(57)【要約】      （修正有）【課題】プロセス効率を向上し、コーティングの均一性を高めるコーティング方法の提供。【解決手段】物体１００の内面１０４によって画成された流体連通空間１０２内にコーティング組成物２００を配置し、流体連通空間１０２は、１以上の開口１０６を有し、開口１０６が密封されることによって密閉空間を形成し、内面１０４及びコーティング組成物２００は自己圧力下で加熱され、コーティング組成物２００で内面１０４をコーティングする。１以上の開口１０６が開封され、流体連通空間１０２を再形成する。コーティング組成物２００が、自己圧力下で加熱することの前に、密閉空間と流体連通するように連結されるリザーバ内に配置され、コーティング組成物２００で内面１０４をコーティングする、別のコーティング方法提供。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体（１００）の内面（１０４）によって画成された、流体連通空間（１０２）内にコーティング組成物（２００）を配置することであって、流体連通空間（１０２）が１以上の開口（１０６）を有する、配置することと、
１以上の開口（１０６）を密封することであって、密封することによって密閉空間（２０４）を形成する、密封することと、
内面（１０４）及びコーティング組成物（２００）を自己圧力下で加熱することであって、加熱することによってコーティング組成物（２００）で内面（１０４）をコーティングする、加熱することと、
１以上の開口（１０６）を開封することであって、開封することによって流体連通空間（１０２）を再形成する、開封することとを含むコーティング方法。
【請求項２】
コーティング組成物（２００）を配置することが、セメントパック、スラリー、粉末、ペースト、テープ、ゲルのうち少なくとも１つを配置することを含む、請求項１に記載のコーティング方法。
【請求項３】
コーティング組成物（２００）を配置することが、コーティング組成物（２００）をタービン構成要素内に配置することを含む、請求項１に記載のコーティング方法。
【請求項４】
コーティング組成物（２００）を配置することが、コーティング組成物（２００）をタービン構成要素の冷却流路内に配置することを含む、請求項３に記載のコーティング方法。
【請求項５】
物体（１００）の内面（１０４）によって画成された、流体連通空間（１０２）の１以上の開口（１０６）を密封することであって、密封することによって密閉空間（２０４）を形成する、密封することと、
リザーバ（５００）内にコーティング組成物（２００）を配置することと、
密閉空間（２０４）を、リザーバ（５００）と流体連通するように連結することと、
リザーバ（５００）、内面（１０４）、及びコーティング組成物（２００）を自己圧力下で加熱することであって、加熱することによって、コーティング組成物（２００）で内面（１０４）をコーティングする、加熱することと、
１以上の開口（１０６）を開封することであって、開封することによって、流体連通空間（１０２）を再形成する、開封することとを含むコーティング方法。
【請求項６】
コーティング組成物（２００）を配置することが、セメントパック、スラリー、粉末、ペースト、テープ、ゲルのうち少なくとも１つを配置することを含む、請求項５に記載のコーティング方法。
【請求項７】
１以上の開口（１０６）を密封することが、タービン構成要素の１以上の開口（１０６）を密封することを含む、請求項５に記載のコーティング方法。
【請求項８】
コーティング組成物（２００）及び物体（１００）を容器（７００）内に配置することであって、物体（１００）が、物体（１００）の１以上の内面（１０４）によって画成された１以上の流体連通空間（１０２）を有する、配置することと、
容器（７００）を密封することであって、密封することによって密閉空間（２０４）を形成する、密封することと、
容器（７００）、１以上の内面（１０４）、及びコーティング組成物（２００）を自己圧力下で加熱することであって、加熱することによってコーティング組成物（２００）で１以上の内面（１０４）をコーティングする、加熱することと、
容器（７００）を開封すること及び物体（１００）を取り外すこととを含む、コーティング方法。
【請求項９】
コーティング組成物（２００）を配置することが、セメントパック、スラリー、粉末、ペースト、テープ、ゲルのうち少なくとも１つを配置することを含む、請求項８に記載のコーティング方法。
【請求項１０】
物体（１００）を配置することが、タービン構成要素を配置することを含む、請求項８に記載のコーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
コーティング方法本発明は、コーティング方法に関する。より詳細には、本発明は自己圧力（ａｕｔｏｇｅｎｏｕｓ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）下で、物体の内面をコーティングするための、コーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、効率化とコスト削減のために、絶えず修正されている。ガスタービンを効率化する方法の１つは、運転温度を上げることを含む。運転温度を上げた結果、より極端な運転条件を招き、その条件が、タービン構成要素の耐熱性を高め、かつガスタービンの高温ガス経路内にある反応性のガスからタービン構成要素を保護するように設計されたコーティングシステムの開発につながっている。タービン構成要素の耐用温度はまた、冷却流路を使用することによっても高めることができる。冷却流路もまた、耐熱性を高め、かつ高温ガス経路内にある反応性のガスから保護するため、コーティングされる。冷却流路の内面、及びガスタービン構成要素内の他の内面をコーティングすることは、構成要素の内部流路につながっている開口が小さく、コーティング残留物によって容易に詰まり得ることなどの要因により、複雑である場合がある。このような詰まりを取り除くことは困難で、費用がかかる。さらに、現在のコーティング方法は非効率的で、著しい量のコーティング材料を無駄にし、アルゴンの使用を必要とする場合がある。そのため、費用が高まり、コーティングのプロセスで使用する炉室がコーティング材料で汚染されるため、定期的な除染を必要とする場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８９１６００５号明細書
【発明の概要】
【０００４】
例示的な実施形態では、コーティング方法は、物体の内面によって画成された、流体連通空間内にコーティング組成物を配置することを含む。流体連通空間は、１以上の開口を有する。１以上の開口は密封されて、密閉空間を形成する。内面及びコーティング組成物は自己圧力下で加熱され、コーティング組成物で内面をコーティングする。１以上の開口が開封され、流体連通空間を再形成する。
【０００５】
別の例示的な実施形態では、コーティング方法は、物体の内面によって画成された流体連通空間の１以上の開口を密封することであって、密封することによって、密閉空間を形成する、密封することを含む。リザーバ内にコーティング組成物が配置される。密閉空間が、リザーバと流体連通するように連結される。リザーバ、内面、及びコーティング組成物は自己圧力下で加熱され、コーティング組成物で内面をコーティングする。１以上の開口が開封され、流体連通空間を再形成する。
【０００６】
別の例示的な実施形態では、コーティング方法は、コーティング組成物及び物体を容器内に配置することを含む。物体は、物体の１以上の内面によって画成された１以上の流体連通空間を有する。容器は密封され、密閉空間を形成する。１以上の内面及びコーティング組成物は自己圧力下で加熱され、コーティング組成物で１以上の内面をコーティングする。容器は開封され、物体は取り外される。
【０００７】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の原理を、例として示した添付の図面と併せて、好ましい実施形態の、以下のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施形態に従って、内面によって画成された流体連通空間を有する物体の断面図である。
【図２】図１の物体の断面図であって、本開示の一実施形態に従って、その後コーティング化合物を導入し、流体連通空間を密封した物体を示す。
【図３】図２の物体の断面図であって、本開示の一実施形態に従って、加熱中の物体を示す。
【図４】図３の物体の断面図であって、本開示の一実施形態に従って、流体連通空間を冷却及び開封した後の物体を示す。
【図５】図１の物体の断面図であって、本開示の一実施形態に従って、流体連通空間を密封して密閉空間にし、コーティング化合物を含むリザーバに連結した後の物体を示す。
【図６】図５の物体の断面図であって、本開示の一実施形態に従って、加熱中の物体を示す。
【図７】本開示の一実施形態に従って、コーティング化合物とともに容器内に密封された、タービンブレードの概略図である。
【図８】図７の物体の概略図であって、本開示の一実施形態に従って、加熱中の物体を示す。
【図９】本開示の一実施形態に従って、自己圧力下で生成されたコーティングの顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
可能な限り、図面全体で、同じ部品は同じ参照番号を使用して表記する。
【００１０】
例示的なコーティング方法を提供する。本開示の実施形態は、本明細書で開示する１以上の特徴を含まない方法と比べ、プロセス効率を向上し、詰まりを低減し、廃棄物を削減し、費用を削減し、コーティングの均一性を高め、コーティング時間を短縮し、炉の汚染を軽減し、又はこれらの組合せを提供する。
【００１１】
図１を参照すると、一実施形態では、物体の内面１０４によって画成された、流体連通空間１０２を有する物体１００のための、コーティング方法が提供される。流体連通空間１０２は、１以上の開口１０６を有する。物体１００は、高温ガス経路構成要素、バケット（ブレード）（図７及び８参照）、ノズル（ベーン）、シュラウド、燃焼器、燃焼器ライナ、燃焼器トランジションピース、又はこれらの組合せ等であるが、これらに限定されないタービン構成要素を含むが、これに限定されない、任意の適切な物体であってもよい。流体連通空間１０２は、冷却流路、流体移送ライン、燃料ライン、流体リザーバ、又はこれらの組合せを含むが、これらに限定されない任意の適切な空間であってもよい。内面１０４は、ピン、ピンバンク、フィン、バンプ、表面性状を含むがこれらに限定されない、タービュレータ等の、表面の特徴を有してもよい。
【００１２】
１以上の開口は、約０．００１インチ以上、代替的には約０．０１インチ以上、代替的には約０．００５インチ〜約０．１インチ、代替的には約０．０１インチ〜約０．０６インチ、代替的には約０．５インチ未満、代替的には約０．１インチ未満、代替的には約０．０６インチ未満を含むが、これらに限定されない任意の適切な直径を有することができる。
【００１３】
内面１０４は、物体１００の基材の表面、又はＭＣｒＡｌＹコーティング等であるが、これに限定されない、物体１００に配置されたコーティングであってもよく、また、任意の適切な材料を含んでもよい。任意の適切な材料には、金属、合金、鉄基合金、セラミック、鋼、ＭＣｒＡｌＹ、遮熱コーティング、ボンドコーティング、耐環境コーティング、ガラス繊維複合材、炭素複合材、耐熱合金、超合金、ニッケル基超合金、鉄基超合金、コバルト基超合金、セラミックマトリクス複合材、炭素繊維強化炭素（Ｃ／Ｃ）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、又はこれらの組合せが含まれるが、これらに限定されない。
【００１４】
図２を参照すると、一実施形態では、コーティング組成物２００が、流体連通空間１０２内に配置され、１以上の開口１０６は密封される。コーティング組成物２００は、セメントパック、スラリー、粉末、ゲル、ペースト、テープ、又はこれらの組合せを含むが、これらに限定されない任意の適切な形態であってもよい。コーティング組成物は、適切な材料を含んでもよく、適切な材料には、アルミニウムが含まれるが、これに限定されない。一実施形態では、コーティング組成物は、金属アルミニウムを含有するドナー材料と、ハライド系活性剤と、有機ポリマーを含有するバインダとを有するスラリーを含む。ドナー材料は、アルミニウム合金を含んでもよく、アルミニウム合金には、クロム、コバルト、鉄、又はこれらの組合せと合金化されたアルミニウム等であるが、これらに限定されない。ハライド系活性剤は、塩化アンモニウム、フッ化アンモニウム、臭化アンモニウム、又はこれらの組合せを含んでもよい。バインダは、アルコール系有機ポリマー、水性有機ポリマー、又はこれらの組合せを含んでもよい。
【００１５】
コーティング組成物２００は、１以上の開口１０６を密封することの前に、乾燥させてもよい。１以上の開口１０６を密封することは、任意の適切な密封技術を含んでもよく、任意の適切な密封技術には、キャップ又はプラグ等の密封物２０２を物体１００に取り付けることによって、１以上の開口１０６を覆うことが含まれるが、これに限定されない。取り付けることはさらに、任意の適切な取り付け技術を含んでもよく、任意の適切な取り付け技術には、接着剤による接着、溶接、ろう付け、予備焼結プリフォームのろう付け、又はこれらの組合せが含まれるが、これらに限定されない。１以上の開口１０６を密封することにより、流体連通空間１０２から密閉空間２０４が形成される。
【００１６】
一実施形態では、１以上の開口１０６を密封することの前に、流体連通空間１０２は真空にされる。別の実施形態では、流体連通空間１０２は、１以上の開口１０６を密封することの前に、不活性雰囲気で満たされる。不活性雰囲気は、任意の適切な気体であってもよく、任意の適切な気体には、窒素、ヘリウム、アルゴン、又はこれらの組合せが含まれるが、これらに限定されない。
【００１７】
図３を参照すると、一実施形態では、内面１０４とコーティング組成物２００とが自己圧力下で加熱されることにより、コーティング組成物２００を気化させてコーティングガス３００にし、コーティングガス３００を密閉空間２０４全体に分散させる。内面１０４及びコーティング組成物２００は、任意の適切な温度まで加熱し、任意の適切な時間加熱してもよい。一実施形態では、内面１０４及びコーティング組成物２００は、約１，２００°Ｆ以上、代替的には約１，５００°Ｆ以上、代替的には約１，８００°Ｆ以上、代替的には約１，２００°Ｆ〜約２，４００°Ｆ、代替的には約１，５００°Ｆ〜約２，１００°Ｆ温度まで、加熱される。一実施形態では、内面１０４及びコーティング組成物２００は、約１時間未満、代替的には約２時間未満、代替的には約３時間未満、代替的には約４時間未満、代替的には１時間〜約４時間、代替的には約２時間〜約４時間、加熱される。
【００１８】
図４を参照すると、一実施形態では、内面１０４及びコーティング組成物２００は冷却されて、コーティング組成物２００を内面１０４に堆積させ、内面１０４にコーティング４００を形成する。１以上の開口１０６は開封され、流体連通空間１０２を再形成する。コーティングは、任意の適切なコーティング厚さ４０２を有してもよく、任意の適切なコーティング厚さ４０２には、約０．００１インチ以上、代替的には約０．００２インチ以上、代替的には約０．００３インチ以上、代替的には約０．００８インチ、代替的には約０．００１インチ〜約０．０２インチ、代替的には約０．００２インチ〜約０．０１６インチ、代替的には約０．００３インチ〜約０．０１２インチが含まれるが、これらに限定されない。
【００１９】
図５を参照すると、別の実施形態では、コーティング組成物２００はリザーバ５００内に配置され、リザーバ５００は、流体連通空間１０２の１以上の開口１０６に封着され、密閉空間２０４を形成する。流体連通空間１０２とリザーバ５００とは、互いに流体連通している。
【００２０】
図６を参照すると、さらに別の実施形態では、内面１０４と、リザーバ５００と、コーティング組成物２００とが自己圧力下で加熱されることにより、コーティング組成物２００を気化させてコーティングガス３００にし、コーティングガス３００を密閉空間２０４全体に分散させる。内面１０４、リザーバ５００、及びコーティング組成物２００は、任意の適切な温度まで加熱し、任意の適切な時間加熱してもよい。図４を再度参照すると、内面１０４、リザーバ５００、及びコーティング組成物２００を冷却し、リザーバ５００を取り外すことにより、コーティング組成物２００を内面１０４に堆積させ、内面にコーティング４００を形成することができる。
【００２１】
図６を再度参照すると、一実施形態では、リザーバ５００及び内面１０４は同じ速度で冷却される。別の実施形態では、リザーバ５００は、内面１０４とは差次的に冷却される。リザーバ５００は、内面１０４より速い速度で冷却されてもよいし、内面１０４より遅い速度で冷却されてもよい。理論に束縛されるものではないが、リザーバ５００と内面１０４とを同じ速度で冷却すると、結果として、リザーバ５００及び内面１０４の両方に、コーティング組成物２００を均等に分散させられると考えられている。リザーバ５００を内面１０４より速い速度で冷却すると、コーティング組成物２００をリザーバ内に優先的に堆積させることができ、リザーバ５００を内面１０４より遅い速度で冷却すると、コーティング組成物２００を内面１０４に優先的に堆積させることができる。
【００２２】
図７を参照すると、さらに別の実施形態では、物体１００及びコーティング組成物２００は、容器７００内に配置されている。容器７００は密封され、密閉空間２０４を形成する。
【００２３】
図８を参照すると、さらに別の実施形態では、容器７００、１以上の内面１０４、及びコーティング組成物２００が自己圧力下で加熱されることにより、コーティング組成物２００を気化させてコーティングガス３００にし、コーティングガス３００を密閉空間２０４全体に分散させる。容器７００、１以上の内面１０４、及びコーティング組成物２００は、任意の適切な温度まで加熱し、任意の適切な時間加熱してもよい。容器７００、１以上の内面１０４、及びコーティング組成物２００を冷却することにより、物体１００のすべての外面と、物体１００の、容器７００の密閉空間２０４と流体連通しているすべての内面とに、コーティング組成物２００を堆積させ、コーティング４００を形成することができる。コーティング後、容器７００は開封され、物体１００は容器７００から取り外される。
【００２４】
コーティング組成物は、容器を密封することの前に、乾燥させてもよい。一実施形態では、容器７００は、容器７００を密封することの前に真空にされる。別の実施形態では、容器７００は、容器７００を密封することの前に、不活性雰囲気で満たされる。
【実施例】
【００２５】
図９を参照すると、例示的な一実施形態では、ゲル状アルミナイドスラリー約３グラムをステンレス鋼管（物体１００）内に配置し、管の両端を圧着することによって密封した。物体１００を自己圧力で約２時間、約１，８００°Ｆで加熱した後、室温まで冷却した。物体１００を薄片に切り分けて、コーティングの構造を顕微鏡で分析できるようにした。顕微鏡写真は、流体連通空間１０２に隣接する、物体１００の内面１０４に配置されたコーティング組成物２００のコーティング４００を示している。コーティング４００は、約０．００２インチのコーティング厚さ４０２を有し、重量で約２５％のアルミニウムを含有する。
【００２６】
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、当業者には、本発明の各要素は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えられること、及び、同等のものと置換できることが理解されよう。さらに、本発明の本質的範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるための多くの修正も、行うことができる。したがって本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるのではなく、本発明は添付の特許請求の範囲に該当するすべての実施形態を含むことを意図する。
【符号の説明】
【００２７】
１００  物体
１０２  流体連通空間
１０４  内面
１０６  １以上の開口
２００  コーティング組成物
２０２  密封物
２０４  密閉空間
３００  コーティングガス
４００  コーティング
４０２  コーティング厚さ
５００  リザーバ
７００  容器
【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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【外国語明細書】
2017121623000001.pdf