(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、５°以上２０°以下の角度を有するテーパ状の断面２１を有する膜除去部２０が形成されてる膜除去工程と、前記断面２１の前記セラミックス層５にブラスト処理が施され、前記断面２１の前記セラミックス層５が算術平均粗さＲａ６μｍ以上の粗面に加工されるブラスト処理工程と、前記膜除去部２０に、少なくとも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
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【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、５°以上２０°以下の角度を有するテーパ状の断面を有する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と、
前記膜除去部に、前記セラミックス層と同組成の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、５°以上２０°以下の角度を有するテーパ状の断面を有する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、
前記断面の前記皮膜にブラスト処理が施され、前記断面の少なくとも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の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】
前記補修セラミックス層の下地層として、前記金属結合層と同組成であり、算術平均粗さＲａが６μｍ以上の粗面を有する下地金属結合層が形成される下地形成工程を更に含む請求項１または請求項２に記載の皮膜補修方法。
【請求項４】
前記補修金属結合層が、算術平均粗さＲａが６μｍ以上の粗面となるように形成される請求項２に記載の皮膜補修方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法を用いて前記皮膜が補修された部材。
【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２００４−３２３９７６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、損傷発生箇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】
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。
【０００８】
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が基材に拡散するが、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。
【０００９】
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】
【００１０】
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、５°以上２０°以下の角度を有するテーパ状の断面を有する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と、前記膜除去部に、前記セラミックス層と同組成の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。
【００１１】
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、５°以上２０°以下の角度を有するテーパ状の断面を有する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、前記断面の前記皮膜にブラスト処理が施され、前記断面の少なくとも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の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。膜除去部が５°〜２０°のテーパ状の断面を有しているため、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なる。さらに、断面が平均算術粗さが６μｍ以上の粗面とされているために、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。この結果、既存の皮膜と補修により形成された被膜との界面での剥離を抑制し、熱耐久性に優れる補修皮膜とすることができる。
【００１３】
前記補修セラミックス層の下地層として、前記金属結合層と同組成であり、算術平均粗さＲａが６μｍ以上の粗面を有する下地金属結合層が形成される下地形成工程を更に含むことが好ましい。
あるいは、前記補修金属結合層が、算術平均粗さＲａが６μｍ以上の粗面となるように形成されることが好ましい。
【００１４】
こうすることにより、補修された皮膜の密着性を更に良好とすることができ、熱耐久性を向上させることができる。
【００１５】
本発明の第３の態様は、上記の方法を用いて前記皮膜が補修された部材である。本発明の皮膜補修方法により補修された部材は、補修被膜と既存の皮膜との間の剥離や亀裂の発生が抑制される。この結果、補修後の皮膜に損傷が発生しにくく、高い熱耐久性を示す。
【発明の効果】
【００１６】
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。
膜除去部の断面がテーパ状になるように加工され、断面のセラミックス層が算術平均粗さＲａ６μｍ以上の粗面に加工されるために、新旧のセラミックス層の密着性に優れる。この結果、新旧皮膜の界面を起点とする破壊の発生が発生しにくく、高い皮膜性能が維持される。
本発明により皮膜が補修された部材は、高い耐久性を示す皮膜を有することになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】本発明の皮膜補修方法の効果を説明する図である。
【図７】第２実施形態の膜除去工程を説明する概略図である。
【図８】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】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
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）が用いられる。セラミックス層５の膜厚は、３００〜５００μｍ程度である。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
＜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を以下で説明する。第１実施形態では、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を補修する方法である。
【００２４】
（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。テーパ部１１の傾斜θは、５°以上２０°以下である。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
断面２１の傾斜ψは回転工具１０のテーパ部１１の傾斜に一致し、５°以上２０°以下となる。傾斜ψが５°未満であると、断面２１の面積が大きくなるため、テーパ部が広くなりすぎて補修コストが大きくなる。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。膜除去工程後のセラミックス層５の断面２１は、砥粒１３の大きさや固定密度によるが、算術平均粗さＲａが３μｍ以下の滑らかな面となる。
【００２９】
（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、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。マスク２３の開口部は、膜除去部２０に対応した形状である。
【００３０】
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、例えば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。
【００３１】
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
【００３２】
（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。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が形成される。補修セラミックス層３０により膜除去部２０が充填される。
【００３３】
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等を用いて形成される。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。
例えば、大気圧プラズマ溶射法を用いた補修セラミックス層の形成条件は、以下のとおりである。
電圧：６０〜６５Ｖ
電流：４５０〜５００Ａ
粉末供給量：６ｇ／ｍｉｎ
溶射距離：１５０ｍｍ
本条件は、一般的なセラミック層成膜条件に比べて、粉末供給量を減らした条件となっている。粉末低減に応じてプラズマの入熱（上記例の場合は電流）が減じられる。粉末供給量が低減されると、１回の溶射で形成される膜の厚さが低減することとなる。通常溶射施工では、所定の要求膜厚に到達するまで、複数回の溶射が行われる。このように１回の形成膜厚を薄くすることにより、補修セラミック層３０の中の残留応力を低減させることができ、耐久性維持に有利である。
【００３４】
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。
【００３５】
第１実施形態において、補修セラミックス層３０を形成する前に、膜除去工程で露出した平坦部２２の金属結合層４上に、薄い金属結合層（下地金属結合層）を形成することができる。下地金属結合層は金属結合層４と同組成であり、膜厚が２０〜４０μｍ程度である。下地金属結合層は大気圧プラズマ溶射法や減圧プラズマ溶射法、物理蒸着法などにより形成され、下地金属結合層表面の算術平均粗さＲａが６μｍ以上に制御される。大気圧プラズマ溶射を用いた下地金属結合層の形成条件は、例えば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
下地金属結合層を設けることにより、膜除去部２０の平坦部２２で露出した金属結合層４と補修セラミックス層３０との密着性を向上させることができる。
【００３６】
本実施形態の皮膜補修方法により補修を行う効果を、図６を用いて説明する。
本実施形態ではセラミックス層５の断面２１が５°以上２０°以下の緩やかな傾斜になっているので、補修工程において補修セラミックス層を形成する際に、断面２１でも良好な成膜角度が維持され、断面２１に十分な厚さの補修セラミックス層３０が形成される。また、断面２１がＲａ６μｍ以上の粗面とされている。このため、断面２１において既存のセラミックス層５と補修セラミックス層３０とが良好に密着する。
【００３７】
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、例えば加熱過程では、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。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。
【００３８】
このように、皮膜の部分補修を行うにあたり、断面の傾斜が小さいテーパ状にセラミックス層を除去するとともに、膜除去部の断面のセラミックス層を粗面化して密着性を高めることにより、既存のセラミックス層と補修セラミックス層との間での剥離や亀裂などの損傷発生を抑制できる。
【００３９】
＜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）を補修する方法である。
【００４０】
（膜除去工程）
図７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７（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。テーパ部１１１の傾斜θは、５°以上２０°以下である。
【００４１】
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。
【００４２】
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、少なくとも金属結合層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７（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。
【００４３】
図７（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に一致し、５°以上２０°以下となる。傾斜ψが５°未満であると、膜除去部１２０の面積が大きくなるため、テーパ部が広くなりすぎて補修コストが大きくなる。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。膜除去工程後のセラミックス層５の断面１２１は、第１実施形態と同様に滑らかな面となる。
【００４４】
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。
【００４５】
（ブラスト処理工程）
断面１２１のセラミックス層５にブラスト処理が施される。このブラスト処理により、断面１２１におけるセラミックス層５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、ノズル―ワーク間距離、ブラスト処理時間等が適宜設定される。具体的なブラスト条件は第１実施形態と同じである。
【００４６】
（補修工程）
図８は第２実施形態の補修工程を説明する概略図である。ブラスト処理に引き続きマスク２３が設置された状態で、膜除去部１２０に補修金属結合層３１が形成される。
【００４７】
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等を用いて形成される。
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。
補修金属結合層３１は、下地金属結合層成膜時と同じ条件で成膜すれば、表面が算術平均粗さＲａが６μｍ以上となる。この場合、大気圧プラズマ溶射法を用いてＲａ６μｍ以上の表面を有する補修金属結合層３１を形成する条件は、前述の、下地金属結合層成膜時と同じ、以下の条件である。
電圧：６０〜６５Ｖ
電流：５００〜５５０Ａ
粉末供給量：１０ｇ／ｍｉｎ
溶射距離：１５０ｍｍ
【００４８】
金属成膜３１から補修成膜を行う、本実施例２の場合には、基本的に、金属成膜３１の表面粗度は算術平均粗さＲａが６μｍ以上となるので、実施例１のような下地金属結合層の施工は不要であるが、セラミック層との境界部付近等の粗度の状態等の改善のため、
局部的に、下地金属結合層を形成しても良い。下地金属結合層は第１実施形態と同じであり、Ｒａ６μｍ以上の表面を有している。下地金属結合層を設けることにより、補修金属結合層３１と補修セラミックス層３０との密着性が向上する。
【００４９】
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。
【００５０】
補修金属結合層３１上の膜除去部１２０に、第１実施形態と同様に補修セラミックス層３０が形成される。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。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。
【００５１】
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。
【００５２】
第２実施形態においても、膜除去部１２０の断面１２１が５°以上２０°以下の緩やかな傾斜になっているので、補修工程において断面１２１でも良好な成膜角度が維持され、十分な厚さの補修金属結合層３１及び補修セラミックス層３０が形成される。また、断面１２１がＲａ６μｍ以上の粗面とされている。このため、断面１２１において既存のセラミックス層５と補修セラミックス層３０とが良好に密着する。更に図６で説明したように、第２実施形態でも断面１２１でのセラミックス層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。この結果、既存の皮膜と補修皮膜との間での損傷発生を抑制することができる。
【実施例】
【００５３】
＜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：３０ｍｍ直径×５ｍｍ）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。
電圧：６０〜６５Ｖ
電流：６００Ａ
粉末供給量：６０ｇ/ｍｉｎ
溶射距離：１５０ｍｍ
【００５４】
（膜除去工程）
図７に示す回転工具（テーパ部の傾斜：１０°、平坦部（円形）の直径：10ｍｍ）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。
【００５５】
（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点の表面算術平均粗さ粗さは、６．６μｍ、６．３μｍであった。
【００５６】
（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ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ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
【００５７】
上記補修金属結合層の表面の算術平均粗さを計測した。その結果、７．５μｍ、６．０μｍ、６．３μｍ、６．８μｍであった。
【００５８】
補修金属結合層上に、上記セラミックス層と同組成のセラミックスを以下の条件で大気圧プラズマ溶射し、補修セラミックス層を形成した。本条件は、前述のように、通常のセラミック層形成条件に比べ、低粉末量の条件である。
電圧：６０〜６５Ｖ
電流：４５０〜５００Ａ
粉末供給量：６ｇ／ｍｉｎ
溶射距離：１５０ｍｍ
【００５９】
＜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、既存のセラミック層と同条件で大気圧プラズマ溶射を行った。
【００６０】
＜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℃、１５００℃
加熱時間：約３分
冷却時間：約３分
【００６１】
【表１】
2015052157.tif 000003
【００６２】
表１の結果から、実施例の補修皮膜は比較例よりも密着性が向上した結果、熱的耐久性が向上し、新旧の皮膜界面での剥離の発生が抑制されることが示された。
【符号の説明】
【００６３】
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】
2015052157.tif 000004
【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】
2015052157.tif 000010
【図８】
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