(57)【要約】【課題】  本発明は、ガスタービンブレードの部分を保護皮膜で選択的に保護する方法に関する。【解決手段】  以前実用に供されたガスタービンブレード（２０）が、該ガスタービンブレード（２０）を清浄化し、次ぎに該ガスタービンブレード（２０）の翼形部（２２）及びプラットホーム（２８）上に白金第１層の第１の付着を施すことによって保護される。その後、白金第２層が、翼形部（２２）を覆うことなくプラットホーム（２８）を覆って付着される。プラットホーム（２８）及び翼形部（２２）の両方を覆ってアルミニウム含有層（８０）を付着させ、白金及びアルミニウムを相互拡散することによって、白金アルミニド保護皮膜が形成される。【選択図】      図１
2004270686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以前実用に供されたガスタービンブレード（２０）を保護する方法であって、
翼形部（２２）と、ダブテール（２６）と、該翼形部と該ダブテールとの間に配置され、上部表面（３０）及び底部表面（３２）を備えたプラットホーム（２８）とを有する、以前実用に供されたガスタービンブレード（２０）を準備する段階と、
前記ガスタービンブレード（２０）を清浄化する段階と、
貴金属第１層（６０）の第１の付着を、前記翼形部（２２）の少なくとも翼形部第１層領域（６２）上に施して第１層（６４）の翼形部分を形成し、かつ前記プラットホーム（２８）の少なくともプラットホーム第１層領域（６６）上に施して第１層（６８）のプラットホーム部分を形成する段階と、
前記第１層（６８）のプラットホーム部分の少なくとも１部を覆うが、前記第１層（６４）の翼形部分を覆わない状態で、貴金属第２層（７０）の第２の付着を施して第２層（７２）のプラットホーム部分を形成する段階と、
少なくとも前記第１層（６４）の翼形部分と前記第２層（７２）のプラットホーム部分とを覆った状態で、アルミニウム含有層（８０）の第３の付着を施す段階と、
前記ガスタービンブレード（２０）を加熱して前記アルミニウム及び前記貴金属を相互拡散させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
準備する前記段階は、前記プラットホーム（２８）の前記底部表面（３２）上に保護皮膜を持たない前記ガスタービンブレード（２０）を準備する段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
清浄化する前記段階は、
前記翼形部（２２）から表面の塵埃、酸化物及び腐食生成物を除去する段階と、
前記プラットホーム（２８）から表面の塵埃、酸化物及び腐食生成物を除去する段階と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
清浄化する前記段階は、
前記ガスタービンブレード（２０）を弱酸性浴に接触させる段階と、その後、
前記ガスタービンブレード（２０）をグリットブラストする段階と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第１の付着を施す前記段階は、電着により前記貴金属第１層（６０）の第１の付着を施す段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１の付着を施す前記段階は、その上に前記貴金属第１層（６０）が付着されるべきでない表面に第１のマスキングをする段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１の付着を施す前記段階は、前記貴金属第１層（６０）として白金の第１の付着を施す段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第１の付着を施す前記段階は、約０．００００８インチから約０．０００１２５インチまでの厚さに前記貴金属第１層（６０）の第１の付着を施す段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
第２の付着を施す前記段階は、電着により前記貴金属第２層（７０）の第２の付着を施す段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第2の付着を施す前記段階は、その上に前記貴金属第２層（７０）が付着されるべきでない表面に第2のマスキングをする段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
第2の付着を施す前記段階は、前記貴金属第２層（７０）として白金の第2の付着を施す段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第2の付着を施す前記段階は、前記貴金属第１層（６０）と前記貴金属第２層（７０）との合計厚さが、約０．０００１８インチから約０．０００３２インチまでになるように、該貴金属第２層（７０）の第2の付着を施す段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
第３の付着を施す前記段階は、気相蒸着により前記アルミニウム含有層（８０）の第３の付着を施す段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
第３の付着を施す前記段階及び加熱する前記段階は、少なくとも部分的に同時に実施されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
加熱する前記段階の終了時における前記翼形部（２２）上の翼形部貴金属アルミニド皮膜厚さは、清浄化する前記段階の終了時における翼形部貴金属アルミニド皮膜厚さよりも約０．００１インチ大きいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
加熱する前記段階の終了時における前記プラットホーム（２８）上のプラットホーム貴金属アルミニド皮膜厚さは、清浄化する前記段階の終了時におけるプラットホーム貴金属アルミニド皮膜厚さよりも約０．００２５インチ大きいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
以前実用に供されたガスタービンブレード（２０）を保護する方法であって、
翼形部（２２）と、ダブテール（２６）と、該翼形部と該ダブテールとの間に配置され、上部表面（３０）及びその上に保護皮膜を持たない底部表面（３２）を備えたプラットホーム（２８）とを有する、以前実用に供されたガスタービンブレード（２０）を準備する段階と、
前記ガスタービンブレード（２０）を清浄化する段階と、
白金第１層の第１の付着を、前記翼形部（２２）の少なくとも翼形部第１層領域（６２）上に施して第１層（６４）の翼形部分を形成し、かつ前記プラットホーム（２８）の少なくともプラットホーム第１層領域（６６）上に施して第１層（６８）のプラットホーム部分を形成する段階と、
前記第１層（６８）のプラットホーム部分の少なくとも１部を覆うが、前記第１層（６４）の翼形部分を覆わない状態で、白金第２層の第２の付着を施して第２層（７２）のプラットホーム部分を形成する段階と、
少なくとも前記第１層（６４）の翼形部分と前記第２層（７２）のプラットホーム部分とを覆った状態で、気相蒸着によりアルミニウム含有層（８０）の第３の付着を施すことより、白金アルミニド保護皮膜（９０、９２）を形成する段階と、同時に、
前記ガスタービンブレード（２０）を加熱して前記アルミニウム及び前記白金を相互拡散させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
第１の付着を施す前記段階は、約０．００００８インチから約０．０００１２５インチまでの厚さに前記白金第１層（６０）の第１の付着を施す段階を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第2の付着を施す前記段階は、前記白金第１層（６０）と前記白金第２層（７０）との合計厚さが、約０．０００１８インチから約０．０００３２インチまでになるように、該白金第２層（７０）の第2の付着を施す段階を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
加熱する前記段階の終了時における前記翼形部（２２）上の翼形部白金アルミニド皮膜厚さは、清浄化する前記段階の終了時における翼形部白金アルミニド皮膜厚さよりも約０．００１インチ大きいことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
加熱する前記段階の終了時における前記プラットホーム（２８）上のプラットホーム白金アルミニド皮膜厚さは、清浄化する前記段階の終了時におけるプラットホーム白金アルミニド皮膜厚さよりも約０．００２５インチ大きいことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
以前実用に供されたガスタービンブレード（２０）を保護する方法であって、
翼形部（２２）と、ダブテール（２６）と、該翼形部と該ダブテールとの間に配置され、上部表面（３０）及び底部表面（３２）を備えたプラットホーム（２８）とを有する、以前実用に供されたガスタービンブレード（２０）を準備する段階と、
前記ガスタービンブレード（２０）を清浄化する段階と、
前記翼形部（２２）の翼形部第１層領域（６２）上に貴金属第１層（６０）を付着させる段階と、
前記プラットホーム（２８）の少なくとも１部の上に、前記貴金属第１層（６０）よりも厚い貴金属第２層（７０）を付着させる段階と、
少なくとも前記貴金属第１層（６０）と前記貴金属第２層（７２）とを覆った状態で、アルミニウム含有層（８０）を付着させる段階と、
前記ガスタービンブレード（２０）を加熱して前記アルミニウム及び前記貴金属を相互拡散させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジン内で使用されるガスタービンブレードに関し、より具体的には、ガスタービンブレードの部分を保護皮覆で選択的に保護することに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機用ガスタービン（ジェット）エンジンでは、空気がエンジンの前部に引き込まれ、シャフト支持された圧縮機により加圧されて燃料と混合される。この混合気が燃焼されて、高温燃焼ガスが同じシャフトに取付けられたタービンを通って流れる。燃焼ガスの流れは、タービンブレード及びベーンの翼形部セクションに衝突することによりタービンを回転させ、該タービンは、シャフトを回転させて圧縮機に動力を供給する。高温の排気ガスは、エンジンの後部から流出して、エンジンを駆動し、航空機を前進させる。
【０００３】
燃焼及び排出ガスが高温であればあるほど、ジェットエンジンの作動がより効率的になる。従って、燃焼及び排出ガス温度を上昇させる誘因がある。燃焼ガスの最高温度は通常、エンジンの高温セクション構成部品を製作するのに用いられている材料により制限される。これらの構成部品には、その上に高温燃焼ガスが直接衝突するガスタービンのタービンベーン及びタービンブレードが含まれる。現用のエンジンでは、タービンベーン及びブレードは、ニッケル基合金で作られており、約１８００〜２１００°Ｆまでの温度で作動することができる。これらの構成部品は、酸化及び腐食成分による損傷を受けやすい。
【０００４】
許容可能な耐酸化性及び耐食性を達成しながら、タービンブレード及びベーンの作動温度限界を増大させかつ耐用年数を延ばすために、今まで多くの解決方法が用いられてきた。基材自体の組成及び処理が、改善されてきた。例えば、冷却空気が流される内部冷却通路を構成部品に設けることによるような冷却技術が用いられる。
【０００５】
高温セクション構成部品を保護するために用いられる別の解決方法では、タービンブレードの表面の１部が、保護皮膜で被覆される。保護皮膜の１つのタイプには、保護しようとする基材上に付着されたアルミニウム含有保護皮膜が含まれる。アルミニウム含有保護皮膜の露出した表面は、酸化して、下にある表面を保護するアルミニウム酸化物保護層を生成する。
【０００６】
ガスタービンブレードの異なる部分は、異なるタイプ及び厚さの保護皮膜を必要とし、またその上に皮膜が全くないことを必要とする部分もある。コスト効率の最も高い被覆技術を用いながらも、一部の領域において異なるタイプ及び厚さの保護皮膜を施しかつ他の領域において皮膜の付着を防止することは、以前実用に供されていて現在修理を受けているガスタービンブレードの場合には難しい問題を生じる可能性がある。多くの場合、保護皮膜と剥き出しの表面との所望の組み合わせを得ることは難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一部の領域においては保護皮膜が存在しかつ厚さがあり、また他の領域には保護皮膜がないことを保証するという必要とされる選択性を達成するような被覆処理に対する改善された解決方法への必要性がある。本発明は、この必要性を満たし、更に関連する利点をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決方法は、以前実用に供されていて現在改修及び／又は修理を受けているガスタービンブレードを選択的に保護するための技術を提供する。１つの用途では、翼形部上の保護皮膜は、新品同様にされ、一方ガスタービンブレードのプラットホームの下面は、白金アルミニド皮膜を施される。本発明の解決方法は、対費用効果が良く、また比較的小型のガスタービンブレードの場合でさえ使用可能である。
【０００９】
以前実用に供されたガスタービンブレードを保護する方法は、以前実用に供されたガスタービンブレードを準備する段階を含む。ガスタービンブレードは、翼形部と、ダブテールと、該翼形部と該ダブテールとの間に配置され、上部表面及び底部表面を備えたプラットホームとを有する。通常の場合には、ガスタービンブレードは、プラットホームの底部表面上には保護皮膜を全く持たない。
【００１０】
ガスタービンブレードは、最初に清浄化される。清浄化する段階は、翼形部から表面の塵埃、酸化物及び腐食生成物を除去する段階と、プラットホームから表面の塵埃、酸化物及び腐食生成物を除去する段階とを含む。このような清浄化する段階は、タービンブレードを弱酸性浴に接触させる段階と、その後タービンブレードをグリットブラストする段階とによって達成することができる。清浄化する段階において、翼形部上に現存する皮膜は除去されないのが好ましい。
【００１１】
貴金属第１層の第１の付着が、翼形部の少なくとも翼形部第１層領域に施されて第１層の翼形部分を形成し、かつプラットホームの少なくともプラットホーム第１層領域に施されて第１層のプラットホーム部分を形成する。第１層の貴金属は、例えば、白金、パラジウム又はロジウム、或いはその合金を含むことができるが、白金であることが好ましい。第１の付着段階は、電着により達成されるのが好ましい。第１の付着段階は通常、その上に貴金属第１層が付着されるべきでないあらゆる表面に第１のマスキングをする段階を含む。貴金属第１層の第１の付着は、約０．００００８インチから約０．０００１２５インチまでの厚さに施されるのが好ましい。
【００１２】
貴金属第２層の第２の付着が、第１層のプラットホーム部分の少なくとも１部を覆うが、第１層の翼形部分を覆わない状態で施されて、第２層のプラットホーム部分を形成する。第２層の貴金属は、例えば、白金、パラジウム又はロジウム、或いはその合金を含むことができるが、白金であることが好ましい。第２の付着段階は、電着により達成されることが好ましい。第２の付着段階は通常、その上に貴金属第２層が付着されるべきでない表面に第２のマスキングをする段階を含む。貴金属第２層の付着は、貴金属第１層と貴金属第２層との合計厚さが、約０．０００１８インチから約０．０００３２インチまでになるように施されるのが好ましい。
【００１３】
アルミニウム含有層の第３の付着が、少なくとも第１層の翼形部分と第２層のプラットホーム部分とを覆った状態で、好ましくは気相蒸着により施される。ガスタービンブレードは、好ましくは少なくとも部分的に第３の付着段階と同時に加熱されて、アルミニウム及び貴金属を相互拡散させる。加熱する段階の終了時における翼形部上の翼形部貴金属アルミニド皮膜厚さは、清浄化する段階の終了時における翼形部貴金属アルミニド皮膜厚さよりも約０．００１インチ大きい。加熱する段階の終了時におけるプラットホーム上のプラットホーム貴金属アルミニド皮膜厚さは、清浄化する段階の終了時におけるプラットホーム貴金属アルミニド皮膜厚さ（通常はゼロである）よりも約０．００２５インチ大きい。
【００１４】
別の実施形態を説明すると、以前実用に供されたガスタービンブレードを保護する方法は、翼形部と、ダブテールと、該翼形部と該ダブテールとの間に配置され、上部表面及び底部表面を備えたプラットホームとを有する、以前実用に供されたガスタービンブレードを準備する段階と、ガスタービンブレードを清浄化する段階とを含む。この方法は更に、翼形部の翼形部第１層領域上に貴金属第１層を付着させる段階と、プラットホームの少なくとも１部の上に、貴金属第１層よりも厚い貴金属第２層を付着させる段階と、少なくとも貴金属第１層と貴金属第２層とを覆った状態で、アルミニウム含有層を付着させる段階と、ガスタービンブレードを加熱してアルミニウム及び貴金属を相互拡散させる段階とを含む。
【００１５】
プラットホームの底部表面すなわち下面（つまり、ダブテールに隣接しかつ翼形部から遠く離れた表面）は被覆しないのが従来の常法であった。本発明の方法は、新規の白金アルミニド保護皮膜を付加することにより翼形部を改修して新品同様にするだけでなく、プラットホームの底部表面に初めての白金アルミニド保護皮膜を形成するか（以前は底部表面上に白金アルミニド保護皮膜がなかった場合）又はプラットホームの底部表面上に現存する白金アルミニド保護皮膜を厚くする。翼形部に付加される白金アルミニド保護皮膜は、二段階白金付着処理によるプラットホームの底部表面の白金アルミニド保護皮膜よりも薄くなり、少ない白金量になる。同時に、ダブテール表面は、依然として被覆されないままであり、これはタービンディスクと係合するための要件である。
【００１６】
本発明の他の特徴及び利点は、例として本発明の原理を示す添付の図面と関連してなされる、好ましい実施形態の以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、本発明の技術的範囲は、この好ましい実施形態に限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、以前実用に供されたガスタービンブレード２０を表す。ガスタービンブレード２０は、実用運転中に高温ガスの流れが衝突する翼形部２２と、下向きに延びるシャンク２４と、ガスタービンブレード２０をガスタービンエンジンのガスタービンディスク（図示せず）に取付けるダブテール２６の形態の取付け部とを有する。プラットホーム２８が、翼形部２２と一つの見方ではシャンク２４、別の見方ではダブテール２６との間の位置において横方向外向きに延びる。プラットホーム２８は、翼形部２２に隣接する上部表面３０とシャンク２４及びダブテール２６に隣接する底部表面３２（時には、プラットホームの「下面」と呼ばれることもある）とを有する。このようなガスタービンブレード２０の実例は、ＣＦ３４型のＢ１第１段高圧タービンブレードである。
【００１８】
ガスタービンブレード２０全体は、ニッケル基超合金で作られるのが好ましい。ニッケル基合金は、あらゆる他の元素よりも多くのニッケルを有し、またニッケル基超合金は、ガンマプライム相又はその関連相により強化されたニッケル基合金である。本発明に用いることができるニッケル基超合金の実例は、Ｒｅｎｅ（登録商標）１４２であり、重量パーセントで、約１２．０％のコバルト、約６．８％のクロム、約１．５％のモリブデン、約４．９％のタングステン、約２．８％のレニウム、約６．３５％のタンタル、約６．１５％のアルミニウム、約１．５％のハフニウム、約０．１２％の炭素、約０．０１５％のボロン、そして残部はニッケル及び微量元素の公称組成を有するが、本発明での使用はそれに限定されるものではない。
【００１９】
以前実用に供されたガスタービンブレード２０は、新品のガスタービンブレードとして製造され、その後少なくとも１度は航空機用エンジンとして実用使用されたものである。実用使用中に、ガスタービンブレード２０は、その構造を劣化させる条件に曝される。ガスタービンブレードの部分は、焼損され、侵食され、酸化され、及び／又は腐食されるので、その形状及び寸法は変化して、皮膜は食孔されるか又は焼損される。ガスタービンブレード２０は高価な部品であるために、ガスタービンブレード２０を廃棄するよりもむしろ比較的軽微な損傷は修理されるのが好ましい。本発明の方法は、ガスタービンブレード２０を実用に復帰させることができるように、修理、改修、及び新品同様にするために提供される。このような修理、改修、及び新品同様にすることは、他の方法では使用不能なガスタービンブレードを適当な処理をした後に実用に復帰させることにより、航空機用ガスタービンエンジンの経済的実用性を向上させる重要な機能である。
【００２０】
一部の場合における修理の１つの態様は、プラットホーム２８の底部表面３２に初めての保護皮膜を施すことである。プラットホーム２８の底部表面３２は、翼形部２２に衝突する高温ガスの流れから比較的隔離されているために、底部表面に保護皮膜を施さないことがこれまでの慣用的なやり方であった。しかしながら、ガスタービンブレード２０の他の特性が改善されて、エンジン効率を増大させるためにますます高温の運転温度が可能になってきたので、最新のエンジンの底部表面３２は、酸化及び腐食による損傷を抑止しまた望ましくは回避するために、底部表面３２上に皮膜を必要とする場合があることが明白になってきた。本発明の方法は、主として、プラットホームが実用された後でのみ該プラットホーム２８の底部表面３２にこのような保護皮膜が必要とされることが明白になるような状況に焦点を当てている。
【００２１】
図２は、以前実用に供されていて翼形部２２上に現存している保護皮膜を新品同様にすることとプラットホーム２８に保護皮膜を追加することとの両方を必要とするようなガスタービンブレード２０を保護するための好ましい解決方法を示す。上述のようなガスタービンブレード２０が、段階４０において準備される。ここで説明するケースでは、準備されたままのガスタービンブレード２０の翼形部２２の少なくとも１部の表面は、当該技術では公知のタイプの白金アルミニド皮膜のような保護皮膜で被覆されている。一方、底部表面３２は通常、初めは該底部表面上に全く保護皮膜を持っておらず、従ってある程度酸化され及び／又は腐食された剥き出しの金属を呈している。
【００２２】
ガスタービンブレード２０は、最初に段階４２において清浄化される。清浄化する段階は通常、表面の塵埃、すす、酸化物及び腐食生成物を翼形部２２の皮膜表面とプラットホーム２８の底部表面３２の剥き出しの金属とから除去することを含むが、塵埃、すす、酸化物及び腐食生成物の性質及び程度は、ガスタービンブレード２０上の位置によって変わる場合がある。このケースでは、それぞれの塵埃、酸化物及び腐食生成物は、翼形部２２及びプラットホーム２８の底部表面３２のようなガスタービンブレード２０の様々な区域からだけでなく、ガスタービンブレード２０上の他の部位からも除去される。任意の実施可能な清浄化処理方法を用いることができる。１つの効果的な方法は、タービンブレード２０を二アンモニウムｖｅｒｓｅｎｅ溶液のような弱酸性浴に接触させ、その後タービンブレード２０をグリットブラストすることである。翼形部２２には軽いグリットブラストが用いられるが、一方プラットホーム２８の底部表面３２には通常、それより強いグリットブラストが用いられる。清浄化する段階の間、以前からある保護皮膜を翼形部２２の表面から全く除去しないことが好ましく、これは他の修理環境で時々用いられ、被覆の「ストリッピング」として知られている処理方法で行われる。
【００２３】
本発明の方法は、図３及び図４に見られるように、貴金属第１層６０の第1の付着を、翼形部２２の少なくとも翼形部第１層領域６２上に施して第１層の翼形部分６４を形成し、かつプラットホーム２８の底部表面３２の少なくともプラットホーム第１層領域６６上に施して第１層のプラットホーム部分６８を形成する段階４４に続く。通常のケースでは、翼形部第１層領域６２は、正圧側面及び前縁のような翼形部２２の表面の一部分だけを含む。貴金属第１層６０は通常、翼形部の後縁には施されない。貴金属第１層６０は、ダブテール２６の表面には施されない。図３及び図４は、翼形部第１層領域６２上及びプラットホーム第１層領域６６上にそれぞれ付着された層を示す。同一の第１層６０が、これらの領域６２及び６６上に付着されるが、その後の層は異なる。
【００２４】
第１の付着段階４４で付着された貴金属は、白金、パラジウム及び／又はロジウム（又は互いの合金或いは別の金属との合金）のような任意の使用可能な貴金属である。（ここで用いる場合、名前を挙げた金属は、比較的純粋な金属及びその金属の合金の両方を含む。）白金は、第１の付着段階４４で付着される好ましい金属である。白金含有層が、電着により付着されることが好ましい。好ましい白金の付着処理では、付着は、白金含有溶液を付着タンク内に配置して該溶液から基体の表面上に白金を付着させることによって達成される。使用可能な白金含有水性溶液は、１リットル当り約４から２０グラムの白金濃度を有するＰｔ（ＮＨ3）4ＨＰＯ4であり、また電圧／電流源は、対面部品表面の１平方フィート当り約１／２〜１０アンペアで作動する。貴金属第１層６０は、１９０〜２００°Ｆの温度で１〜４時間付着される。この電着又は他の付着技術を行うのに先立って、その上に白金が付着されるべきでない表面は、マスキングテープ、ワックス又はゴムブーツを用いるなどして、最初にマスキングされて付着が防止される。
【００２５】
貴金属（白金）第１層６０は、約０．００００８インチから約０．０００１２５インチまでの厚さｔ1になるまで付着されるのが好ましい。貴金属第１層６０の厚さｔ1が約０．００００８インチよりも小さい場合には、不完全な被覆になる可能性が大きくなり、また翼形部２２の表面については、その後に形成される白金アルミニド保護皮膜によりもたらされる保護もまた不十分なものとなる。厚さｔ1が約０．０００１２５インチよりも大きい場合には、最終的な白金アルミニド保護皮膜が厚すぎて、通常の運転状態の下で亀裂が生じることになる。過度に厚い白金アルミニド保護皮膜により翼形部２２の表面にもたらされる保護は実質的に全く改善されず、全体性能は亀裂のために低下する。その上に、高価な貴金属が浪費されることになる。
【００２６】
本発明の方法は更に、第１層のプラットホーム部分６８の少なくとも１部を覆うが、第１層の翼形部分６４を覆わない状態で、貴金属第２層７０の第2の付着を施して第２層のプラットホーム部分７２を形成する段階４６を含む。つまり、図４に示すように、第２層７０のプラットホーム部分７２は、プラットホーム２８上の第１層６０のプラットホーム部分６８を覆った状態で施されるが、翼形部２２上には施されない。その結果、プラットホーム２８の底面側３２上の貴金属の合計厚さは、翼形部２２上の貴金属の合計厚さよりも大きいことになる。翼形部２２はそのような保護皮膜を有していたがプラットホーム２８は初めにその上に全く保護皮膜を持たなかったので、プラットホーム２８上のより大きい厚さが必要とされる。第2の付着を施す段階４６は、第1の付着を施す段階４４とは別個の段階として達成するか又は翼形部２２に付着を施すことを中止する一方で、プラットホーム２８の底部表面３２に第１の付着を施す段階を続けることによって達成することができる。同様な意味合いで、付着は、翼形部２２に完全な付着を実施しかつプラットホーム２８の底部表面３２に完全な付着を別個に実施することにより達成することができる。全ての場合における最終結果は、翼形部２２上におけるよりも底部表面３２上により厚い層を有することになる。
【００２７】
第２の付着段階４６で付着される貴金属は、白金、パラジウム及び／又はロジウム、或いはそれらの合金のような任意の使用可能な貴金属であるが、第１の付着段階４４において付着されるのと同じ金属であることが好ましい。従って、白金は、第２の付着段階４６において付着される好ましい金属である。白金は、第１の付着段階４４について上述した方法で電着により付着されることが好ましい。この電着又は他の付着技術を行うのに先立って、翼形部第１層領域６２だけでなくダブテール２６の表面のような他の領域を含む、その上に白金が付着されるべきでない表面は、上述の方法で付着を防止するために第２のマスキングをされる。
【００２８】
貴金属（白金）第２層７０は、貴金属第１層６０とプラットホーム２８の底面側３２上の貴金属第２層７０との合計厚さｔ1＋ｔ2が、約０．０００１８インチから約０．０００３２インチまでになるように、厚さｔ2まで付着されるのが好ましい。貴金属第１層６０及び貴金属第２層７０の厚さｔ1＋ｔ2が、プラットホーム２８の底面側３２上で約０．０００１８インチよりも小さい場合、その後に形成される白金アルミニド保護皮膜によりもたらされる保護が不十分である可能性がかなり大きい。その合計厚さｔ1＋ｔ2が約０．０００１２５インチよりも大きい場合、貴金属の過度の量は、保護の低下をもたらす単相白金皮膜を生じる可能性がある。
【００２９】
貴金属アルミニド保護皮膜は、少なくとも第１層６０の翼形部分６４と第２層７０のプラットホーム部分７２とを覆った状態で、好ましくは気相蒸着によりアルミニウム含有層８０の第３の付着を施す段階５０と、ガスタービンブレードを加熱して付着されたアルミニウムと付着された好ましくは白金である貴金属とを相互拡散させる段階５２とよって、段階４８において形成される。段階５０及び５２は、後述する好ましい気相アルミニド形成（ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  ａｌｍｉｎｉｄｉｎｇ）蒸着処理において、少なくとも部分的に同時に実施されるのが好ましい。
【００３０】
気相アルミニド形成処理は、当該技術では公知の方法であり、任意の形態の気相アルミニド形成処理を用いることができる。この好ましい形態では、レトルト内で、クロムアルミニウム合金ペレットのバスケットがガスタービンブレードから約１インチの範囲内に配置されて、気相アルミニド形成処理される。バスケット及びタービンブレード２０（一般的には多くのタービンブレードが同時に処理される）を納めるレトルトは、アルゴンガス雰囲気内で約５０°Ｆ／分の加熱速度で約１９７５°Ｆ＋／−２５°Ｆの温度まで加熱されて、その温度に約３時間＋／−１５分間保持され、その間にアルミニウムが付着されて、次に約２５０°Ｆまで徐冷され、その後室温まで徐冷される。これらの時間及び温度を変化させてアルミニウム含有層８０の厚さを変えることが可能である。
【００３１】
ガスタービンブレード２０及びその付着層６０、７０及び８０は、第３の付着５０の間に加熱されるため、層６０、７０及び８０は、相互拡散して、翼形部第１層領域６２上に相互拡散した翼形部白金アルミニド保護皮膜９０を形成し、かつ白金第１層領域６６上に相互拡散したプラットホーム白金アルミニド保護層９２を形成する。これらの相互拡散した保護層９０及び９２は、それぞれ図５及び図６に示されている。層６０、７０及び８０は、もはや別個の層としては識別できず、互いに相互拡散している。修理作業の間又はその後の実用の間のいずれか又はその両方の間において、約１９２５°Ｆ＋／−２５°Ｆの温度で約３０分から４５分までの時間の付加的な加熱段階５２がある場合があり、また通常はそのような加熱段階がある。
【００３２】
加熱段階５２の後に、翼形部貴金属アルミニド保護皮膜９０は、清浄化段階の終了時（つまり、段階４４、４６及び４８の前）における翼形部貴金属アルミニド皮膜厚さよりも約０．００１インチ大きいことが好ましく、また厚さが約０．０００７インチから約０．００１３インチであることが好ましい。相互拡散したプラットホーム貴金属アルミニド保護層９２は、清浄化段階の終了時におけるプラットホーム貴金属アルミニド皮膜厚さよりも約０．００２５インチ大きいことが好ましく、また厚さが約０．００１７インチから約０．００３３インチまでであることが好ましい。清浄化段階の終了時においてプラットホーム貴金属アルミニウム皮膜が全くなく、底部表面３２が剥き出しの金属である通常のケースでは、プラットホーム２８の底部表面３２上の貴金属アルミニウム保護皮膜の合計厚さは、約０．００２５インチである。相互拡散したプラットホーム貴金属アルミニド保護層９２の厚さは、相互拡散した翼形部貴金属アルミニド保護皮膜９０の厚さよりも大きくてもよいし、或いは小さくてもよい。
【００３３】
図１及び図２の方法を用いて本明細書に記載しかつ図５〜図６にそれぞれ示すような保護皮膜９０及び９２を生成することを実施する本発明の方法を、濃縮して説明した。プラットホーム下面の皮膜を付加することにより、表面の耐食性を元の剥き出しの表面の耐食性と比較して３倍までに向上させることができる。説明した修理方法は、修理前のブレードと比較して、ブレードの機械的高サイクル疲労性能の低下を全く示さないことが実証された。
【００３４】
本発明の特定の実施形態を例示のために詳細に説明してきたが、本発明の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、様々な変更及び改良を行うことが可能である。従って、本発明は、特許請求の範囲によることを除いては限定されるべきものではない。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ガスタービンブレードの斜視図。
【図２】ガスタービンブレードを保護する方法のブロック図。
【図３】付着層が加熱される前における、図１の線３−３で取られたガスタービンブレードの翼形部の概略断面図。
【図４】付着層が加熱される前における、図１の線４−４で取られたガスタービンブレードのプラットホームの底面側の概略断面図。
【図５】付着層を加熱した後における、図３と同様の図。
【図６】付着層を加熱した後における、図４と同様の図。
【符号の説明】
【００３６】
２０  ガスタービンブレード
２２  翼形部
２４  シャンク
２６  ダブテール
２８  プラットホーム
３０  プラットホームの上部表面
３２  プラットホームの底部表面
【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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【外国語明細書】
2004270686000001.pdf