(57)【要約】【課題】部品上への堆積材料堆積方法およびワークピース上への材料堆積装置が提供される。【解決手段】物理蒸着が、複数成分材料を堆積させるのに一つまたは複数の有機金属化合物からの化学蒸着により増大される。有機金属化合物はカルボニルとすることができる。方法は超合金タービンエンジン部品上に被覆および修理材料を堆積させるのに使用できる。ワークピース（２０；２１０）上に材料（１１０；２１２）を堆積させるための装置は、堆積室（５０）と、第一の堆積材料成分を蒸発させる手段（６２）と、第二の堆積材料成分提供用の有機金属化合物を蒸発させる手段（６４；２００；２２０；２４０；２５０；２８０）と、堆積材料成分の蒸発手段および有機金属化合物蒸発手段に接続されワークピースへの第一の堆積材料成分および第二の堆積材料成分の同時堆積のフィードバックループ制御を提供するようプログラムされる制御システム（１３０）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を堆積室（５０）内に配置し、
堆積材料を形成するための一つまたは複数の第一の成分（６６）を電子ビーム加熱によって蒸発させ、
第一の成分と共に部品上に同時堆積される堆積材料の一つまたは複数の第二の成分を提供するための一つまたは複数の有機金属化合物（１０２；２０２）を蒸発させる、
ことを含むことを特徴とする、部品（２０；２１０）上に堆積材料（１１０；２１２）を堆積させる方法。
【請求項２】
一つまたは複数の有機金属化合物を蒸発させることは、化学蒸着法によるものであることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
一つまたは複数の第一の成分と一つまたは複数の第二の成分とは部品上に凝縮することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
一つまたは複数の有機金属化合物の解離を交互に制御するように部品の温度を積極的に制御することをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
部品の温度は、６００℃と１０５０℃の間に維持され、
一つまたは複数の有機金属化合物の蒸発は、４５℃と１２０℃の間に加熱することを含む、
ことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
堆積された堆積材料を均質化するように部品を熱処理することをさらに含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項７】
一つまたは複数の有機金属化合物は、重量で少なくとも５０％、一つまたは複数の耐熱性元素のカルボニルを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
一つまたは複数の第一の成分の蒸発は、少なくとも一つのＭ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｔｉ合金を蒸発させることを含み、
堆積材料は、実質的にニッケル基またはコバルト基超合金から成る、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
一つまたは複数の第一の成分は、大部分、Ｔｉから成り、
一つまたは複数の第二の成分は、実質的にＭｏから成る、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
堆積材料は、実質的に、重量で１〜２０％の耐熱金属の添加を有する少なくとも一つのニッケル基またはコバルト基超合金から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
堆積材料は、実質的に、
少なくとも一つのＭ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｔｉ合金と、
重量で２〜２０％の、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｔｅ、およびＶのうちの一つまたは複数の組み合わせと、
重量で０〜０．３％のＣと、
から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
部品は、部位（３０’）から第一の材料を失っており、
堆積材料は、失われた第一の材料に取って代わるように部位に堆積される、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１３】
堆積材料は、部品の基体との第一の界面を有することができ、
堆積材料と基体の間の結合強度は、５０ｋｓｉを超過する、
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
部品および堆積材料は、同様の公称組成の、重量で２〜２０％の耐熱金属を有するニッケル基またはコバルト基超合金から成り、
結合強度は、６０ｋｓｉと９０ｋｓｉの間であり、
堆積材料は、部品の部位において少なくとも２．０ｍｍの深さを有し、
基体は、堆積材料の深さを超過する厚みを有し、
基体は、元の未修理材料から成る、
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
部品および堆積材料は、同様の公称組成の、重量で２〜２０％の耐熱金属を有するニッケル基またはコバルト基超合金から成り、
結合強度は、６０ｋｓｉと９０ｋｓｉの間であり、
堆積材料は、０．７５ｍｍ未満の平均深さを有し、
基体は、堆積材料の深さを超過する厚みを有し、
基体は、元の未修理材料から成る、
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
堆積前に部位を取り囲む部品の部分にマスク（４０）を施し、
堆積後にマスクを除去する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
蒸発された一つまたは複数の有機金属化合物は、部品上に凝縮され、
部品上に堆積した堆積材料は、一つまたは複数の有機金属化合物の電子ビームで誘起される解離を生じさせるように電子ビームを照射され、前記一つまたは複数の第二の成分として一つまたは複数の耐熱金属を残す、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１８】
堆積室（５０）と、
一つまたは複数の第一の堆積材料成分を蒸発させる手段（６２）と、
一つまたは複数の第二の堆積材料成分を提供するための一つまたは複数の有機金属化合物を蒸発させる手段（６４；２００；２２０；２４０；２５０；２８０）と、
一つまたは複数の第一の堆積材料成分を蒸発させる手段と、一つまたは複数の有機金属化合物を蒸発させる手段とに接続され、ワークピースへの第一の堆積材料成分および第二の堆積材料成分の同時堆積のフィードバックループ制御を提供するようにプログラムされる、制御システム（１３０）と、
を備えることを特徴とする、ワークピース（２０；２１０）上に材料（１１０；２１２）を堆積させるための装置。
【請求項１９】
ワークピースの温度をモニタする手段（１２６）をさらに備えることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
一つまたは複数の第一の堆積材料成分を蒸発させる手段は、一つまたは複数の第一の堆積材料成分を含むインゴット（６６）へ電子ビーム（７６）を向ける電子ビーム源（７８）を備え、
一つまたは複数の有機金属化合物を蒸発させる手段は、一つまたは複数の有機金属化合物を加熱するための伝導性加熱器（１００）を備える、
ことを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２１】
制御システム（１３０）は、堆積材料内で所定の傾斜組成を形成するよう堆積材料の厚みに亘って一つまたは複数の第一の堆積材料成分と一つまたは複数の第二の堆積材料成分との間の変化する平衡を提供するようにプログラムされることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２２】
堆積室（５０）と、
第一の成分を蒸発させるように加熱される堆積材料の一つまたは複数の第一の成分の第一の供給源（６２）と、
堆積材料の一つまたは複数の第二の成分を提供するための一つまたは複数の有機金属化合物を含む第二の供給源（６４；２００；２２０；２４０；２５０；２８０）と、
を備えることを特徴とする、ワークピース（２０；２１０）上に堆積材料（１１０；２１２）を堆積させるための装置。
【請求項２３】
一つまたは複数の第一の成分は、重量で、少なくとも５０％の、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＦｅのうちの一つまたは組み合わせと、少なくとも１２％のＣｒと、少なくとも６％のＡｌと、少なくとも０．５％のＴｉとを含み、
一つまたは複数の第二の成分は、実質的に、一つまたは複数の耐熱金属と、重量で０．３％以下のＣとから成る、
ことを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
一つまたは複数の第一の成分は、重量で少なくとも５０％のＴｉを含み、
一つまたは複数の第二の成分は、実質的に、一つまたは複数の耐熱金属と、重量で０．１％以下のＣとから成る、
ことを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２５】
一つまたは複数の第一の成分の電子ビーム物理蒸着と、
有機金属化合物からの一つまたは複数の第二の成分の化学蒸着と、
を含むことを特徴とする、一つまたは複数の第一の成分と一つまたは複数の第二の成分とを同時堆積させる方法。
【請求項２６】
一つまたは複数の第一の成分は、重量で、少なくとも５０％の、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＦｅのうちの一つまたは組み合わせと、少なくとも１２％のＣｒと、少なくとも６％のＡｌと、少なくとも０．５％のＴｉとを含むことを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
一つまたは複数の第一の成分は、単一のインゴット（６６）からのものであり、
一つまたは複数の第二の成分は、異なる組成の少なくとも二つの異なる供給源（１０２、２０２）からの少なくとも二つの耐熱金属成分である、
ことを特徴とする請求項２５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ機械部品の修復に関する。より詳細には、本発明は、摩耗または損傷したガスタービンエンジンブレードおよびその他のブレードおよびベーンの修復に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンの構成部材は、摩耗および損傷を受ける。特定の構成部材の穏やかな摩耗および損傷でさえ、エンジンの最適な運転を妨げ得る。問題となる特定の領域は、さまざまなブレードおよびベーンのエーロフォイルを含む。摩耗および損傷は、これらの空力学的効率を妨げ、動的な力の不均衡を生じ、より極端な場合には摩耗／損傷部品を構造的に危険に曝しさえし得る。限定的な再調整が、わずかに摩耗または損傷したエーロフォイルのために一般に行われており、そこでは、付加的な材料が、摩耗／損傷部のさらに下まで除去されて、エーロフォイルに、元のまたは以前の輪郭よりは小さいけれども、相対的に効率的で清浄な部分的輪郭を与える。このような再調整を行うことができる限界を確立する例示的な検査基準は、プラット  アンド  ホイットニー  ＪＴ８Ｄエンジンマニュアル（Ｐ／Ｎ７７３１２８）、ＡＴＡ７２−３３−２１、検査−０１、ユナイテッド  テクノロジーズ  コーポレーション、イースト  ハートフォード  コネチカット、に示されている。このような限界は、位置および特定の用途に応じてエーロフォイル間で相違し得る。限界は、通常は、除去できる材料の量を制限する構造および特性の配慮に基づく。
【０００３】
さまざまな技術が、ガスタービンエンジンの摩耗または損傷した部品のより広範囲に亘る修復のために提案されて来た。米国特許第４，８２２，２４８号は、ニッケル基またはコバルト基超合金材料を堆積させるためのプラズマトーチの使用を開示する。米国特許第５，７３２，４６７号は、そのようなタービン部材内の亀裂を修理するための高速オキシ燃料（ＨＶＯＦ）および低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）技術の使用を特定している。さらに、米国特許第５，７８３，３１８号は、レーザ溶接およびプラズマ移動アーク溶接に加えてＬＰＰＳ技術を特定している。米国特許第６，０４９，９７８号は、ＨＶＯＦ技術の使用をさらに特定している。このような技術は、元のまたは元に近い断面を修復するのに置き換え材料を堆積させる限定的能力を提供してきた。しかしながら、置き換え材料の構造的特性は、基体材料の構造的特性に比較して実質的に制限され得る。
【特許文献１】米国特許第４，８２２，２４８号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７３２，４６７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７８３，３１８号明細書
【特許文献４】米国特許第６，０４９，９７８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特に、より大きな損傷では、損傷を修理するのに所定の位置に溶接できる予め形成された差し込み材を使用することが知られている。このような差し込み材では、損傷した領域は、予め決められた差し込み材の形状に切り取られ、次に、差し込み材が、所定の位置に溶接される。溶接に関連する構造的な限界は、そのような修理技術の能力を、他の技術のようにエーロフォイルの相対的に応力の低い領域に制限する。エンジン修理マニュアルは、溶接修理が許容される低応力領域を指定するのが一般的である。従って、摩耗／損傷の程度と、摩耗／損傷した領域が受ける応力との実質的な組み合わせが、そのような技術の使用を制限し得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、部品上に堆積材料を堆積させる方法を含む。部品は、堆積室内に配置される。堆積材料を形成するための一つまたは複数の第一の成分が電子ビーム加熱によって蒸発される。第一の成分と共に部品上に同時堆積（ｃｏ−ｄｅｐｏｓｉｔ）される堆積材料の一つまたは複数の第二の成分を提供するための一つまたは複数の有機金属化合物が蒸発される。
【０００６】
さまざまな実施において、堆積材料の蒸発された成分は、イオン化できる。イオン化は、パルス変調イオン強化ＥＢＰＶＤによることができる。部品の温度は、一つまたは複数の有機金属化合物の解離を交互に制御するように積極的に制御され得る。部品は次に、堆積された堆積材料を均質化するように熱処理され得る。部品の温度は、６００℃と１０５０℃の間、より狭くは６００℃と９００℃の間に維持され得る。一つまたは複数の有機金属化合物の蒸発は、４５℃と１２０℃の間、より狭くは５０℃と８０℃の間に加熱することを含み得る。一つまたは複数の有機金属化合物は、少なくとも５０％、一つまたは複数の耐熱性元素のカルボニルを含み得る。一つまたは複数の第一の成分の蒸発は、少なくとも一つのＭ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｔｉ合金を蒸発させることを含むことができ、堆積材料は、実質的にニッケル基またはコバルト基超合金から成ることができる。一つまたは複数の第一の成分は、大部分、Ｔｉから成ることができ、一つまたは複数の第二の成分は、実質的にＭｏから成ることができる。堆積材料は、実質的に、２〜２０％の耐熱金属の添加を有する少なくとも一つのニッケル基またはコバルト基超合金から成ることができる。堆積材料は、実質的に、少なくとも一つのＭ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｔｉ合金と、２〜２０％の、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｔｅ、およびＶのうちの一つまたは複数の組み合わせと、０〜０．３％のＣとから成ることができる。
【０００７】
部品は、部位から第一の材料を失うことがあり、堆積材料は、部品を修復するようにこの部位に堆積され得る。堆積材料は、部品の基体との第一の界面を有することができ、堆積材料と基体の間の結合強度は、５０ｋｓｉを超過する（例えば、６０ｋｓｉと９０ｋｓｉの間）。部品および堆積材料は、同様の公称組成の、２〜２０％の耐熱金属を有するニッケル基またはコバルト基超合金から成り得る。基体は、堆積材料の深さを超過する厚みを有し得る。基体は、元の未修理材料から成り得る。堆積材料は、部位において（例えば、局所的な異物損傷の修理状態において）少なくとも２．０ｍｍの深さを有し得る。堆積材料は、０．７５ｍｍ未満の平均深さを有し得る。最大深さも同様に小さくなり得る（例えば、腐食のみの修理状態において）。堆積前に部位を取り囲む部品の部分にマスクを施すことができ、マスクは、堆積後に除去できる。蒸発された一つまたは複数の有機金属化合物は、部品上に凝縮させることができ、部品上の堆積表面は、一つまたは複数の有機金属化合物の非熱的解離を生じさせるように電子ビームを照射でき、上記一つまたは複数の第二の成分として一つまたは複数の耐熱金属を残す。
【０００８】
本発明の別の態様は、ワークピース上に材料を堆積させるための装置を含む。堆積室が、ワークピースを収容する。一つまたは複数の第一の堆積材料成分を蒸発させる手段が存在する。一つまたは複数の第二の堆積材料成分を提供するための一つまたは複数の有機金属化合物を蒸発させる手段が存在する。一つまたは複数の第一の堆積材料成分を蒸発させる手段と、一つまたは複数の有機金属化合物を蒸発させる手段とに接続され、ワークピースへの第一の堆積材料成分および第二の堆積材料成分の同時堆積のフィードバックループ制御を提供するようにプログラムされる、制御システムが存在する。
【０００９】
さまざまな実施において、ワークピースの温度をモニタする手段が存在し得る。蒸発された第一の堆積材料成分と有機金属化合物の一方または両方のうちの一つまたは複数からプラズマを生成する手段が存在し得る。プラズマからワークピースにイオンを引き付けるようにワークピースに変調されたバイアス電位を印加する手段が存在し得る。一つまたは複数の第一の堆積材料成分を蒸発させる手段は、一つまたは複数の第一の堆積材料成分を含むインゴットへ電子ビームを向けるとともにイオン強化のない電子ビーム源を備えることができる。一つまたは複数の有機金属化合物を蒸発させる手段は、一つまたは複数の有機金属化合物を加熱するための伝導性加熱器を備えることができる。制御システムは、堆積材料内で所定の傾斜（ｇｒａｄｅｄ）組成を形成するよう堆積材料の厚みに亘って一つまたは複数の第一の堆積材料成分と一つまたは複数の第二の堆積材料成分との間の漸進的に変化する平衡（ｂａｌａｎｃｅ）を提供するようにプログラムされ得る。
【００１０】
本発明の別の態様は、ワークピース上に堆積材料を堆積させるための装置を含む。堆積室が、ワークピースを収容する。堆積材料の一つまたは複数の第一の成分の第一の供給源が、第一の成分を蒸発させるように加熱される。一つまたは複数の有機金属化合物を含む第二の供給源が、堆積材料の一つまたは複数の第二の成分を提供する。
【００１１】
さまざまな実施において、一つまたは複数の第一の成分は、少なくとも５０％の、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＦｅのうちの一つまたは組み合わせと、少なくとも１２％のＣｒと、少なくとも６％のＡｌと、少なくとも０．５％のＴｉとを含むことができる。一つまたは複数の第二の成分は、実質的に、一つまたは複数の耐熱金属と、０．３％以下のＣとから成ることができる。一つまたは複数の第一の成分は、少なくとも５０％のＴｉを含むことができ、一つまたは複数の第二の成分は、実質的に、一つまたは複数の耐熱金属と、０．１％以下のＣとから成ることができる。
【００１２】
本発明の別の態様は、一つまたは複数の第一の成分と一つまたは複数の第二の成分とを同時堆積させる方法を含む。一つまたは複数の第一の成分は、電子ビーム物理蒸着される。一つまたは複数の第二の成分は、有機金属化合物から化学蒸着される。
【００１３】
さまざまな実施において、第一の成分は、少なくとも５０％の、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＦｅのうちの一つまたは組み合わせと、少なくとも１２％のＣｒと、少なくとも６％のＡｌと、少なくとも０．５％のＴｉとを含むことができる。一つまたは複数の第一の成分は、単一のインゴットからのものとすることができる。一つまたは複数の第二の成分は、異なる組成の少なくとも二つの異なる供給源からの少なくとも二つの耐熱金属成分とすることができる。
【００１４】
本発明の一つまたは複数の実施態様の詳細は、添付の図面および以下の説明内に述べられる。本発明の他の特徴、目的、および利点は、説明および図面から、および請求項から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】
【００１５】
さまざまな図面内の同様の参照番号および符号は、同様の部材を示している。
【００１６】
図１は、ガスタービンエンジンのブレード２０を示す。ブレードは、ブレードをディスク（図示せず）に取り付けるように構成された、胴体中心寄りのブレード基部２２を有する。プラットホーム２４が、プラットホームから先端２８に延びるエーロフォイル２６からブレード基部を隔てている。エーロフォイルは、前縁３０および後縁３２を有し、吸気面（負圧面）および圧力面（正圧面）が、前縁３０および後縁３２の間に延びている。
【００１７】
図１は、前縁に最も近いエーロフォイルを欠けさせあるいはそれに切り欠きを生じさせて損傷した前縁部分３０’を生成する異物損傷（ｆｏｒｅｉｇｎ  ｏｂｊｅｃｔ  ｄａｍａｇｅ）（ＦＯＤ）などに関連する局所的な損傷を有するエーロフォイルを示す。また、広く腐食した前縁などといったより一般的な損傷があり得る。損傷部位は、汚染物質が浄化されているのが有利である。基体材料のさらなる除去は、堆積を受けるのに有利な基体表面を提供し得る。例えば、損傷／摩耗後に、ブレードの残りの基体材料は、米国特許出願第１０／６３５，６９４号（第‘６９４号出願）におけるように、傾斜した前縁の小面または基体表面を与えるなどといった予め設定された形状構成に局所的にまたは広く研削され得る。
【００１８】
任意選択の例示された変形例において、マスク部材４０（図２）が、損傷前縁部分３０’を取り囲むエーロフォイルに取り付けられる。例示的な実施態様では、マスクは、金属（例えばステンレス鋼）箔とすることができる。代替としてあるいは付加的に、足場（ｓｃａｆｆｏｌｄ）／マスクが、第‘６９４号出願におけるように使用され得る。代替として、マスクは、エーロフォイルの隣接表面から離間し得る。
【００１９】
ブレードは次に、堆積装置５２の室５０内に配置され得る。例示的な実施態様では、ブレードは、クランプ５４によってシャフト５６の末端部に保持され、シャフト５６の基部は、駆動モータ５８に接続される。例示的なクランプは、ブレード基部２２に係合する。モータ５８は、軸線５００回りに矢印方向５０２またはその反対方向にブレードを選択的に回転させる。固定された固定具と、他の形態の回転、並進、またはより複雑な動きを有する手段とを含む代替の保持手段が提供され得る。例示的な堆積材料供給源６０は、それぞれ第一の堆積材料成分および第二の堆積材料成分の第一の供給源６２および第二の供給源６４の形態を取る。第一の供給源は、米国特許出願第１０／３７７，９５４号、第１０／６３５，６９４号、第１０／７３４，６９６号、および第１０／８０４，７５４号に示されている供給源と同様な仕方で機能する。例示された例示的な第一の供給源６２は、室５０の内部に露出した少なくとも第一の端部を有するるつぼ６５を含む。インゴット６６は、るつぼを通して差し込み方向５０４に沿って（第一の供給源軸線５０６に平行に）容器内部へ漸進的に供給される。
【００２０】
適切なシールが、インゴットの周りの漏れを防止するために設けられ得る。代替として、インゴットおよびその漸進的移動用アクチュエータ（図示せず）が、室５０内に配置され得る。インゴット６６の内側端部は、室を画成する壁のうちの底部の壁に沿ったるつぼ６５内に配置されることになる。インゴットからの金属の溶融たまり７０が、るつぼ内に形成され、表面またはメニスカス７２を有する。インゴットは、電子銃７８から放出された電子ビーム７６を介して溶融されてたまりを与え、電子銃７８は、内側のインゴット端部／たまりにビームを導くように室内または室外に配置され得る。るつぼは、たまりを溜めるように機能する。るつぼは、るつぼが溶融するのを抑えるように（例えば、水などの冷却流体を外部冷却ジャケット８０に通して流すことによって）冷却するのが有利である。
【００２１】
電子ビームによる加熱は、たまり内の金属を蒸発させるのに効果的である。蒸発の動力学は、金属蒸気の流れ９０を表面７２からブレードへと導くのに効果的であり得る。例示的な流れ９０は、軸線５０６上に中心が置かれる。例示的なインゴット材料は、一般にＭ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｔｉとして特定される、主として一つまたは複数のニッケル、コバルト、および鉄から成り、クロム、アルミニウム、およびチタンを含む合金である。例えば、一般にＮｉ−Ｃｏ（Ｆｅ）−Ｃｒ−Ａｌ−Ｔｉ合金として特定される、コバルトと鉄の一方または両方と、クロムと、アルミニウムとの濃度を有するニッケル基超合金が使用され得る。ＡｌおよびＶの濃度を含むチタン基合金が代替として使用され得る。
【００２２】
第二の供給源６４は、インゴット内にそのような第二の成分を含ませる試みでは単一のインゴットから所望の割合での堆積が妨げられ妨害されるほど第一の成分とは十分に異なる性質を有する第二の成分を提供するのに使用され得る。例示的な第二の成分は、耐熱金属を含む。例示的な第二の供給源６４は、所望の耐熱性元素を含む一つまたは複数の有機金属化合物（ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）（ＯＭＣ）１０２を収容する容器１００を含む。例示的な容器は、二重壁であり、ＯＭＣを収容する内側の室と、内側の室を取り囲みかつ、内側の室を加熱する加熱された伝熱流体の流れを収容する、外側の室とを有する。例示的な有機金属化合物としては、耐熱金属のカルボニル（例えば、Ｗ（ＣＯ）6、Ｍｏ（ＣＯ）6、およびＲｅ2（ＣＯ）10が挙げられる。容器は、カルボニル分子を蒸発させるように加熱される（例えば、４５〜１２０℃、より狭くは５０〜８０℃）ことができ、カルボニル蒸気の出口流れ１０６をブレードの方へ向けるように配置された出口１０４を有する放出弁１０３を備える。第二の供給源容器が、少なくとも部分的に室の外側にある場合は、放出弁は、室の真空を解除せずに第二の供給源の補充ができるように配置され得る。例えば、放出弁を備える細長い放出導管が、容器から延在して室に入り込むことができる。例示的な流れ１０６は、軸線５０６に平行となり得るかあるいは軸線５０６と共にブレード２０へ収束し得る中心線／軸線５０８を有する。金属の流れとカルボニルの流れとからの材料の同時の堆積が、ブレードの所望の被覆領域の上に生じる。これらの流れは、蒸発速度に応じて拡散によってあるいは自由分子分散によって混合する。例示された実施態様では、第一の成分とカルボニルの例示的な流れは、一対の噴流（ｐｌｕｍｅ）を形成するように個々に発散する。噴流は有利には、少なくともブレードの所望の被覆領域に沿って重なるように拡散混合によって互いに収束し得る。流れは、所望のブレード表面上およびマスク上に堆積材料層１１０を徐々に堆積させる。例示的な実施態様では、ブレードは、被覆の均一性のためにあるいは複数の部位に堆積するように、連続的にまたは往復して回転し得る。有利にはカルボニルの一酸化炭素は、気体の形態で堆積材料表面から除去され、主として一つまたは複数の第二の成分として一つまたは複数の耐熱金属を残す。これを達成するためには、ブレード温度は、そのような蒸発に必要な対応する最低温度レベルを与えるほど十分に高く保持されるのが有利である。堆積材料の炭素含有量の制御は、堆積材料成分のイオン化によって、従って堆積表面に到達する前のＯＭＣの部分的解離によって達成できる。イオン化は、欠陥を低減し、堆積材料の密度を増加させることができる。加熱は、第二の電子銃１２２により供給される電子ビーム１２０によって達成できる。ブレード温度は、遠隔温度検出器１２４（例えば赤外線検出器）または接触式検出器１２６（例えば熱電対）などによって測定できる。このような検出器は、適切な通信ラインを介して制御システム１３０に接続でき、制御システム１３０はさらに、電子銃、供給源、およびモータに接続できる。制御システム１３０は、室内の真空を維持する真空��ンプ１３２、室内圧力検出器１３４などの付加的な検出器などといったその他の装置に接続できる。カルボニルの流量のための質量流量制御装置が、制御システムの制御下の放出弁の絞りによって実現できる。制御システムは、堆積プロセスのフィードバックループ制御を提供するようにプログラムされ得る。これは、個々の成分の絶対堆積速度および相対堆積速度と、堆積材料の化学的および物理的性質に影響を及ぼし得るその他の性質（例えば、温度、圧力、および同様のもの）とを含むことができる。フィードバックループは、さまざまな、直接測定されたパラメータと算出されたパラメータの一方または両方に応答できる。例えば、システムは、有機金属化合物の蒸発速度を一定に維持するようにプログラムできる。蒸発される有機金属化合物の流量は、流量測定システム（例えば、通常の熱量測定システムを用いて）によって測定できる。制御システムは、一定の堆積材料化学組成を維持するように、ＣＶＤ供給源の温度を変えてＥＢＰＶＤフラックスとＣＶＤフラックスとの間の所望の平衡を維持するのにフラックス値（例えば、リットル毎分）を用いることができる。代替として、組成勾配を、堆積材料の深さの全体または一部に亘って付けることができる。
【００２３】
シャッタシステム１４０が、供給源からブレードへの流れ経路を遮らない第一の位置（実線）と、流れ経路を遮る第二の位置（破線）１４０’とを有し得る。装置が初期の目標操作状態にされる準備中は、シャッタは、第二の位置１４０’に位置し得る。この段階において、インゴット材料は、たまりを形成するように溶融され、放出弁１０３が閉じたままでＯＭＣは目標操作温度範囲に加熱され、ブレードは、第二の電子銃によって（例えば、ビーム１２０で）目標操作温度範囲に予熱され得る。予熱は、表面不純物の熱分解および脱着によって堆積表面を清浄化すように作用し得る。パラメータが初期の目標範囲内に入ると、シャッタおよび放出弁は、ブレードを堆積に曝すように開けられる。堆積中は、ブレードは、第二の電子銃１２２によって、熱放射（例えば、たまり内の溶融金属からの）によって、および、凝縮の潜熱によって、加熱され得る。第二の電子銃は、温度が操作目標範囲の最大値を超える場合は、止められ、温度が目標範囲内にある限り、止められ得る。しかしながら、それは、温度が目標範囲の最小値を下回る場合は、スイッチが戻されて作動され得る。堆積後の熱処理によって、さらに堆積材料は均質化されるとともに、堆積材料は基体と一体化され得る。
【００２４】
（実施例）
例示的なインゴットは、５９％のＮｉ、１５％のＣｒ、１２％のＣｏ、９％のＡｌ、３％のＴｉの合金から成る７０ｍｍの直径の正しい円柱である。インゴットを加熱する電子銃は、２０ｋＶおよび１．９Ａで作動される。Ｗ（ＣＯ）6であるＯＭＣは、銅容器内で６５℃の循環水によって加熱される。容器出口は、６ｍｍの直径の円形オリフィスである。供給源中心線の隔たりは、１５０ｍｍである。供給源−基体の隔たりは、３００ｍｍである。堆積を受ける基体は、重量で、１５．７％のＣｒ、１１％のＣｏ、１．５％のＭｏ、５．５％のＷ、２．７％のＡｌ、４．７％のＴｉ、０．２％のＮｂ、０．１％のＣ、残部のＮｉ、および不純物から成る公称組成と、５．５％のＣｒ、１０．３％のＣｏ、１．６％のＭｏ、５．５％のＷ、８．４％のＴａ、２．４％のＲｅ、６．５％のＡｌ、０．０５％のＴｉ、０．０３％のＨｆ、０．１％のＣ、残部のＮｉ、および不純物から成る公称組成と、のいずれかから形成される。基体温度は、公称８５０℃に維持される。正確に中心線間にある堆積材料組成は、６５．０％のＮｉ、１９．１％のＣｒ、６．６％のＡｌ、８．０％のＷ、０．０９％のＣであると測定された。第一の供給源の中心線における堆積材料組成は、５８．０％のＮｉ、１４．２％のＣｒ、１１．５％のＣｏ、８．９％のＡｌ、２．７％のＴｉ、３．０％のＷ、０．１３％のＣであると測定された。第二の供給源の中心線における堆積材料組成は、５３．１％のＮｉ、１０．６％のＣｒ、６．８％のＡｌ、２．３％のＴｉ、１３．２％のＷ、０．１５％のＣであると測定された。
【００２５】
図３は、第一の供給源６２と第二の供給源６４とに追加できる第三の供給源２００の追加を示す。第三の供給源２００は、第二の供給源６４と同様であるが、異なる有機金属化合物２０２を含み、軸線５１０に沿ってこの化合物の流れ２０４を放出できる。図３は、ブレードの代わりに板２１０としてワークピースをより一般的に示す。ワークピースは、その露出表面２１４の頂上で堆積材料２１２を受ける。堆積材料は、第一の供給源６２からの第一の成分と、第二の供給源６４および第三の供給源２００からの複数の第二の成分とを含む。このようなシステムによって堆積される例示的な材料は、同時にＷとＭｏの実質的な濃度（例えば、少なくとも２％）を有する超合金を含む。例示的な特定の堆積材料の一つは、５２．８％のＮｉ、１５．０％のＣｒ、７．０％のＡｌ、２．０％のＴｉ、８．２％のＷ、４．１％のＭｏ、０．１６％のＣである。代替として、第二の供給源と第三の供給源とは、堆積の均一性を与えるように類似した材料とすることができる。
【００２６】
図４は、図１および図３のシステムに類似するシステムを示すが、第二の供給源２２０は、第一の供給源６２からの流れを取り囲みかつ有機金属蒸気の最初は環状の流れ２２６を放出する環状スロットまたは環状開口部／ノズルアレイの形態の出口２２４を有する、環状放出マニホールド２２２を備えるように形成される。マニホールドは、導管／管２３２によって容器２３０に結合される。環状流れは、マニホールドの正反対の部分からの流れ部分が、第一の供給源６２とその流れとの中心線と一致するシステム中心線に沿って合流するときに、崩壊する。
【００２７】
図５は、ワークピース２１０が、第一の供給源の中心線に対する垂直から外れる角度に保持される、代替のシステムを示す。第二の供給源２４０は、容器２４４の出口から延在する短い放出導管２４２を有する。第二の供給源の流れ２４６は、ワークピースにおけるより良好な流れの重複のために、第一の供給源の中心線／軸線と交差する中心線／軸線５２０を有する。
【００２８】
図６は、第二の供給源２５０が、その流れを金属蒸気流れの中に同軸に放出する、代替のシステムを示す。その細長い出口導管２５２は、金属蒸気流れの中に延在しており、それによって、導管２５２の出口２５４から出るカルボニルは、第一の供給源からの流れの中に同伴されるようになる。このようなシステムは、二つの供給源からの流れのより密接かつ均質な混合を与えることができる。代替として、出口２５４は、第一の供給源の流れの中に配置されるが、それ自体の流れの中心線が第一の供給源の流れの中心線とは平行／オフセットまたは収束するように、向けられる。
【００２９】
図７は、第二の供給源２８０が、超音波（ｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃ）ノズル２８４からのＯＭＣ流れ２８２を放出する、システムを示す。流れ２８２は、中心線５４０を有しており、この中心線５４０は、例示的な実施態様では、第一の供給源の中心線に対する平行から外れて、第一の供給源の中心線と交差する。このようなシステムは、第二の供給源の流れの視準（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）を提供し得る。第二の供給源の流れは、ワークピースの寸法に従って、より狭くあるいはより広くすることができる。
【００３０】
もう一つの代替のシステムは、堆積材料の一つまたは複数の第二の成分を提供するための一つまたは複数の有機金属化合物の電子ビームで誘起される解離を生じさせるように、電子ビームによる堆積表面の照射を含むことができる。このような非熱的解離は、熱的解離と共にあるいは熱的解離の代わりに行うことができ、また、解離範囲を制御することができる。
【００３１】
例示的なプロセスパラメータは、基体材料、堆積材料、基体形状寸法、および装置能力に基づいて変わり得る。１１〜１２％のＣｏ、１２〜１４％のＣｒ、７〜８％のＡｌ、１．５〜２．５％のＴｉ、２〜４％のＭｏ、１０〜１２％のＷ、０．１〜０．３％のＣを有するＮｉ基材料の例示的な堆積では、部品の操作温度は、８００〜１０５０℃、より狭くは８５０〜１０００℃とすることができる。カルボニル供給源の温度は、４５〜９０℃、より狭くは５０〜７５℃とすることができる。電子ビーム電流は、１．７〜２．５Ａ、より狭くは１．８〜２．２Ａとすることができる。室圧力は、０．０１Ｐａより低いものとすることができる。堆積速度は、５〜３０μｍ／ｍｉｎ、より狭くは１５〜２０μｍ／ｍｉｎとすることができる。
【００３２】
本発明の１つまたは複数の実施態様を説明した。それにもかかわらず、本発明の精神および範囲から逸脱せずにさまざまな変形を行い得ることが理解されるであろう。例えば、高圧タービンブレードで特に有用となるとはいえ、方法は、他のブレード、他のタービンエンジン部品およびタービンのものでない部品に適用できる。特定のタービンエンジンの部品または他の部品あるいは被った特定の摩耗または損傷の詳細は、任意の与えられた修復の詳細に影響を及ぼし得る。方法および装置は、さまざまな非修理用途に使用することができる。従って、他の実施態様は、添付の請求項の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の原理に従う修理装置におけるタービンエンジンブレードの部分外略図である。
【図２】図１のブレードの損傷領域の図である。
【図３】第二の堆積装置の部分概略図である。
【図４】第三の堆積装置の部分概略図である。
【図５】第四の堆積装置の部分概略図である。
【図６】第五の堆積装置の部分概略図である。
【図７】第六の堆積装置の部分概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
２０…ブレード
２６…エーロフォイル
３０…前縁
３０’…損傷した前縁部分
３２…後縁
４０…マスク部材
５０…室
５２…堆積装置
６２…第一の供給源
６４、２２０、２４０、２５０、２８０…第二の供給源
６５…るつぼ
６６…インゴット
７６…電子ビーム
７８…電子銃
９０…金属蒸気の流れ
１０２…有機金属化合物
１０６…カルボニル蒸気の出口流れ
１００…容器
１１０…堆積材料層
１３０…制御システム
２００…第三の供給源
２１０…板またはワークピース
２１２…堆積材料
２２６…環状の流れ
５０６…第一の供給源の軸線
５０８、５１０、５２０…中心線／軸線
【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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【図７】
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