(57)【要約】  ここには、改良コーティング・ブレードならびにこのようなブレードを製造する方法が開示してある。本発明のブレードは、耐摩耗性最上層被覆物（２）からブレード基材（１）への熱伝達を減らすのに有効な中間刃先被覆物（３）を有する。一実施形態において、中間層は、おそらく埋め込み酸化物粒子と共にＮｉＣｒからなる。適切には、中間層および最上層被覆物は、ＨＶＯＦプロセスによって塗布する。また、中間層をプラズマ溶射によって蒸着させることも考えられる。中間層は安定化ジルコニアを包含してもよい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ストリップの形状をした基材と、移動する紙ウェブとの接触用のブレードの作業刃先を覆っている耐摩耗性最上層被覆とを含むコーティング・ブレードであって、基材と最上層被覆との間に中間層が設けてあり、この中間層が最上層被覆よりも低い熱伝導率を有することを特徴とするコーティング・ブレード。
【請求項２】
中間層の熱伝導率が、最上層被覆物の熱伝導率の０.５倍未満、好ましくは０.２倍未満である、請求項１に記載のコーティング・ブレード。
【請求項３】
中間層が、１０μｍ〜１００μｍの範囲、好ましくは２０μｍ〜８０μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１または２に記載のコーティング・ブレード。
【請求項４】
中間層が、最上層被覆の厚さの約５０％の厚さを有する、請求項１または２に記載のコーティング・ブレード。
【請求項５】
中間層が、内側ボンド・コート層と、中央セラミック酸化物層と、 外側ボンド・コート層を含み、中央セラミック酸化物層が、ジルコニア、チタニアまたはそれらの混合物から選ばれた材料を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコーティング・ブレード。
【請求項６】
中央層が安定化ジルコニアを含む、請求項５に記載のコーティング・ブレード。
【請求項７】
中間層がＮｉＣｒを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコーティング・ブレード。
【請求項８】
中間層が、さらにＮｉＣｒ金属マトリックスに埋め込まれたセラミック酸化物粒子を含む、請求項７に記載のコーティング・ブレード。
【請求項９】
埋め込み粒子がチタニアを含む、請求項８に記載のコーティング・ブレード。
【請求項１０】
中間層がＮｉＣｒ８０／２０から構成される、請求項７に記載のコーティング・ブレード。
【請求項１１】
中間層が、セラミック材料、ジルコニア、チタニア、ポリマー材料またはそれらの混合物の中から選ばれた材料を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のコーティング・ブレード。
【請求項１２】
中間層が、クロミウム（Ｃｒ）との混合物内のチタニアを含む、請求項５に記載のコーティング・ブレード。
【請求項１３】
耐摩耗性最上層被覆が金属材料または炭化物材料を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のコーティング・ブレード。
【請求項１４】
耐摩耗性最上層被覆がサーメットを含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のコーティング・ブレード。
【請求項１５】
耐摩耗性最上層被覆が、Ｎｉ合金およびＣｏ合金；ＷＣ／Ｃｏ材料、ＷＣ／ＣｏＣｒ材料またはＷＣ／Ｎｉ材料；ＣｒＣ／ＮｉＣｒ材料；金属バインダ内のＷＣおよびＣｒＣ；クロミウム・メッキ；および化学的に溶着したＮｉＰまたはＮｉＢから選ばれた、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のコーティング・ブレード。
【請求項１６】
耐摩耗性最上層被覆が、３０μｍ〜３００μｍ、好ましくは３０μｍ〜１５０μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のコーティング・ブレード。
【請求項１７】
（ｉ）鋼製基材上に第１層を溶着する工程と、（ｉｉ）第１層の上に第２層を溶着する工程とを含むコーティング・ブレードを製造する方法であって、第２層が、金属、炭化物またはサーメットを含む耐摩耗性最上層被覆物を構成すること、および、第１層が、第２層から基材への熱伝達を減少させるのに有効な中間層を構成することを特徴とする方法。
【請求項１８】
第１層、第２層の両方をＨＶＯＦ溶射プロセスで溶着する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第１層を溶着する工程が、金属マトリックス内に閉じ込められた酸化物粒子を含有する層を溶着することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第１層を溶着する工程が、純粋な金属マトリックスを溶着することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
金属マトリックスがＮｉＣｒ、好ましくは８０重量パーセントのＮｉおよび２０重量パーセントのＣｒとの関係でＮｉＣｒ溶着する、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
第１層をプラズマ溶射で溶着し、第２層をＨＶＯＦ溶射で溶着する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
第１層を溶着する工程が、安定化ジルコニアの層を溶着することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
さらに、基材と第１層との間に位置させようとする内側ボンド・コートを溶着する工程、および第１層と第２層との間に位置させようとする外側ボンド・コートを溶着する工程を含む、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
内外のボンド・コートがＮｉＣｒから構成される、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層状コーティング・ブレード、特に、金属、炭化物、サーメットまたはそれらの組み合わせを含む耐磨耗性最上層被覆を有するコーティング・ブレードに関する。
【技術背景】
【０００２】
コーティング・カラー薄層を移動している紙ウェブに塗布するのに高性能コーティング・ブレードを使用することが多い。コーティング・カラー内の顔料の無機質含量が高く、かつ最新のブレード・コーティング設備での速度が高いということと相俟って紙繊維が与える影響により、使用中にブレード刃先が激しく摩耗し易いという状況がある。
【０００３】
セラミック刃付きブレードを使用してコーティング・ブレードの稼働寿命を延ばし、それによって、コーティング・プロセスでの生産性を改善するということを記載する最初の文献の１つは英国特許第２１３０９２４号である。
【０００４】
文献ＷＯ９８／２６８７７には、軟質エラストマ刃先を備えるブレードを使用して、繊維被覆面積の改善に関する特定の利点を有する高性能コーティング・ブレードを得たことが記載されている。
【０００５】
ごく最近になって、別の種類のコーティング・ブレードが開発され、市場に出回っている。そのようなブレードでは、耐摩耗性作業刃先は、金属または炭化物の被覆（バインダとして作用する金属マトリックスを有する炭化物）またはサーメット被覆を含む。これらのブレードは、主として、溶射によって製造してから研削して所望の幾何学的刃先特性を得ている。このような被覆は、セラミック被覆、酸化物配合物などを含む在来のブレードと比較して、ブレード・コーティングにおいては種々の利点を持つ。１つの利点として、このようなブレードは、セラミック刃先付きブレードと比較して、非常に優れた耐摩耗性を提供し、コーティング・ステーションにおいて生産性をさらにさらに高めるという利点を持つ。さらに、セラミック・ブレードには、常に固有の脆性から免れることができない欠点があり、ブレードの作業刃先のところに割れ、欠けが生じる可能性がある。このような割れ、欠けは、ブレードの製造中にも、ブレードの取り扱い中にも、さらにはコーティング作業でのブレードの使用中にさえ発生する可能性がある。作業刃先で欠けや割れが発生すると、コーティング製品に線状の欠陥、いわゆる筋（streak）がついたり、ウェブ破断や材料損失さえ生じたりする可能性がある。金属ベース、炭化物ベースの材料には高い靭性があるので、刃先割れが発生し難く、したがって、ブレードの製造中、取り扱い中の両方でも、またブレードの使用中でも重要な利点が得られる。この種のブレードのさらに別の利点は、セラミック・ブレードと比較して、紙ウェブの長手方向縁に隣接するコーティング・カラー限界のところで刃先摩耗が生じにくいということである。さらに、金属材料または炭化物材料は、ＨＶＯＦ（高速酸素燃料）溶射での溶着に良く適している。
【０００６】
ＨＶＯＦにおいては、プラズマ溶射（より高い熱エネルギーを使用する）と比較して、材料はより高い運動エネルギーで基材に吹き付けられる。したがって、非常に稠密な被覆（２％未満の気孔率を有する）を形成することができ、機械的特性が向上し、気孔内に外来の粒子が補足されるリスクを減少させることができる。
【０００７】
従って、製紙工場での生産性を向上させ、また製造された製品の品質を向上させるために金属ベース、炭化物ベースまたはサーメット・ベースのコーティング・ブレードの使用を促す利点が数多くある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、金属ベースもしくは炭化物ベースの刃先被覆またはサーメット刃先被覆を有するコーティング・ブレードは、該被覆が非常に高い熱伝導率を有するという重大な欠点を持つことが思い出された。このことは、後述するように、多数の実際上の制限を招くことがある。ブレードが移動しているウェブに押し付けられたとき（すなわち、ブレード・ホルダが閉じているとき）、ブレードとウェブの接触部には、或る初期期間中（一般的には数秒間）、いかなるコーティング・カラーも存在しないことになる。この間に、乾燥摩擦が生じ、これが局部的な大量の熱発生を引き起こすことがある。金属または炭化物を含むブレード刃先は、普通は、少しも耐摩耗性を失うことなく生じた温度に耐える。しかしながら、発生した熱は、ブレードの鋼ストリップ基材へ急速に伝達されることになる。ブレードは、普通、ブレード・ホルダ内にしっかり締め付けられているので、ブレードの加熱刃先部が、温度の上昇により自由に膨張することはない。その結果、ブレードは、作業刃先のところで波形になり始める。ブレードがウェブに押し付けられている間は、これを見るのは難しいかも知れないが、或る乾燥摩擦量を受けた後にクランプ留めを閉じたままブレード・ホルダを開いたならば、ブレード刃先が「ヘビのような」波形となっているのがわかる。初期乾燥摩擦が終了した（ブレード刃先にコーティング・カラーが達することにより）後、温度は低下し、この波形発生の程度が減少することになる。しかしながら、普通、ブレード刃先の或る程度の波形は残り、ブレードが「焼けた」と言われる状態となり、もはやそれ以上適切なコーティング作業に使用することはできない。「焼けた」波形のコーティング・ブレードを使用すると、波形の刃先によって生じる線形荷重の変化により、コーティング量に高低のある連続的領域が生じることになる。品質の観点から、これはもちろん容認できないことである。
【０００９】
上記の熱発生、波形発生の問題は、一般的に、金属ベースまたは炭化物ベースのブレードを高速オンラインコーティング機（ここでブレードは全速で移動するウェブに押し付けられる）で使用する妨げとなる。なんらかの理由でカラー供給が急激に中断された場合に同様の問題が発生する可能性がある。また、コーティング・カラーの流れが止まった直後にブレード・ホルダを開かないと、乾燥摩擦が発生し、その後ウェブ破断が生じる可能性がある。
【００１０】
ブレード刃先のこの種の過熱、その後の波形発生は、時期尚早のブレード交換の原因となり、ブレードの潜在的な完全寿命は決して達せられないことになる。したがって、上記の金属ベース、炭化物ベースのブレードの限界に対する新しいコスト効率の良い解決策を提供することに産業上の重要性が存在する。
【００１１】
本発明によれば、他のすべての固有の利点を保ちながら金属ベース、炭化物ベースのブレードのこれらの限界を回避する解決策が提案される。比較的高い熱伝導率を有する最上層被覆を持つ他のタイプのコーティング・ブレードにも本明細書の教示を適用できることは当然ながら容易に理解されよう。
【００１２】
一般的に言って、ブレード基材と耐摩耗性最上層被覆との間に中間層を設け、該中間層を鋼製基材への熱伝達を減少させる熱障壁として作用させることが提案される。刃先被覆のための全厚さが従来技術によるブレード（本発明の熱障壁を持たない）とほぼ同じに残るように熱障壁分だけ在来の被覆厚さと置き換えることが奨励される。たとえば、熱障壁厚さは、最上層被覆厚さのほぼ３分の１であってもよい。
【００１３】
総じて、中間層は、耐摩耗性最上層被覆より低い熱伝導率を有するべきである。好ましくは、中間層は、最上層被覆の熱伝導率の０.５倍より低い、好ましくは０.２倍より低い熱伝導率を有する。
【００１４】
中間熱障壁層は、好ましくはほぼ４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より低い、好ましくは１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）より低い熱伝導率を有する。熱障壁は、好ましくは、耐摩耗性被覆の幅に等しいかまたはそれ以上、たとえば３〜２０ｍｍ、より好ましくは１〜１０ｍｍの幅を有する。熱障壁は、好ましくは約１０μｍ〜約１００の範囲の厚さ、より好ましくは２０〜８０μｍの厚さを有する。
【００１５】
中間熱障壁層に適する材料としては、酸化物および酸化物配合物；セラミック材料；ポリマーバインダを染みこませたセラミック材料；或る量の金属バインダとセラミック材料の混合物；ジルコニア、チタニアまたはそれらの混合物；ポリマー材料；およびセラミック充填材を含有するポリマー材料がある。
【００１６】
中間層は、基材側および最上層被覆側の両方に、ボンド・コートと共に安定化ジルコニアを含み、層状構造の機械的な一体性を確実にするものであってもよい。
【００１７】
あるいは、中間熱障壁は、チタン酸化物（ＴｉＯ2）（場合によりクロミウムとの混合物として）から構成されていてもよい。
【００１８】
本明細書の教示は、比較的高い熱伝導率の耐摩耗性最上層被覆を有するあらゆるタイプのコーティング・ブレードに適用することができ、下側の基材への熱伝達を低減しようとするものである。
【００１９】
本発明によるブレードで用いられる耐摩耗性最上層被覆の適切な材料としては、Ｎｉ合金、Ｃｏ合金またはそれらの混合物；ＷＣ／Ｃｏ材料、ＷＣ／ＣｏＣｒ材料またはＷＣ／Ｎｉ材料；ＣｒＣ／ＮｉＣｒ材料；金属バインダ内のＷＣおよびＣｒＣの混合物；クロミウム・メッキ；および化学的に被覆させたＮｉＰまたはＮｉＢがある。総じて、耐摩耗性最上層被覆は、金属ベース、炭化物ベースもしくはサーメット・ベースの被覆またはそれらの混合物を含有する被覆であってもよい。
【００２０】
材料科学の分野で知られているように、サーメットとは、セラミックと金属を含有する材料である。ＷＣ／ＣｏおよびＷＣ／Ｎｉはサーメットの例である。
【００２１】
耐摩耗性被覆の厚さは、好ましくは約３０μｍ〜約３００μｍ、より好ましくは３０〜１５０μｍの範囲にある。
【００２２】
中間層（断熱層）は、好ましくは、プラズマ溶射またはＨＶＯＦによって被覆する。最上層は、好ましくは、ＨＶＯＦによって溶射する。
【００２３】
以下、添付の図面を参照しながら詳細な説明を行う。
図１ａは、ベント・モードで使用することを意図した本発明によるブレードの概略断面図である。
図１ｂは、スチフ・モードで用いることを意図した本発明によるブレードの概略断面図である。
図２は、本発明による改良したコーティング・ブレードのための種々の層の詳細な構造を示す概略図である。
図３は、本発明による改良したコーティング・ブレードを示す概略横断面図である。
図４は、乾燥摩擦比較テストの測定値を示すグラフである。
図面において、全体を通じて、同様の部分は同様の参照符号で示してある。
【００２４】
プラズマ溶射により塗布されたアルミナまたはクロミアのようなセラミック酸化物を使用するコーティング・ブレードは、乾燥摩擦の場合でも、前述の波形発生の影響を受けない。このことは、それらの相対的に低い熱伝導率を考慮すれば容易に理解できる。文献の報告によれば、バルクアルミナについてのＫ値は、２０〜２００℃範囲内で約２０〜３５Ｗ／ｍＫである。溶射層についての実際値は、そうしてできた被覆の固有の気孔率のために、かなり低い値を示す可能性がある。
【００２５】
ＨＶＯＦで塗布した反対側のＷＣ／Ｃｏ／Ｃｒ材料は、ある程度高い熱伝導率を有する被覆となる。バルク固結した炭化物についての文献のＫ値は、６０〜８０Ｗ／ｍｋの範囲にある。ＨＶＯＦ被覆にはほとんど気孔が存在しないので、この範囲に非常に近いと考えられる。
【００２６】
図１ａ、１ｂは、それぞれ、ベント・モード（図１ａ）とスチフ・モード（図１ｂ）で用いるための本発明によるブレードを概略的に示している。一般的に、ブレードは、鋼製基材１と、たとえば金属炭化物またはサーメット・ベース材料から作った耐摩耗性最上層被覆２とからなる。最上層被覆２と鋼製基材１との間には中間層３が設けてあり、これは最上層被覆より低い熱伝導率を有する。中間層の機能は、最上層被覆２からブレード基材１までの熱伝導を減らし、それによりブレードの熱膨張と「波形発生」を減らすことにある。
【００２７】
図２は、本発明によるブレードをより詳細に示しており、そこにおいて、中間層は、最上層被覆およびブレード基材に隣接してボンド・コートも含むように示してある。それ故、中間層３は、図２に示す実施例においては、中心層５と、内外のボンド・コート４、６とから構成される。
【００２８】
図３は、ブレードの種々の層をどのように配置するかを断面で示している。この実施形態においては、前方面取り部は３５度の角度を有するが、意図した用途に応じて他の前方面取り部も考えられることは勿論である。
【００２９】
ブレードの鋼製基材へ伝達される熱量を制限し、したがって鋼の熱膨張を制限する目的で以下の実験を行った。
【００３０】
実験１
この実験では、酸化物ベースのセラミック中間層を使用して改良コーティング・ブレードを作成する。図２に概略的に示すように、中間層３はプラズマ溶射で吹き付け形成したものであり、安定化ジルコニア層と、このジルコニア層の両面に２つのボンド・コート薄層とを包含する。
【００３１】
このブレードは、以下の工程を経て作成した。
１．まず、０.３８１ｍｍ厚、１００ｍｍ幅のコーティング・ブレード鋼基材の片縁を研削して３５度で予め面取りした。
２．次いで、基材の研削済みの縁部分を、Ｆ１００コランダムを用いて５ｍｍ幅にわたって「サンドブラスト」加工した。
３．マスキング・テープ、鋼マスキング・システムまたは或る種の他の同等のマスキング手段をブレード長さに沿って用いて続く溶着範囲を５ｍｍ幅に制限した。
４．１０ミクロン厚のＮｉＣｒ（８０／２０）層（図２で参照符号４）をプラズマ溶射で塗布した。HC．Starckから市販されているAmperit251.693が代表的な適切な製品である。
５．３０ミクロン厚の安定化ジルコニア層（図２で参照符号５）をプラズマ溶射で塗布した。Sulzer Metco製のSM 6600が一般的な適した製品である。
６．１０ミクロン厚のＮｉＣｒ（８０／２０）層（図２で参照符号６）をプラズマ溶射で塗布した。HC. Starck製のAmperit251.693が一般的な適した製品である。
７．１００ミクロン（仕上げ後)のＷＣＣｏＣｒ（質量％で８６／１０／４）の最上層耐摩耗性被覆をＨＶＯＦ溶射によって塗布した。Sulzer Metco製のDiamalloy 5844が一般的な適した製品である。
【００３２】
以下の表１は、この実験に従ってブレードを作成するのに使用した溶射パラメータを示している。
【表１】
2008546530.tif 000003
【００３３】
次いで、前面および頂面を研削して図３に示すように必要な形状寸法を達成した。
このブレードを約１５０ミクロン（仕上げ後）のDiamalloy 5844耐摩耗性最上層被覆で作った最先端の炭化物刃先ブレードと比較したところ、この実験によるブレードは、５０ミクロンの高熱伝導性材料の代わりに熱障壁として作用する中間層を備えていた。
【００３４】
実験２
この実験では、酸化セラミックをベースとして、ＨＶＯＦによって塗布した中間層を作成する。選んだ材料は、安価で熱伝導率の低い酸化物であり、とりわけ最低融点の１つ（２０９０℃）を持つ酸化物でＴｉＯ2である。このブレードは、以下の工程を経て作成した。
１．まず、０.３８１ｍｍ厚、１００ｍｍ幅のコーティング・ブレード鋼基材の片縁を研削して３５度で予め面取りした。
２．次いで、研削した縁をＦ１００コランダムで５ｍｍ幅に「サンドブラスト加工」した。
３．マスキング・テープ、鋼マスキング・システムまたは或る種の他の同等のマスキング手段をブレード長さに沿って用いて続く溶着範囲を５ｍｍ幅に制限した。
４．表２に示されるパラメータで５０ミクロンのＴｉＯ2（HCStarck製のAmperit782.054）の層を溶射することを試みたが、成功しなかった。層がまったく形成されず、このＨＶＯＦプロセスがＴｉＯ2粒子を溶融するのには適していないことが確認された。
【表２】
2008546530.tif 000004
【００３５】
この表から明らかなように、実験２は、ＴｉＯ2からなる被覆を塗布するのにＨＶＯＦを使用するのは適切なアプローチではないかも知れないことを示している。換言すれば、ＴｉＯ2は、ＨＶＯＦで溶射することができないように思える。この成功しない実験後、さらなる実験を行ってＨＶＯＦプロセスで改良コーティング・ブレードを作成する適切な方法を見出そうということを決めた。
【００３６】
このために、ＨＶＯＦによる純粋なＴｉＯ2を溶射する試みが不成功であったので、実験３は、酸化物粒子を閉じ込める能力を有する可能性があり、ＨＶＯＦで溶射可能な金属マトリックスを発見するという作業に当てた。それ故、ＴｉＯ2のような酸化物粒子はＨＶＯＦで溶射するのは難しいか、もしくは不可能でさえあるけれども、このような酸化物粒子は、それ自体がＨＶＯＦ溶着に良く適している金属マトリックス内に閉じ込めたならば、溶着させることができるであろうと予想した。
【００３７】
最終的に、実験４において、ＨＶＯＦで溶射可能なセラミック金属複合材からなる中間層を作成した。この実験では、酸化物材料は金属マトリックス内の閉じ込められた粒子として溶着させた。
【００３８】
実験３
この実験では、金属ベースの中間層を使用して改良コーティング・ブレードを作成する。中間層３はNi／Cr (80/20)で作った。この場合、中間層、耐摩耗性最上層被覆の両方をＨＶＯＦで塗布する。
【００３９】
このブレードは、以下の工程を経て作成した。
１．まず、０.３８１ｍｍ厚、１００ｍｍ幅のコーティング・ブレード鋼基材の片縁を研削して３５度で予め面取りした。
２．次いで、研削した縁をＦ１００コランダムで５ｍｍ幅に「サンドブラスト加工」した。
３．マスキング・テープ、鋼マスキング・システムまたは或る種の他の同等のマスキング手段をブレード長さに沿って用いて続く溶着範囲を５ｍｍ幅に制限した。
４．５０ミクロンのNiCr (80/20)層（図２の参照符号３）をＨＶＯＦ溶射で塗布した。HCStarck製のAmperit 251.090が典型的な適した製品である。
５．１００ミクロン（仕上げ後)のＷＣ／Ｃｏ／Ｃｒ被覆（質量％で８６／１０／４）の最上層耐摩耗性をＨＶＯＦ溶射によって塗布した。Sulzer Metco製のDiamalloy 5844が典型的な適した製品である。
【００４０】
以下の表３は、この実験３に従ってブレードを作成するのに使用した溶射パラメータを示している。
【表３】
2008546530.tif 000005
【００４１】
実験４
この実験では、セラミック／金属複合材中間層を使用して改良コーティング・ブレードを作成する。この場合、中間層、耐摩耗性最上層被覆の両方をＨＶＯＦで塗布した。
このブレードは、以下の工程を経て作成した。
１．まず、０.３８１ｍｍ厚、１００ｍｍ幅のコーティング・ブレード鋼基材の片縁を研削して３５度で予め面取りした。
２．次いで、研削した縁をＦ１００コランダムで５ｍｍ幅に「サンドブラスト加工」した。
３．マスキング・テープ、鋼マスキング・システムまたは或る種の他の同等のマスキング手段をブレード長さに沿って用いて続く溶着範囲を５ｍｍ幅に制限した。
４．2/3質量 NiCr (80/20)（Sulzer Metco製のAmdry 4532）と1/3質量 TiO2（Amperit 782.084）の配合物からなる５０ミクロンの層をＨＶＯＦ溶射によって塗布した。
５．ＷＣ／Ｃｏ／Ｃｒ（質量％で８６／１０／４）の１００ミクロン（仕上げ後)の最上層耐摩耗性被覆をＨＶＯＦ溶射によって塗布した。Sulzer MetcoからのDiamalloy 5844が典型的な適切な製品である。
【００４２】
以下の表４は、この実験４に従ってブレードを作成するのに使用した溶射パラメータを示している。
【表４】
2008546530.tif 000006
【００４３】
このように溶射した中間層のＳＥＭ断面解析による検査を実施した。驚くべきことには、ＥＤＸセミ定量分析では、初期混合原料の量と同じレベルで中間層にＴｉＯ2量があることがわかった。
初期混合粉末：    ＴｉＯ2３３％  ＮｉＣｒ６７％
ＥＤＸで測定したときの中間層：      ＴｉＯ2３０％  ＮｉＣｒ７０％
したがって、金属マトリックス内にＴｉＯ2の「ほぼ完全な」閉じ込め度を得ることができるとは予想もしなかった。このような格別な中間層は、熱障壁適用範囲に関して有利に作用することが予想される。
【００４４】
乾燥摩擦研究室テスト
先の実験に従って作成した種々の中間層の可能性を評価するために、乾燥摩擦テストを行った。このテストには以下の工程を含む。
−ブレード・コーティングにおいて、バッキング・ロールをシミュレーションするために、１５０ｍｍ直径、８０ｍｍ幅のゴム・コーティングしたロールを使用し、閉ループ速度制御器を有するモータ駆動システムによってこのロールを予め設定した速度で回転させた。
−ロール上でゴム・ベース材料上へ紙を貼り付け、テスト毎に交換した。使用した紙はコート紙（１００ｇ．ｍ-2）であり、その滑らかな面に対して摩擦テストを実施した。
−ＡＢＣタイプ（BTG UMV/Sweden）のブレード・ホルダを使用した。これは、乾燥条件において、紙に対して１００ｍｍ長ブレード・サンプルの刃先をあてがう空気圧負荷システムを含む。
−ブレード幅の中央で各ブレードの背面に取り付けた高反応熱電対を用いてブレードにおける温度上昇を測定した。
−熱電対の反応ならびに乾燥摩擦テスト時間にわたるモータ負荷を取得、保存、表示するためにデータ収集システムを用いた。
【００４５】
実際の条件は以下の通りであった。
モータ駆動部周波数：17.5 Ｈｚ
アクチュエータ圧力：1.6／1.0バール
テスト所要時間：２０秒
各ブレード・サンプルを２回ずつテストした。１回目のテストでは、新しい紙に対してその全幅にわたって接触子を適合させ、２回目のテストでは、温度上昇およびブレード負荷を測定した。図４は、なんら中間層のない最新式ブレードについて得た、このテストの結果の典型的な例である。これからわかるように、鋼製ブレード基材の反対側の温度は、乾燥摩擦２０秒直後に約１７６℃に達した。１２×１０-6／℃の熱線膨張係数を想定すると、このような条件での１ｍのブレードの刃先の熱膨張は以下によって与えられる。
長さ増大分＝１ｍ長×１２×１０-6／℃×（１７６−２０）℃＝１.８５ｍｍ
【００４６】
結果は以下の表５に示す。ここで、最新式のＷＣＣｏＣｒブレードの状態について得た結果を、先に説明した実験１、３、４によるブレードについて得た結果と比較した。さらなる比較のために、先行技術のセラミック・ブレードに関する結果も示す。
【表５】
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【００４７】
予想通りに、上記の実験１によるブレードは、先行技術の参照ＷＣ／Ｃｏ／Ｃｒと比較して、乾燥摩擦２０秒後に達した刃先温度がかなり低いことを示した。実験４は、チタニア粒子の埋め込み程度に関する限り、驚くべきものであり、ピークの温度およびそれに続く熱膨張がかなり低下することを示した。実験４の対応するマトリックスのみを使用する実験３が同様に非常に興味深い結果を示すという事実はさらに驚くべきものであった。溶射コミュニティにおいて熱障壁用の材料としてＮｉＣｒが考慮されていないことと同じ位、これは全く予想外であった。革新的な手法で２つのよく知られた溶射材料を組み合わせることにより、改善されたブレードの熱特性が得られた。この特性は上記の限界を劇的に超えることができるものであり、一方ブレードの製造に一つのシングルプロセスを使用することの簡単さを保持できる。
【００４８】
結論
改良コーティング・ブレードならびにこのようなブレードを製作するプロセスをここに開示してきた。本発明のブレードは、耐摩耗性最上層被覆からブレード基材への熱伝達を減少させるのに有効な中間刃先被覆を有する。一実施形態において、中間層はＮｉＣｒ、場合により埋め込み酸化物粒子を有するＮｉＣｒから構成される。適切には、中間層および最上層被覆はＨＶＯＦプロセスによって、塗布される。また、中間層はプラズマ溶射によっても、溶着し得ることが想定される。中間層は安定化ジルコニアを含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１ａ】ベント・モードで使用することを意図した本発明によるブレードの概略断面図である。
【図１ｂ】スチフ・モードで用いることを意図した本発明によるブレードの概略断面図である。
【図２】本発明による改良したコーティング・ブレードのための種々の層の詳細な構造を示す概略図である。
【図３】本発明による改良したコーティング・ブレードを示す概略横断面図である。
【図４】乾燥摩擦比較テストの測定値を示すグラフである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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