(57)【要約】【課題】燃焼器パネルのホットスポットを最小にするか、または除去する方法を提供する。【解決手段】エンジンの燃焼器パネルの内周面の異なる領域に、異なる熱伝導率を示すサーマルバリアコーティングを選択的に塗布する方法を開示する。経験的観察と予測とに基づいて、燃焼器パネルの内周面の所定の領域に、異なるタイプのサーマルバリアコーティングを塗布する。低い熱伝導率を示すサーマルバリアコーティングを、高温にさらされる燃焼器パネル領域に塗布し、高い熱伝導率を示すサーマルバリアコーティングを、低温にさらされる燃焼器パネル領域に塗布する。【選択図】図３
2008150702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の損傷領域を特定するステップと、
前記基体の第１の領域に第１のマスクを適用するステップと、
所定の第１の熱伝導率を有する第１のセラミックコーティングを、前記基体の第１のマスクが適用されていない領域に塗布するステップと、
前記第１のマスクを取り除くステップと、
前記基体の第２の領域に第２のマスクを適用するステップと、
所定の第２の熱伝導率を有する第２のセラミックコーティングを、前記基体の第２のマスクが適用されていない領域に塗布するステップと、
前記第２のマスクを取り除くステップと、
を含むことを特徴とする基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項２】
前記第１のセラミックコーティングは、電子ビーム物理蒸着およびエアプラズマ溶射の少なくとも一方によって塗布されることを特徴とする請求項１に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項３】
前記第２のセラミックコーティングは、電子ビーム物理蒸着およびエアプラズマ溶射の少なくとも一方によって塗布されることを特徴とする請求項１に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項４】
任意のマスクを適用する前に、既に塗布されていたコーティングを取り除くステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項５】
任意のマスクを適用する前に、前記基体に金属ボンドコートを塗布するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項６】
前記金属ボンドコートは、エアプラズマ溶射、アルゴンプラズマ溶射、真空プラズマ溶射、陰極アークコーティング、高速酸素燃料コーティングおよび拡散コーティング、の少なくとも１つによって塗布されることを特徴とする請求項５に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項７】
前記第１のセラミックコーティングと前記第２のセラミックコーティングとを塗布する前に、前記金属コーティングの表面を下処理するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項８】
前記第１のセラミックコーティングの熱伝導率と前記第２のセラミックコーティングの熱伝導率とが、異なることを特徴とする請求項７に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項９】
前記基体の前記第１の領域は、非損傷領域を含み、前記基体の前記第２の領域は、損傷領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項１０】
前記第１のセラミックコーティングの熱伝導率は、前記第２のセラミックコーティングの熱伝導率より低いことを特徴とする請求項９に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項１１】
前記基体の前記第１の領域は、損傷領域であり、前記基体の前記第２の領域は、非損傷領域であることを特徴とする請求項１に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項１２】
前記第１のセラミックコーティングの熱伝導率は、前記第２のセラミックコーティングの熱伝導率より高いことを特徴とする請求項１１に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項１３】
基体の損傷領域を特定するステップと、
所定の第１の熱伝導率を有する第１のセラミックコーティングを、前記基体の第１の領域に塗布するステップと、
所定の第２の熱伝導率を有する第２のセラミックコーティングを、前記基体の第２の領域に塗布するステップと、
を含むことを特徴とする基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項１４】
前記第１のセラミックコーティングは、電子ビーム物理蒸着およびエアプラズマ溶射の少なくとも一方によって塗布されることを特徴とする請求項１３に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項１５】
前記第２のセラミックコーティングは、電子ビーム物理蒸着およびエアプラズマ溶射の少なくとも一方によって塗布されることを特徴とする請求項１３に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項１６】
任意のセラミックコーティングを塗布する前に、既に塗布されていたコーティングを取り除くステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項１７】
任意のセラミックコーティングを塗布する前に、前記基体に金属ボンドコートを塗布するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項１８】
前記金属ボンドコートは、エアプラズマ溶射、アルゴンプラズマ溶射、真空プラズマ溶射、陰極アークコーティング、高速酸素燃料コーティングおよび拡散コーティング、の少なくとも１つによって塗布されることを特徴とする請求項１７に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項１９】
前記第１のセラミックコーティングと前記第２のセラミックコーティングとを塗布する前に、前記金属コーティングの表面を下処理するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項２０】
前記第１のセラミックコーティングの熱伝導率と前記第２のセラミックコーティングの熱伝導率とは、異なることを特徴とする請求項１９に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項２１】
前記基体の前記第１の領域は、非損傷領域を含み、前記基体の前記第２の領域は、損傷領域を含むことを特徴とする請求項１３に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項２２】
前記第１のセラミックコーティングの熱伝導率は、前記第２のセラミックコーティングの熱伝導率より高いことを特徴とする請求項２１に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項２３】
前記基体の前記第１の領域は、損傷領域であり、前記基体の前記第２の領域は、非損傷領域であることを特徴とする請求項１３に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項２４】
前記第１のセラミックコーティングの熱伝導率は、前記第２のセラミックコーティングの熱伝導率より低いことを特徴とする請求項２３に記載の基体表面における温度勾配を防止する方法。
【請求項２５】
基体と、
少なくとも２つのサーマルバリアコーティングと、
を備え、前記サーマルバリアコーティングの各々は、前記基体の所定領域に堆積され、かつ、異なる熱伝導率を示すことを特徴とするタービンエンジン部品。
【請求項２６】
前記サーマルバリアコーティングは、電子ビーム物理蒸着およびエアプラズマ溶射の少なくとも一方によって塗布されることを特徴とする請求項２５に記載のタービンエンジン部品。
【請求項２７】
少なくとも２つの前記サーマルバリアコーティングの下に、金属ボンドコートをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載のタービンエンジン部品。
【請求項２８】
前記金属ボンドコートは、エアプラズマ溶射、アルゴンプラズマ溶射、真空プラズマ溶射、陰極アークコーティング、高速酸素燃料コーティングおよび拡散コーティング、の少なくとも１つによって塗布されることを特徴とする請求項２７に記載のタービンエンジン部品。
【請求項２９】
前記基体の予め選択された各領域は、非損傷領域と、損傷領域と、を含むことを特徴とする請求項２８に記載のタービンエンジン部品。
【請求項３０】
前記非損傷領域の前記サーマルバリアコーティングの熱伝導率は、前記損傷領域の前記サーマルバリアコーティングよりも高いことを特徴とする請求項２９に記載のタービンエンジン部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはガスタービンエンジンの分野に関する。より詳細には、本発明は、ガスタービンエンジンの燃焼器パネルの内周面の異なる領域に、異なる熱伝導率を示すサーマルバリアコーティングを塗布して、熱機械的疲労（ＴＭＦ）が生じるのを防ぐ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの燃焼を制御するために、燃焼器の特定の位置に大量の空気を供給する。空気の供給を容易にするために、複数列の燃焼器パネルは、希釈孔を有する。これらの希釈孔により、燃焼処理の化学量論（ストイキオメトリ）を調節するように空気が供給される。このように燃焼器パネルの中央において供給される「空気噴流（エアジェット）」により、上流の燃焼器パネルから供給されているフィルム冷却が妨げられてしまう。結果として、燃焼器パネルの希釈孔に続く領域は、上記フィルム冷却を受けず、「ホットスポット」が生じてしまう。燃焼器パネルに生じる従来の損傷は、希釈孔に続くパネル中央にある、酸化および／または亀裂を受けやすいホットスポットにおいて生じている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
パネルの周囲の領域は冷却されて低温になるので、ホットスポットによって、局部的に金属の温度が高くなり、即時に温度勾配が生じる。これらのホットゾーンは、サーマルバリアコーティング（ＴＢＣ）の剥離と、露出した下地のベースメタルの酸化と、の要因となる。サーマルバリアコーティングが浸食されると、高温領域と低温領域との間の温度勾配が増大し、ベースメタルの熱機械的疲労（ＴＭＦ）による亀裂が生じる。従って、ホットスポットを最小にするか、または除去する方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ガスタービンの燃焼器パネルを温度関連の問題から保護する様々な方法があるが、これらの方法は、完全に満足のいくものではない。エンジンの燃焼器パネルの内周面の異なる領域に異なる熱伝導率を示すサーマルバリアコーティングを選択的に塗布する方法があれば望ましいことを、発明者は発見した。経験的観察と予測とに基づいて、異なるタイプのサーマルバリアコーティングを燃焼器パネルの所定の領域に塗布する。低い熱伝導率を示すサーマルバリアコーティングは、燃焼器パネルの高温にさらされる領域に塗布され、高い熱伝導率を示すサーマルバリアコーティングは、燃焼器パネルの低温にさらされる領域に塗布される。
【０００５】
本発明の実施形態は、基体表面における温度勾配を防止する方法を提供する。これらの方法は、基体の損傷した領域を特定するステップと、基体の第１の領域に第１のマスクを適用するステップと、所定の第１の熱伝導率を有する第１のセラミックコーティングを基体の第１のマスクが適用されていない領域に塗布するステップと、第１のマスクを取り除くステップと、基体の第２の領域に第２のマスクを適用するステップと、所定の第２の熱伝導率を有する第２のセラミックコーティングを基体の第２のマスクが適用されていない領域に塗布するステップと、第２のマスクを取り除くステップと、を備える。
【０００６】
本発明の他の実施形態は、基体表面における温度勾配を防止する方法を提供する。これらの方法は、基体の損傷した領域を特定するステップと、所定の第１の熱伝導率を有する第１のセラミックコーティングを基体の第１の領域に塗布するステップと、所定の第２の熱伝導率を有する第２のセラミックコーティングを基体の第２の領域に塗布するステップと、を備える。
【０００７】
本発明の他の実施形態は、ガスタービンエンジンの部品を提供する。これらの部品は、基体と、少なくとも２つのサーマルバリアコーティングと、を備え、各サーマルバリアコーティングは、基体の予め選択された領域に堆積され、かつ、異なる熱伝導率を示す。
【０００８】
本発明の１つまたは複数の実施形態を、添付の図面および記述によって詳しく説明する。本発明の他の特徴、目的および利点は、記述、図面、請求項より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照して記述する。図面中、同じ番号は同じ要素を表す。さらに、本明細書で用いられる言い回しおよび専門用語は、説明を目的としており、限定するものではないことを理解されたい。本明細書においての「含む」、「備える」もしくは「有する」、および、それらの語の変形の使用は、それらの語の前に列挙された要素、その要素の同等物、並びに、追加の要素を包含することを意味する。
【００１０】
本発明の実施形態は、異なる熱伝導率を示すセラミックサーマルバリアコーティング（ＴＢＣ）を、ガスタービンエンジンの燃焼器パネルの内周面の異なる領域に選択的に塗布する方法を記述する。希釈孔を取り除くことは実現不可能なので、高い断熱性能を有しかつ熱伝導率の低いサーマルバリアコーティングを選択的に用いることによって、損傷を防ぐための解決法を提供する。
【００１１】
例示的な燃焼器のフロートウォールパネルの配置を、図１に示す。燃焼器のフロートウォールパネル１０１は、屋根板と同様に、燃焼器１０３に配置され、上流のパネルは、下流のパネルに部分的に重なる。パネル１０１は、シェル１０８に取り付けられ、シェル１０８は、燃焼器のサポート構造を提供し、パネル１０１の裏面に対する冷却空気を調節する。高温の燃焼ガス経路１０５からパネル１０１を冷却するために、エンジンの圧縮機からの空気１０７が、燃焼器のシェル１０８を通って燃焼器パネル１０１の裏側に導かれる。この高圧の空気１０７が、パネル１０１の裏面を流れ、裏面を有効に冷却し、各パネルの後縁１０９に沿って流出するように高温ガス流１０５内に吐出される。吐出された空気は、パネル１０１のすぐ下流の内周面に沿って冷却空気１１１のフィルムを作り、それによって、パネル１０１下流の内周面を高温のガス流１０５から保護する。パネル１０１の裏面は、小さいピン（図示せず）で覆われており、これらのピンは、パネル１０１の冷却空気１０７と接触する表面積を増加させ、対流によってパネル１０１から冷却空気１０７へと熱が伝達するのを増加させる。
【００１２】
燃焼器パネル１０１は、一般的に、等軸（ｅｑｕｉａｘｅｄ）微細構造を生成するインベストメント鋳造を用いて、ニッケル基超合金および／またはコバルト基超合金から作られる。しかしながら、単結晶合金、高融点金属合金、セラミック系合金およびセラミックマトリクス複合材などの材料を用いてもよい。燃焼器パネルの高温ガス経路側は、一般的に、耐久性向上のため、金属ボンドコートおよび／またはセラミックサーマルバリアコーティングを用いてコーティングされる。金属ボンドコートは、一般的に、エアプラズマ溶射、低圧プラズマ溶射または真空プラズマ溶射によって生成されるＮｉＣｏＣｒＡｌＹ組成物で、一般的に、厚さが約２〜１５ミルである。金属ボンドコートにの上に塗布されるセラミックサーマルバリアコーティングは、一般的に、厚さ約１０〜５０ミルで、金属の温度を約４００°Ｆ（約２０４℃）まで下げることができる。一部の用途において、燃焼器パネルは、期待される部品の寿命を全うするためにサーマルバリアコーティングを必要とする。現行のサーマルバリアコーティングシステムでは、サーマルバリアコーティングは、一般的に、エアプラズマ溶射（ＡＰＳ）処理または電子ビーム物理蒸着（ＥＢ‐ＰＶＤ）を用いて塗布される。一般的なサーマルバリアコーティングは、約５〜２５重量パーセントのイットリアを含有するイットリア安定化ジルコニアを含むが、これに限定されない。一例において、ジルコニアは、イットリア以外の添加剤によって安定化される。これらの添加剤は、セリア（ｃｅｒｉａ）、インジア（ｉｎｄｉａ）、スカンジア、ランタナ、プラセオジミア、ネオジミア、プロメチア、ユーロピア、サマリア、ガドリニア、テルビア、ジスプロシア、ホルミア、エルビア、ツリア（ｔｈｕｌｉａ）、イッテルビアおよびルテチアを含む。これらのイットリア以外の添加剤の配合は、約５〜７０重量パーセントの範囲で、残りは、ジルコニアである。特に、添加剤の酸化物の含有量が約３０〜７０重量パーセントのとき、イットリア以外の添加剤を有する、これらサーマルバリアコーティングのグループは、一般的に、イットリア安定化ジルコニアサーマルバリアコーティングよりも低い熱伝導率を有する。
【００１３】
任意のサーマルバリアコーティングを塗布する前に、金属ボンドコート、一般的には、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ等のＭｃｒＡｌＹ組成物を、燃焼器パネルの内周面に塗布することができる。金属ボンドコートは、所望の組成の、緻密で、均一な、接着性コーティングを行うことが可能な、重ねて塗布するタイプのボンドコート、拡散ボンドコート、陰極アークボンドコート等の、任意の方法によって塗布することができる。このような技術は、拡散処理（例えば、内側、外側など）、低圧プラズマ溶射、エアプラズマ溶射、スパッタリング、陰極アーク、電子ビーム物理蒸着、高速プラズマ溶射技術（例えば、ＨＶＯＦ、ＨＶＡＦ）、燃焼処理、ワイヤ溶射技術、レーザビームクラッディング、電子ビームクラッディングなどを含むことができる。
【００１４】
次に、燃焼器パネルの内周面にある、予測もしくは特定されたホットスポット領域または希釈孔の周辺および下流の金属ボンドコートの上に、熱伝導率の低いサーマルバリアコーティングを塗布して、熱流束の高い領域の耐熱性を向上することができる。
【００１５】
次に、内周面の他の全ての露出した領域の金属ボンドコートの上に、熱伝導率の高いサーマルバリアコーティングを塗布して、燃焼器パネルの温度勾配を最小にし、かつ、均一な温度を維持することができる。実施形態においては、熱伝導率の低いサーマルバリアコーティングの熱伝導率は、熱伝導率の高いサーマルバリアコーティングの約５０〜６０％である。
【００１６】
サーマルバリアコーティングは、一般的に、電子ビーム物理蒸着（ＥＢ‐ＰＶＤ）またはエアプラズマ溶射（ＡＰＳ）を用いて塗布されるが、スラリ、ゾル‐ゲル、化学蒸着、紫外線硬化性樹脂、スパッタリング等の他の技術、これまでに述べた塗布処理の少なくとも１つを備える組み合わせを用いてもよい。
【００１７】
用途に応じて、または、使用要件の程度に応じて、異なる熱伝導率を示す複数の異なるサーマルバリアコーティングを塗布して、各燃焼器パネル全体の温度を均一にすることができる。本発明は、適用する基体として燃焼器パネルを用いて説明したが、温度勾配に関して同様の状態になる他の基体を用いる他の用途にも適用される。
【００１８】
熱伝導率の低いサーマルバリアコーティングは、高温の領域の断熱を向上させ、ベースメタルの温度を低くする。ベースメタルの温度の低下により、金属ボンドコートが酸化する可能性を低減し、最終的には、燃焼器パネルを構成するベース合金の酸化の可能性を低減する。さらに、熱伝導率の低いコーティングは、従来のサーマルバリアコーティングを用いてコーティングされる燃焼器パネルのホットスポット位置と、ホットスポット位置より低温の部分と、の間における温度差を減らし、これによって、サーマルバリアコーティングの耐久性を向上させる。高温領域と低温領域との間の温度勾配の減少は、その部分でＴＭＦによる亀裂が生じる可能性を低減する。
【００１９】
本発明は、燃料ノズルのコークス化や、希釈孔に続くホットスポットによって生じる燃焼器のストリーク（縞）を軽減する。
【００２０】
４つの希釈孔２０３，２０５，２０７，２０９を有する例示的な燃焼器のフロートウォールパネル１０１の内周面を図２に示す。パネル１０１は、本発明を説明する目的で、２つのセクションを示す。第１のセクション２１１は、２つの希釈孔２０７，２０９の下流のホットスポット形成による一般的な損傷領域２１７と、損傷していない領域２１９と、を示す。第１のセクション２１１は、燃焼器パネル１０１の内周面全体に均一に塗布され均一な熱伝導率を有する一般的なＴＢＣ２１５を示す。第２のセクション２１３は、パネル１０１全体の温度を均一に維持するように、燃焼器パネルの異なる領域に塗布された、本発明の異なる熱伝導率のサーマルバリアコーティングを示す。第２のセクション２１３においては、高い熱伝導率を有するサーマルバリアコーティングは、温度が相対的に低くて損傷が少ない領域２２３に塗布され、低い熱伝導率を有するサーマルバリアコーティングは、希釈孔２０３，２０５に近い、温度が相対的に高くて損傷が大きい領域２２１に塗布される。
【００２１】
図３は、本発明の、１つの例示的な方法を示す。既に使用したガスタービンエンジンの燃焼器１０３から燃焼器パネル１０１を取り外し、日常の保守業務の一環として検査することができる。この検査は、燃焼器パネル１０１を所定のパターンにレイアウトし、その写真を撮ることを含む。損傷領域は、一般的に、パネル内周面に亘り、局所的に目に見えて変色しているホットスポットまたはストリーク２１７として明らかになる。損傷が特定される領域を、損傷領域の画定、マスク作製、および保守記録の管理のために撮影することができる（ステップ３１０）。
【００２２】
燃焼器パネル１０１を日常の保守業務の一環として検査する際、塗布されていたコーティングを取り除くことが必要な場合がある（ステップ３１５）。セラミックコーティングは、グリッドブラスト処理を集中的に行うなど、任意の適切な方法で取り除くことができ、上記処理の間、パネルのコーティングされていない領域にマスクを施す。次に、酸エッチング等の任意の適切な方法で金属ボンドコートを取り除くことができる。酸エッチングは、酸濃度と温度の条件を制御することによってエッチング速度を制御して行うことができる。マスクをパネルに適用して、コーティングされていない領域を保護することができ、次に、パネル１０１を、所定の時間、酸浴槽に浸して、金属ボンドコートを取り除くことができる。 
【００２３】
燃焼器パネル１０１が、新しいエンジン用のパネルである場合、または、交換用の燃焼器パネル１０１である場合、コーティングの除去（ステップ３１５）は不要な場合がある。コーティングの除去が必要な場合、コーティングを取り除くと、燃焼器パネル１０１の表面に、新しい金属ボンドコーティングを行うための下処理をすることができる。下処理は、通常、グリットブラストステップを制御しながら行い、次に、水中で超音波洗浄を行って詰まったグリットを取り除き、ベークアウトオーブンで約２００°Ｆ（約９３℃）より高く約６５０°Ｆ（約３４３℃）より低い温度で乾燥させる。金属ボンドコートは、一般的に、エアプラズマ溶射、アルゴンプラズマ（ａｒｇｏｎ  ｓｈｒｏｕｄｅｄ  ｐｌａｓｍａ）溶射、真空プラズマ溶射、陰極アークコーティング、拡散コーティングまたは高速酸素燃料溶射によって、塗布される（ステップ３２０）。一実施例においては、熱処理を用いて、金属ボンドコートとベース合金との間の結合を向上させることができる。約１，６００〜２，０００°Ｆ（８７１〜１０９３℃）の範囲の温度で、約１〜１０時間の熱処理時間を使用することができる。次に、セラミックコーティングを行うために、金属ボンドコーティングの表面を、グリットブラスト、洗浄および乾燥などの任意の適切な方法で下処理することができる。一実施例においては、セラミックコーティングを電子ビーム物理蒸着（ＥＢ‐ＰＶＤ）または他の蒸着技術によって塗布するときなどの、セラミックコーティングを塗布する前に、金属ボンドコーティングをピーニングして、金属ボンドコーティングを緻密にすることができる。
【００２４】
各パネル１０１の損傷が特定された領域２１７を使用して、各マスクを作ることができる。各マスクは、燃焼器パネル１０１の内周面の湾曲と一致するように円錐部分として示され、少なくとも２つの異なる領域を備える。第１の領域は、損傷していない領域、すなわち非損傷領域２２３をカバーする。第２の領域は、損傷した領域、または、損傷する可能性のある領域、すなわち損傷領域２２１をカバーする。マスク（図示せず）は、特定するステップ中に撮った写真の寸法と、燃焼器パネルＣＡＤ／ＣＡＭの製作書類と、からレーザーカットすることができる。非損傷領域２２３と損傷領域２２１との間の境界を重ねるか、または混合するようにして、領域２２１，２２３の間のコーティングのギャップをなくすように、マスクを製作することができる。
【００２５】
非損傷領域２２３を覆う第１のマスクを適用することができる（ステップ３２５）。次に、燃焼器パネル１０１の内周面の露出した領域（すなわち損傷領域２２１）を、熱伝導率の低いサーマルバリアコーティングを用いてコーティングすることができる（ステップ３３０）。損傷領域２２１をコーティング後、第１のマスクを取り除くことができ（ステップ３３５）、第２のマスクを適用して、損傷領域２２１を覆うことができる（ステップ３４０）。次に、熱伝導率が高いコーティングを、残りの露出したパネル表面（すなわち非損傷領域２２３）に塗布することができる（ステップ３４５）。次に、第２のマスクを取り除くことができ（ステップ３５０）、燃焼器パネル１０１を検査して、燃焼器の各位置に設置することができる。
【００２６】
熱伝導率の低いサーマルバリアコーティングおよび熱伝導率の高いサーマルバリアコーティングは、ＥＢ‐ＰＶＤまたはＡＰＳを用いるなど、任意の適切な方法で塗布することができる。
【００２７】
ＡＰＳ処理は、一般的に、熱エネルギおよび運動エネルギを生成するトーチまたはガンを用いて、コーティングを塗布する。ガンは、陽極と、陰極と、ガス流路と、冷却流路と、から構成される。大きい電位を陽極と陰極とに加えて、アークを生成する。ガスは、高圧でガンを通り、そこで、アークによってプラズマとしてイオン化される。使用できる一般的なガスの例は、水素、窒素、アルゴン、ヘリウム、および、それらのガスの混合物を含む。プラズマは、用いられるガスのタイプと混合に応じて、約１０，０００〜３０，０００°Ｆ（約５，５３７〜１６，６４８）の温度範囲を有することができる。ガンは、一般的に、冷却用ウォータージャケットを含む。
【００２８】
ガンフェイスに半径方向に配置された粉末ポートを介して、セラミック粉末をプラズマに注入し、プラズマの流れによって下流に運ぶ。短い滞留時間中、セラミック粒子は、溶かされ、加速されて、基体にぶつかり、スプラット、すなわちパンケーキのような堆積物を形成して基体をコーティングする。さらなる粒子が繰り返しぶつかって、スプラットを形成し続け、スプラットが積み重なって、コーティングを形成する。プラズマ溶射は、コーティング材料と基体材料とに応じて、空気中、部分的な真空状態、または完全な真空状態で行うことができる。
【００２９】
本発明の例示的な他の方法を図４に示す。所定のパネル領域に対するマスクを製作して適用することによって、熱伝導率の異なる複数のサーマルバリアコーティングを選択的に塗布するのではなく、熱伝導率の異なる１つまたは複数のサーマルバリアコーティングを用いて所定のパネル領域をコーティングするように、サーマルバリアコーティングを制御しながら塗布する装置をプログラムすることができる。
【００３０】
上述のように、日常の保守業務の一環として、燃焼器パネル１０１を取り除いて検査することができ、損傷領域を特定することができる（ステップ４１０）。既に塗布されていたコーティングを取り除くこと（ステップ４１５）が必要な場合がある。セラミックコーティングは、上述の任意の適切な方法で取り除くことができる。次に、金属ボンドコートを、上述の任意の適切な方法で取り除くことができる。
【００３１】
コーティングを取り除く必要がある場合、コーティングを取り除くと、燃焼器パネル１０１の表面は、新しい金属ボンドコートを行うために下処理をすることができる。下処理は、上述のように、通常、グリットブラストを制御しながら行い、次に、水中で超音波洗浄を行って詰まったグリットを取り除き、ベークアウトオーブンで乾燥させる。さらに、上述のように、金属ボンドコートを塗布することができる（ステップ４２０）。
【００３２】
サーマルバリアコーティングの塗布に使用される機械は、熱伝導率の低いサーマルバリアコーティングを損傷領域２２１に直接塗布し（ステップ４２５）、次に、熱伝導率の高いサーマルバリアコーティングを非損傷領域２２３に直接塗布する（ステップ４３０）ようにプログラムすることができ、または、ステップを逆にして、プログラムすることができる。例えば、プラズマ溶射ガンをプログラミングして、燃焼器パネル１０１の損傷領域２２１に伝導率の低いサーマルバリアコーティングの線（ストリップ）を形成するように、ホットスポット領域に亘り溶射を行うことができる（ステップ４２５）。プラズマ溶射のファンパターンは、大抵のスプレー塗布と同様、端部に向かって少しずつ薄くなり（ｔａｐｅｒ）、端部で厚さがゼロになる。次に、プラズマ溶射ガンは、燃焼器パネル１０１の非損傷領域２２３に熱伝導率の高いサーマルバリアコーティングを塗布することができる（ステップ４３０）。２つの異なるサーマルバリアコーティング層が接する境界は、ともに薄くなっていって、２つのサーマルバリアコーティングが混合したゾーンを形成し、２つの異なるサーマルバリアコーティング間の境界が混じり合って、コーティング間にあるコーティングのギャップをなくす。用途の程度に応じて、熱伝導率の低いサーマルバリアコーティングを下層にして、熱伝導率の高いサーマルバリアコーティングを上層にしてもよい。また、逆にしてもよい。
【００３３】
本発明は、燃焼器パネルのホットスポットにおける、サーマルバリアコーティングの剥離を減らし、熱機械的疲労を最小にし、かつ、ベース金属の酸化を減らす、新規なサーマルバリアコーティングを提供する。熱保護は、部品の性能を最大限にするように調整される。サーマルバリアコーティングは、部品の再設計を必要とせず、ＯＥＭ製造またはオーバーホール時に、既存の設計または従来の設計に組み込むことができる。
【００３４】
本発明の１つまたは複数の実施形態を記述したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変更ができることを理解されよう。従って、他の実施形態は、請求項の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】例示的な燃焼器のフロートウォールパネルの配置である。
【図２】複数のサーマルバリアコーティングを塗布された例示的な燃焼器のフロートウォールパネルである。
【図３】本発明の例示的な方法である。
【図４】本発明の別の例示的な方法である。
【図１】
2008150702.tif 000003
【図２】
2008150702.tif 000004
【図３】
2008150702.tif 000005
【図４】
2008150702.tif 000006
【外国語明細書】
2008150702000001.pdf