(57)【要約】【課題】ガスタービン・エンジンの構成部品などの部品を、内部空間を有するように形成又は再生するための方法を提供する。【解決手段】部品を、内部空間を有するように形成又は再生するための方法。内部空間内に配置されることになる少なくとも１つの部分を有する耐火性金属のブロッキング要素をその場で形成する。材料を添加し、ブロックキング要素は、その材料の内部空間への侵入を少なくとも部分的に防止する。ブロッキング要素は、除去される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間内に配置されることになる少なくとも１つの部分を有する耐火性金属ベースのブロッキング要素をその場で形成し、少なくとも部分的に溶融することを包含する、形成するステップと、
材料を部品に添加するステップと、
ブロッキング要素を除去するステップ、
を含み、ブロッキング要素は、材料が内部空間へ入るのを少なくとも部分的に防止することを特徴とする、部品が内部空間を有するように形成又は再生する方法。
【請求項２】
前記添加するステップが、連続堆積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】
前記形成することが、スパッタリングあるいは溶射のうちの少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記形成するステップが、
前記ブロッキング要素の予成形された第１の部分を導入することと、
前記ブロッキング要素の第２の部分をその場で形成すること、
を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第２の部分を形成することが、ワイヤ、テープ、粉末及びペーストのうちの少なくともいずれか１つを適用することと、それらを少なくとも部分的に溶融することを含んでなることを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも部分的に溶融することが、レーザー加熱によるものであることを特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第２の部分を形成することが、スパッタリング及び溶射のうちの少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項８】
前記形成するステップが、切断、スタンピング及び鋳造のうちのいずれか１つを含む方法によって前記第１の部分を形成することと、バインダーと、１つ又はより多くの耐火性金属を含む粉末から前記第２の部分を形成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９】
前記第２の部分が、本質的に前記耐火性金属粉末と前記バインダーのみからなることを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記耐火性金属が、耐火性金属の混合物からなることを特徴とする、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記添加するステップが、溶接、レーザークラッディング及び拡散ろう付けのうちのいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記形成するステップが、耐火性金属粉末とバインダーを混合することを含むことを特徴する、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記形成するステップが、混合された耐火性金属粉末とバインダーを前記部品に適用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１４】
前記形成するステップが、前記適用された耐火性金属粉末とバインダーを整形することをさらに含むことを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記部分が、前記内部空間の既存の部分内に導入される第１の部分と、第２の部分を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記部品が、それまでに欠損した前記内部空間を有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
前記添加するステップが、第１と第２の成分粉末の混合物を含む粉末材料を用いて拡散ろう付けすることを含み、第２の成分粉末は、重量において、成分粉末の大部分を占め、かつ、第１の粉末が溶融すると、第２の粉末を浸透させるよう機能することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の成分粉末が、その組成において、前記第２の成分粉末における場合よりもずっと多くの融点降下剤を含むことを特徴とする、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記第１と第２の成分粉末が、１：１０から１：２の質量比で存在することを特徴とする、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の成分粉末が、少なくとも２．５％のホウ素を含み、前記第２の成分粉末が、０．５％未満のホウ素を含むことを特徴とする、請求項１７記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の成分粉末が、少なくとも２％のホウ素を含み、前記第２の成分粉末が、１％未満のホウ素を含むことを特徴とする、請求項１７記載の方法。
【請求項２２】
前記第１と第２の成分粉末が、ニッケルをベースとするものであることを特徴とする、請求項１７記載の方法。
【請求項２３】
前記内部空間が、前記部品の第１の材料が欠損した損傷部位まで延びていることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項２４】
前記方法が、ベース面を作製するために、前記損傷部位からその他の材料を少なくとも部分的に除去することをさらに含み、前記材料を添加するステップにより、前記第１の材料とその他の材料に代えて部分的にそのベース面上に前記材料を添加することを特徴とする、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記材料の大部分が前記第１の材料を置き換えることを特徴とする、請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記ブロッキング要素が、
前記内部空間に接する前記部品の内部面を再形成するのに有効な形状を有する第１の面部分を有し、
前記配置することにより、前記部品の損傷を受けてない部分からその第１の面部分を少なくとも部分的に突出させ、かつ、
前記材料を添加するステップが、その第１の面部分上に前記材料を添加することを含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項２７】
前記部品が、内部冷却型の、ガスタービン・エンジンのタービンセクションの構成部品であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項２８】
前記材料が、ニッケル基超合金とコバルト基超合金からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項２９】
前記部品が、ニッケル基超合金とコバルト基超合金からなる群から選択される基体材料を含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３０】
前記部品がエアフォイルを有するブレードであり、かつ、前記材料がそのエアフォイルの先端に沿って添加されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３１】
前記材料が、少なくとも２．０ｍｍの深さまで添加されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３２】
前記エアフォイルの外郭を復元するために前記材料を機械加工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３３】
前記除去するステップが、化学的な除去と機械的な除去のうちの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３４】
前記少なくとも部分的に溶融することに供された前記ブロッキング要素の第１の部分をその場で機械加工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３５】
前記機械加工することが、前記部品と前記第１の部分を同時に機械加工することを特徴とする、請求項３４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケル基又はコバルト基超合金部品の製造、再生及び修復に関する。より詳細には、本発明は、欠陥を有する、摩耗した及び／又は損傷した、タービンと、圧縮機ブレード並びにベーンと、ブレードのアウターエアシールと、移送ダクトセグメントを包含するガスタービン・エンジン部品の修復及び／又は再生に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン・エンジンの部品は、摩耗したり損傷したりする。部品の中程度の摩耗及び損傷でさえも、エンジンの最適な動作の障害となり得る。特に重要な領域には、シールなど、ガス経路と相互作用する種々のブレードとベーンのエアフォイルなどの部品が包含される。摩耗並びに損傷は、それら部品の空力的効果に害を及ぼし、動的力の不均衡を生じさせ、さらに、極端な場合には摩耗／損傷した部品を構造的な危険にさらす場合さえある。
【０００３】
ガスタービン・エンジンの摩耗又は損傷した部品のより多彩な修復法に関する様々な技術が提案されている。米国特許第４，８２２，２４８号公報には、ニッケル基又はコバルト基超合金材料を堆積するのにプラズマトーチを用いることが開示されている。米国特許第５，７３２，４６７号公報には、そのようなタービンの構成要素における亀裂を補修するための、高速フレーム（ＨＶＯＦ）溶射技術と低圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）技術を開示している。また、米国特許第５，７８３，３１８号公報においても、レーザー溶接とプラズマ転写アーク溶接に加えてＬＰＰＳ技術が開示されている。米国特許第６，０４９，９７８号公報は、ＨＶＯＦ技術のさらに進んだ使用法を開示している。そのような技術は、元の断面、あるいはほぼ元の断面を復元するために、補修材料を堆積させる制限された機能を提供するのである。しかしながら、補修材料の構造的特性は、ベース材料の構造的特性に対応して、実質的に制限される場合がある。米国特許第４，００８，８４４号公報及び第６，５０３，３４９号公報には、液相拡散ろう付けによる修復方法並びに修復材料が開示されている。そのような修復材料は、商品名ターボフィックス（ＴＵＲＢＯＦＩＸ（登録商標））で市販されているものから入手可能である。
【０００４】
亀裂（クラック）は、どちらかといえば細長い（例えば、０．２５ｍｍ以下）である場合が多いが、エンジンが風雨にさらされる状況や酸化の影響によっては、もっと幅が広がる場合がある。細い亀裂に関しては、拡散接合の形成によるクラック補修（即ち、広くするような機械処理をクラックに施すことのない）が好ましい。これは又、金属基体において亀裂の「ヒーリング」とされる。ヒーリングの利点とは、クラックを横切るごくわずかな移動距離により、十分な拡散が可能であり、それにより、クラック内で融点降下剤を材料から放散させて、かつ、ベース材料の組成に非常に近い組成を残しておくことができることである。通常のニッケル基超合金の場合、それにより、ベース材料の機械特性に近い、修復領域の等温凝固構造体が得られる。
【０００５】
もっと大きな欠陥（例えば、大きな欠損、摩耗領域、あるいはベース材料表面を清浄化にするのにルータ加工（ｒｏｕｔｉｎｇ  ｏｕｔ）を要する汚染されたクラック）の場合、「堆積」補修が必要である（例えば、補修材料部分が、最も近い基体のベース材料から約１ｍｍ以上堆積される場合）。ほとんどの場合、クラック補修と堆積補修の両方に同じ合金混合物を使用することができるが、反復堆積（ビルドアップ）修復に関しては、特別に設計された「予成形品」（即ち、人工物（プロテーゼ）やビスケット）を作製することができる。ビルドアップ修復に関して、必要な拡散距離に相対した拡散時間における制限のために、通常、部分的な等温構造しか得られない。そのため、クラック修復の場合、決まった粒状組織を有するベース合金に非常に似てしまう傾向があるが、ビルドアップ修復では、ほぼ同様に粗く、球形を有する微細構造となる。
【０００６】
冷却通路を有する部品に対して、通路が損傷部位又は摩耗部位を横切る場合に、それらの通路を保護するための種々の技術が提案されている。米国特許第６，７４２，６９８号公報は、エアフォイルの後縁領域に沿った溶接修復に使用する耐火性金属のインサート部材を開示している。また、米国特許第５，９３５，７１８号公報には、ろう付け修復並びにはんだ付け修復に用いるインサート部材が開示されている。本願対応の米国出願と共に係属中の米国特許出願第１１／１２３，７６９号では、耐火性金属のインサート部材をその場で形成することが開示されている。
【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
【特許文献５】米国特許第６，７４２，６９８号明細書
【特許文献６】米国特許第５，９３５，７１８号明細書
【特許文献６】米国特許出願第１１／１２３，７６９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は、内部空間を有するように、ガスタービン・エンジンの構成部品などの部品を形成又は再生する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、内部空間、即ち空洞を有するように部品を形成又は再生する方法に関する。耐火性金属のブロッキング要素が、少なくとも内部空間内の一部に現場で形成される。その形成するステップには、少なくとも部分的な溶融が包含される。材料を添加し、ブロッキング要素により、その内部空間への材料の侵入が、少なくとも部分的に防止されるｓ。
【０００９】
様々な実施の形態において、形成するステップには、ブロッキング要素の、予成形した第１の部分を導入することと、第２の部分をその場で形成することが含まれる。材料は、連続的な堆積によって添加することができる。第１の部分の形成は、原料シートからの１つ又はより多くの切り出し、スタンピング及び鋳造を包含する。第２の部分は、耐火性金属粉末とバインダーの組み合わせから形成することができる。第２の部分は、本質的に、耐火性金属粉末とバインダーのみからなるものであってよい。耐火性金属粉末は、耐火性金属の混合物であってよい。
【００１０】
本発明の形成するステップは、耐火性金属粉末とバインダーを混合することを含んでよい。混合した耐火性金属粉末とバインダーを、部品に適用することができる。適用された耐火性金属粉末とバインダーを整形することができる。添加方法は、溶接（例えば、ガス−タングステンアーク溶接）、レーザー被覆加工（クラッディング）あるいは拡散ろう付けの少なくともいずれか１つの方法を含んでよい。
【００１１】
内部空間の既存の部分内に導入される第１の部分と第２の部分から、その部分を構成することができる。部品は、補修前には内部空間がないものであってよい。添加ステップは、第１の成分粉末と第２の成分粉末からなる粉末材料を用いた拡散ろう付けを含んでなるものであってよい。ここで、第２の成分粉末は、重量において上記粉末材料の大部分を占め、かつ、第１の成分粉末は、溶融すると、第２の成分粉末への浸透物として機能する。第１の成分粉末は、その組成において、第２の成分粉末の組成における量を十分に超える量の融点降下剤を含むものであってよい。第１と第２の成分粉末は、１：１０〜１：２の質量比で存在し得る。第１の成分粉末は、少なくとも２．５％のホウ素を含み、第２の成分粉末は０．５％未満のホウ素を含んでよい。第１の成分粉末は少なくとも２％のホウ素を含み、第２の成分粉末は１％未満のホウ素を含んでよい。第１と第２の成分粉末は、ニッケル基のものであってよい。内部空間は、部品の第１の材料が欠損した損傷部位まで延在し得る。本発明の方法は、ベース面を形成するために、損傷部位からその他の材料を少なくとも部分的に除去することをさらに含むものであってよい。材料を添加するステップは、第１の材料と補足的な（その他の）材料に代わり、ベース面の上に少なくとも部分的に材料を添加するものであってよい。そのような材料は、大部分において、第１の材料と置き換えられるものであってよい。ブロッキング要素は、内部空間と接する部品の内部表面部分を再形成するのに効果的な形状を有する第１の面部分を有するものであってよい。配置するステップは、それにより、部品の損傷を受けていない部分から、第１の面部分を少なくとも部分的に突出させるものであってよい。材料を添加するステップは、第１の面部分の上に材料を添加することを含んでもよい。部品は、内部冷却型のガスタービン・エンジンのタービンセクション構成部品であってよい。材料は、ニッケル基超合金とコバルト基超合金からなる群から選択してよい。部品は、ニッケル基超合金とコバルト基超合金からなる群から選択される基体材料を含んでなるものであってよい。部品は、エアフォイルを有するブレードであってよく、かつ、材料は、エアフォイルの先端に沿って添加されるものであってよい。部品は、エアフォイルを有するブレード又はベーンであってよく、かつ、材料は、エアフォイルの後縁に沿って添加されるものであってよい。材料は、少なくとも２．００ｍｍの深さ（厚み）を有するよう添加してよい。本発明の方法は、エアフォイルの外側輪郭を復元するよう材料を機械加工することをさらに含むものであってよい。ブロッキング要素を配置するステップは、予め形成されたインサート部材をトリミングすることを含んでもよい。除去するステップは、化学的な除去かあるいは機械的な除去の少なくともいずれか一方を含んでよい。除去するステップは、引き抜くことを含んでもよい。本発明の方法は、内部空間及び熱機械疲労に対する耐性を増大する内部空間機能を有することなく稼働していた部品の再設計及び再生工程の一部であってよい。また、本発明は、拡散修復において、耐火性の犠牲金属体を融点降下剤のシンクとして使用する方法を提供する。
【００１２】
本発明の１つ又はより多くの実施態様を、以下の図面と説明により詳細に説明する。本発明のその他の特徴、目的並びに利点は、それら説明と図面、及び特許請求の範囲の記載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】
【００１３】
異なる図面における同様の符号並びに名称は同様の要素を示す。
【００１４】
図１は、ガスタービンの構成部品（例えば、ガスタービン・エンジンのタービンブレード２２）を示している。代表的なブレード２２は、プラットフォーム２８の根元２６から先端３０まで延在するエアフォイル２４を備える。エアフォイルは、正圧側３６と負圧側３８を分ける前縁３２と後縁３４を有する。プラットフォーム２８は、タービンエンジンを通るコア流路の内側境界／壁を形成する外側部分４０を有する。取付け部、即ち、ブレード根元４２は、タービンエンジンのディスク中にブレードを固定するために、プラットフォーム２８の下側中央からぶら下がっている。任意に、全て又はいくつかの部分（例えば、プラットフォーム２８とエアフォイル２４）は被覆されていてもよい。冷却通路網（図１では図示せず）を、根元の１つ以上のインレットからブレード側部、縁、先端及び／又は根元に沿って多数のアウトレットまでブレードを通って延在させてもよい。代表的なブレードは、ニッケル基又はコバルト基超合金からなるものであってよい。
【００１５】
ブレード又はその他の部品の様々な部分は、多様な損傷を受ける可能性がある。そのため、ブレードの修復、あるいは再生には、欠損した材料を補うための材料の添加が必要である。さらには、材料の添加は、最初の製造、増強、再構成などを含む種々の非損傷的状況においても又、適切である場合がある。そのような種々の状況において、補正材料は、通路網の部分などの内部空間に隣接して添加されなければならない。内部空間への、補正材料の侵入を防ぐのに犠牲的裏当て／ブロッキング要素を用い、裏当て／ブロッキング要素の上に補正材料を堆積する際に裏当て足場などとして供することが望ましい。そのような裏当て／ブロッキング要素の使用には、部品表面へのアウトレットの維持が関連する。その他の状況には、開口部近くへ補正材料を輸送することが包含される。例えば、そのような開口部としては、損傷によって形成されたあるいは、損傷した面を清浄化するための機械加工、さらには、損傷面を正確に形作ることによって形成された内部空間の割れ目が包含され得る。
【００１６】
図２は、先端３０における先端部分４８が除去され、通路／空洞５０が露呈している状態を例示している。空洞５０を遮断し、補正材料のための部分的なベースを提供するために、空洞５０内の裏当て／ブロッキング要素の一部として耐火性のインサート部材を導入し、所望の距離だけ突出させることができる。図３は、エアフォイル２４の正圧側壁部６０と負圧側壁部６２の間に配置されたインサート部材５２を示している。典型的なインサート部材５２は、シートメタルからスタンピング又はその他の方法で切断して形成することができる。インサート部材５２は、エアフォイル６４の露呈させる端面を処理（例えば、トリム／洗浄／整形）するための機械加工後に導入することができる。代表的なインサート部材５２は、空洞５０に概して対応した形状の中央ウエブ７０を備える。また、典型的なインサート部材５２は、空洞５０内に延びる（例えば、ブレードの両側に隣接する）正圧側部分７２と負圧側部分７４を有するそれらに対応した壁構造体を具備する。
【００１７】
製造やその他の制約のため、又は必要に応じて、インサート部材５２と隣接するブレードの無傷な部分の間には１つ以上の空隙８０が存在し得る。そのような空隙８０を閉じ、また、任意にインサート部材を固定するのを容易にするために、ブレードとインサート部材５２の間に耐火性金属のペーストビーズ８２を適用することができる。代表的なペーストビーズ８２は、耐火性金属粉末とバインダーから形成される。インサート部材５２とペーストビーズ８２を合わせて、裏当て／ブロッキング要素を形成することができる。導入後、ペーストビーズ８２を、（例えば、補正材料に沿って所望の最終形状を有する空洞を得るために、インサート部材５２と連続した滑らかな形状を作るのに）彫刻など、１つ又はより多くのさらなる整形工程に供することも可能である。（もし行われた場合）ペーストビーズ８２の機械的な整形後、ビーズを加熱して、少なくとも部分的に溶融させてもよい。典型的な加熱は、機械保持式又は手持ち式のレーザー装置で行うことができる。ビーズを溶融させることにより、その局限的な有孔性を低減し、ペーストビーズとインサート部材５２を機械的に一体化することを容易にでき、かつ、ペーストビーズをより機械加工し易くできる。
【００１８】
図４は、面６４の上に若干フラッシングしている、溶融後のペーストビーズを示している。溶融したビーズは冷却後に機械加工することができる。典型的な機械加工には、インサート部材と面６４を同時に機械加工することが包含され得る（図５）。その後、補正材料９０を、適当な連続堆積法（例えば、拡散ろう付け、レーザークラッディング、あるいはガス−タングステンアーク溶接）によって適用することができる（図６）。必要とされる補正材料９０を適用した後、残っているインサート部材５２とペーストビーズ８２を（例えば、化学的浸出により）除去する。補正材料９０を、外面９２を軽減するよう機械加工してよい（図７）（例えば、エアフォイルの元の外郭に一致させるように復元する）。ペーストビーズ８２を溶融し、次いで機械加工することにより、補正材料９０の滑らかな内部表面を得るのが容易になる。滑らかかつ精確にすることにより、ビーズ８２を溶融させなかった場合に比べて、補正材料９０とビーズ８２の間の化学的相互作用を低減できる。
【００１９】
図８〜図１０は、さらに別の代替実施態様を示しており、この例では、耐火性金属のペースト１２０が、予成形されたインサート部材のない、即ち、別の部材として裏当て要素を形成するのに使用されている。ペースト１２０は、種々の技術によって、その場で成形、もしくは整形することができる。ペーストは、復元材料を適用する前に、ビーズ８２を同様に溶融し、機械加工することができる。
【００２０】
耐火性金属ペースト代替的に使用する場合、その他の形態の耐火性金属並びに移送機構を使用することができる。乾燥耐火性金属粉末、テープ又はワイヤを適用し、次いで、少なくとも部分的に溶融してよい。レーザー以外の方法の溶融する手段を利用することも可能である。前述の例は、溶融前に全ての耐火性金属材料を予め配置することを包含するが、その他の代替方法もある。多数の代替的な方法には、少なくとも耐火性金属材料のいく分かを堆積させることを包含する。代表的な堆積方法は、溶射又はスパッタリングによるものである。溶射は、耐火性金属の粉末又はワイヤ原材料によるものであってよい。スパッタリングは、放電（ＥＳＤ）装置の使用を含んでもよい。ペーストを用いる場合、予成形したインサート部材と組み合わせて堆積しても、そうでなくてもよい。堆積後、ペーストに関して上述したのと同様の機械加工やその他の処理加工を行ってもよい。
【００２１】
堆積法の一例において、図１１は、内側プラットフォーム２０４と外側シュラウド２０６の間に延在するエアフォイル２０２を有するベーン２００を示している。エアフォイルは、前縁２０８と後縁２１０のそれぞれ有する。ベーンの冷却通路網は、前縁の冷却孔２１２と後縁スロット２１４の形態のアウトレットを備える。ブレードのエアフォイルの場合同様、エアフォイルの前縁領域は、特に異物による損傷を受けやすく、後縁領域は、特に熱機械疲労の影響を受けやすい。そのため、前縁は、チップ２２０を有したり、スロット２１４から延びる亀裂２２２を（例えば、正圧側に沿って）有したりすることがある。図１２と図１３は、その場で裏当て／ブロッキング要素を形成するために、冷却孔２１２とアウトレットスロット２１４内に溶射された耐火性金属の材料２３０を示している。材料２３０により、冷却孔２１２とスロット２１４に隣接してベーン上に堆積された補正材料２３２の侵入を防ぐ。
【００２２】
補正材料９０と２３２（復元又は修復材料）は、様々な方法で適用することができる。代表的な方法は、レーザークラッディングや拡散ろう付けなどの高エネルギー法である。代替的に、溶接（例えば、ガス−タングステンアーク溶接）による方法も可能である。好ましい拡散ろう付けには、米国特許第４，００８，８４４号公報に開示されるような液相（ＴＬＰ）形成法の利用が包含される。上記特許公報の全ての内容は、本明細書に開示されたと同様に組み込まれる。この方法では、複数の合金の粉末が、適用装置により、予混合又は混合された形態で供給される。成分粉末は、ワークピースの特性を考慮して選択することができる。代表的な成分粉末は、ＴＬＰ形成粉末及び主粉末を含む。代表的な主粉末は、所望する被膜と同様な組成を有するものであってよい。ＴＬＰ粉末は、ホウ素及び／又はケイ素などの融点降下剤を少なくとも１種含む以外は、通常同様の組成を有するものであってよい。そのような融点降下剤が、主粉末中と比較して、ＴＬＰ形成粉末中に十分により高い濃度で存在することにより、ＴＬＰ形成粉末の融点を比較的低下させて、溶融したＴＬＰ形成粉末が主粉末中及び基体中へ侵入するのを容易にすることができる。主粉末中のそのような融点降下剤は、基本的に廃棄されるものであり、修復材料における融点降下剤の総量を増加させる（従って、再溶融温度を危険にさらす）。
【００２３】
ワークピース（例えば、例示のブレード２０２やベーン２００）は、ニッケル基又はコバルト基超合金基体からなるもの、あるいは（例えば、保護コーティングを有する基体など）そのような基体を含むものであってよい。（例えば、損傷に加えて洗浄と準備に起因して）基体から欠損した材料を補う、あるいは増強する（例えば、製造欠陥を塞ぐ、異種材料で被覆する、あるいはその他の）ために被膜を形成するのに、本発明の方法を用いることができる。
【００２４】
材料を適用する前に、適用部位から汚染物質を除去してもよい。局限的、又は全体的に保護コーティングを除去するか、あるいはそのまま残しておいてよい。コーティングを除去するには、グリットブラスト（例えば、セラミックバリアコーティングに対して）、又は酸溶液（例えば、金属コーティングに対しては塩酸／硝酸溶液など）にさらすことによって行うことができる。エンジン稼働中に形成される粘性の酸化物を除去するのに、真空洗浄、フッ化物イオン洗浄などのその他処理工程を使用することができる。酸化生成物が亀裂深部にまで達している場合、フッ化物洗浄が通常最も適している。腐食生成物の場合、化学的手段あるいはグリットブラストによって除去することも可能である。
【００２５】
使用する場合、インサート部材５２は、（例えば、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン及びそれらの合金／組み合わせからなる群から選択される）耐火性金属で予成型されたものであってよい。代表的な形成法は、原料シートから形成するものであってよく、切断及び整形（例えば、折りたたみ／折り曲げ又はスタンピング）を含む。ペースト８２，１２０，２３０は、そのような耐火性金属の１種以上の粉末と１種以上のバインダーを混合して作製することができる。典型的なバインダーは、米国ミシガン州マジソンハイツのウォールコルモノイ社から入手可能なニクロブレーズ・エス（ＮＩＣＲＯＢＲＡＺ（登録商標）  Ｓ）バインダーである。ペーストの（例えば、ペーストがその程度に対して、適用した材料９０，２３２から融点降下剤を抜き取るシンクとして機能する）拡散特性を最適にするには、それぞれ異なる耐火性金属の混合物を使用するのが、特に好ましいであろう。融点降下剤を抜き取ることにより、適用された材料並びに隣接する基体材料中に残存する降下剤部分が除去される。これにより、適用材料と隣接する基体の材料の再溶融温度が高くなり、最適な成分性能に改善することができる。同様に、ペースト混合物は、耐火性でない成分を含むものであってもよい。修復材料及び／基体との望ましい相互作用を得るために、そのような耐火性ではない成分と置き換えることができる（例えば、修復材料中へ拡散させるために供給する成分、シンクとして機能させるために供給する、あるいはその他の化学的反応のために供給される成分など）。
【００２６】
典型的なＴＬＰ修復において、裏当て／ブロッキング要素の形成後、修復材料であるペーストパッチを、部品上の部位に適用する。代表的な粘性の修復材料ペーストは、合金粉末と、汚染を避けるために溶剤を含まない適当な揮発性バインダーを組み合わせて形成される。バインダーは、ペーストを加熱した際に、望ましくない残留物を後に残すことなく燃え尽きることができるものである。ＴＬＰ材料が溶融し始める前にバインダーが（例えば、１，０００°Ｆ（８１０．９２８Ｋ）以下で）燃え尽きることが好ましい。代表的なバインダーは、米国ミシガン州マジソンハイツのウォールコルモノイ社から入手可能なニクロブレーズ・エス（ＮＩＣＲＯＢＲＡＺ（登録商標）  Ｓ）バインダーである。
【００２７】
接合を開始させるには、ペーストを適用したエアフォイルを加熱する。代表的な工程サイクルにおいて、部品並びにペーストを、適切な保護雰囲気（例えば、不活性ガス、真空又は工程と不利に相互作用しないその他のガス）中で加熱する。ニッケル基超合金系の場合、典型的な温度は、約２，２００°Ｆ（約１４７７．５９Ｋ）（例えば、２，１５０〜２，２７５°Ｆ（１４４９．８２〜１５１９．２６Ｋ））である。典型的な加熱時間は、５〜２４時間（例えば、１０時間）である。加熱処理は、第２の成分粉末全体にわたり、かつ、裏当て／ブロッキング要素を設けた部分を有する隣接する基体内への降下剤の拡散を十分なものとする程度であることが好ましい。この加熱工程の後、部品を急速に冷却してよい。次に、コバルト基超合金の場合の代表的な工程サイクルでは、部品とペーストを保護雰囲気中で、加熱時間を短くするために、より高い温度まで加熱する。代表的な温度は約２，３００°Ｆ（約１５３３．１５Ｋ）（例えば、２，２５０〜２，３５０°Ｆ（１５０５．３７〜１５６０．９３Ｋ））であり、加熱時間は約３０分以下、好ましくは１５分以下であり、その後急速に冷却する。
【００２８】
修復又は復元材料を適用するための代替的な技術としては、種々の溶接法が包含される。代表的なガス−タングステンアーク溶接法が、米国特許第６，７４２，６９８号公報に開示されている。その他の方法にはレーザークラッディングがある。典型的なレーザークラッディング法では、自動視野制御装置により、超合金粉末が（例えば、一定の流速で）供給される。次いで、粉末は、下方の基体材料、又は、レーザーによって予成形された下方のクラッド層と共に溶融される。
【００２９】
修復又は復元材料を適用した後、浸出によって裏当て／ブロッキング要素を除去することができる。部品の外郭は、適用材料を機械加工することによって復元することができる。その後、部品を熱時効処理に供してよい。被覆を（被覆が元のままである場合、機械加工されたパッチ領域上全体、あるいは局限的に）適用することができる。
【００３０】
本発明を１つ又はより多くの実施態様によって説明してきた。しかしながら、本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく、種々の変更がなし得ることは理解されるであろう。例えば、本発明の方法は、タービンブレード並びにベーンに特に有用であるが、その他のブレードや、他のタービンエンジン部品、あるいはタービンではない部品にも適用可能である。特定のタービンエンジン部品、その他の部品の細部、並びに特定の摩耗や損傷は、既存の復元方法の細部に影響を与えるであろう。従って、その他の実施態様は、特許請求の範囲の記載に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ガスタービン・エンジンのタービンブレードの図である。
【図２】修復中の図１のブレードのエアフォイルの一部を示す拡大図である。
【図３】修復の第１段階中のライン３−３における図２のエアフォイルの断面図である。
【図４】修復の第２段階中の図３のエアフォイルの図である。
【図５】修復の第３段階中の図３のエアフォイルの図である。
【図６】修復の第４段階中の図３のエアフォイルの図である。
【図７】修復の第５段階中の図３のエアフォイルの図である。
【図８】代替の修復法の中間段階にある図１のブレードのエアフォイルの一部を示す拡大図である。
【図９】図８のエアフォイルの断面図である。
【図１０】代替の修復法の後段階にある図９のエアフォイルの図である。
【図１１】ガスタービン・エンジンのタービンベーンを示す図である。
【図１２】ライン１２−１２における、修復の中間段階にある図１１のベーンのエアフォイルの断面図である。
【図１３】ライン１３−１３における、修復の中間段階にある図１１のベーンのエアフォイルの部分断面図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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