(57)【要約】【課題】損傷が発生した皮膜を簡易な工程で補修するとともに、補修後の皮膜の耐久性を向上させる皮膜補修方法を提供する。【解決手段】基体２上に金属結合層４とセラミックス層５とが順に積層された皮膜３を有し、前記皮膜３の一部分に損傷が発生した部材の皮膜補修方法であって、前記損傷が発生した箇所及び前記損傷の近傍の前記セラミックス層５または前記皮膜３が除去され、膜除去部２０が形成される膜除去工程と、前記膜除去部２０に少なくとも、前記セラミックス層５と同組成であり、気孔率が１６％以上１８％以下である補修セラミックス層３０が形成される補修工程とを含む。【選択図】図５
2015052158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に金属結合層とセラミックス層とが順に積層された皮膜を有し、前記皮膜の一部分に損傷が発生した部材の皮膜補修方法であって、
前記損傷が発生した箇所及び前記損傷の近傍の前記セラミックス層が除去され、膜除去部が形成されて前記金属結合層が露出する膜除去工程と、
前記膜除去部に、前記セラミックス層と同組成であり、気孔率が１６％以上１８％以下である補修セラミックス層が形成される補修工程と、を含む皮膜補修方法。
【請求項２】
基体上に金属結合層とセラミックス層とが順に積層された皮膜を有し、前記皮膜の一部分に損傷が発生した部材の皮膜補修方法であって、
前記損傷が発生した箇所及び前記損傷の近傍の前記皮膜が除去され、膜除去部が形成されて前記金属結合層または前記基体が露出する膜除去工程と、
前記膜除去部に、前記金属結合層と同組成の補修金属結合層が形成され、前記補修金属結合層上に前記セラミックス層と同組成であり、気孔率が１６％以上１８％以下である補修セラミックス層が形成される補修工程と、を含む皮膜補修方法。
【請求項３】
前記膜除去部の断面が、５°以上２０°以下の角度を有するテーパ状に加工される請求項１または請求項２に記載の皮膜補修方法。
【請求項４】
前記補修工程の前に、前記断面の前記セラミックス層にブラスト処理が施され、前記断面の前記セラミックス層が算術平均粗さＲａが６μｍ以上の粗面に加工されるブラスト処理工程を更に備える請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の皮膜補修方法。
【請求項５】
前記補修工程の前に、少なくとも前記膜除去部の周縁に位置する前記セラミックス層の上面が、算術平均粗さＲａが３μｍ以下に研磨される研磨工程を更に備える請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の皮膜補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は皮膜の損傷が、部分的に発生した部材の皮膜補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
動翼、静翼、分割環などのガスタービンの高温部材は、１０００℃を超える高温ガス環境下で使用される。高温ガスによる熱的損傷を抑制するため、高温部材に特殊な冷却技術が適用される他、高温部材として高温強度に優れる材料が適用されるとともに高温部材の表面にセラミックス層を有する遮熱コーティングが施される。遮熱コーティングは、高温部材の基体上に減圧プラズマ溶射等で金属接合層を施した後、金属接合層上に大気圧プラズマ溶射により施工される。
【０００３】
高温での長時間に亘る使用や、タービンの発停に伴う温度変化により、遮熱コーティングに剥離や亀裂などの部分的な損傷が発生する。損傷が発生した箇所では、金属接合層や基体が露出して酸化されたりする場合がある。このため、損傷が発生した場合は皮膜の補修が行われる。
【０００４】
特許文献１は、超合金部材上に形成されるセラミックスの断熱被覆の良好な付着性及び体制を確実に与えるための、断熱皮膜を施す前の前処理方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５６４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
皮膜の補修方法として、損傷個所の皮膜を部分的に除去し、新たな皮膜を形成することが考えられていた。しかし、新旧皮膜の界面の密着性が悪く、補修部の皮膜強度が低下して高い皮膜性能（遮熱性、高温耐性）を維持することが困難であった。その後の使用において新旧皮膜界面が起点となり破壊が発生しやすくなることが問題となっていた。
【０００７】
さらに、新規のセラミックス層を形成した後に余剰の膜を除去する加工を施す場合には、加工応力が界面に付与されるとともに、界面に強度の不連続部分が発生する。また、新規のセラミックス層を形成すると膜内に残留応力が発生する。この加工応力、強度の不連続部分、残留応力が界面破壊を助長すると考えられた。
【０００８】
上記理由から、現状技術では損傷発生箇所の面積や損傷の程度に拘らず、部材全体の遮熱コーティング及び金属結合層が除去され、新たに金属結合層及び遮熱コーティングの施工が行われる。しかし、このような皮膜の全面補修はコストが多大となる上、工程数が多く長期間の工期を要していた。特に金属結合層は基体との密着性が高く、複雑な三次元形状を有する部材の場合にはブラスト処理による剥離やグラインダのような機械的除去は困難である。また、上記の方法では基体が切削される場合があることも問題となっていた。
【０００９】
金属結合層の剥離方法として酸洗剥離が用いられることがあるが、排液処理などの環境上の課題が多いのが問題である。また、長時間使用によって金属結合層中のＡｌが気体に拡散するが、拡散が進んだ部品で酸洗剥離を行うと剥離状況にムラが生じ、剥離されない部分が発生する可能性があり、施工管理が困難であった。
【００１０】
本発明は、損傷が発生した皮膜を簡易な工程で補修するとともに、補修後の皮膜の耐久性を向上させる皮膜補修方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様は、基体上に金属結合層とセラミックス層とが順に積層された皮膜を有し、前記皮膜の一部分に損傷が発生した部材の皮膜補修方法であって、前記損傷が発生した箇所及び前記損傷の近傍の前記セラミックス層が除去され、膜除去部が形成されて前記金属結合層が露出する膜除去工程と、前記膜除去部に、前記セラミックス層と同組成であり、気孔率が１６％以上１８％以下である補修セラミックス層が形成される補修工程と、を含む皮膜補修方法である。
【００１２】
本発明の第２の態様は、基体上に金属結合層とセラミックス層とが順に積層された皮膜を有し、前記皮膜の一部分に損傷が発生した部材の皮膜補修方法であって、前記損傷が発生した箇所及び前記損傷の近傍の前記皮膜が除去され、膜除去部が形成されて前記金属結合層または前記基体が露出する膜除去工程と、前記膜除去部に、前記金属結合層と同組成の補修金属結合層が形成され、前記補修金属結合層上に前記セラミックス層と同組成であり、気孔率が１６％以上１８％以下である補修セラミックス層が形成される補修工程と、を含む皮膜補修方法である。
【００１３】
本発明では、剥離などの損傷が発生した場合に部分的に皮膜を剥離させて補修する手法を採用する。
ガスタービンなどの高温部材に形成されるセラミックス層は、遮熱性や熱サイクル耐久性のバランスを考慮して１０〜１５％の気孔率とされることが多い。本発明では、補修セラミックス層として既存のセラミックス層よりも気孔率が高い膜を形成する。セラミックスは、気孔率が高い程、見かけのヤング率が低下する傾向がある。ヤング率が低い補修セラミックス層を形成すると、高温環境下で発生する熱応力が全方向に分散される。このため、既存のセラミックス層と補修セラミックス層との界面に付与される応力が低減されて、界面での剥離や亀裂などの破壊の発生を抑制することができる。従って、本発明の皮膜補修方法を用いれば、補修後の皮膜の熱耐久性を向上させることができる。
【００１４】
上記態様において、前記膜除去部の断面が、５°以上２０°以下の角度を有するテーパ状に加工されることが好ましい。
【００１５】
こうすることにより、当該断面での補修セラミックス層の成膜角度が良好となり、断面に十分な厚さの補修セラミックス層が形成され、既存のセラミックス層と補修セラミックス層との密着性が向上する。また、断面において既存のセラミックス層と補修セラミックス層との界面の付与される剥離応力も小さくすることができ、界面での破壊発生を更に抑制することができる。
【００１６】
上記態様において、前記補修工程の前に、前記断面の前記セラミックス層にブラスト処理が施され、前記断面の前記セラミックス層が算術平均粗さＲａが６μｍ以上の粗面に加工されるブラスト処理工程を更に備えることが好ましい。こうすることにより、既存のセラミックス層と補修セラミックス層との密着性が良好となる。
【００１７】
上記態様において、前記補修工程の前に、少なくとも前記膜除去部の周縁に位置する前記セラミックス層の上面が、算術平均粗さＲａが３μｍ以下に研磨される研磨工程を更に備えることが好ましい。
【００１８】
セラミックス層の表面が上記のように滑らかな面であると、セラミックス層上に膜が形成されにくくなる。従って、補修工程においてセラミックス層上にマスクをする必要が無くなる上、補修工程後にセラミックス層上に形成された余剰の補修セラミックス層を除去する必要が無い。本態様に依れば、補修工程後の加工が必要ない為工程を簡略化できるとともに、加工応力等を発生させないために補修後の耐久性を更に向上させることができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、損傷発生箇所及びその周辺のセラミックス層あるいは皮膜だけが除去されるので、補修に要するコストが低減するとともに補修工程が容易となる。
【００２０】
本発明の補修セラミックス層は既存のセラミックス層よりもヤング率が低いため、補修後の部材が高温環境下で使用されたときに皮膜に発生する熱応力を分散させる効果を発揮する。この結果、既存のセラミックス層と補修セラミックス層との界面への熱応力の集中が抑制され、破壊の発生が発生しにくくなる。
【００２１】
更に、本発明では補修セラミックス層内の残留応力を低減できるとともに、余剰に形成された補修セラミックス層を除去する際に発生する加工応力や強度の不連続部分の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】高温部材の損傷発生箇所の一例を表す断面図である。
【図２】高温部材の損傷発生箇所の一例を表す断面図である。
【図３】第１実施形態の膜除去工程を説明する概略図である。
【図４】第１実施形態のブラスト処理工程を説明する概略図である。
【図５】第１実施形態の補修工程を説明する概略図である。
【図６】第２実施形態の膜除去工程を説明する概略図である。
【図７】第２実施形態の補修工程を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本実施形態の皮膜補修方法における対象部材は、基体上に皮膜を有し、皮膜の一部分に損傷が発生した部材である。図１及び図２を用いて、高温ガス環境下で使用された後のガスタービンの高温部材を例に挙げて説明する。
【００２４】
図１及び図２は、高温部材の損傷発生箇所の断面図である。部材１は、基体２上に皮膜３（遮熱コーティング）を有する。
基体２は耐熱合金製であり、例えばＩＮ−７３８ＬＣ（商標名、化学組成：Ｎｉ−１６Ｃｒ−８．５Ｃｏ−１．７５Ｍｏ−２．６Ｗ−１．７５Ｔａ−０．９Ｎｂ−３．４Ｔｉ−３．４Ａｌ（質量％））などが用いられる。
【００２５】
皮膜３は、基体２側から順に金属結合層４及びセラミックス層５が積層されている。
金属結合層４は、例えばＭＣｒＡｌＹ合金（Ｍは、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ等の金属元素またはこれらのうち２種類以上の組合せを示す）が用いられる。金属結合層４の膜厚は、例えば、１００μｍ程度である。
【００２６】
セラミックス層５は、例えばイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）が用いられ、溶射法やＥＢＰＶＤ法などにより形成される。セラミックス層５の膜厚は３００〜５００μｍである。セラミックス層５は気孔率が１０〜１５％の範囲内になるように、成膜条件が制御されている。
例えば、大気圧プラズマ溶射法によるセラミックス層５の成膜は、以下の条件で実施される。
粉末粒度：１０％
積算粒度：約２０μｍ
電圧：６０〜６５Ｖ
電流：６００Ａ
粉末供給量：６０ｇ／ｍｉｎ
溶射距離：１５０ｍｍ
【００２７】
図１はセラミックス層５が剥離し内側のセラミックス層５が露出した例である。図２に示すように、剥離面の傾斜が不連続に変化する箇所になどに位置するセラミックス層に亀裂６が残存している。
【００２８】
図２はセラミックス層５の剥離により金属結合層４が露出した例である。金属結合層４も剥離し、基体２が露出する場合もある。このようなケースでは、セラミックス層５と金属結合層４との界面に亀裂６が残存する。高温での酸化雰囲気に金属結合層４や基体２が曝されることにより、金属結合層４及び基体２表面に酸化膜７が形成される。
【００２９】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る皮膜補修方法では、図１のようにセラミックス層５内に損傷が発生している場合などにおいて、セラミックス層５を補修する。第１実施形態の皮膜補修方法は、膜除去工程及び補修工程を有する。
【００３０】
（膜除去工程）
図３は、第１実施形態の膜除去工程を説明する概略図である。損傷が発生した箇所及びその近傍のセラミックス層５の上方に、回転工具１０が設置される（図３（ａ））。回転工具１０は、テーパ部１１と平面部１２とを有し、テーパ部１１に砥粒１３が固定されている。砥粒１３として、ダイヤモンドなどが用いられる。平面部１２には砥粒は固定されていない。
【００３１】
次いで、回転工具１０が回転しながら、損傷が発生した箇所及びその近傍のセラミックス層５に押圧される（図３（ｂ））。これにより、砥粒１３と接触したセラミックス層５が研削除去される。平面部１２には砥粒１３がないため、回転工具１０と金属結合層４が接触しても金属結合層４は研削されない。従って、第１実施形態では加工深さが制限され、セラミックス層５のみが除去される。
【００３２】
損傷が発生した箇所が回転工具１０の平面部１２よりも大きい場合は、ＮＣ機械等のマニピュレータが回転工具１０を把持し、マニピュレータが損傷領域で回転工具１０を面方向に移動させても良い。この場合、マニピュレータが画像処理により損傷が発生した箇所の形状を認識し、マニピュレータが損傷領域の形状に合わせて回転工具１０の移動パスを取得しても良い。
【００３３】
図３（ｃ）に示すように、セラミックス層が除去された領域（膜除去部２０）は、テーパ状の断面２１と、膜除去部２０は断面２１に囲まれる平坦部２２とを有する。この平坦部２２で金属結合層４が露出する。
【００３４】
断面２１の傾斜ψは回転工具１０のテーパ部１１の傾斜θに一致する。本実施形態において、テーパ部１１の傾斜θ及び断面２１の傾斜ψは特に限定されないが、後述する補修工程での補修セラミックス層の被覆性や界面強度を考慮すると、５°以上２０°以下であることが好ましい。一方、傾斜ψが大きくなると剥離が発生しやすくなる。傾斜ψが２０°以下であれば、確実に剥離発生を防止することができる。
【００３５】
膜除去工程後の断面２１のセラミックス層５が算術平均粗さＲａ６μｍ未満の滑らかな面となる場合、断面２１にブラスト処理が施されても良い。
【００３６】
（ブラスト処理工程）
図４はブラスト処理工程を説明する概略図である。膜除去工程後のセラミックス層５上に、開口部が膜除去部２０に一致するようにマスク２３が配置される。マスク２３の開口部は、膜除去部２０に対応した形状である。
【００３７】
マスク設置後、断面２１のセラミックス層５にブラスト処理が施される。ブラスト材（粒子）は、アルミナなどのセラミックス製とされる。処理の効率化を図るため、ブラスト処理工程ではセラミックス層５の断面２１に主としてブラスト材が衝突するように、ノズル２４の位置が制御される。具体的に、ブラスト材の噴射方向が断面２１に略直交するように、ノズル２４位置が調整される。
【００３８】
このブラスト処理により、セラミックス層５の断面２１は、算術平均粗さＲａが６μｍ以上の粗面に加工される。上記の算術平均粗さＲａとなるように、ブラスト処理条件としてノズル径、ブラスト材の種類及び粒度、噴射圧力等が設定される。例えば、以下の処理条件に設定される。
ブラスト材粒度：８０メッシュ
噴射圧力：０．６ＭＰａ
【００３９】
（補修工程）
図５は第１実施形態の補修工程を説明する概略図である。膜除去工程後のセラミックス層５上に、マスク２３の開口部が膜除去部２０に一致するようにマスク２３が配置される。ブラスト処理工程を行った場合は、マスク２３を設置したままにしておく。
【００４０】
マスク２３が設置された状態で、膜除去部２０に補修セラミックス層３０が形成され、補修セラミックス層３０により膜除去部２０が充填される。
【００４１】
補修セラミックス層３０は、基体２に既に施工されているセラミックス層５と同組成である。補修セラミックス層３０は、大気圧プラズマ溶射などの溶射法などの物理蒸着法により形成される。補修セラミックス層３０の成膜性を考慮すると、補修セラミックス層が基体２（あるいは平坦部２２）に対して略直交する方向に成長させることが好ましい。例えば溶射法により補修セラミックス層を形成する場合は、溶射粒子の噴射方向が基体２あるいは平坦部２２と略直交するように溶射ノズル２５が設置される。溶射ノズルが走査されることにより、膜除去部２０全体に補修セラミックス層３０が形成される。
【００４２】
施工後の補修セラミックス層３０の気孔率は、既存のセラミックス層５よりも高く１６〜１８％とされる。気孔率が１８％を超えると、補修セラミックス層３０の強度が低下するので好ましくない。
【００４３】
例えば大気圧プラズマ溶射法を用いる場合、粉末粒度：１０％積算粒度；約４０μｍ程度の粉末を用いる等、粒度の大きな粉末を用いることで、上記気孔率の補修セラミックス層が形成できる。
【００４４】
補修工程後、マスク２３が取り外される。次いで、補修セラミックス層３０の表面研磨が実施される。表面研磨により、マスク２３で被覆されずに既存のセラミックス層５上に形成された補修セラミックス層３０が除去されるとともに、既存のセラミックス層５と補修セラミックス層３０の高さが均一化される。
【００４５】
セラミックス層５が補修された部材が高温環境下で使用されると、金属結合層４とセラミックス層５との熱膨張係数の違いに起因して、熱応力が発生する。金属結合層４の方がセラミックス層５よりも熱膨張係数が高いため、セラミックス層５には面方向に引張応力が負荷される。熱応力により断面２１に付与される引張応力は、断面２１の傾斜方向に平行な分力（平行分力）と、断面２１の傾斜方向に直交する分力（垂直分力）とに分けられる。垂直分力は界面での剥離や亀裂などの破壊を発生させる力となる。
【００４６】
第１実施形態の皮膜補修方法により形成される補修セラミックス層は、既存のセラミックス層よりもポーラスであるため、ヤング率が低い。ヤング率が低い補修セラミックス層は熱応力を全方向に分散させる。このため、断面に付与される引張応力を低減することができ、垂直分力を小さくすることができる。
また、断面２１の傾斜が小さい程、断面２１でセラミックス層５と補修セラミックス層３０とを剥離させる垂直分力が小さくなる。このため、５°〜２０°のテーパ状断面となるようにセラミックス層を除去し、補修セラミックス層を膜除去部に充填すると、界面での破壊が更に抑制される。
【００４７】
第１実施形態の変形例として、補修工程の前に研磨工程が実施されても良い。
（研磨工程）
除去工程後、あるいは、ブラスト処理工程後、少なくとも膜除去部２０の周縁に位置する既存のセラミックス層５の上面が研磨される。研磨方法としては、例えば、手研磨やバレル研磨などが挙げられる。研磨工程により、セラミックス層５の上面は算術平均粗さＲａが３μｍ以下の滑らかな面に加工される。
【００４８】
研磨工程が実施される場合、後の補修工程ではセラミックス層５上にマスクが設置されないで補修セラミックス層３０が形成される。セラミックス層５の表面が上記のように滑らかな面であると、セラミックス層５上に補修セラミックス層３０が形成されにくくなる。このため、補修工程後にセラミックス層５上に形成された余剰の補修セラミックス層３０が除去される必要が無い。補修工程後の加工が必要ない為工程を簡略化できるとともに、加工応力等が発生しないために、補修後の耐久性を更に向上させることができる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る皮膜補修方法を以下で説明する。第２実施形態では、図２のように金属結合層４や基体が露出している場合において、皮膜３（セラミックス層５及び金属結合層４）を補修する方法である。
【００５０】
（膜除去工程）
図６は、第２実施形態の膜除去工程を説明する概略図である。損傷が発生した箇所及びその近傍のセラミックス層５の上方に、回転工具１１０が設置される（図６（ａ））。回転工具１１０は、テーパ部１１１及び平面部１１２に砥粒１１３が固定されている。砥粒１１３は第１実施形態と同じものが使用できる。
【００５１】
次いで、回転工具１１０が回転しながら、損傷が発生した箇所及びその近傍のセラミックス層５に押圧される。これにより、砥粒１１３と接触したセラミックス層５が研削除去される。
【００５２】
平面部１１２の砥粒１１３が金属結合層４と接触すると、金属結合層４の研削除去が開始される。回転工具１１０は、金属結合層４の剥離により露出した面が研削される深さまで金属結合層４を研削する（図６（ｂ））。基体２が露出し酸化膜７が形成された場合は、基体２の酸化膜７も研削する。回転工具１１０による研削により基体２が損傷しないように、第２実施形態では回転工具１１０の深さ方向の位置が制御されながら研削が行われる。
【００５３】
図６（ｃ）に示すように、膜除去部１２０は、テーパ状の断面１２１と断面１２１に囲まれる平坦部１２２とを有する。この平坦部１２２で酸化されていない金属結合層４や基体２が露出する。断面１２１はセラミックス層５の面と金属結合層４の面とで構成される。断面１２１の傾斜ψは回転工具１１０のテーパ部１１１の傾斜θに一致する。本実施形態においても、断面１２１の傾斜ψは５°以上２０°以下であることが好ましい。
【００５４】
第２実施形態においても、損傷箇所が回転工具１１０の平面部１１２よりも大きい場合は、マニピュレータが損傷領域で回転工具１１０を面方向に移動させても良い。この場合、マニピュレータが損傷領域の形状に合わせて回転工具１１０の移動パスを取得しても良い。
【００５５】
第２実施形態の変形例として、上記の膜除去工程でセラミックス層５の断面２１が算術平均粗さＲａ６μｍ未満の滑らかな面となる場合、第１実施形態と同様のブラスト処理工程が施されても良い。
【００５６】
また、補修工程の前に、少なくとも膜除去部２０の周縁に位置する既存のセラミックス層５の上面が研磨される研磨工程が実施されても良い。研磨工程は、第１実施形態と同条件で実施することができる。
【００５７】
（補修工程）
図７は第２実施形態の補修工程を説明する概略図である。膜除去工程後のセラミックス層５上に、マスクの開口部が膜除去部２０に一致するようにマスク２３が配置される。ブラスト処理工程を行った場合は、マスク２３を設置したままにしておく。
【００５８】
補修金属結合層３１は、基体２に既に施工されている金属結合層４と同組成である。補修金属結合層３１は、大気圧プラズマ溶射などの溶射法や、補修金属結合層３１の成膜性を考慮すると、補修金属結合層３１が基体２に対して略直交する方向に成長させることが好ましい。例えば溶射法により補修金属結合層３１を形成する場合は、溶射粒子の噴射方向が基体２と略直交するように溶射ノズルが設置される。大気圧プラズマ溶射法を用いて補修金属結合層３１を形成する条件は以下のとおりである。
電圧：６０〜６５Ｖ
電流：５００〜５５０Ａ
粉末供給量：１０ｇ／ｍｉｎ
溶射距離：１５０ｍｍ
【００５９】
補修金属結合層３１は、金属結合層４と同一高さになるように形成される。このため、膜除去工程で除去された金属結合層４の厚さを考慮して、補修金属結合層３１の厚さが決定される。
【００６０】
補修金属結合層３１上の膜除去部１２０に、第１実施形態と同様の補修セラミックス層３０が形成される。補修セラミックス層３０は、第１実施形態と同様に、セラミックス層５と同組成であり、気孔率が１６％以上１８％以下の膜である。補修セラミックス層３０の形成条件は、第１実施形態と同様とされる。
補修工程により、膜除去部１２０は、補修金属結合層３１及び補修セラミックス層３０で充填される。
【００６１】
第２実施形態においても、ヤング率が低いポーラスな補修セラミックス層により熱応力が全方向に分散されるため、断面に付与される引張応力の垂直分力を小さくすることができる。この結果、既存の皮膜と補修皮膜との間の界面での破壊を抑制することができる。
【実施例】
【００６２】
＜実施例＞
ＩＮ−７３８ＬＣ（商標名）製の基体上に、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金の金属結合層（膜厚：１００μｍ）、及び、ＹＳＺのセラミックス層（膜厚：５００μｍ）が形成された試験片（大きさ：約３０ｍｍ直径×５ｍｍ厚さ）を準備した。なお、セラミックス層は、大気圧プラズマ溶射を用いて以下の条件で形成した。セラミックス層の気孔率は断面組織から計測した。
粉末粒度：１０％
積算粒度：約２０μｍ
電圧：６０〜６５Ｖ
電流：６００Ａ
粉末供給量：６０ｇ／ｍｉｎ
溶射距離：１５０ｍｍ
セラミックス層の気孔率：１０〜１５％
【００６３】
（膜除去工程）
図６に示す回転工具（テーパ部の傾斜：１０°）を用い、試験片の金属結合層及びセラミックス層を除去し、基体を露出させた。
【００６４】
（ブラスト処理工程）
膜除去部のセラミックス層に対し、ブラスト材としてアルミナ（８０メッシュ）を用い、噴射圧力：０．６ＭＰａの条件でブラスト処理を行った。ブラスト処理後のセラミックス層における位置が異なる２点の算術平均粗さを計測したところ、６．６μｍ、６．３μｍであった。
【００６５】
（補修工程）
膜除去部の基体に対し、上記金属結合層と同組成のＭＣｒＡｌＹ合金を以下の条件で大気圧プラズマ溶射し、補修金属結合層を形成した。
電圧：６０〜６５Ｖ
電流：５４０Ａ
粉末供給量：１０ｇ／ｍｉｎ
溶射距離：１５０ｍｍ
膜厚：１００μｍ
【００６６】
補修金属結合層上に、一般部に使用する粉末よりも粗い、粉末粒度：１０％、積算粒度：約４０μｍの粉末を用いて、補修セラミックス層を形成した。補修セラミックス層の気孔率は１６〜１８％であった。
【００６７】
＜比較例＞
比較例でのテーパ部の傾斜は３０°として、上述の膜除去工程を行った。補修工程において、本発明で記されているような前処理(界面加工、ブラスト等)を実施せずに、既存のセラミックス層と同条件で大気圧プラズマ溶射を行った。気孔率は、既存セラミックス層同様に１０〜１５％であった。
【００６８】
＜熱サイクル試験＞
実施例及び比較例の試験片に対し、熱サイクル試験を実施した。熱サイクル試験の条件は以下のとおりである。熱サイクル試験により皮膜で剥離が発生するまでの熱サイクル数を計測した。
表面温度：１３００℃、１６００℃
加熱時間：約３分
冷却時間：約３分
【００６９】
【表１】
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【００７０】
傾斜１０°のテーパ状に膜を除去し、ブラスト処理、アンダーコート施工、さらに気孔率１６〜１８％となる補修セラミックス層の成膜を実施した実施例は、比較例よりも高温耐久性が向上した。この結果から、気孔率が高い補修セラミックス層を、適正な前処理(テーパ加工及びブラスト処理等)の後に形成することにより、新旧の皮膜界面での剥離の発生が抑制され、良好な補修性能が得られることがわかった。
【符号の説明】
【００７１】
１  部材
２  基体
３  皮膜
４  金属結合層
５  セラミックス層
６  亀裂
７  酸化膜
１０，１１０  回転工具
１１，１１１  テーパ部
１２，１１２  平面部
１３，１１３  砥粒
２０，１２０  膜除去部
２１，１２１  断面
２２，１２２  平坦部
３０  補修セラミックス層
３１  補修金属結合層
【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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