(57)【要約】アルミニウム又はアルミニウム合金から形成されている構成要素の表面を被覆するための方法は、粉末材料を、構成要素表面に低温ガス動的吹き付けして被覆を形成するステップ（２０４）を含んでおり、粉末材料は、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、コバルト、及びコバルト合金から成るグループの内の少なくとも１つの合金を備えている。或る実施形態では、本方法は、更に、低温ガス動的吹き付けの後で、タービン構成要素を熱処理するステップ（２１０）を含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はその合金から形成されている構成要素の表面を被覆するための方法において、
粉末材料を、前記構成要素の表面に低温ガス動的吹き付けして被覆を形成するステップ（２０４）であって、前記粉末材料は、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、コバルト、コバルト合金、銅、及び銅合金から成るグループの内の少なくとも１つの金属を備えている、ステップを含んでいる方法。
【請求項２】
前記粉末材料は、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金から成るグループの内の少なくとも１つの金属を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粉末材料は、ＷＣ、ＴｉＣ、ＣｒＣ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＳＺ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＴｉＢ２、六方晶系ＢＮ、立方晶系ＢＮ、及びそれらの組み合わせから成るグループから選択された硬い耐摩耗粒子を、体積で５から４５％更に備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記粉末材料の被覆は、鉛、銀、銅酸化物、コバルト、レニウム、バリウム、フッ化マグネシウム、及びそれらの合金と組み合わせから成るグループから選択された、低摩擦係数の柔らかい粒子を、体積で５から４５％更に備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記粉末材料の被覆は、銀、銅酸化物、コバルト、レニウム、バリウム、フッ化マグネシウム、及びそれらの組み合わせから成るグループから選択された、硬い耐摩耗性粒子と低摩擦係数の柔らかい粒子の組み合わせを、体積で５から４５％備えている、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記低温ガス動的吹き付けステップ（２０４）は、前記被覆の厚さが０．８ｍｍまでの範囲になるまで行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記低温ガス動的吹き付けステップの後で、前記構成要素を熱処理するステップ（２１０）を更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記粉末材料は、チタン合金を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記粉末材料は、鉄合金を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記粉末材料は、ニッケル合金を備えている、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム及びアルミニウム合金から作られる航空宇宙エンジン及び車両の構成要素に関する。より具体的には、本発明は、摩耗、腐食、酸化、及びこの他の危険要因による浸食を防ぐために、耐摩耗被覆によってアルミニウム及びアルミニウム合金の基板を保護するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム及び多くのアルミニウム合金は、通常、高い強度対密度比と剛性対密度比を有しており、従来の鋳造及び鍛造工程で容易に形成することができ、比較的低コストで利用することができる。これらの特性は、アルミニウムとアルミニウム合金を、航空宇宙エンジン及び車両の構成要素の基本材料として非常に適したものとしている。しかし、アルミニウムは、その溶融点が約６６０℃と低いため、その使用が、エンジンの「低温」区画の様な低温用途に制限されている。更に、アルミニウム含有合金は、通常、耐摩耗性及び耐浸食性が比較的劣っているので、多くの低温用途には適さない。
【０００３】
或る種のアルミニウム合金に関する幾つかの改良は、耐摩耗性及び耐浸食性を改良することに向けられてきた。例えば、鋳造アルミニウム−シリコン合金は、自動車用ピストンを形成するのに使用できるだけの耐摩耗性を有している。しかしながら、アルミニウム−シリコン合金は延性と靭性が低いので、航空宇宙用途に理想的であるとは言えない。また、耐摩耗被覆は、陽極酸化処置及び他の方法によってアルミニウム合金に施すことができるが、その様な被覆は、比較的簡単に剥がれ、疲労寿命が大幅に下がる。
【０００４】
従って、航空宇宙エンジン及び車両の構成要素の様なアルミニウム及びアルミニウム合金構成要素を被覆するための方法及び材料が必要とされている。特に、構成要素の靭性と疲労寿命を低下させることなく構成要素の耐久性を改良する耐摩耗性及び耐浸食性被覆材料と、その様な材料で構成要素を被覆する効率的で経費効果の良い方法と、が必要とされている。
【特許文献１】米国特許第５，３０２，４１４号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、アルミニウム又はその合金から形成されている構成要素の表面を被覆するための方法を含んでいる。本方法は、構成要素の表面に粉末材料を低温ガス動的吹き付けして被覆を形成する段階を含んでおり、粉末材料は、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、コバルト、及びコバルト合金から成るグループの内の少なくとも１つの合金を含んでいる。或る実施形態では、本方法は、低温ガス動的吹き付け後に、タービン構成要素を熱処理する段階を更に含んでいる。
【０００６】
好適な方法のこの他の独立した特徴及び利点は、例を挙げて本発明の原理を示している添付図面と関連付けて以下の詳細な説明を読めば明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に関する以下の詳細な説明は、そもそも代表例に過ぎず、本発明又は本発明の用途及び使用を制限する意図はない。更に、上記の本発明の背景技術又は以下の本発明の詳細な説明で呈示している如何なる理論によっても、拘束されるものではない。
【０００８】
本発明は、アルミニウム及びアルミニウム合金で作られている構成要素に被覆して、腐食、酸化、摩耗、及び他の危険要因による浸食を防ぐための改良された方法を提供している。本方法は、低温ガス動的吹き付け技法を使用して、構成要素の表面を、チタン、チタン合金、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、コバルト、及びコバルト合金を含め、適した金属の合金で被覆する。低温ガス動的吹き付け技法の後に熱処理を行い、被覆の微小構造を均質化し、接着強度、耐環境性、及び耐摩耗性を改良する。これらの被覆は、例を挙げると、空中始動器、インペラホイール、及び弁本体の様なアルミニウム又はアルミニウム合金の航空宇宙エンジン又は車両の構成要素の耐久性を改良するのに用いることができる。
【０００９】
図１では、代表的な低温ガス動的吹き付けシステム１００を概略的に示している。システム１００は一般的な様式として示されており、必要に応じて追加の機構及び構成要素をシステム１００の中に設けることもできる。低温ガス動的吹き付けシステム１００の主な構成要素には、粉末材料を送るための粉末送給装置と、粉末材料を約３００から４００℃の温度に加熱して加速するための搬送ガス供給器と、混合チャンバと、収束発散ノズルが含まれる。一般に、システム１００は、適した加圧ガスで金属粉末混合物を混合チャンバに輸送する。粒子は、空気、ヘリウム、又は窒素の様な加圧搬送ガスにより、特別に設計された超音波ノズルを通して加速され、被覆される対象物の目的表面に向けて送られる。粒子がノズル内で膨張することにより、粒子は、目標表面と衝突するときにはほぼ雰囲気温度に戻る。粒子が、超音波速度で目標表面に衝突すると、変換された運動エネルギーは粒子を塑性変形させ、それによって粒子は目標表面と接着する。従って、低温ガス動的吹き付けシステム１００は、粉末材料を構成要素表面に接着させて、構成要素を強くし、保護することができる。
【００１０】
低温ガス動的吹き付けプロセスは、粒子が、粒子の溶融点よりかなり低い温度で混合され、利用されるので、「低温ガス」プロセスと呼ばれる。粒子温度ではなく、目標表面との衝突による粒子の運動エネルギーによって、粒子は塑性変形して目標表面に接着する。従って、構成要素表面への接着は、個体粉末を溶融滴に移行させるには不十分な熱エネルギーで個体状態プロセスとして起こる。
【００１１】
従来の被覆方法は、熱吹き付けをして、比較的厚く高密度の耐摩耗性及び耐浸食性被覆を作る段階を含んでいる。或る熱吹き付けプロセスは、プラズマを利用して、吹き付けられた材料をイオン化するか、又は吹き付けられた材料が固相から液相又は気相に変わるのを助ける。しかしながら、アルミニウム合金は、熱吹き付けにより施される耐摩耗性被覆と比べて溶融点が低いので、熱吹き付けは、その様な合金で作られている構成要素を被覆するのに実行できる方法ではない。更に、アルミニウムは、熱プロセスによって被覆される鉄合金、ニッケル合金、チタン合金などと脆性金属間化合物の相を形成し易い。その様な相が、約４６０℃を超える温度で鉄と形成されると、反応が発熱性なので特に有害である。対照的に、低温ガス動的吹き付けでは、吹き付けられる合金を、比較的低温で、アルミニウム又はアルミニウム合金構成要素と接着させることができる。低温ガス動的吹き付けプロセスを使って吹き付けられる粒子は、雰囲気温度に対して約１００℃の正味温度上昇を被るに過ぎない。従って、運動エネルギーの変換による温度の緩やかな上昇が塑性変形の影響と結び付いて、吹き付けられた粒子が基板と金属的結合をし易くなっても、吹き付けられた粉末と構成要素表面の間の金属反応は最小限になる。爆発又は摩擦溶接の様な技法を用いる場合の様に、粉末又は構成要素の表面上に存在するかもしれない酸化膜は、吹き付けられる粉末の衝突によって破壊され、脆性金属間化合物の相を形成すること無く効果的に接着が形成される。
【００１２】
本発明によれば、低温ガス動的吹き付けシステム１００は、アルミニウム合金の構成要素表面に溶接又は被覆するのが難しい高強度の金属合金に適用される。低温ガス動的吹き付けシステム１００は、被覆される構成要素の必要性に従って、異なる粉末混合物、密度、及び強度の複数の層を堆積させることができる。例えば、比較的厚いチタン合金は、耐浸食性が高く密度が低いので、構成要素には理想的な被覆である。或る代表的な実施形態では、低温ガス動的吹き付けシステム１００は、チタン合金の１つ又は複数の層を、約０．５ｍｍの厚さに堆積させる。チタン合金は、低密度なので、構成要素上に約０．５ｍｍ以上堆積させても、アルミニウム構成要素の重量が大幅に増すことはない。
【００１３】
別の実施形態では、耐磨耗性を提供するため、ニッケル合金がアルミニウム合金構成要素に被覆されている。多くのアルミニウム合金はもともと摩擦係数が低いため、耐滑動磨耗性が必要なアルミニウム合金構成要素用の被覆としては、ニッケル合金が特に適している。或る代表的な実施形態では、アルミニウム合金は、使用中に摩擦を受けるシャフト又はベアリング面である。
【００１４】
別の実施形態では、鉄合金が、アルミニウム合金構成要素に被覆されている。アルミニウム又はアルミニウム合金を鉄で被覆するための従来の技法には問題があるので、本発明は、被覆として鉄が用いられる場合は特に有利である。ニッケル及びチタンの場合と同じく、鉄もアルミニウムと金属間化合物を形成する。２つの金属の接合が極めて慎重に行われても、鉄とアルミニウムは、４６０℃以上の温度で脆性金属間化合物を形成する。更に、金属間化合物を形成する反応は発熱性であり、非常に高温になると、脆性金属間化合物は分解し、粉末状の塊になる。極めて高い反応温度を回避するのは難しく、実際、アルミニウムと鉄の反応熱は、通常は非常に高いので、反応は、一般にテルミット法と呼ばれ、線路のレールを溶接する手段として日常的に用いられた。対照的に、本発明の低温ガス動的吹き付けプロセスは、通常、１００℃未満の最大混合平均温度を作り出すので、金属間化合物の形成を防止している。ニッケル合金と同様に、鉄合金は、耐摩耗性を表面に提供し、耐滑動摩耗性が必要な表面には特に有用である。多くの鉄合金は、摩擦係数が低く、本発明の代表的な実施形態は、使用中に摩擦を受けるシャフト又はベアリング表面に鉄合金を被覆するのに低温ガス動的吹き付けシステムを使用することを含んでいる。ニッケル合金と同様に、鉄合金は、チタン合金に比べて高密度である。従って、本発明の或る代表的な実施形態は、使用中に摩擦を受けるアルミニウム又はアルミニウム合金構成要素の選択された表面領域だけに、合金を低温ガス動的吹き付けすることを含んでいる。
【００１５】
別の実施形態では、銅が、アルミニウム合金構成要素に適用されている。銅は高密度で且つ酸化を起こすこと無く低温吹き付けすることができるので、大きなアルミニウム構成要素の被覆だけでなく、銅の被覆は、電気基板にも適用することができる。更に、銅は、優れた熱伝導体である。従って、低温ガス動的吹き付けされた銅の被覆は、はんだ付け可能なアルミニウム線の間、電気的接合部、又は半導体チップとの接点に適用することができる。
【００１６】
良好な耐摩耗性及び／又は低い滑動摩擦を得るため、硬い粒子、硬い粒子と軟らかい粒子の混合物、又は封入された硬い粒子（柔らかい材料の内側に封入された硬い粒子）を、本発明の或る実施形態に従って、構成要素の表面に吹き付けることもできる。適した硬い粒子の例としては、ＷＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＣｒＣ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、YttriaStabilizedZirconiaYSZ、ＴｉＢ２、六方晶系ＢＮ、及び立方晶系ＢＮが挙げられる。硬い粒子は、理想的には滑らかで、又更には丸味が付いており、摩擦係数が低い。角張った粒子は、相手表面を切り、摩耗させるので、普通は望ましくない。硬い粒子は、低温吹きつけの前に、鉄、ニッケル、チタン、アルミニウム、コバルト、及び銅合金と組み合わせ、又はこれに組み込んでもよい。また、特に硬くはないが、低い摩擦係数又は低い溶融点を有することによって滑動摩耗を改良することができる粒子も、硬い耐摩耗性粒子とは別に又はそれに加えて、鉄、ニッケル、チタン、アルミニウム、コバルト、及び銅合金と組み合わせ又はそれに組み込むこともできる。その様な柔らかい材料及び低い摩擦係数材料の例としては、鉛、銀、銅酸化物、バリウム、フッ化マグネシウム、銅、コバルト、レニウム、及びそれらの合金が挙げられる。数百度に過ぎない溶融点を有する添加物は、従来の被覆技法を使えば溶融し、蒸発することさえあるが、本発明によれば低温ガス動的吹き付けすることができる。更に、先に論じた粒子の様な硬い粒子は、銅及びコバルトの様な柔らかい粒子で封入してもよく、封入された形態で、マトリクスと組み合わせ、又はマトリクスに組み込んでもよい。
【００１７】
先に論じた実施形態は、ニッケル、鉄、及びチタン合金の様な１種類の合金を吹き付けることに向けられているが、低温ガス動的吹き付けシステム１００は、２つ又はそれ以上の金属合金の混合物を吹き付けるのにも有用である。或る代表的な実施形態では、金属粉末は、アルミニウム又はアルミニウム合金構成要素の所定の表面領域に従って、チタン合金、鉄合金、ニッケル合金、又は、チタン、鉄、及びニッケル合金の組み合わせの内から選択された２つ以上を含んでいる。更に別の実施形態では、金属粉末は、更に、アルミニウム合金、銅合金、及びコバルト合金の様な他の合金から選択される。この代表的な実施形態によれば、合金の組み合わせを選択する際には、電解腐食を引き起こすことになる電池が金属合金被覆内に絶対に出来ることのないように注意が払われる。
【００１８】
アルミニウム又はアルミニウム合金構成要素全体の混合平均機械的特性に加えて、耐摩耗性と耐浸食性を改良するために、複数の被覆層を構成要素に吹き付けることもできる。例えば、第１層は、望ましい機械的特性を有し、アルミニウム又はアルミニウム合金の基板とよく接着するものとする。第１層の例には、柔らかい銅又はチタン合金が含まれる。次に、第１層より優れた耐摩耗性を有する第２層を加えることができる。第２層の例には、ＮｉＣｒ合金又はコバルトマトリクス内の炭化タングステンが含まれる。先に述べた様に、複数の層のシステムと、硬い又は軟らかい粒子の添加物を有するシステムを設定するときには、腐食を起こす組み合わせを設定しないように注意しなければならない。また、被覆のコンプライアンスを最適化するために、被覆は、硬い又は軟らかい粒子の濃度に勾配を付けて低温ガス動的吹き付けすることができる。より具体的には、硬い又は軟らかい粒子の濃度は、特定の領域で硬い又は軟らかい粒子の濃度を高くし、アルミニウム又はアルミニウム合金構成要素上で特定の厚さとするために、吹き付け中に修正することができる。
【００１９】
様々な異なるシステムと装置を、低温ガス動的吹き付けプロセスを行うのに用いることができる。例えば、米国特許第５，３０２，４１４号「被覆を施すためのガス動的吹き付け方法」は、５から約５０ミクロンの粒子寸法を有する材料を加速し、粒子を処理ガスと混ぜ合わせて、０．０５から１７ｇ／ｓ−ｃｍ２の質量流量密度を有する粒子を提供するように設計された装置について記載しており、同特許を参考文献としてここに援用する。超音速がガスの流れに与えられ、噴流は、所定のプロフィールを使って高密度低温で形成される。生成されたガスと粉末の混合物は、超音波噴流に導入され、３００から１２００ｍ／ｓの範囲の粒子速度を保証できるほどに加速される。この方法では、粒子は、固体状態、即ち粉末材料の溶融点よりかなり低い温度で被覆され、堆積する。出来上がった被覆は、粒子の衝突と運動エネルギーによって形成されるもので、粒子の衝突と運動エネルギーが高速塑性変形に変換されて、粒子を表面に接着させる。本システムは、通常、５から２０ａｔｍの気圧を、約４００℃までの温度で使用する。限定するわけではないが、ガスは、空気、窒素、ヘリウム、及びそれらの混合物を含んでいる。やはり、一例に過ぎないが、このシステムは、本発明による、金属合金粉末材料を目標の構成要素の表面に低温吹き付けするように適合された型式のシステムである。
【００２０】
次に図２は、航空宇宙エンジン及び車両の構成要素を被覆し保護するための代表的な方法２００を示している。この方法は、先に述べた低温ガス動的吹き付けプロセスと、吹き付け前後の構成要素の処理を含んでいる。先に述べた様に、低温ガス動的吹き付けは、接着及び被覆構築に影響を与える「固体状態」プロセスを伴っており、接着させるために外部の熱エネルギーを加える必要は無い。しかしながら、熱エネルギーは、低温ガス動的吹き付け材料に所望の微細構造と相分布の形成を促し、結果的に、吹き付けられた被覆を強固にして均質にするので、低温ガス動的吹き付け接着の後で、熱エネルギーを提供してもよい。
【００２１】
第１ステップ２０２は、航空宇宙エンジン又は車両の構成要素の表面を整える段階を含んでいる。例えば、構成要素を整える第１段階は、如何なる酸化及び汚染物質をも除去するために、被覆される表面を、事前機械加工、脱脂、及びグリットブラストする段階を含んでいる。
【００２２】
次のステップ２０４は、金属合金粉末を構成要素へ低温ガス動的吹き付けする段階を含んでいる。先に述べた様に、低温ガス動的吹き付けでは、粒子は、その溶融温度より低い温度で加速され、タービン構成要素の目標表面に向けられる。粒子が目標表面に当たると、粒子の運動エネルギーは、粒子の塑性変形に変換され、粒子に、目標表面との強力な接着を形成させる。吹き付けステップは、粉末をアルミニウム又はアルミニウム合金構成要素表面に直接被覆する段階を含んでいる。選択された吹き付けられる粉末と、被覆されるアルミニウム又はアルミニウム合金に対する所望の保護特性次第で、吹き付けステップは、構成要素全体又は選択された構成要素領域を覆う段階を含んでいてもよい。
【００２３】
吹き付けステップ２０４は、一般に、構成要素を、その所望の寸法にするが、必要であれば追加の機械加工を行うこともできる。或る代表的な実施形態では、低温吹き付け被覆は、約０．８ｍｍまでの範囲の厚さを有している。厚さは、構成要素の用途と、その構成要素が経験する摩耗の型式に依って選択される。低い摩擦係数が求められているだけであれば、約０．１ｍｍの薄い被覆で十分である。多くの用途では、０．２５ｍｍから０．３５ｍｍの厚さが好まれる。被覆厚さを最適にするのに主に用いられる要因は、被覆がアルミニウム又はアルミニウム合金構成要素の機械的特性に及ぼす影響である。
【００２４】
次のステップ２１０は、構成要素に随意的な拡散熱処理を行う段階を伴っている。拡散熱処理は、被覆の微細構造を均質にし、被覆と基板の間の接着強度を大きく改良することができる。或る代表的な実施形態によれば、航空宇宙エンジン又は車両の構成要素は、約２００から約４５０℃の温度で約０．５から２０時間加熱され、被覆を強固で均質なものにする。
【００２５】
アルミニウム基板と被覆の強度及び靭性を上げるために、個別の熱処理を実行して、それらを熟成させてもよい。アルミニウム合金に適した熟成温度は、約１２０から１６０℃であり、１から２０時間行われる。被覆の特性を最適化するために、熱処理を、もっと高い温度で行ってもよい。例えば、チタン被覆は、６００℃までの熱処理を受ける。理想的な温度は、合金、開始粉末、堆積履歴、及び構成要素の用途によって決まる。また、２段階の熱処理を行ってもよい。代表的な２段階熱処理は、接着強度を改良するための僅か１から３分間の第１高温処理と、後に続く、被覆強度とアルミニウム基板強度の両方を改良するための、約１５０℃で約１５時間の長時間低温熟成と、を含んでいる。これらの範囲内の最適化は、被覆とアルミニウム基板の両方にとって理想的な熟成処理を提供する。
例１
厚いチタン被覆を、アルミニウム合金基板に、球状の５から２０ミクロンのＴｉ６４粉末を低温ガス動的吹き付けすることによって被覆した。厚い被覆は、繰り返して吹き付けることによって作った。
【００２６】
低温ガス動的吹き付けプロセスに続いて、被覆を熱処理し、チタンとアルミニウムの間の反応の程度を判定するために、区分けした。被覆技法としてＣＶＤを使った、チタンとアルミニウムの反応に関する最初の作業は、２つの金属の間の反応は６００℃未満では起こらないことを示した。第１熱処理は、従って、６００℃で１２時間行った。その結果、反応帯域は、意外にも１ｍｍ厚さであるチタンアルミナイドで構成されていた。低温ガス動的吹き付けの特徴である表面酸化物の除去を伴う低温吹き付けの結果生じる良好な接着は、アルミニウムとチタンの拡散を促し、チタンアルミナイドを形成すると推定された。更に、未反応のアルミニウムとチタンは、チタンアルミナイド領域によく接着されていた。硬度横断計測の結果、マイクロ硬度が、アルミニウム合金では１２０Ｈｖまで、チタンアルミナＩＤＥでは２１０Ｈｖまで、チタン合金では３３０Ｈｖまで進んでいることが分かった。
【００２７】
第２熱処理は、遙かに低い温度４００℃で１２時間行った。このとき、光学顕微鏡は、拡散は起こらず、チタンアルミナＩＤＥ領域も現れていないことを示したが、ＳＥＭとＥＤＸマップは、約１０ミクロンの移行領域を示すＴｉとＡｌ領域の幾らかの重なりを示した。移行領域は、時間を短縮し温度下げることによって更に減少させることもできるが、多くの耐摩耗性及び耐浸食性の被覆にとって受容可能である。
【００２８】
本発明は、この様に、アルミニウム又はアルミニウム合金の航空宇宙用エンジン又は車両の構成要素を被覆するための改良された方法を提供する。本方法は、低温ガス動的吹き付け技法を利用して、その様な構成要素の摩耗と浸食を防ぐ。比較的厚い、即ち約０．５ｍｍまでのチタン合金、ニッケル合金、及び／又は鉄合金被覆を使用すると、構成要素の機械的特性が改良される。これらの合金は、更に、耐超高温強度及び良好な耐腐食性の被覆を提供する。低温ガス動的吹き付け技法を使って、厚くて高強度の被覆を吹き付けると、被覆／構成要素境界の疲労特性は、陽極酸化処置の様な多くのアルミニウム被覆技法で通常はそうである様に低下するのではなく、むしろ改良される。
【００２９】
本発明について、好適な実施形態に関連付けて説明してきたが、当業者には理解頂けるように、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を施し、等価物をその要素に置き換えることができる。例えば、本発明は、主に、アルミニウム構成要素の被覆に着目しているが、本発明の原理は、チタン及び他の構成要素の様な他の基板にも適用することができる。更に、特定の状況又は材料に適合させるため、本発明の基本的な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加えることができる。従って、本発明は、本発明を実行するために考えられる最良の様式として開示している特定の実施形態に限定する意図はなく、本発明は、特許請求の範囲に述べる範囲に含まれる全ての実施形態を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】代表的な実施形態による代表的な低温ガス動的吹き付け装置の概略図である。
【図２】代表的な実施形態による被覆方法のフローチャートである。
【図１】
2008519157.tif 000003
【図２】
2008519157.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月4日(2007.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はその合金から形成されている構成要素の表面を被覆するための方法において、
粉末材料を、前記構成要素の表面に低温ガス動的吹き付けして被覆を形成するステップ（２０４）であって、前記粉末材料は、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、コバルト、コバルト合金、銅、及び銅合金から成るグループの内の少なくとも１つの金属を備えている、ステップを含んでいる方法。
【請求項２】
前記粉末材料は、チタン合金を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粉末材料の被覆は、ＷＣ、ＴｉＣ、ＣｒＣ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｃｒ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹＳＺ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＴｉＢ２、六方晶系ＢＮ、立方晶系ＢＮ、及びそれらの組み合わせから成るグループから選択された硬い耐摩耗粒子と、銀、銅酸化物、コバルト、レニウム、バリウム、フッ化マグネシウム、及びそれらの組み合わせから成るグループから選択された低摩擦係数を有する柔らかい粒子と、の組み合わせを、体積で５から４５％備えている、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2008519157.tif 000005
2008519157.tif 000006
2008519157.tif 000007