(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ基合金製母材上にＣｏ基系ＭＣｒＡｌＹからなるアンダーコート層、トップコート層を形成してなるＮｉ基合金製部品において、前記トップコート層に損傷を受けた場合の補修方法であり、損傷を受けたトップコート層の損傷部及びこの損傷部に対応したアンダーコート層の変質部を除去する工程と、大気中で溶射粒子速度３００ｍ／ｓ以上、母材温度３００℃以下でアンダーコート層の除去部に溶射を行い耐酸化に優れたＮｉ基系ＭＣｒＡｌＹからなる別なアンダーコート層を形成する工程と、トップコート層の損傷部にＺｒＯ２系セラミックスからなる別なトップコート層を形成する工程とを具備することを特徴とするＮｉ基合金製部品の補修方法。
【請求項２】
前記トップコート層はイットリア安定化ジルコニアからなる層であり、別なトップコート層は耐酸化に優れたＺｒＯ２−Ｄｙ２Ｏ３またはＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ３からなる層であることを特徴とする請求項１に記載のＮｉ基合金製部品の補修方法。
【請求項３】
アンダーコート層の除去部に溶射を行った後、電子ビーム物理蒸着法によりトップコート層の除去部に別なトップコート層を形成することを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のＮｉ基合金製部品の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＮｉ基合金製部品の補修方法に関し、詳しくはガスタービン、ジェットエンジンなどの高温部品、特に動翼あるいは静翼に使用されるＮｉ基合金製部品の補修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の如く、動翼や静翼には一般に鍛造合金及び鍛造合金を使用されている。しかし、こうした合金のうちでも特にＮｉ基合金が多く使われている。Ｎｉ基合金は、成形性の自由度に富むので、部品の製作、部分的補修を容易に実施することができる。
【０００３】
図４はガスタービンの動翼１の概略図を示し、図５は図４の部分的な損傷部Ｘを拡大した断面図を示す。図５に示すように、母材２上にはアンダーコート層３及びトップコート層４が順次形成され、ＺｒＯ２系などのセラミックスからなるトップコート層４の一部が剥離されている。ここで、この剥離された部分をＴＢＣ（遮熱コーティング）剥離部５と呼ぶ。なお、図５中、付番６は前記剥離部５に対応する位置に形成されたアンダーコート層４の表面部の変質部を示し、付番７は剥離部５の周囲のトップコート層４に形成されたダメージ部を示す。
【０００４】
ところで、ＴＢＣ剥離部を補修には例えば低圧プラズマ溶射法が考えられる。しかし、この溶射法は、クリーニング(逆極性アーク)や８００℃を越える予熱が必要となることから、部分補修を考えると、前記トップコート層４にダメージを与える恐れがあり、全く行われていない。
【０００５】
そこで、従来、ＴＢＣ剥離部の補修は、トップコート層４及びアンダーコート層３を機械的、化学的に全面を除去した後、再び低圧プラズマ溶射法でアンダーコート層を施工し、更に大気圧プラズマ溶射法等によりトップコート層を施工することにより行なっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来の補修方法の場合、トップコート層４が部分的に損傷した場合でも、動翼全体を再コーティングせねばならず、コスト高になるという問題があった。
【０００７】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、損傷を受けたトップコート層の損傷部及びこの損傷部に対応したアンダーコート層の変質部を除去した後、大気中で溶射粒子速度３００ｍ／ｓ以上、母材温度３００℃以下でアンダーコート層の除去部に溶射によりＭＣｒＡｌＹから成る別なアンダーコート層を形成し、更にトップコート層の損傷部にＺｒＯ２系セラミックスから成る別なトップコート層を形成することにより、コート層を部分的に補修することを可能とし、コスト低減をなしえるＮｉ基合金製部品の補修方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｎｉ基合金製母材上にＣｏ基系ＭＣｒＡｌＹからなるアンダーコート層、トップコート層を形成してなるＮｉ基合金製部品において、前記トップコート層に損傷を受けた場合の補修方法であり、損傷を受けたトップコート層の損傷部及びこの損傷部に対応したアンダーコート層の変質部を除去する工程と、大気中で溶射粒子速度３００ｍ／ｓ以上、母材温度３００℃以下でアンダーコート層の除去部に溶射を行い耐酸化に優れたＮｉ基系ＭＣｒＡｌＹからなる別なアンダーコート層を形成する工程と、トップコート層の損傷部にＺｒＯ２系セラミックスからなる別なトップコート層を形成する工程とを具備することを特徴とするＮｉ基合金製部品の補修方法である。
【００１０】
本願第２の発明は、Ｎｉ基合金製母材上にアンダーコート層、トップコート層を形成してなるＮｉ基合金製部品において、前記トップコート層に損傷を受けた場合の補修方法であり、損傷を受けたトップコート層の損傷部及びこの損傷部に対応したアンダーコート層の変質部を除去する工程と、減圧下で溶射粒子速度３００ｍ／ｓ未満、母材温度６００℃以下でアンダーコート層の除去部に溶射を行う工程、トップコート層の損傷部に別なトップコート層を形成する工程とを具備することを特徴とするＮｉ基合金製部品の補修方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について更に詳細に説明する。
本発明において、溶射速度を３００ｍ／ｓ以上とするのは、３００ｍ／ｓ未満の場合、アンダーコート層の除去部に形成すべき別なアンダーコート層に酸化膜がつきやすいためである。また、基材温度を３００℃以下とするのは、３００℃を超えると、母材が加熱されてダメージを受けるからである。
【００１３】
本発明において、アンダーコート層の損傷部に形成する別なアンダーコート層としては，従来の材質Ｃｏ基系（Ｃｏ−３２％Ｎｉ−２１％Ｃｒ−８％Ａｌ−０．５％Ｙ）に対し、例えばＮｉ基系が挙げられる。また、トップコート層の除去部に形成する別なトップコート層としては、従来の材質ＺｒＯ２・８Ｙ２Ｏ３に対し、例えばＺｒＯ２−ＤｙＯ３、ＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ３が挙げられる。
【００１４】
本発明において、アンダーコート層の除去部に別なアンダーコート層を形成する手段としては、例えば溶射ガンによる溶射が考えられる。また、トップコート層の損傷部に形成する別なトップコート層を形成する手段としては、溶射ガンによりそのまま溶射を行なってもよいし、あるいは電子ビーム蒸着法（ＥＢ・ＰＶＤ法）による蒸着法でもよい。ＥＢ・ＰＶＤ法によれば、トップコート層の耐久性を一層向上することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の各実施例に係るＮｉ基合金製部品の補修方法ついて説明する。なお、下記実施例で述べる各部材の材料、数値等は一例を示すもので、本発明の権利範囲を特定するものではない。
【００１６】
（実施例１）
図１（Ａ）〜（Ｄ）を参照する。
図１（Ａ）に示すように、母材１１上には表面に変質部１２ａを有するＣｏ系材料例えばＣｏ−３２％Ｎｉ−２１％Ｃｒ−８％Ａｌ−０．５％Ｙからなるアンダーコート層１２が形成され、このアンダーコート層１２上には剥離部（除去部）１３ａ及びこの剥離部１３ａの周囲にダメージ部１３ｂを有するＺｒＯ２・８Ｙ２Ｏ３からなるトップコート層１３が形成されている。こうした状態から、まず、剥離部１３ａに対応する前記アンダーコート層１２及びアンダーコート層１２のダメージ部１３ｂをグラインダー研磨して選択的に除去し、アンダーコート層１２に開口部（除去部）１４を形成した（図１（Ｂ）参照）。
【００１７】
次に、前記剥離部１３ａに対応する部分が開口したマスキング材１５をトップコート層１３の真上に配置するとともに、前記開口部１４の真上に溶射ガン１６を配置した。つづいて、大気中で溶射粒子速度５００ｍ／ｓ、母材温度１５０℃でアンダーコート層１２の開口部１４に溶射を行なってＮｉ基系合金層即ちＮｉＣｏＣｒＡｌＹ層１７を形成し、アンダーコート層１２の補修を完了した（図１（Ｃ）参照）。更に、前記溶射ガン１６を用いて、トップコート層１２の剥離部１３ａに溶射を行って、ＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ３からなるトップコート層１８を形成し、補修を完了した（図１（Ｄ）参照）。
【００１８】
上記実施例１によれば、トップコート層１３の剥離部１３ａに対応するアンダーコート層１２及びダメージ層１３ｂを選択的に除去してアンダーコート層１２に開口部１４を形成し、真上から溶射ガン１６を用いて、大気中で溶射粒子速度５００ｍ／ｓ、母材温度１５０℃以下でアンダーコート層１２の開口部１４に溶射を行い、ひきつづきトップコート層１３の剥離部１３ａに溶射を行なうため、アンダーコート層１２を部分的に除去し、その開口部１４及びトップコート層１３の剥離部１３ａに溶射を行なうだけでトップコート層１３の補修を行なうことができる。従って、従来にように動翼全体を再コーティングすることがないので、コストを低減できる。
【００１９】
また、実施例１では、アンダーコート層１２の開口部１４にＮｉ基系合金層１７を形成するため、従来のアンダーコート層１２に比べて耐久性を向上することができる。更に、トップコート層１３の剥離部１３ａにＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ３からなるトップコート層１８を形成するため、従来のトップコート層１３に比べて耐久性を向上することができる。
【００２０】
（参考例）
図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。図２（Ａ）に示すように、母材１１上には変質部１２ａを有するＮｉ系材料例えばＮｉＣｏＣｒＡｌＹからなるアンダーコート層１２が形成され、このアンダーコート層１２上には損傷部（除去部）１３ａ及びこの剥離部１３ａの周囲にダメージ部１３ｂを有するＺｒＯ２・８Ｙ２Ｏ３からなるトップコート層１３が形成されている。こうした状態から、まず、剥離部１３ａに対応する前記アンダーコート層１２及びアンダーコート層１２のダメージ部１３ｂをグライダー研磨して選択的に除去し、アンダーコート層１２に開口部１４を形成した（図２（Ｂ）参照）。
【００２１】
次に、前記剥離部１３ａに対応する部分が開口したマスキング材１５をトップコート層１３の真上に配置するとともに、前記開口部１４の真上に溶射ガン１６を配置した。つづいて、減圧下で溶射粒子速度５００ｍ／ｓ、母材温度１５０℃でアンダーコート層１２の開口部１４に溶射を行なってＮｉ基系合金層即ちＮｉＣｏＣｒＡｌＹ層２１を形成し、アンダーコート層１２の補修を完了した（図２（Ｃ）参照）。更に、前記溶射ガン１６を用いて、トップコート層１３の剥離部１３ａに溶射を行ってＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ３からなるトップコート層２２を形成し、補修を完了した（図２（Ｄ）参照）。
【００２２】
参考例によれば、トップコート層１３の剥離部１３ａに対応するアンダーコート層１２及びダメージ層１３ｂを選択的に除去してアンダーコート層１２に開口部１４を形成し、真上から溶射ガン１６を用いて、減圧下で溶射粒子速度５００ｍ／ｓ、母材温度１５０℃以下でアンダーコート層１２の開口部１４に溶射を行い、ひきつづきトップコート層１３の剥離部１３ａに溶射を行なうため、アンダーコート層１２を部分的に除去し、その開口部１４及びトップコート層１３の剥離部１３ａに溶射を行なうだけでトップコート層１３の補修を行なうことができる。従って、従来のように動翼全体を再コーティングすることがないので、コストを低減できる。
【００２３】
また、参考例では、アンダーコート層１２の開口部１４にＮｉ基系合金層２１を形成するため、従来のアンダーコート層１２に比べて耐久性を向上することができる。更に、トップコート層１３の剥離部１３ａにＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ３からなるトップコート層２２を形成するため、従来のトップコート層１３に比べて耐久性を向上することができる。
【００２４】
（実施例２）
図３（Ａ）〜（Ｄ）を参照する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。実施例１と同様、図３（Ａ）に示すように、母材１１上には変質部１２ａを有するアンダーコート層１２が形成され、このアンダーコート層１２上には剥離部（除去部）１３ａ及びこの剥離部１３ａの周囲にダメージ層１３ｂを有するＺｒＯ２・８Ｙ２Ｏ３からなるトップコート層１３が形成されている。こうした状態から、実施例１と同様、剥離部１３ａに対応する前記アンダーコート層１２及びアンダーコート層１２のダメージ部１３ｂをグラインダー研磨して選択的に除去し、アンダーコート層１２に開口部１４を形成した（図３（Ｂ）参照）。
【００２５】
次に、前記剥離部１３ａに対応する部分が開口したマスキング材１５をトップコート層１３の真上に配置するとともに、前記開口部１４の真上に溶射ガン１６を配置した。つづいて、大気中で溶射粒子速度５００ｍ／ｓ、母材温度１５０℃でアンダーコート層１２の開口部１４に溶射を行なってＮｉ基系合金層即ちＮｉＣｏＣｒＡｌＹ層１７を形成し、アンダーコート層１２の補修を完了した（図３（Ｃ）参照）。更に、前記マスキング材１５及び溶射ガン１６を取り除いた後、トップコート層１３の剥離部１３ａにＥＢ−ＰＶＤ法によりＺｒＯ２−Ｙｂ２Ｏ３からなるトップコート層２３を形成し、補修を完了した（図３（Ｄ）参照）。
【００２６】
実施例２によれば、実施例１と同様な効果を有する他、ＥＢ−ＰＶＤ法によりトップコート層２３を形成するので、トップコート層の耐久性を一層向上することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、損傷を受けたトップコート層の損傷部及びこの損傷部に対応したアンダーコート層の変質部を除去した後、大気中で溶射粒子速度３００ｍ／ｓ以上、母材温度３００℃以下でアンダーコート層の除去部に溶射によりＭＣｒＡｌＹから成る別なアンダーコート層を形成し、更にトップコート層の損傷部にＺｒＯ２系セラミックスから成る別なトップコート層を形成することにより、コート層を部分的に補修することを可能とし、コスト低減をなしえるＮｉ基合金製部品の補修方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るＮｉ基合金製部品の補修方法を工程順に示す説明図。
【図２】本発明の実施例２に係るＮｉ基合金製部品の補修方法を工程順に示す説明図。
【図３】損傷部を有したガスタービンの動翼の説明図。
【図４】本発明の実施例２に係るＮｉ基合金製部品の補修方法を工程順に示す説明図。
【図５】従来に係るＮｉ基合金製部品の補修法の説明図。
【符号の説明】
１１…母材、
１２…アンダーコート層、
１３，１８，２２，２３…トップコート層、
１３ａ…剥離部（除去部）、
１３ｂ…ダメージ部、
１４…開口部（除去部）、
１５…マスキング材、
１６…溶射ガン、
１７…ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ層、
２１…ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ層。
【図１】
0003905724.tif 000002
【図２】
0003905724.tif 000003
【図３】
0003905724.tif 000004
【図４】
0003905724.tif 000005
【図５】
0003905724.tif 000006