(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ化物による清浄処理において使用するためのマスキングシステムであって、
保護が必要な部品表面に複数の層に設けられた剥離剤と、
前記剥離剤の複数の層の上に設けられたクロムリッチのマスキング剤とからなり、
前記剥離剤の各層に用いられる前記剥離剤が、２５．７５から２７．７5容量％のコロイドシリカと、１．２５から３．２５容量％の脱イオン水と、５．７５から７．７５容量％の融解アルミナ粒状物と、５１．７５から５３．７５容量％の３２５メッシュのアルミナ粉末と、４．５から６．５容量％の１００メッシュのアルミナ粉末と、５から７容量％の焼成された低ソーダアルミナ粉末とを有してなる、ことを特徴とするマスキングシステム。
【請求項２】
前記クロムリッチのマスキング剤が、結合剤と混合されたクロム粉末と、湿潤剤と、増粘剤と、水とを有してなる、ことを特徴とする請求項１記載のマスキングシステム。
【請求項３】
前記クロム粉末が３２５メッシュサイズ以下のクロム粉末からなり、前記湿潤剤がアルコールおよびアセトンのうち少なくとも１つからなり、前記増粘剤がメチルセルロースからなり、および前記結合剤がストッピングオフ剤からなる、ことを特徴とする請求項２記載のマスキングシステム。
【請求項４】
前記クロムリッチのマスキング剤が、１７．５から１８．５容量％の水と、０．１５から０．３１容量％のカルボキシメチルセルロースと、１．８から２．３容量％のアセトンと、１８から２２容量％のストッピングオフ剤と、残部の３２５メッシュサイズ以下のクロム粉末とからなる、ことを特徴とする請求項２記載のマスキングシステム。
【請求項５】
ニッケルベース合金またはコバルトベース合金から形成される部品を清浄する方法であって、
部品の少なくとも一つの表面に剥離剤を設ける工程と、
該剥離剤上にクロムリッチのマスキング剤を設ける工程と、
前記部品にフッ化物清浄処理を施す工程とを有してなり、
前記剥離剤を設ける工程が、２５．７５から２７．７５容量％のコロイドシリカと、１．２５から３．２５容量％の脱イオン水と、５．７５から７．７５容量％の融解アルミナ粒状物と、５１．７５から５３．７５容量％の３２５メッシュのアルミナ粉末と、４．５から６．５容量％の１００メッシュのアルミナ粉末と、５から７容量％の焼成された低ソーダアルミナ粉末とを有してなる剥離剤を複数の層に設けることからなる、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記クロムリッチのマスキング剤を設ける工程が、結合剤と混合されたクロム粉末と、湿潤剤と、増粘剤と、水とからなるマスキング剤を複数の層に設けることを有してなる、ことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記クロムリッチのマスキング剤を設ける工程が、１７．５から１８．５容量％の水と、０．１５から０．３１容量％のカルボキシメチルセルロースと、１．８から２．３容量％のアセトンと、１８から２２容量％のストッピングオフ剤と、残部の３２５メッシュサイズ以下のクロム粉末とを有してなるクロムリッチのマスキング剤を複数の層に設けることからなる、ことを特徴とする請求項５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービンエンジンの構成部品に使用される超合金への好ましくないフッ化水素ガスによる腐食を防止するためのマスキングシステム、およびマスキングシステムを用いたこのような部品を清浄するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フッ化物による清浄システムは、ニッケルベース超合金からなるタービンブレードのエアフォイルのような、タービンエンジンの構成部品を修理する前に、これら部品の表面および使用中に生じたクラックから不要な酸化物を取り除くために使用される。清浄処理に用いられるフッ化水素ガスは、部品の表面および露出したクラックを劣化ないし消耗させると共に粒間腐食を生じさせ、これによりγ’のニッケル粒子を形成する必須元素が取り除かれ、いくつかの特定の用途においては望ましくないγ層が表面上およびクラックに沿って残される。ベース超合金上のこの劣化層は通常は０．０００４インチから０．０００９インチ（０．０１０１６から０．０２２８６ミリメートル）である。現時点における粒間腐食の許容レベルは、タービンエアフォイルの合金やタイプにもよるが、０．０１２インチ（０．３０４８ミリメートル）程度までである。
【０００３】
フッ化物清浄による劣化（消耗）および粒間腐食に耐えうる部品は、修理されて運行ないし使用に戻される。用途や温度等の使用上の運転状況によっては、フッ化物清浄を要する修理を受けるに際して劣化および粒間腐食が極めて微少でなければならない部品も存在する。フッ化物清浄処理の際、これらの部品またはその部品の一部を保護するために、適切なマスキングが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、劣化を最小にすると共に、粒間腐食を実質的になくすことができるマスキングシステムを提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、現在のレベルを超えて修理サイクルの回数を増やすことができる、上記のマスキングシステムを提供することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、重要部位におけるフッ化水素ガスの腐食をなくすことで構造的な一体性の改善が提供できる、上記のマスキングシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、本発明のマスキングシステムおよび方法により達成される。
本発明によれば、フッ化物清浄システムにおいて使用されるマスキングシステムが提供される。本発明のマスキングシステム、つまり、マスキング剤を使用したマスキング構造は、概略的には、保護が必要な部品表面に好ましくは複数の層に設けられる剥離剤（離型剤）と、粒間腐食を実質的に防止すると共に劣化（消耗）領域を低減するために剥離剤の層の上に設けられるクロムリッチのマスキング剤の複数の層とを有して構成される。剥離剤は、コロイドシリカと、脱イオン水と、融解アルミナ粒状物と、アルミナ粉末とを含む。アルミナ粉末は、１００メッシュのアルミナ粉末、３２５メッシュのアルミナ粉末、および／または焼成（か焼）された低ソーダアルミナ粉末などである。マスキング剤は、結合剤と混合されたクロム粉末と、湿潤剤と、増粘剤と、水とから構成される。つまり、マスキング剤は、クロム粉末と、結合剤と、湿潤剤と、増粘剤と、水とから構成される。本発明のマスキングシステムは、特にニッケルベース合金またはコバルトベース合金から形成されたタービンエアフォイルを清浄するのに有用である。なお、上記の剥離剤は部品表面に複数の層で設けるのが好ましいが、これに限定されない。
【０００８】
本発明によれば、タービンエアフォイルを清浄する方法は、概略的には、保護が必要な表面に剥離剤を好ましくは２層から６層に設ける工程と、これら剥離剤の層の上にマスキング剤を好ましくは２層から６層に設ける工程と、表面にフッ化水素による清浄処理を施す工程とを有して構成される。なお、剥離剤、またはマスキング剤は、上記のように複数の層で設けることが好ましいが、これに限定されない。
【０００９】
本発明のフッ化物清浄マスキングシステムおよび清浄方法の他の詳細は、これに付随する目的および特長とともに、以下の詳細な説明に記載されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上述したように、本発明は、ニッケルベース超合金またはコバルトベース超合金、好ましくはニッケルベース単結晶超合金から形成された、エアフォイルの表面などのタービンエンジンの構成部品の表面を清浄する際に使用されるマスキングシステムに関するものである。このマスキングシステムは、剥離剤と、この剥離剤の上に塗られるクロムリッチのマスキング剤とから構成される。剥離剤は、フッ化物による清浄処理の後にマスキング剤を容易に取り除くためのものである。クロムリッチのマスキング剤は、粒間腐食を適切に防止すると共に劣化領域を低減させる。
【００１１】
剥離剤は、コロイドシリカと脱イオン水と融解アルミナ粒状物とアルミナ粉末とを含む混合物から構成される。剥離剤に用いられるアルミナ粉末は、１００メッシュのアルミナ粉末、３２５メッシュのアルミナ粉末、および焼成された低ソーダアルミナ粉末のうち少なくとも１つを含んでいる。有用な剥離剤の組成は、２５．７５から２７．７５容量％（体積％）のコロイドシリカと、１．２５から３．２５容量％の脱イオン水と、５．７５から７．７５容量％（体積％）の融解アルミナ粒状物と、５１．７５から５３．７５容量％（体積％）の３２５メッシュのアルミナ粉末と、４．５から６．５容量％（体積％）の１００メッシュのアルミナ粉末と、５から７容量％（体積％）の焼成された低ソーダアルミナ粉末とを必須的に含んで構成される。
【００１２】
剥離剤は、清浄される表面、特に重要領域（致命的部分）に、積層状に設けられる。一般的に、剥離剤は清浄される表面上に２層から６層に積層される。剥離剤の各層は、浸漬、吹付け、塗りつけ、あるいは保護すべき表面を有する部品を囲むボックス内に剥離剤を注ぐ等の、当業分野において適切な技術を用いて設けられるが、これらの技術に限定されない。
【００１３】
剥離剤の層の上に設けられるマスキング剤は、結合剤と混合されたクロム粉末と、湿潤剤と、増粘剤と、水との混合物から構成される。マスキング剤に用いられるクロム粉末は、好ましくは３２５メッシュサイズ以下のクロム粉末から構成される。湿潤剤は、アセトンまたはアルコールから構成される。増粘剤は、カルボキシメチルセルロースなどのメチルセルロースから構成される。結合剤は、希土類元素から作られたストッピングオフ剤から構成される。マスキング剤を構成するに使用できる市販のストッピングオフ剤としては、ウォール・コルモノニイ社製造のニクロブレイズ・ホワイト・ストップオフや、モーガン・アドバンスド・セラミックス社ウエスゴ金属事業部製造のウエスゴ・ストイプトや、ヴィータ社製造のヴィータ１ＡＬ等が挙げられる。本発明で使用可能な有用なマスキング材料は、１７．５から１８．５容量％の水と、０．１５から０．３１容量％のカルボキシメチルセルロースと、１．８から２．３容量％のアセトンと、１８から２２容量％のストッピングオフ剤と、残部の実質的に３２５メッシュサイズ以下のクロム粉末とを必須的に有して構成される。なお、上記のストッピングオフ剤は、一般的には、溶融金属の流動を防止するために使用されるものである。
【００１４】
マスキング剤は、複数の剥離剤の層の上に設けられる。一般的には、マスキング剤は、複数の剥離剤の層の上に、２層から６の層に積層される。マスキング剤の各層は、浸漬、吹付け、塗りつけ、あるいはその表面を保護すべき部品を囲むボックス内に剥離剤を注ぐ等の、当業分野において公知の適切な技術を用いて設けられるが、これらの技術に限定されない。
【００１５】
マスキング剤が設けられた後は、清浄されるべき表面にはフッ化水素ガスを用いたフッ化物清浄処理が施される。フッ化物清浄処理は、例えば、当業分野において公知の適切なフッ化物清浄処理である。
【００１６】
このマスキング剤を用いることで、ニッケルベース単結晶超合金から形成された部品を、視認可能な粒間腐食がなく、また０．０００２インチ（０．００５０８ミリメートル）より薄い劣化層で、フッ化水素ガスを使用したフッ化物清浄処理を用いて清浄を行えることが知得された。本発明のマスキングシステムを用いず、フッ化水素ガスを用いたフッ化物清浄処理が施された場合は、同じニッケルベース単結晶超合金で、０．０００４（０．０１０１６ミリメートル）から０．００１２インチ（０．０３０４８ミリメートル）の全体的な劣化層と、０．００４（０．１０１６ミリメートル）から０．００９インチ（０．２２８６ミリメートル）の局所的な劣化層とを示すと共に、粒子間境界部および／または樹枝状晶間境界部が接触する場合について最大で０．００４（０．１０１６ミリメートル）から０．００８インチ（０．２０３２ミリメートル）の範囲の粒間腐食を示した。
【００１７】
本発明のマスキングシステムを用いることで、ガスタービンエンジンに使用されているベーンやブレードなどの構成部品において、フッ化水素ガスが重要領域を腐食しないので構造上の一体性が改善され、劣化される範囲が低減ないし減少し、また粒間腐食をなくすことができる。本発明のマスキングシステムを用いることによる他の利点は、修理サイクルの回数を増やせることである。
【００１８】
以上の通り、本発明によれば、上記の各目的、手段、および利点を完全に満たすフッ化物清浄マスキングシステムを提供できることは明らかである。なお、以上の説明では本発明を特定の実施形態において説明したが、上述の記載から当業者には他の変形、修正あるいは変更は自明である。従って、これら変形、修正あるいは変更は、添付の特許請求の範囲の技術思想内のものである。