(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に研磨性コーティングを形成する方法であって、 低圧プラズマ溶射によって前記基材表面にボンドコートを作成すること、 金属マトリックスにおける取込みメッキによって研磨性粒子を前記ボンドコートに固着すること、を含む方法。
【請求項２】
Ｍ１がＮｉ及びＣｏのうちの一つ若しくは二つ以上を、Ｘ１がＨｆ及びＹのうちの一つ若しくは二つ以上を示すとき、Ｍ１ＣｒＡｌＸ１ボンドコートが低圧プラズマ溶射によって作成され、 前記研磨性粒子が前記ボンドコートにタックメッキによって固着され、そして、 Ｍ２がＮｉ及びＣｏのうちの一つ若しくは二つ以上を、Ｘ２がＨｆ及びＹのうちの一つ若しくは二つ以上を示すとき、ＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２粉体の充填物が、該ＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２粉体を含むメッキ溶液の浴から前記研磨性粒子の周囲に電気メッキされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電気メッキが、Ｎｉ及びＣｏのうちの一つ若しくは二つ以上を含有するメッキ溶液を用いて実施される、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
更に、前記充填物の電気メッキされた基材を熱処理して、Ｎｉ又はＣｏメッキを有したＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２粉体を拡散することを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ボンドコート表面が洗浄され、かつ、該表面が、Ｎｉ又はＣｏのうちの一つ若しくは二つ以上を含有するストライクを用いて電気メッキを行うのために活性化される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記基材は、ニッケル又はコバルトをベースにした超合金である、請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記基材表面がガスタービン羽根の羽根先である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記電気メッキが、単一の羽根を固定し各々独立して配列された各メッキ隔室で実施される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２粉体が、界面活性剤を含有するメッキ溶液の槽内に分散される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
電気メッキの間、前記ガスタービン羽根の羽根先のみが前記メッキ溶液に沈められる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電気メッキが、逆パルス電流でもって実施される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記研磨性粒子が、ＣＢＮ粒子である、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記ガスタービン羽根が、メッキに際して羽根先を露出させたモールドに配置される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２粉体が１０ミクロン又はそれ未満のサイズであり、かつ、前記メッキ溶液における該粉体の濃度が約５００から２０００ｇ/ｌである、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１、２、４、７又は１２のいずれか一つに記載された製造方法で作成された製品。
【請求項１６】
研磨材の被覆された基材であって、 Ｎｉ又はＣｏをベースにした超合金基材と、 低圧プラズマ溶射されたボンドコートと、 金属マトリックスにおける取込みメッキされた研磨性粒子と、を含む研磨材の被覆された基材。
【請求項１７】
前記ボンドコートが、Ｍ１ＣｒＡｌＸ１ボンドコートであって、Ｍ１がＮｉ及びＣｏのうちの一つ若しくは二つ以上を、Ｘ１がＨｆ及びＹのうちの一つ若しくは二つ以上を示す、請求項１６に記載の研磨材の被覆された基材。
【請求項１８】
前記金属マトリックスが、Ｍ２ＣｒＡｌＸ２ボンドコートであって、Ｍ２がＮｉ及びＣｏのうちの一つ若しくは二つ以上を、及びＸ２がＨｆ及びＹのうちの一つ若しくは二つ以上を示す、請求項１７に記載の研磨材の被覆された基材。
【請求項１９】
前記研磨性粒子が、ＣＢＮである、請求項１８に記載の研磨材の被覆された基材。
【請求項２０】
前記研磨材が被覆された基材が熱処理され、前記金属マトリックスを拡散する、請求項１８に記載の研磨材の被覆された基材。
【請求項２１】
前記基材表面を、独立して配列された各メッキ隔室中において、前記粒子を含有するメッキ溶液を用いて電気メッキし、同時に、前記各メッキ隔室中に単一の前記基材表面を配置する、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記独立した各メッキ隔室は、前記メッキ溶液を循環させるための入口ポートと出口ポートとを有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記電気メッキは、逆パルス電流で実施される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記メッキ溶液は、前記粒子を分散させるため、界面活性剤を含有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記基材は、メッキの間、振動される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記基材表面は、ガスタービンエンジン羽根の羽根先である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記粒子は、ＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２粉体であり、Ｍ２がＮｉ及びＣｏのうちの一つ若しくは二つ以上を、Ｘ２がＨｆ及びＹのうちの一つ若しくは二つ以上を示し、前記メッキ溶液が、Ｃｏ及びＮｉの一つ若しくは二つ以上を含有する、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
ガスタービンエンジンの動作中においては、タービン羽根の羽根先とその対応するシールとの間は最小の間隙を保つことが望まれる。その間隙が大きければ、高エネルギーのガスが漏出するため、タービンの効率が減少することになる。逆に、羽根とシールとの間で摩擦があれば、部材が過度に消耗すると共に、エネルギーの浪費となる。航空機用タービンでは、動作中に、機械的かつ熱的負荷が周期的に変動するので、それらの形状寸法は、運転サイクルの各段階で変化する。それゆえ、必要な最小間隙を、組立の際にセットしておくことは不可能である。動作中の最適間隙を達成し維持するために、能動間隙制御並びに研磨性羽根先が、現在採用されている。エンジンの最初の数運転サイクルの間に、羽根が自らの軌跡をシール部材に切り込んでいくことを可能にするため、研磨性羽根先が用いられる。理想的には、これらの羽根先は、数多くの運転サイクルに亙って、タービン寸法形状のいずれの進歩的な変化に対してこれを補償しながらその切断作用を維持して行く必要がある。羽根先は、通常、ＭがＮｉ若しくはＣｏ又は両者である時のＭＣｒＡｌＹ等の適当な耐酸化性合金マトリックスに埋め込まれた、ＣＢＮや被覆ＳｉＣ等の研磨性粒子相又は他の硬質セラミック相で構成されている。
【０００２】
部材に研磨性コーティングを施すための種々の方法がこの技術分野で記述されている。アメリカ合衆国特許第４２４９９１３号には、タービン羽根の端部に取り付けられた合金中に、拡散接合、液相接合又は蝋付けによって分散された、アルミナ被覆炭化珪素粒子が記載されている。アメリカ合衆国特許第４６１０６９８号には、研磨性表面を形成するための、燒結、プラズマ溶射、熱間等静圧圧縮成形及び化学的切削加工からなる組合せが記載されている。アメリカ合衆国特許第４２２７７０３号には、羽根先に個別に分離した合金を接合し、次いでその上に、Ｃｒ，Ｃｏ及びＮｉを含むマトリックスと共に研磨性粒子を電着によって取込む方法が記載されている。より最近の方法がアメリカ合衆国特許第５０７６８９７号に記述されているが、そこでは、ＭＣｒＡｌＹの接合用コートが電着で作成され、その接合用コートに研磨性粒子が複合電着により固着され、次いで研磨性粒子の周囲に充填物のメッキが施される。この方法は、その低コストと製作の容易性のために魅力があるが、一方、これらの研磨性羽根先には、機械的強度が低いという問題がある。このことは、本来、メッキによるマトリックスと、羽根のベースアロイとこのメッキによるマトリックスとの間の中間面とが脆弱であるためである。
【０００３】
従って、この発明の目的は、耐久性のある研磨性コーティングを、該研磨性コーティングと基材との間の強力な接合を形成しながら作成する、コスト効率のある手段を提供することである。
【０００４】
（発明の要約）
簡明に述べると、本発明は、基材表面に研磨性コーティングを作成する方法を提供するものであって、該基材表面に対してボンドコートを低圧プラズマ溶射で作成し、該ボンドコートに対し研磨性粒子を電気メッキで固着し、次いで該粒子を取込みメッキ(entrapment plating)で耐酸化性金属マトリックス中に埋め込むことにより、該研磨性コーティングを作成する。より詳しく述べると、該コーティングの作成は、基材表面上にＭ１ＣｒＡｌＸ１ボンドコートを低圧プラズマ溶射すること（Ｍ１はＮｉ及びＣｏのうちの一つ若しくは二つ以上、Ｘ１はＨｆ及びＹのうちの一つ若しくは二つ以上）、研磨性粒子を含有するメッキ溶液の浴から電気メッキにより研磨性粒子を該ボンドコートに固着すること、及び該研磨性粒子の周囲に対しＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２粉体の充填を行うに際しＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２粉体を含有するメッキ溶液の浴からの取込み電気メッキ(entrapment electroplating)でもって行うこと（Ｍ２はＮｉ及びＣｏのうちの一つ若しくは二つ以上、Ｘ２はＨｆ及びＹのうちの一つ若しくは二つ以上）、により行われる。電気メッキ製造方法の改良及び研磨材の被覆された基材の改良をも併せて開示される。
【０００５】
（発明の詳細な説明）
本発明の方法は、幾つかの主要な新規事項を採用している、即ち、ｉ）低圧プラズマ溶射（ＬＬＰＳ）による溶着基層であるが、これはベースアロイとメッキされた羽根先マトリックスとの間の遷移層の役割をなし、羽根先の機械的強度を大きく向上させ、同時に研磨材が完全に損耗した後に羽根を引き続き保護するものであり、ii）独立したメッキ隔室の配列からなるメッキ装置であるが、これは各羽根の周囲において、メッキに際して効率的な粉体懸濁と均一な状態の形成をもたらすものであり、iii）化学的界面活性剤によって、メッキ浴内で高濃度の金属粒子が懸濁されることであり、iv）羽根が、少量のメッキ溶液に単に部分的にのみ沈められることであり、これは、羽根の内側通路に好ましくない溶液が侵入することに関連する問題を回避するものであり、及びｖ）高周波逆パルスメッキであり、これは、粉体容積の大部分を高い濃度で均一に、かつ、従来よりもかなり高速で取込むことになる。
【０００６】
本発明は、ＬＰＰＳ及び取込みメッキの手段を用いて、ガスタービン羽根に研磨性羽根先を作成するための改良された方法を提供するものである。典型例として、本発明の方法によって作成された羽根先は、０．００２インチから０．００３インチ厚さの耐酸化性ＭＣｒＡｌＨｆ又はＭＣｒＡｌＹのＬＰＰＳ基層と、完全に稠密なＮｉＣｒＡｌＨｆ又はＮｉＣｏＣｒＡｌＨｆ耐酸化性金属マトリックスに埋め込まれたＣＢＮ研磨性粒子からなる０．００６インチ厚さの研磨性層とからなる。この羽根先は、既に知られている溶射による研磨性羽根先（アメリカ合衆国特許第４６１０６９８号参照。）のそれに匹敵する機械的強度を有するが、製造に当たってはより容易かつ安価であり、かつ、従来の方法（アメリカ合衆国特許第５０７６８９７号参照。）で作成された取込みメッキによる羽根先よりもかなり強度の高いものである。
【０００７】
先ず、ボンドコートが、ガスタービン羽根先などの基材表面に対しＬＰＰＳにより作成される。これは、本質的に酸化物や汚染物質のない稠密かつ均一な層を形成する。基材への接着性は、層形成後の拡散熱処理によって向上される。好適なボンドコートは、ボンドコートとメッキによる羽根先の研磨材部分との間同様、ボンドコートと基材表面との間に強力な接着力を形成し、しかも、同時に基材表面に対し損耗、酸化又は腐蝕から保護するものであるが、これはＭ１ＣｒＡｌＸ１ボンドコートであり、ここでＭ１はＮｉ及びＣｏのうちの一つ若しくは二つ以上、Ｘ１はＨｆ及びＹのうちの一つ若しくは二つ以上を示す。典型的なボンドコートは、重量パーセントでＮｉが３２％，Ｃｒが２１％，Ａｌが８％，Ｙが０．５％、残余がＣｏの組成を有するＮｉＣｏＣｒＡｌＹ層である。
【０００８】
ＬＰＰＳによってボンドコートを形成するために、先ず、基材表面が、ＬＰＰＳ溶着のために、例えば、羽根先表面を機械加工し洗浄することにより準備される。典型的には、その表面はアルミナ粒子を用いたグリットブラストによって洗浄される。次いで、例えば、３２５米国シーブ・シリーズ・メッシュ (325 U.S.Sieve Series Mesh) 粉体が、低圧チャンバーのアルゴン-ヘリウムプラズマ溶射で用いられる。溶射チャンバーは、溶射中、約４０Torrの圧力に維持される。羽根加工物は、プラズマアーク装置に関して、その溶射される羽根先の断面が溶融粒子の移動する軸線に対して垂直となるように、位置付けされる。羽根は、その周縁が適当にマスクされるので、軌道を外れた溶射が羽根の側壁に溶着することはない。羽根先は、例えば、約１３００°F  の温度にまで予備加熱され、ボンドコートがそのボンドコートとしての作用を果たし基材を保護するほどの有効な厚さに作成される。Ｍ１ＣｒＡｌＸ１ボンドコートの典型的な厚さは、約０．０１０インチ、好ましくは約０．００２から０．０００３インチ厚さに達する。
【０００９】
このＬＰＰＳに引き続き、溶着ボンドコートはピーニングされ熱処理されるが、この熱処理は、基材とボンドコート間の相互拡散を行い、コーティング内のあらゆる空隙を除去し、緩く付着した粒子を取り除き、表面荒さを小さくし、溶着層中のあらゆる残留応力を除去する。典型的には、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹは、真空又は非酸化雰囲気下で約２−４時間の間約１９７５°Fに加熱される。
【００１０】
その後、ボンドコートは、メッキのための準備がなされる。表面酸化物は、例えばアルミナグリットブラストにより除去され、次いで、例えばアルカリ洗浄剤を用いて有機残留物を除去し酸性槽を使ってその表面をエッチングし、洗浄される。これに続いて、メッキ用に高い活性の金属表面層を形成するため、Ｎｉ又はＣｏを含有するストライク浴が用いられる。例えば、この洗浄された表面は、２分間のスルファニド酸ニッケルストライクによって活性化され、厚さ０．０００１インチのニッケル層を形成する。この洗浄操作及びその後のメッキ操作に対し、羽根はマスクされる。好ましくは、図１に示す様に、ガスタービン羽根１は、典型的にはゴム又はプラスチック製であるモールド２内に置かれるが、該モールド２は、被覆対象の羽根先３のみを露出して羽根１を取り囲み、また、図２に示すように固定基台４と一体に組み合わされる。この羽根用モールド２は、好ましくない部分のメッキや洗浄を防ぐこと、かつ、羽根を固定基台４にセットすることに役立つ。
【００１１】
ボンドコート表面の作成に続いて、研磨性粒子がタックメッキ(tack plating)によってボンドコートに固着される。これは、研磨性粒子を含むメッキ溶液の浴から電気メッキすることによって実行される。好ましくは、この粒子は羽根先と直接かつ安定的に接触するように配置され、その周囲にＮｉ又はＣｏの薄い層が電気メッキされる。この研磨性粒子は、典型的には、硬質セラミック粒子であり、例えば、金属コーティングを施され又は施されていないＣＢＮ又はＳｉＣとすることができる。ガスタービンの羽根先に使われる研磨性粒子の好ましいサイズは、一般に、約４から７ミルである。例えば、ニッケル濃度約８０g/ｌのサルファミド酸ニッケルメッキ溶液から堆積された０．０００４インチ厚さのニッケル層を有した、８０−１００米国メッシュ(80-100 U.S. mesh)の被覆されていないＣＢＮ粒子が固着される。
【００１２】
研磨材のタックメッキは、図２の固定基台４の上部に図３に示した研磨材タック用固定具５を載置して行われる。研磨材タック用固定具５のテーパの付いた凹部６は、タービン羽根の羽根先３の周囲に嵌め合っており、そして、羽根先３に延びるポケットの中に研磨性粒子を向かわせ、かつ、タックメッキ時に研磨性粒子と羽根先との接触を維持する機能を担う。陽極配列蓋７は、研磨材タック用固定具５に取付けられ、羽根先３の上方に配置されるので、研磨材のタックメッキの間、陽極８は各羽根先３上方のテーパーの付いた凹部６内に位置する。研磨性粒子を羽根先に固着するため、組立てられたタック用固定具５はメッキ溶液で満たされ、研磨性粒子は凹部に導入される。次いで、メッキ電流が入れられ、取付け具は、数秒間の間高い周波数かつ低い振幅で振動されるので、羽根先表面上に研磨性粒子を均一に分散させる。研磨性粒子をボンドコートに粘着するには、一般に、約０．０００３から０．０００５インチのメッキ層が望まれる。
【００１３】
このタック操作に続き、金属粉体を含有するニッケル又はコバルトのメッキ溶液の浴から、この金属合金粉体の充填を取込み電気メッキにて行うことによって、研磨性粒子が金属マトリックスに埋め込まれる。好ましい金属合金粉体は、ＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２の粉体であり、ここでＭ２はＮｉ及びＣｏのうちの一つであり、Ｘ２はＨｆ及びＹのうちの一つである。微細なＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２の粉体は、メッキ溶液中５００から２０００g/ｌの濃度を有し、その粒径が１０ミクロン又はそれ未満であるものが好ましい。例えば、ＣｏＣｒＡｌＨｆ粉体（９９％が１０ミクロン未満）が、スルファミド酸ニッケル溶液で取込みメッキされる。好ましくは、粉体をメッキ溶液中に分散させるために、界面活性剤が使用されるが、これは、粉体が凝集や沈殿を起こさずにメッキ溶液に高濃度で存在することを可能にする。
【００１４】
好ましくは、図４の取込みメッキ用固定具９を図２の固定基台４の上部に載置することにより、金属合金粉体の取込みメッキが配列された各独立のメッキ隔室において実施されるが、各隔室には羽根が取付けられた状態となっている。この配列は、航空機タービン羽根に特有な場合として、配列当たり２０から４０のいずれかの隔室数を備える。図２には、２５個の羽根の配列が示されている。固定基台４の各羽根先３は、図４の取込みメッキ用固定具９の対応するメッキ隔室１０に嵌め合わされている。各々の陽極１１は、各隔室１０の上部近くのプラスチックスペーサーに取付けられ、隔室がメッキ液で充填後には、メッキ溶液に完全に沈められる。各隔室の上部にある通気孔は、メッキ液充填中に閉じ込められた空気を逃すものである。固定基台４とメッキ用固定具９とを組立てた後、各羽根先３は各々の独立した隔室の中に閉じ込まれる。メッキの間中、粉体を取り込んだメッキ溶液は、閉封され独立した各メッキ隔室の底部にあって固定基台４に配置された入口ポート１２と出口ポート１３を介して、閉じた回路を循環される。この固定具は、電気機械式バイブレータによって３０−３５Ｈｚで振動される。振動周波数は、粉体粒子が羽根先の表面に接触し続ける時間の長さを制御し、また、取り込んだ粉体粒子の均一な分布の形成に寄与すると共にコーティング内部に取り込んだ粉体粒子の割合を制御する。加えて、メッキ電流密度及び波形は、安定なメッキを形成するために重要である。好ましくは、この波形は、短い持続時間かつ高い振幅の逆電流パルスを含むが、このパルスは、緩やかに付着している粒子を除去し、境界層でのニッケル又はコバルトの減損を防止し、コーティングの均一性を向上させ、メッキ溶液の均一電着性を増大させるのに貢献する。逆電流パルスは、一般に、１秒に少なくとも一回繰り返されるが、好ましくは、一連の逆電流パルスは、０．１秒間に一度繰り返される。
【００１５】
メッキ後、被覆された羽根は熱処理され、ＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２粉体組成物をメッキ金属マトリックス内に拡散し、研磨性粒子用の稠密かつ均質なマトリックスを形成する。典型的な熱処理は、約１９７５°Fで、４時間行われる。研磨材被覆後の羽根先に対して追加される処理は、この羽根先の耐酸化性を向上させるための、例えば拡散アルミニドコーティングの様なコーティングである。
【００１６】
この発明によって製造された、最終的な熱処理前の研磨剤被覆表面の模式図が、図５に示されている。基材表面１４は、その上にボンドコートのＬＰＰＳ層１５を有し、同時に、ニッケル層１６と、それに付着する研磨性粒子１７と、この研磨性粒子１７を取り囲む充填物１８とを有している。熱処理後、図６に示すように、ＣｒＡｌＸ２又はＭ２ＣｒＡｌＸ２粉体及びニッケルメッキは、研磨性粒子１７を取り囲む均質な相１９に成る。
【００１７】
ＬＰＰＳボンドコートを使用する本発明の方法の主要な利点は、それがもたらす機械的強度と結合性である。ＬＰＰＳボンドコートは、メッキによるマトリックスとタービン羽根基材との間の遷移領域としての役割を果たす。ボンドコートは、電気メッキ付着層と関係している応力及び寸法上の変化を吸収し、かつ、更に重要にはエンジン動作に関係するその寸法上の変化を吸収する、変形可能な中間層として作用する。このボンドコートは、また、ボンドコートと電気メッキによるマトリックスとの間に微小な粗面を有し、より大きな界面を形成することになる。この増大した表面積及び結果的に促進された相互拡散は、研磨性羽根先の接合強度をより大きくする。加えて、ボンドコートは、取込みマトリックス(entrapment matrix)の組成物とより緊密な相溶性を形成する。このコーティングは、また、耐酸化性及び耐高温腐食性をも付与する。ボンドコートは、羽根先の研磨部分が損耗し品質低下したとき羽根先がそのまま無傷で残るように、羽根先を環境から保護する。この方法とコーティングは、また、組成上の点で融通性を提供する。ボンドコートの組成は、長期間の基材融和性、クリープ強度、耐酸化性及び又は耐高温腐蝕性を最適化するために、容易に調製することができる。ボンドコートには、取込みマトリックスの環境への抵抗性を相互拡散によって向上させる元素、例えば、Ｈｆ、Ｙ、Ｐｔ、Ａｌをドープすることができる。
【００１８】
（実施例１）
ガスタービン羽根の羽根先が、ＬＰＰＳ溶着に備えて機械加工される。０．００２５インチ厚さのＮｉＣｏＣｒＡｌＹ層が、低圧プラズマ溶射により溶着される。このＬＰＰＳの適用後、堆積層はピーニングされ、１９７５°Fで２時間拡散される。
【００１９】
このＬＰＰＳ被覆の羽根先はガラス研磨され、羽根はマスクされ、メッキ用固定基台のモールド内に設置される。固定具が組立てられ、羽根先はメッキ前の洗浄プロセス（アルカリ及び酸洗浄）に付される。洗浄された表面は、９０°F、５０ＡＳＦで２分間のスルファミド酸ニッケルストライクによって活性化される。
【００２０】
このストライクに続き、研磨材タック用固定具がメッキ用固定基台上に組み付けられ、スルファミド酸ニッケルメッキ溶液で満たされる。８０/１００メッシュＣＢＮ粒子が、羽根の上方のテーパ形成された凹部の各々に導入され、陽極配列蓋が、研磨材タック用固定具に装着される。この組立てられた固定具は、高い周波数（１００Ｈｚ/１０秒）及び低い振幅で短時間振動され、羽根先の上部でＣＢＮを一様に分散させる。ＣＢＮタックメッキが１５分間３０ＡＳＦで実施され、０．０００４インチ厚さのニッケルタック層が形成される。組立てられた固定具が逆さにされ、メッキ溶液がフィルターを介して排出され、過剰のＣＢＮ物質が回収される。緩く付着したＣＢＮ粒子は、水のスプレー洗浄によって取除かれる。
【００２１】
研磨剤タック用固定具が分解され、メッキ隔室が各羽根先の上部に位置するように、取込みメッキ用固定具が固定基台上に組付けられる。組立てられた固定具は、振動台の上に載置され、振動が３３Ｈｚで開始される。パルス整流器のスイッチがオンされ、０．６７ｖ％の界面活性剤と５００ｇ/ｌの超微粒子ＣｒＡｌＨｆ又はＣｏＣｒＡｌＨｆ粉体（１００％−１５ミクロン、９９％−１０ミクロン）とを添加したスルファミド酸ニッケルメッキ溶液からなるメッキ溶液が、ストレージ/オーバーフロー槽からメッキ隔室の中へポンプで導入される。溶液は、底部の入口ポートを介してメッキ隔室に入る。閉じ込められた空気を完全に排除するため、取込みメッキ溶液は、ストレージ槽と通気口を経由して数分間循環されるが、その間、底部の出口ポートは閉じられたままか若しくは部分的に開かれるのみである。引き続き、隔室底部の出口ポートは開かれ、空気ブリード孔は閉じられ、そして、溶液はシステム全体に亙って３０ｃｍ/ｓの最低速度を維持するために必要な速度で残りのプロセスのため閉路を循環される。循環されるメッキ溶液の全体量は、メッキされる羽根の数量とサイズとに依存し、典型的には２０から４０個の羽根で１から２ガロンの間である。溶液の温度は、１２０°Fに維持される。取込みメッキは、２１０分間、電流制御下の３０ＡＳＦ等価ＤＣ電流密度で行われ、そのときのパルスサイクルは、４７ＡＳＦでの８０ｍｓ順方向電流、その後の１ｍｓ/１４０ＡＳＦ逆パルス及び３ｍｓ無電流の５サイクルである。このプロセスで取込まれる粉体の比率は、取込みメッキコーティングの４０％（容積）である。
【００２２】
羽根は、固定具から取外され、マスクが取除かれ、１９７５°Fで４時間拡散プロセスのため真空炉内に置かれる。プロセスの終了時、ＣｒＡｌＨｆ又はＣｏＣｒＡｌＨｆ粉体粒子は、完全にニッケルマトリックス中に溶解され、１００％稠密なＮｉＣｒＡｌＨｆ又はＮｉＣｏＣｒＡｌＨｆ合金の中に埋め込まれたＣＢＮ粒子からなる金属マトリックス複合体が製造される。
【００２３】
（実施例２）
実施例１に示した如く本発明の方法で作成された研磨材を被覆した羽根先が、アメリカ合衆国特許第５０７６８９７号に基づいて作成された研磨性コーティングを有する羽根先を対照として、引張強度テストに付されたが、この対照羽根先においては、ＭＣｒＡｌＹボンドコートの作成は、電着と、次いで研磨性粒子をその周囲のＭＣｒＡｌＹ充填物と共に電着することと、更に拡散熱処理することと、により行われる。
【００２４】
使用された装置は、インストロン(Instron)６０ｋｐｆ引張試験機である。実施例１の方法と、アメリカ合衆国特許第５０７６８９７号の方法との両者で作成された羽根先が、１インチ径のスチール引張棒にエポキシ接着又は蝋付け（Ａｕ−Ｎｉ）された。試験条件は、室温であって、０．０５インチ/分の一定ひずみ速度である。
【００２５】
結果では、アメリカ合衆国特許第５０７６８９７号の方法による羽根先は、４．７ｋｓｉの強度であった。欠損場所は、取込みメッキマトリックス内部の凝集破壊と、羽根先のベースアロイとメッキによるマトリックスとの界面の剥離による接着剤破損であった。実施例１で作成された羽根先は２７ｋｓｉの強度を有していた。欠損場所は、ＬＰＰＳ/取込みメッキマトリックスの界面の剥離による接着剤破損であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  モールドに取り付けられたガスタービン羽根を示した図である。
【図２】  固定基台の羽根の配列を示した図である。
【図３】  研磨材タック用固定具及び陽極配列を示した図である。
【図４】  取込みメッキ用固定具を示した図である。
【図５】  最終的な熱処理前における、基材表面に付着する研磨剤被覆表面を模式的に示した図である。
【図６】  最終的な熱処理後における、研磨剤被覆表面を模式的に示した図である。
【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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