群から選択される技術を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記スラリー（１０２）が、アルミナイジングスラリーであり、前記ドナー金属粉末が、アルミニウムより高い融解温度を有する金属アルミニウム合金を含み、前記バインダが、少なくとも１つの有機ポリマーゲルを含み、形成された前記拡散コーティング（５００）が、前記付加層（５０２）としてアルミナイド付加層と、前記相互拡散ゾーン（５０４）としてアルミナイド相互拡散ゾーンとを含むアルミナイド拡散コーティングである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記スラリー（１０２）が、クロマイジングスラリーであり、前記ドナー金属粉末が、クロムを含み、前記クロマイジングスラリーが、約８００℃以下の融点を有する無機塩をさらに含み、形成された前記拡散コーティング（５００）が、前記付加層（５０２）としてクロマイド付加層と、前記相互拡散ゾーン（５０４）としてクロマイド相互拡散ゾーンとを含むクロマイド拡散コーティングである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記スラリー層（２００）が、第１の領域（６００）と、第２の領域（６０２）とを含み、前記第１の領域（６００）が、アルミナイジングスラリー層であり、前記第２の領域（６０２）が、クロマイジングスラリー層である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
前記スラリー層（２００）および前記少なくとも１つの被覆層（４００）を加熱して前記拡散コーティング（５００）を形成することが、前記スラリー層（２００）および前記少なくとも１つの被覆層（４００）を約５５０℃〜約１２５０℃の範囲内の温度に加熱することを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記拡散コーティング（５００）を形成することが、金属を前記基板（１００）上に加える付加コーティングとして前記拡散コーティング（５００）を形成することを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記スラリー（１０２）を適用する前にプレコーティング洗浄をすることをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記スラリー（１０２）を前記基板（１００）に適用することが、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、シュラウド、ダイアフラム、燃焼器、高温ガス経路構成要素、およびそれらの組合せからなる群から選択されるタービン構成要素に前記スラリー（１０２）を適用することを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記スラリー層（２００）および前記少なくとも１つの被覆層（４００）を加熱して前記拡散コーティング（５００）を形成することが、約２時間〜約８時間の時間を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記スラリー（１０２）を適用することが、噴霧、塗装、ブラッシング、およびそれらの組合せからなる群から選択される技術を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記基板（１００）が、クラック（８００）を含み、前記クラック（８００）に隣接する前記スラリー層（２００）の上に前記少なくとも１つの被覆層（４００）を適用することにより、前記少なくとも１つの被覆層（４００）を欠いている匹敵するプロセスと比較して、前記クラック（８００）内の前記拡散コーティング（５００）の形成を増加させ、前記匹敵するプロセスと比較して、前記クラック（８００）の伝播を低減する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記クラック（８００）が、前記基板（１００）の厚さ未満に貫通する、請求項１４に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に拡散コーティングを形成するためのプロセスに関する。より具体的には、本発明は、拡散コーティングの形成中に基板に対してスラリーを封入するために、被覆組成物を利用して基板上に拡散コーティングを形成するためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、燃焼器、シュラウド、ならびにガスタービン内に見られる極端な温度、化学的環境および物理的条件から構成要素を保護するためにコーティングされる他の高温ガス経路構成要素などの構成要素を含む。拡散コーティングなどの特定のコーティングシステムは、コーティングされる基板の領域にコーティング前駆体材料の層を適用し、コーティング前駆体材料および基板をコーティングシステムを形成するのに適した条件に付すことによって形成することができる。
【０００３】
しかし、コーティング前駆体材料と所望の基板との相互作用に加えて、またはその代わりに、コーティング前駆体材料と外部環境との相互作用に起因して、コーティングシステムの形成は不完全または非効率となることもある。一例では、拡散コーティングの形成は、コーティング前駆体材料から外部環境へのコーティング形成ガスまたは蒸気の放出により、ガスまたは蒸気がコーティングされる基板表面に接触することなく、阻害または不完全となり得る。さらに、このような不完全または阻害されたコーティングは、コーティングされる表面が狭いチャネル、基板表面のクラック、または他の低アクセス領域を含む場合に悪化することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０１９７８４１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
例示的な実施形態では、基板上に拡散コーティングを形成するためのプロセスは、ドナー金属粉末、活性化剤粉末、およびバインダを含むスラリーを調製することと、スラリーを基板に適用することとを含む。スラリーは、基板上で乾燥し、基板上にスラリー層を形成する。被覆組成物をスラリー層の上に適用し、被覆組成物を乾燥させて、基板に対してスラリー層を封入する少なくとも１つの被覆層を形成する。スラリー層および少なくとも１つの被覆層は、加熱されて基板上に拡散コーティングを形成し、拡散コーティングは、付加層と、基板と付加層との間に配置された相互拡散ゾーンとを含む。
【０００６】
本発明の他の特徴および利点は、たとえば、本発明の原理を図示する添付の図面と合わせて、好適な実施形態についての以下のより詳細な説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の一実施形態による、スラリーが適用された基板の断面図である。
【図２】本開示の一実施形態による、スラリーがスラリー層に乾燥した後の図１の基板の断面図である。
【図３】本開示の一実施形態による、被覆組成物がスラリー層の上に適用された図２の基板の断面図である。
【図４】本開示の一実施形態による、被覆組成物が少なくとも１つの被覆層に乾燥した後の図３の基板の断面図である。
【図５】本開示の一実施形態による、基板上に拡散コーティングを形成した後の図４の基板の断面図である。
【図６】本開示の一実施形態による、スラリー層が第１の領域および第２の領域、ならびに適用された少なくとも１つの被覆層を有する基板の断面図である。
【図７】本開示の一実施形態による、基板上に拡散コーティングを形成した後の図６の基板の断面図である。
【図８】本開示の一実施形態による、スラリー層および少なくとも１つの被覆層が適用された、クラックを有する基板の断面図である。
【図９】本開示の一実施形態による、基板上に拡散コーティングを形成した後の図８の基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
可能な限り、同一の参照符号が同一の部品を表すために図面の全体にわたって使用される。
【０００９】
基板上に拡散コーティングを形成するためのプロセスが提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示される１つまたは複数の特徴を利用しないプロセスと比較して、コストを低減し、プロセス効率を高め、動作寿命を延ばし、コーティングの均一性を高め、クラックのコーティング浸透を増加させ、クラックの周囲に拡散コーティングを加えてクラックの伝播を防ぎ、均一なコーティングを確実にし、またはそれらの組合せを可能にする。
【００１０】
図１〜図５を参照すると、一実施形態では、基板１００上に拡散コーティング５００を形成するためのプロセスが開示される。拡散コーティング５００は、アルミナイド拡散コーティング、クロマイド拡散コーティング、またはそれらの組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な拡散コーティングとすることができる。図１を参照すると、プロセスは、ドナー金属粉末、活性化剤粉末、およびバインダを含むスラリー１０２を調製することを含む。スラリー１０２は、基板１００に適用される。図２を参照すると、スラリー１０２は、基板１００上で乾燥し、基板１００上にスラリー層２００を形成する。図３を参照すると、被覆組成物３００は、スラリー層２００の上に適用される。図４を参照すると、被覆組成物３００を乾燥させて、基板１００に対してスラリー層２００を封入する少なくとも１つの被覆層４００を形成する。図５を参照すると、スラリー層２００および少なくとも１つの被覆層４００は、加熱されて基板１００上に拡散コーティング５００を形成し、拡散コーティングは、付加層５０２と、基板１００と付加層５０２との間に配置された相互拡散ゾーン５０４とを含む。少なくとも１つの被覆層４００は、スラリー層２００および少なくとも１つの被覆層４００の加熱後に除去することができる。スラリー層２００および少なくとも１つの被覆層４００の加熱後に残っているスラリー層２００の任意の部分もまた、除去することができる。スラリー層２００および少なくとも１つの被覆層４００の加熱により、少なくとも１つの被覆層４００を残渣にすることができ、その場合、少なくとも１つの被覆層４００の除去は、少なくとも１つの被覆層４００の残渣の除去を含む。被覆組成物３００を適用し、被覆組成物３００を乾燥させて少なくとも１つの被覆層４００を形成することを繰り返して、任意の適切な数の被覆層４００を含む複数の被覆層４００を形成することができる。
【００１１】
一実施形態では、少なくとも１つの被覆層４００は、スラリー層２００を部分的に覆う。別の実施形態では、少なくとも１つの被覆層４００は、スラリー層２００を完全に覆う。さらに別の実施形態では、少なくとも１つの被覆層４００および基板１００は、スラリー層２００を囲む。さらなる実施形態では、少なくとも１つの被覆層４００および基板１００は、スラリー層２００を密封する。
【００１２】
スラリー層２００の上に少なくとも１つの被覆層４００を適用することにより、少なくとも１つの被覆層４００を欠いている匹敵するプロセスと比較して、拡散コーティング５００の均一性を高めることができる。一実施形態では、拡散コーティング５００は、高められた均一性を有する。本明細書で使用される場合、「高められた均一性」は、拡散コーティング５００が、少なくとも１つの被覆層４００によって覆われた領域全体にわたって破損することなく基板１００を覆い、拡散コーティング５００の厚さ（付加層５０２と相互拡散ゾーン５０４の両方を含む）が、拡散コーティング５００の最大厚さの約５０％より大きく拡散コーティング５００にわたって変化しないことを示している。別の実施形態では、拡散コーティング５００は、実質的に均一である。本明細書で使用される場合、「実質的に均一」は、拡散コーティング５００が、少なくとも１つの被覆層４００によって覆われた領域全体にわたって破損することなく基板１００を覆い、拡散コーティング５００の厚さ（付加層５０２と相互拡散ゾーン５０４の両方を含む）が、拡散コーティング５００の最大厚さの約２５％より大きく拡散コーティング５００にわたって変化しないことを示している。さらに別の実施形態では、拡散コーティング５００は、本質的に均一である。本明細書で使用される場合、「本質的に均一」は、拡散コーティング５００が、少なくとも１つの被覆層４００によって覆われた領域全体にわたって破損することなく基板１００を覆い、拡散コーティング５００の厚さ（付加層５０２と相互拡散ゾーン５０４の両方を含む）が、拡散コーティング５００の最大厚さの約１０％より大きく拡散コーティング５００にわたって変化しないことを示している。別の実施形態では、拡散コーティング５００は、均一である。本明細書で使用される場合、「均一」は、拡散コーティング５００が、少なくとも１つの被覆層４００によって覆われた領域全体にわたって破損することなく基板１００を覆い、拡散コーティング５００の厚さ（付加層５０２と相互拡散ゾーン５０４の両方を含む）が、拡散コーティング５００の最大厚さの約５％より大きく拡散コーティング５００にわたって変化しないことを示している。
【００１３】
被覆組成物３００は、ポリマー接着剤、セラミック粉末、粘度低減剤、またはそれらの組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な添加剤を含むことができる。一実施形態では、被覆組成物３００は、少なくとも１つのポリマー接着剤と、少なくとも１つのセラミック粉末とを含む。適切な粘度低減剤は、ＮＨ4Ｃｌ、ＮＨ4Ｆ、ＮＨ4Ｂｒ、およびそれらの組合せを含むが、これらに限定されない。
【００１４】
スラリー１０２を適用することは、噴霧、浸漬、塗装、ブラッシング、およびそれらの組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な技術を含むことができる。被覆組成物３００を適用することは、噴霧、塗装、ブラッシング、浸漬、およびそれらの組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な技術を含むことができる。
【００１５】
基板１００は、鉄基超合金、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、またはそれらの組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な材料組成物を含むことができる。スラリー１０２は、基板１００に直接適用することができる。別の実施形態では、基板１００は、ボンドコートを含む。スラリー１０２は、ボンドコートに直接適用することができる。ボンドコートは、ＭＣｒＡｌＹ、アルミナイド拡散コーティング、クロマイド拡散コーティング、またはそれらの組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な材料とすることができる。
【００１６】
一実施形態では、スラリー層２００および少なくとも１つの被覆層４００を加熱して拡散コーティング５００を形成することは、スラリー層２００および少なくとも１つの被覆層４００を約５５０℃〜約１２５０℃の範囲内、あるいは約７５０℃〜約１２００℃の範囲内、あるいは約８１５℃〜約１１５０℃の範囲内の温度に加熱することを含む。スラリー層２００および少なくとも１つの被覆層４００を加熱して拡散コーティング５００を形成することは、約０．５時間〜約１２時間、あるいは約２時間〜約８時間、あるいは約４時間〜約６時間、あるいは約８時間未満、あるいは約６時間未満の時間を含むがこれらに限定されない任意の加熱時間を含むことができる。
【００１７】
付加層５０２および相互拡散ゾーン５０４を有する拡散コーティング５００を形成することは、金属を基板１００上に加える付加コーティングとして拡散コーティング５００を形成することを含むことができ、加えられた金属は、付加層５０２を形成すると共に基板１００と相互拡散して基板１００と付加層５０２との間に相互拡散ゾーン５０４を形成する。
【００１８】
一実施形態では、基板１００上に拡散コーティング５００を形成ためのプロセスは、スラリー１０２を適用する前にプレコーティング洗浄をすることをさらに含む。別の実施形態では、拡散コーティング５００を形成するためのプロセスは、拡散コーティング５００から少なくとも１つの被覆層４００を除去する間、または拡散コーティング５００から少なくとも１つの被覆層４００を除去した後にポストコーティング洗浄をすることを含む。ポストコーティング洗浄は、任意の適切な技術を含むことができ、少なくとも１つの被覆層４００、少なくとも１つの被覆層４００およびスラリー層２００の加熱後に残っている少なくとも１つの被覆層４００の残渣、被覆組成物３００、スラリー層２００、スラリー１０２、不純物、またはそれらの組合せを除去することができる。洗浄のための適切な技術は、溶媒浴（たとえば、水および適切な試薬）中での超音波洗浄、水洗、グリットブラスト、またはそれらの組合せを含むことができるが、これらに限定されない。
【００１９】
基板は、タービン構成要素を含むがこれに限定されない任意の適切な基板であってもよい。適切なタービン構成要素は、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、シュラウド、ダイアフラム、燃焼器、高温ガス経路構成要素、またはそれらの組合せを含むが、これらに限定されない。
【００２０】
一実施形態では、スラリー１０２は、アルミナイジングスラリーであり、ドナー金属粉末は、アルミニウムより高い融解温度（約６６０℃の融点）を有する金属アルミニウム合金を含み、バインダは、少なくとも１つの有機ポリマーゲルを含み、形成された拡散コーティング５００は、付加層５０２としてアルミナイド付加層と、相互拡散ゾーン５０４としてアルミナイド相互拡散ゾーンとを含むアルミナイド拡散コーティングである。アルミナイジングスラリーは、重量で、約３５〜約６５％のドナー金属粉末、約１％〜約５０％の活性化剤粉末、および約２５％〜約６０％のバインダを有する組成物を含むがこれに限定されない任意の適切な組成物を含むことができる。
【００２１】
一実施形態では、スラリー１０２のアルミナイジングスラリー形態のドナー金属粉末は、合金化剤が拡散アルミナイジングプロセスの間に堆積せず、その代わりにドナー材料のアルミニウムの不活性担体としての役割を果たす限り、クロム、鉄、別のアルミニウム合金化剤、またはそれらの組合せで合金化された金属アルミニウムを含む。さらなる実施形態では、ドナー金属粉末は、重量で、約１０％〜約６０％のアルミニウム、残部のクロムおよび付随的不純物などのクロム−アルミニウム合金を含むが、これに限定されない。別の実施形態では、ドナー金属粉末は、最大１００メッシュ（１４９μｍ）、あるいは最大２００メッシュ（７４μｍ）の粒径を有する。理論に束縛されるものではないが、ドナー金属粉末が微細粉末であることは、ドナー金属粉末が基板１００内に留まるまたは閉じ込められる可能性を減少させると考えられる。
【００２２】
スラリー１０２のアルミナイジングスラリー形態の活性化剤粉末は、塩化アンモニウム、フッ化アンモニウム、臭化アンモニウム、別のハロゲン化物活性化剤またはそれらの組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な材料を含むことができる。活性化剤粉末に適した材料は、ドナー金属粉末中のアルミニウムと反応して揮発性ハロゲン化アルミニウム、たとえばこれらに限定されないがＡｌＣｌ3またはＡｌＦ3を形成し、基板１００で反応してアルミニウムを蒸着し、基板１００内に拡散する。
【００２３】
スラリー１０２のアルミナイジングスラリー形態のバインダの少なくとも１つの有機ポリマーゲルは、Ｖｉｔｔａ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからＶｉｔｔａ  Ｂｒａｚ−Ｂｉｎｄｅｒ  Ｇｅｌの名称で入手可能なポリマーゲル、およびポリビニルアルコールなどの低分子量ポリオールを含むことができるが、これらに限定されない。一実施形態では、バインダは、これに限定されないが次亜リン酸ナトリウムなどの硬化触媒、促進剤、またはその両方をさらに含む。
【００２４】
一実施形態では、スラリー１０２のアルミナイジングスラリー１０２の形態は、不活性充填剤および無機バインダを含まない。不活性充填剤および無機バインダが存在しないことにより、このような材料が焼結して基板１００に閉じ込められることが防止される。
【００２５】
スラリー１０２のアルミナイジングスラリー形態は、重量で、約１％〜約３０％のセラミック粉末、約１％〜約１０％の酸化物除去剤、またはそれらの組合せをさらに含むことができる。セラミック粉末は、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、またはそれらの組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な材料を含むことができる。酸化物除去剤は、酢酸、塩酸、酢酸と塩酸との間の酸性度を有する酸、またはそれらの組合せなどの酸を含むがこれに限定されない任意の適切な材料を含むことができる。
【００２６】
一実施形態では、スラリー１０２は、クロマイジングスラリーであり、ドナー金属粉末は、クロムを含む。スラリー１０２のクロマイジングスラリー形態は、約８００℃以下の融点を有する無機塩をさらに含み、形成された拡散コーティング５００は、付加層５０２としてクロマイド付加層と、相互拡散ゾーン５０４としてクロマイド相互拡散ゾーンとを含むクロマイド拡散コーティングである。クロマイジングスラリーは、重量で、約１％〜約６０％のドナー金属粉末、約１％〜約７０％の無機塩、約１％〜約３０％の活性化剤粉末、および少なくとも約１％のバインダを有する組成物を含むがこれに限定されない任意の適切な組成物を含むことができる。
【００２７】
一実施形態では、スラリー１０２のクロマイジングスラリー形態は、ドナー金属粉末、約８００℃以下の融点を有する無機塩、活性化剤、およびバインダを含み、ドナー金属粉末は、クロムを含む。ドナー金属粉末は、クロム粉末の形態のクロムを含むことができ、アルミニウム粉末をさらに含むことができる。一実施形態では、クロム粉末は、アルミニウム、コバルト、ニッケル、ケイ素、またはそれらの混合物などの添加剤を含む。スラリー１０２のクロマイジングスラリー形態は、従来の粒径分析器を用いて測定して約１〜約１０ミクロン（すなわち、マイクロメートル（μｍ））の平均直径を有する粒子を含むがこれに限定されない任意の適切なサイズを有するドナー金属粉末粒子を含む。
【００２８】
スラリー１０２のクロマイジングスラリー形態の活性化剤は、ハロゲン化アンモニウム、ハロゲン化クロム、ハロゲン化アルミニウム、およびそれらの混合物を含むがこれらに限定されない任意の適切な活性化剤とすることができる。一実施形態では、活性化剤は、ＮＨ4Ｃｌ、ＮＨ4Ｆ、ＮＨ4Ｂｒ、ＣｒＣｌ2、ＣｒＣｌ3、ＡｌＣｌ3、またはそれらの組合せである。
【００２９】
スラリー１０２のクロマイジングスラリー形態のバインダは、スラリー１０２のクロマイジングスラリー形態の凝集性を促進し、所定の温度に曝されたときに分解する任意の適切なバインダとすることができる。
【００３０】
図６を参照すると、一実施形態では、スラリー層２００は、第１の領域６００と、第２の領域６０２とを含む。第１の領域６００は、第２の領域６０２に隣接していてもよいし、離れていてもよい。第１の領域６００および第２の領域６０２は、同じ組成物または異なる組成物を有するスラリー１０２から形成することができる。一実施形態では、第１の領域６００は、（アルミナイジングスラリーから形成された）スラリー層２００のアルミナイジングスラリー層形態であり、第２の領域６０２は、（クロマイジングスラリーから形成された）スラリー層２００のクロマイジングスラリー層形態である。図７を参照すると、さらなる実施形態では、第１の領域６００は、拡散コーティング５００の形成中および形成後も第２の領域６０２とは区別されたままであり、それにより拡散コーティング５００、付加層５０２、および相互拡散ゾーン５０４が、第１の領域６００および第２の領域６０２を保持する。スラリー層２００および拡散コーティング５００は、第３または任意の数の追加の領域を含むことができる。一実施形態では、第１の領域６００は、アルミナイジングスラリーによる処理に適したクラック（図示せず）を含み、第１の領域６００は、スラリー層２００のアルミナイジングスラリー層形態である。別の実施形態では、第２の領域６０２は、クロマイジングスラリーによる処理に適したクラック（図示せず）を含み、第２の領域６０２は、スラリー層２００のクロマイジングスラリー層形態である。さらに別の実施形態では、第１の領域６００は、アルミナイジングスラリーによる処理に適したクラック（図示せず）を含み、第１の領域６００は、スラリー層２００のアルミナイジングスラリー層形態であり、第２の領域６０２は、クロマイジングスラリーによる処理に適したクラック（図示せず）を含み、第２の領域６０２は、スラリー層２００のクロマイジングスラリー層形態である。基板１００の異なる領域におけるクラックの曝された内部組成物に基づくクラックの拡散処理の調整は、特に、たとえばクラックの曝された内部組成物が拡散処理が施されている基板１００の他の部分と異なる場合に、クラックの拡散処理を改良することができる。
【００３１】
図８および図９を参照すると、一実施形態では、基板１００は、クラック８００を含み、クラック８００に隣接するスラリー層２００の上に少なくとも１つの被覆層４００を適用することにより、少なくとも１つの被覆層４００を欠いている匹敵するプロセスと比較して、クラック内の拡散コーティング５００の形成を増加させる。少なくとも１つの被覆層４００は、少なくとも１つの被覆層４００を欠いている匹敵するプロセスと比較して、クラック８００の伝播を低減することができる。クラック８００は、基板１００の厚さ未満に貫通することがあり、または基板１００の厚さ全体に貫通することがある。さらなる実施形態では、スラリー層２００は、クラック８００の開口部を覆い、スラリー層２００および少なくとも１つの被覆層４００の加熱中に、スラリー層２００のバインダの少なくとも一部が燃焼し、スラリー層の活性化剤の少なくとも一部が気化してドナー金属粉末の金属ドナーと反応し、クラック８００内のクラック表面で反応してクラック表面に金属（たとえば、アルミニウムまたはクロム）を堆積させるハロゲン化物蒸気を形成し、堆積した金属をクラック表面に拡散して拡散金属コーティングを形成する。理論に束縛されるものではないが、少なくとも１つの被覆層４００の存在は、クラック８００へのハロゲン化物蒸気の浸透を促し、クラック８００の両側の金属拡散コーティングの形成を促進し、両側からの金属拡散コーティングが共に接合するときにクラック８００の両側からの金属拡散コーティングを成長させてクラック８００を治すと考えられる。一実施形態では、クラック８００を治すためにスラリー層２００および少なくとも１つの被覆層４００の加熱中に外側に成長するのは、付加層５０２である。
【００３２】
本発明について好適な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、またその要素を等価物で置き換えることができることは、当業者には理解されるであろう。さらに、特定の状況または材料に適応させるために、その本質的範囲から逸脱することなく、本発明の教示に多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲内に属するすべての実施形態を含むことになることを意図している。
［実施態様１］
基板（１００）上に拡散コーティング（５００）を形成するためのプロセスであって、
ドナー金属粉末、活性化剤粉末、およびバインダを含むスラリー（１０２）を調製することと、
前記スラリー（１０２）を前記基板（１００）に適用することと、
前記スラリー（１０２）を前記基板（１００）上で乾燥させて、前記基板（１００）上にスラリー層（２００）を形成することと、
被覆組成物（３００）を前記スラリー層（２００）の上に適用することと、
前記被覆組成物（３００）を乾燥させて、前記基板（１００）に対して前記スラリー層（２００）を封入する少なくとも１つの被覆層（４００）を形成することと、
前記スラリー層（２００）および前記少なくとも１つの被覆層（４００）を加熱して前記基板（１００）上に前記拡散コーティング（５００）を形成することとを含み、前記拡散コーティング（５００）は、付加層（５０２）と、前記基板（１００）と前記付加層（５０２）との間に配置された相互拡散ゾーン（５０４）とを含む、プロセス。
［実施態様２］
前記被覆組成物（３００）が、少なくとも１つのポリマー接着剤と、少なくとも１つのセラミック粉末とを含む、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様３］
前記被覆組成物（３００）が、少なくとも１つの粘度低減剤をさらに含む、実施態様２に記載のプロセス。
［実施態様４］
前記被覆組成物（３００）を適用することが、塗装、ブラッシング、浸漬、およびそれらの組合せからなる群から選択される技術を含む、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様５］
前記スラリー（１０２）が、アルミナイジングスラリーであり、前記ドナー金属粉末が、アルミニウムより高い融解温度を有する金属アルミニウム合金を含み、前記バインダが、少なくとも１つの有機ポリマーゲルを含み、形成された前記拡散コーティング（５００）が、前記付加層（５０２）としてアルミナイド付加層と、前記相互拡散ゾーン（５０４）としてアルミナイド相互拡散ゾーンとを含むアルミナイド拡散コーティングである、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様６］
前記ドナー金属粉末が、クロム−アルミニウム合金を含む、実施態様５に記載のプロセス。
［実施態様７］
前記スラリー（１０２）が、重量で、約３５〜約６５％の前記ドナー金属粉末、約１％〜約５０％の前記活性化剤粉末、および約２５％〜約６０％の前記バインダを含む、実施態様５に記載のプロセス。
［実施態様８］
前記スラリー（１０２）が、重量で、約１％〜約３０％のセラミック粉末、および約１％〜約１０％の酸化物除去剤をさらに含む、実施態様７に記載のプロセス。
［実施態様９］
前記スラリー（１０２）が、クロマイジングスラリーであり、前記ドナー金属粉末が、クロムを含み、前記クロマイジングスラリーが、約８００℃以下の融点を有する無機塩をさらに含み、形成された前記拡散コーティング（５００）が、前記付加層（５０２）としてクロマイド付加層と、前記相互拡散ゾーン（５０４）としてクロマイド相互拡散ゾーンとを含むクロマイド拡散コーティングである、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様１０］
前記スラリー（１０２）が、重量で、約１％〜約６０％の前記ドナー金属粉末、約１％〜約７０％の前記無機塩、約１％〜約３０％の前記活性化剤粉末、および少なくとも約１％の前記バインダを含む、実施態様９に記載のプロセス。
［実施態様１１］
前記スラリー層（２００）が、第１の領域（６００）と、第２の領域（６０２）とを含み、前記第１の領域（６００）が、アルミナイジングスラリー層であり、前記第２の領域（６０２）が、クロマイジングスラリー層である、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様１２］
前記活性化剤粉末が、塩化アンモニウム、フッ化アンモニウム、臭化アンモニウム、およびそれらの組合せからなる群から選択される、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様１３］
前記スラリー層（２００）および前記少なくとも１つの被覆層（４００）を加熱して前記拡散コーティング（５００）を形成することが、前記スラリー層（２００）および前記少なくとも１つの被覆層（４００）を約５５０℃〜約１２５０℃の範囲内の温度に加熱することを含む、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様１４］
前記拡散コーティング（５００）を形成することが、金属を前記基板（１００）上に加える付加コーティングとして前記拡散コーティング（５００）を形成することを含む、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様１５］
前記スラリー（１０２）を適用する前にプレコーティング洗浄をすることをさらに含む、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様１６］
前記スラリー（１０２）を前記基板（１００）に適用することが、バケット（ブレード）、ノズル（ベーン）、シュラウド、ダイアフラム、燃焼器、高温ガス経路構成要素、およびそれらの組合せからなる群から選択されるタービン構成要素に前記スラリー（１０２）を適用することを含む、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様１７］
前記スラリー層（２００）および前記少なくとも１つの被覆層（４００）を加熱して前記拡散コーティング（５００）を形成することが、約２時間〜約８時間の時間を含む、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様１８］
前記スラリー（１０２）を適用することが、噴霧、塗装、ブラッシング、およびそれらの組合せからなる群から選択される技術を含む、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様１９］
前記基板（１００）が、クラック（８００）を含み、前記クラック（８００）に隣接する前記スラリー層（２００）の上に前記少なくとも１つの被覆層（４００）を適用することにより、前記少なくとも１つの被覆層（４００）を欠いている匹敵するプロセスと比較して、前記クラック（８００）内の前記拡散コーティング（５００）の形成を増加させ、前記匹敵するプロセスと比較して、前記クラック（８００）の伝播を低減する、実施態様１に記載のプロセス。
［実施態様２０］
前記クラック（８００）が、前記基板（１００）の厚さ未満に貫通する、実施態様１９に記載のプロセス。
【符号の説明】
【００３３】
１００  基板
１０２  スラリー
２００  スラリー層
３００  被覆組成物
４００  被覆層
５００  拡散コーティング
５０２  付加層
５０４  相互拡散ゾーン
６００  第１の領域
６０２  第２の領域
８００  クラック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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