(57)【要約】  いくつかの実施例における方法は、稼働中の部品のセラミックマトリクスコンポジットコーティングにおける損傷領域を特定する工程；セラミックマトリクスコンポジットコーティングにおける前記損傷領域に、液状媒体及び修復コーティング材料を含有する修復スラリーを塗布する工程；前記修復スラリーを乾燥して乾燥修復スラリーを形成する工程；並びに前記乾燥修復スラリーを加熱処理して前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの修復部分を形成する工程を含む。いくつかの実施例におけるアセンブリは、基体、及び損傷部分を規定する該基体上のコーティングを含む部品；前記コーティングの非損傷部分上で前記損傷部分の周囲に配置されたマスク；並びに前記損傷部分中の、液状媒体及び修復コーティング材料を含有する修復スラリーを含んでよい。【選択図】図１
2016512810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
稼働中の部品のセラミックマトリクスコンポジットコーティングにおける損傷領域を特定する工程；
セラミックマトリクスコンポジットコーティングにおける前記損傷領域に、液状媒体及び修復コーティング材料を含有する修復スラリーを塗布する工程；
前記修復スラリーを乾燥して乾燥修復スラリーを形成する工程；並びに
前記乾燥修復スラリーを加熱処理して前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの修復部分を形成する工程、
を含む方法。
【請求項２】
前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの露出面を準備する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングを準備する工程が、セラミックマトリクスコンポジットコーティングの損傷領域を除去して露出面を露出させる工程を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングを準備する工程が、露出面を洗浄する工程を含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
露出面を粗化する工程を更に含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの露出面を準備する工程が、損傷領域の周囲をマスキングして前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの損傷領域に属さない隣接する非損傷部分を保護する工程を更に含む、請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記修復スラリーを塗布する工程が、損傷領域に隣接する領域とは区別された損傷領域に選択的に修復スラリーを塗布する工程を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記乾燥修復スラリーの加熱処理後の前記損傷領域内のセラミックマトリクスコンポジットコーティングに第２のコーティングを塗布する工程を更に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記修復部分を含むセラミックマトリクスコンポジットコーティングの外表面仕上げ工程を更に含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記乾燥修復スラリーの加熱処理によって修復部分の成分間の反応が起こり、該修復部分にガラス層を形成する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記稼働中の部品をアセンブリの一部として残す工程を更に含み、
該稼働中の部品は全工程を通して該アセンブリの一部である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記修復スラリーが散逸性材料を更に含有し、
前記乾燥修復スラリーの加熱によって該散逸性材料が蒸発し、又は該散逸性材料が焼失して蒸発し、
前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの修復部位内に空孔を形成する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記修復スラリーがプレセラミックポリマーを更に含有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
基体、及び損傷部分を規定する該基体上のコーティングを含む部品；
前記コーティングの非損傷部分上で前記損傷部分の周囲に配置されたマスク；並びに
前記損傷部分中の、液状媒体及び修復コーティング材料を含有する修復スラリー
を含むアセンブリ。
【請求項１５】
前記アセンブリがガスタービンエンジンを含み、前記部品がタービン翼、タービン羽根、ブレードトラック、又は燃焼器ライナーを含む、請求項１４に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記修復コーティング材料が、ムライト、希土類のケイ酸塩、希土類の酸化物、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸ハフニウム、酸化チタン、酸化タンタル、炭素、酸化ホウ素、ホウケイ酸塩、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、ケイ素、ケイ素合金、アルミニウム、ホウ素、ゲルマニウム、シリカ、アルミノケイ酸バリウムストロンチウム、アルミノケイ酸バリウム、アルミノケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸マグネシウム、又はアルミノケイ酸リチウムから選択される１種以上を含む、請求項１４又は１５に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記修復スラリーが、ポリマー又はグラファイトの少なくとも１種を含む散逸性材料を更に含有する、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記修復スラリーがバインダーを更に含有する、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記修復スラリーがプレセラミックポリマーを更に含有する、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
前記コーティングが環境バリアコーティングを含む、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はスラリー系のコーティング技術を記載するものである。
【背景技術】
【０００２】
ある技術分野においては、機械的構造及び部品が、高温、及び材料の劣化又は損傷をもたらす環境条件にさらされる。例えば、ガスタービンエンジンに関するある機械構造及び部品は、特に燃焼セクション及びタービン入口セクションにおいて、非常な高温及び過酷な環境条件下に置かれる。このような構造及び部品には、翼（ｂｌａｄｅｓ）、羽根（ｖａｎｅｓ）、ブレードトラック、及び燃焼器ライナーが含まれるが、これらに限定されない。
効率化及び排気の減少における進歩により、ガスタービン入口温度をより高くすべき要求が増大している。次いでこのことにより、冷却、材料、及びコーティング面において、高い入口温度を実現するための技術の向上が要求されている。Ｎｉ系スーパーアロイ等の高温金属材料に内在する材料特性及び性能的特徴による制限のため、例えばシリコン系セラミック材料等の次世代高温材料の使用に重点が移って来ている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
シリコン系セラミック材料は、高温において所望の機械的、物理的、及び化学的特性を示すけれども、このような材料は燃焼環境中における水蒸気によるシリカスケールの揮発のために急速な減肉をこうむりかねない。従って、高温の燃焼ガス中に存在する水蒸気による揮発からシリコン系セラミックを保護するために、保護コーティングが使用されている。このようなコーティングは、一般に環境バリアコーティング（ＥＢＣ）と呼ばれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、いくつかの実施例において、稼働中の部品のセラミックマトリクスコンポジットコーティングにおける損傷領域を特定する工程；セラミックマトリクスコンポジットコーティングにおける前記損傷領域に、液状媒体及び修復コーティング材料を含有する修復スラリーを塗布する工程；前記修復スラリーを乾燥して乾燥修復スラリーを形成する工程；及び前記乾燥修復スラリーを加熱処理して前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの修復部分を形成する工程、を含む方法を記載する。
【０００５】
本開示は、いくつかの実施例において、基体、及び損傷部分を規定する該基体上のコーティングを含む部品；前記コーティングの非損傷部分上で前記損傷部分の周囲に配置されたマスク；並びに前記損傷部分中の、液状媒体及び修復コーティング材料を含有する修復スラリーを含むアセンブリを記載する。
【０００６】
１つ以上の実施例の詳細については、添付の図面及び以下の説明に示されている。その他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、並びに請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示のいくつかの実施例による修復コーティング技術の一例のフロー図である。
【図２】図２は無傷のコーティングの一例の概略図である。
【図３】図３は損傷を受けたコーティングの一例の概略図である。
【図４】図４は露出されたコーティングの一例の概略図である。
【図５】図５は、図１で説明した修復コーティング技術の一例の結果として得られる修復コーティングの一例の概略的な描写である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本開示の修復コーティング技術１００の一例を説明するフロー図である。修復コーティング技術１００は、稼働中の（ｉｎ−ｓｅｒｖｉｃｅ）部品を供給する工程（１１０）；基体コーティング中の損傷領域を特定する工程（１２０）；修復のために基体コーティング中の損傷領域を準備する工程（１３０）；修復スラリーを塗布する工程（１４０）；塗布された修復スラリーを有する基体を熱処理する工程（１５０）；１つ又は複数の第２のコーティングを塗布する工程（１６０）；及び基体コーティング中の修復部分の外表面を仕上げる工程（１７０）を含む。修復コーティング技術１００は操作１１０から始めると示されているけれども、他の実施例における技術１００は、修復コーティング技術１００における種々の点から始めてもよい。更に、種々の実施例は、図１に説明された操作のいくつか又はすべてを含んでもよいし、これらの操作は説明順に実施してもそうでなくてもよい。
【０００９】
修復コーティング技術１００は、稼働中の部品を供給する工程（１１０）を含んでよい。稼働中（ｉｎ−ｓｅｒｖｉｃｅ）乃至その場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）の部品とは、アセンブリ又は正常稼働の構成から除去されない部品であってよい。稼働中の部品は、本開示のいくつかの実施例におけるコーティング修復技術の間、その場に残存してよい。いくつかの実施例における部品は、高温の機械システムの一部であってよい。いくつかの実施例における部品は、ガスタービンにおける高温セクションの部品であってよい。例えば、タービン翼、タービン羽根、ブレードトラック、又は燃焼器ライナーが挙げられるが、これらに限定されない。高温セクションの部品についての操作上の限界は、部品材料の使用温度に関係するであろう。操作温度のより高い材料も種々のコーティングも、機械システム中でより高い操作温度を実現するガスタービンの高温セクションにおける部品として適用してよい。
【００１０】
部品は基体材料を含んでよい。この基体は、高温における機械的、物理的、及び／又は化学的特性のために選択され、種々の材料を含んでよい。例えば、スーパーアロイ、Ｓｉ含有セラミック、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ＳｉＣ又はＳｉ３Ｎ４マトリクスを有するコンポジット、シリコンオキシナイトライド、シリコンアルミニウムオキシナイトライド、Ｓｉ含有金属合金、モルブデン−ケイ素合金、ニオブ−ケイ素合金、オキサイド−オキサイドセラミック等が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施例における部品の基体は、セラミックマトリクスコンポジットを含んでよい。例えば、セラミック繊維、ウィスカー、小板、又は切断若しくは連続繊維で補強されたセラミックマトリクスである。
【００１１】
修復コーティング技術１００は、部品表面中の損傷領域を特定する工程を更に含んでもよい。いくつかの実施例における部品の表面は、保護コーティングが塗布された基体を含んでよい。いくつかの実施例では、この表面は環境バリアコーティング（ＥＢＣ）を有する基体を包むことができる。例えばＥＢＣ等の保護コーティングは、ガスタービンエンジン等としての適用において、異物による衝撃からの損傷を受け易い。結果としてのコーティングの損傷は、下地の基体が燃焼環境による損傷を受ける前に修復又は交換を要する。いくつかの実施例では、ガスタービンエンジンの燃料環境中で水蒸気によってシリカスケールが揮発することに起因するＣＭＣの減肉を回避するために、シリコン系セラミックマトリクスコンポジット（ＣＭＣ）の基体にＥＢＣが塗布される。損傷は、コーティングが損なわれ、基体表面が損傷条件下に露出した部品又はシステムのどの部分にも起こり得る。損傷の面積及び深さのサイズは顕微鏡レベルからインチスケールの巨視的レベルまで及び得る。いくつかの実施例における損傷領域は、損傷領域のある部分から他の部分にかけても面積及び深さが変わり得る。損傷領域のサイズ及び位置は、部品の修復乃至修理に関係する更なる処理に影響するであろう。
【００１２】
修復コーティング技術１００は、部品表面中の損傷領域が修復コーティング技術１００により修理可能かどうかを決定する工程を含んでよい（１２５）。損傷領域が修理不能であれば、修復コーティング技術１００は他の部品を供給する工程（１１０）に進行してよい（決定ブロック（１２５）における「Ｎｏ」の選択肢）。損傷領域が修復コーティング技術１００により修理可能であれば、修復コーティング技術１００は進行する（決定ブロック（１２５）における「Ｙｅｓ」の選択肢）。
【００１３】
いくつかの実施例における修復コーティング技術１００は、修復のために表面を準備する工程（１３０）を含んでよい。修復のための表面の準備（１３０）は、損傷領域の位置、サイズ、及び／若しくは深さ；基体上のコーティング；並びに／又は基体材料に基づく異なる複数の操作を含んでよい。修復のために表面を準備する工程（１３０）は、例えば、表面から損傷材料を除去する工程（１３２）、表面を洗浄する工程（１３４）、表面を粗化する工程（１３６）、表面をマスキングする工程（１３８）、及びこれらの組み合わせを含んでよい。
【００１４】
いくつかの実施例では、損傷領域の除去（１３２）により、基体、又はコーティングシステム中のその他の層が露出する。コーティングシステム中のその他の層としては、例えば、接着層、中間層、保護層、トップコート等の、単独又は組み合わせを挙げることができる。ある実施例における露出部の広さは、種々のコーティング又は層に対する損傷の広さに依存することがある。
修復コーティング技術１００は、損傷した層（基体を含む）の数及び種類にかかわりなく、部品のコーティングの修復に使用してよい。
【００１５】
表面の洗浄工程（１３４）は、１つ又は複数の露出面から汚染物質を除去することを含んでよい。洗浄技術としては、例えば、溶剤洗浄型の洗浄技術、機械研磨型の洗浄技術、及びこれらの組み合わせを挙げることができる。いくつかの実施例における表面洗浄（１３４）は、損傷していないコーティング及び／又は基体材料を除去せずに、汚染物質を除去してよい。
【００１６】
露出した表面を粗化する工程（１３６）では、露出面を粗化するために、例えば、研磨紙又はパッド、吹付け加工、化学エッチング、及びこれらの組み合わせを使用してよい。露出した表面を粗化する工程（１３６）により、粗化されていない表面と比較した場合の表面に対する修復コーティングの接着力が向上する。粗化される露出面の種類及び広さは、コーティング及び基体の材料及びサイズ、並びに損傷領域の位置に応じて決定することができる。
【００１７】
部品の表面の一部をマスキングする工程（１３８）は、損傷部分をコートされないように残して、部品のうちの損傷を受けていない部分をマスキングする工程を含んでよい。コーティング修復技術１００が部品の表面の一部をマスキングする工程（１３８）を含むか否か、並びにこれを含む場合のマスキングの広さ及び種類は、修復コーティング材料の種類、修復コーティング材料をどのように塗布するか、損傷又は非損傷領域のジオメトリ、損傷領域の位置等に依存してよい。
【００１８】
表面を準備又は表面を準備した後、修復コーティング技術１００は修復スラリーを塗布する工程（１４０）を含む。いくつかの実施例における修復コーティング技術１００は、修復スラリーの成分を混合する工程（１４２）を含む。修復スラリーの成分の選択は、コートされる基体の種類、修復されるコーティングの種類、操作環境上の因子、適用可能なスラリー塗布プロセス等に依存してよい。修復スラリーは、少なくとも１つの液状媒体、少なくとも１つの修復コーティング材料、バインダー、分散剤、散逸性材料、及びこれらの組み合わせを含有してよい。修復スラリーの一部としての少なくとも１つの媒体としては、有機溶媒、水等を挙げることができる。
【００１９】
少なくとも１つの修復コーティング材料としては、ムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２又は２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、希土類のケイ酸塩、希土類の酸化物、アルミナ、ジルコニア、ハフニア、ＺｒＳｉＯ４、ＨｆＳｉＯ４、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、炭素、酸化ホウ素、ホウケイ酸塩、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、ケイ素、ケイ素合金、アルミニウム、ホウ素、ゲルマニウム、シリカ、アルミノケイ酸バリウムストロンチウム（ＢＳＡＳ）、アルミノケイ酸バリウム（ＢＡＳ）、アルミノケイ酸カルシウム（ＣＡＳ）、アルミノケイ酸マグネシウム（ＭＡＳ）、アルミノケイ酸リチウム（ＬＡＳ）から選択される１種以上を挙げることができる。いくつかの実施例における希土類の酸化物としては、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙ、及びＳｃから選択される１種以上の酸化物を挙げることができる。同様に、希土類のケイ酸塩としては、Ｌｕ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｍ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙ、及びＳｃから選択される１種以上のモノケイ酸塩又は二ケイ酸塩を挙げることができる。いくつかの実施例において、希土類のケイ酸塩、希土類の酸化物、アルミナ、ジルコニア、ハフニア、ＺｒＳｉＯ４、ＨｆＳｉＯ４、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、炭素、酸化ホウ素、ホウケイ酸塩、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、ケイ素、ケイ素合金、アルミニウム、ホウ素、ゲルマニウム、シリカ、ＢＳＡＳ、ＢＡＳ、ＣＡＳ、ＭＡＳ、ＬＡＳから選択される１種以上は、ムライトの存在下又は非存在下に、損傷領域へ塗布（１４０）された後に反応してよい。この反応により、希土類のアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリのアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ土類のアルミノケイ酸塩ガラス、カーバイド、窒化物、ホウケイ酸塩ガラス等のガラス相が形成されてもよい。
【００２０】
いくつかの実施例における修復スラリーは、高いカーボン炭化率のために選択され、非常に高い温度において他のスラリー成分を結合し、スラリー成分と反応するバインダーを含んでよい。いくつかの実施例における修復スラリーは、粉末、ナノチューブ、ウィスカー、又は短繊維の形態で添加された炭素を含んでいてもよい。いくつかの実施例における修復スラリーは、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｂ、及びＡｌの酸化物、カーバイド、窒化物、及び／又はホウ化物を生成するために、プレセラミックポリマーを含んでいてもよい。修復スラリー中のプレセラミック材料は、反応の完結までに他のスラリー成分を結合することによって結合形成を促進してもよく、或いは転化のための反応原料を供給してもよい。
【００２１】
いくつかの実施例における修復スラリーは散逸性材料を含有してもよい。この散逸性材料としては、ポリマー又はグラファイトが挙げられ、修復用の研磨可能なコーティングとして好適なコーティング等の多孔性コーティングを作るために、スラリーに添加してもよい。散逸性材料は、加熱処理等の後工程中に蒸発又は焼失し、多孔性のコーティングが得られる。
【００２２】
修復スラリーは、例えば、浸漬、塗装、及びスプレー等の種々の技術を適用して塗布してよい（１４０）。いくつかの実施例における修復スラリーは、見通し外（ｎｏｎ−ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）プロセスによって塗布（１４０）してもよい。修復スラリーは、ｉｎ−ｓｉｔｕ乃至ｏｎ−ｓｉｔｅで、又は例えば部品をアセンブリから取り外した後にその他の位置で塗布されてよい。
【００２３】
いくつかの実施例における修復コーティング技術１００は、コートされた部品を加熱処理する工程（１５０）を含んでよい。他の実施例における修復コーティング技術１００は、制御された加熱処理を含まず、該部品の稼働中の操作条件に依拠して修復コーティングの加熱処理を行ってもよい。コートされた部品の加熱処理（１５０）を含むいくつかの実施例は、表面の損傷領域に修復スラリーを塗布した後に、該修復スラリーを乾燥する工程（１５２）を含んでもよい。修復スラリーは能動的又は受動的技術によって乾燥してよい（１５２）。修復スラリーの乾燥（１５２）は、例えば、修復コーティング技術１００において自然発生的なものであってもよい。いくつかの実施例において、部品は、コーティング形成の促進のため、又は修復スラリー中の溶媒若しくは液状媒体の相当量を除去すること等の反応を引き起こすために乾燥されることができる。いくつかの実施例における修復スラリーは真空中又は空気中で乾燥されてよい（１５２）。いくつかの実施例における修復スラリーは、約３００℃までの温度で乾燥（１５２）されてよい。
【００２４】
コートされた部品の加熱処理工程（１５０）は、焼鈍、及び希土類のケイ酸塩、希土類酸化物、アルミナ、ジルコニア、ハフニア、ＺｒＳｉＯ４、ＨｆＳｉＯ４、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、炭素、酸化ホウ素、ホウケイ酸塩、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、ケイ素、ケイ素合金、アルミニウム、ホウ素、ゲルマニウム、シリカ、ＢＳＡＳ、ＢＡＳ、ＣＡＳ、ＭＡＳ、及び／又はＬＡＳの少なくとも１つの間の、ムライトの存在下又は非存在下における修復スラリー中の反応等のプロセスを促進してよい。加熱処理工程によって促進されるプロセスはこれらに限定されない。いくつかの実施例におけるコートされた部品の加熱処理工程（１５０）は、ガラスセラミックのガラス相を形成してよい。いくつかの実施例において、希土類のアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリのアルミノケイ酸塩、アルカリ土類のアルミノケイ酸塩、カーバイド、窒化物、ホウケイ酸塩ガラス等のガラス相は、コートされた部品の加熱処理工程（１５）中に形成されることができる。ガラスセラミックとしては、例えば、ＢＳＡＳ、ＢＡＳ、ＳＡＳ、ＭＡＳ、ＭＡＳ、又はＣＡＳ等を挙げることができる。
【００２５】
いくつかの実施例では、コートされた部品の加熱処理工程（１５０）は１，５００℃までの温度で実施してよい。いくつかの実施例では、コートされた部品の加熱処理工程（１５０）は、例えば、空気、真空、不活性雰囲気（例えばＡｒ又はＨｅ）、Ｈ２等の還元性雰囲気、アンモニア雰囲気、反応のための窒素を供給するＮ２雰囲気、炭素を供給するメタン雰囲気等の雰囲気中で実施してよい。いくつかの実施例では、コートされた部品の加熱処理工程（１５０）は約１時間まで〜約１０時間まで実施してよい。加熱処理は、該加熱処理を修復用スラリー系コーティングでコートされた損傷領域に制限するために、例えば、加熱ランプ、高圧石英ランプ、又は酸素アセチレントーチ等のはだか火等による局所的なものであってよい。いくつかの実施例では、コートされた部品の加熱処理工程（１５０）は、加熱処理のパラメータを種々有する多段階プロセスであってよい。いくつかの実施例では、コートされた部品の加熱処理工程（１５０）は、該部品を用いる通常稼働サイクルの次回サイクル中に行われてよい。
【００２６】
いくつかの実施例における修復コーティング技術１００は、修復スラリーの塗布（１４０）又はコートされた部品の加熱処理（１５０）を経て完了してよい。他の実施例における修復コーティング技術は、第２のコーティングを塗布する工程（１６０）及び／又は修復コーティングの表面仕上げ工程（１７０）を継続してもよい。１つ又は複数の第２のコーティングの塗布（１６０）は、例えば、修復スラリーコーティング上にトップコートを塗布することを含んでよい。このトップコートは、ＥＢＣ、熱バリアコーティング（ＴＢＣ）、又はＥＣＢとＴＢＣとの組み合わせであることができる。いくつかの実施例におけるトップコートは、修復スラリーコーティングの塗布（１４０）に用いたのと同じプロセスによって塗布することができる。トップコートスラリー組成物は、ＥＢＣ又はＴＢＣとして好適なトップコートを作製するために仕立てることができる。いくつかの実施例におけるトップコートスラリー組成物を仕立てるためのパラメータとしては、水蒸気安定性、高温性能、低熱伝導性等を挙げることができる。いくつかの実施例では、トップコート中の希土類のケイ酸塩、ジルコニア、又はハフニアの比率を高くして、その性能を向上することができる。
【００２７】
いくつかの実施例における修復コーティング技術１００は、仕上げ工程（１７０）を含んでよい。仕上げ工程（１７０）は、修復スラリーコーティング及び／又はトップコート（存在する場合）の表面の特性に応じて適用してよい。表面の特性は、例えば、ガスタービンエンジン中の部品に近接する空気の流れに影響し得る。いくつかの実施例における表面は滑らかであることができ；他の実施例における表面は肌理を有することができる。いくつかの実施例における仕上げ工程（１７０）は、表面の損傷領域中の修復スラリーコーティングと、表面のうちのオリジナルの損傷を受けていない領域との間の変わり目を平坦化してよい。
【００２８】
図１の修復コーティング技術が適用される２層のコーティング層を有する基体の表面を図２〜５に示す。基体２０１、中間層２０２、及び保護層２０３を有する無傷の表面２１０を図２に示す。いくつかの実施例における無傷の表面２１０は、基体２０１上に種々のコーティング材料から成る層の１つ以上を有していてもよい。コーティングの数及び種類は、例えば、基体２０１、操作環境、又はその他の設計上の要求に依存してよい。
【００２９】
保護コーティング２０３及び中間層２０２の一部を占める損傷領域２３０を含む損傷を受けた表面２２０を図３に示す。コーティングの損傷は、損傷を受けた表面２２０の直下から、例えば、保護コーティング２０３の内部まで、保護コーティング２０３を通って中間コーティング２０２の内部まで、及び全部の層を通って基体２０１まで又はその内部まで広がることがある。損傷領域２３０の広がりは、部品の材料、操作環境、及び発見されるまでの時間等の、しかしこれらに限定されないパラメータに依存してよい。図３の損傷領域２３０は、一部において保護コーティング２０３の内部まで広がり、別の部分では保護コーティング２０３を通って中間層２０２の内部まで広がり、更に別の部分では全部の層を通って基体２０１まで広がっている。
【００３０】
部品上の損傷領域２３０が特定された（１２０）後、図１の修復コーティング技術１００のような修復技術を適用してよい。上述のとおり、修復のための部品の準備（１３０）は、損傷材料の除去（１３２）及び損傷領域２３０の洗浄（１３４）を含むことができる。ある実施例で得られた、露出表面領域２４０を有する準備後の表面を図４に示す。露出表面領域２４０は、一部では中間層２０２が、及び別の部分では基体２０１が露出している。例えば、粗化（１３６）及びマスキング（１３８）等のその他の表面準備技術も適用してよい。
【００３１】
露出表面領域２４０の準備の後に、修復スラリーを塗布（１４０）し、乾燥（１５２）及び／又は加熱処理（１５０）等のプロセスに供して、例えば、図５に示したように修復層２５０を形成してよい。修復層２５０を形成するために、修復スラリーの塗布及び関連プロセスを多数回実施してもよい。修復層２５０は、基体２０１、中間層２０２、及び保護層２０３の上に塗布してよい。部品の修復部分を適切な表面とするために、修復層２５０の外表面２６０を仕上げ工程（１７０）に供してよい。
【００３２】
損傷領域２３０の代わりに修復層２５０を形成する修復コーティング技術１００の後、部品を稼働状態に戻すことができる。部品は稼働状態において高温、及び例えば高温機械システムの物理力に相対することができる。いくつかの実施例における修復コーティングは、システムの通常稼働サイクルの次回サイクルによって更にコンディショニングされることができる。
【００３３】
本出願の１つの視点は、基体コーティングを有する稼働中の部品の損傷領域を特定する工程；該損傷領域に修復スラリーを塗布する工程；及び該修復スラリーを乾燥する工程を含む方法である。この視点の種々の特徴は、液状媒体、修復コーティング材料、及びバインダーを供給して修復スラリーを形成する工程、この修復スラリーは更に散逸性材料を供給して含むことができる；基体コーティングを準備する工程、この基体コーティングを準備する工程は損傷領域の周囲をマスキングして基体コーティングのうちの損傷領域に属さない非損傷部分を保護する工程を更に含むことができる；前記修復スラリーを加熱処理する工程；損傷領域内部の基体コーティングに第２のコーティングを塗布する工程、この塗布は、損傷領域に隣接する領域とは区別された損傷領域に選択的に塗布することを含む、を含む。
【００３４】
本出願の別の視点は、基体コーティングの損傷領域を除去して露出表面を露出させる工程；該露出表面を洗浄する工程；該露出表面を粗化する工程；該露出表面に修復スラリーを塗布する工程；及び修復スラリーを加熱処理して基体コーティングの修復部分を形成する工程を含む方法である。この視点の種々の特徴は、液状媒体、修復コーティング材料、及びバインダーを供給して修復スラリーを形成する工程、この修復スラリーは更に散逸性材料を供給して含むことができる；及び修復部分を含む基体コーティングの外表面の仕上げ工程を含む。更に、加熱処理の特徴は、修復スラリーを乾燥して修復部分にガラス相を形成することを含む。
【００３５】
本出願の更に別の視点は、セラミックマトリクスコンポジットコーティングを有する稼働中の部品を供給する工程；該セラミックマトリクスコンポジットコーティング中の損傷領域を特定する工程；セラミックマトリクスコンポジットコーティングを準備する工程、該工程は、セラミックマトリクスコンポジットコーティングの損傷領域を除去して露出表面を露出させる工程；該露出表面を洗浄する工程；並びに該露出表面を粗化する工程を含む；液状媒体、修復コーティング材料、散逸性材料、及びバインダーを供給して修復スラリーを形成する工程；損傷領域中の露出表面に修復スラリーを塗布する工程；該修復スラリーを乾燥する工程；並びに該乾燥した修復スラリーを加熱処理して、セラミックマトリクスコンポジットコーティングの修復部分を形成する工程を含む方法である。この視点の種々の特徴は、損傷領域内のセラミックマトリクスコンポジットコーティングに第２のコーティングを塗布して、修復部分を含むセラミックマトリクスコンポジットコーティングの外表面を仕上げる工程を包む。この視点の更なる特徴は、損傷領域の周囲をマスキングしてセラミックマトリクスコンポジットコーティングの損傷領域に属さない非損傷領域を保護することにより、セラミックマトリクスコンポジットコーティングを準備する工程；損傷領域に隣接する領域とは区別された損傷領域に選択的に修復スラリーを塗布する工程；及び加熱処理により修復部分にガラス層を形成する工程を含む。
【００３６】
コーティング修復技術について、その詳細を図面及び上記の記載によって説明し記述した。これらは説明のためであって特徴を制限するものではないと考えるべきである。いくつかの実施例のみが示され記載されたのであり、特許請求の範囲の視点内に在るすべての変更及び修正が保護されることを要求する。
【００３７】
上記の説明中で使用した、好適な、好ましく、好ましくは、より好ましくは等の語は、そのように記載された特徴がより望ましかろうことを示すが、必須ではない。これらを含まない実施例も本開示の視点の範囲内と考えてよい。この視点は特許請求の範囲によって定義される。特許請求の範囲を読む際に、「ある」、「１つの」、「少なくとも１つの」、又は「少なくとも一部」等の語が使用されたときは、特許請求の範囲にこれに反する特記がない限り、特許請求の範囲を１つの項目に制限する意思はないこと意図する。「少なくとも一部」及び／又は「部分」の語は、これに反する特記がない限り、当該項目が部分及び／又は該項目のすべてを含み得るときに使用される。
【図１】
2016512810.tif 000003
【図２】
2016512810.tif 000004
【図３】
2016512810.tif 000005
【図４】
2016512810.tif 000006
【図５】
2016512810.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月17日(2015.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
稼働中の部品の環境バリアコーティングにおける損傷領域を特定する工程、ただし前記環境バリアコーティングは前記稼働中の部品の基体上に存在する；
環境バリアコーティングにおける前記損傷領域に、液状媒体及び修復コーティング材料を含有する修復スラリーを塗布する工程；
前記修復スラリーを乾燥して乾燥修復スラリーを形成する工程；並びに
前記乾燥修復スラリーを加熱処理して前記環境バリアコーティングの修復部分を形成する工程、
を含む方法。
【請求項２】
前記環境バリアコーティングの露出面を準備する工程を更に含み、
該環境バリアコーティングを準備する工程が、少なくとも：
環境バリアコーティングの損傷領域を除去して露出面を露出させる工程；
露出面を洗浄する工程；
露出面を粗化する工程；及び
損傷領域の周囲をマスキングして前記環境保護コーティングの損傷領域に属さない隣接する非損傷部分を保護する工程
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
乾燥修復スラリーの加熱処理によって修復部分の成分間の反応が起こり、該修復部分にガラス層を形成する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
基体、及び損傷部分を規定する該基体上の環境バリアコーティングを含む部品；
前記環境バリアコーティングの非損傷部分上で前記損傷部分の周囲に配置されたマスク；並びに
前記損傷部分中の、液状媒体及び修復コーティング材料を含有する修復スラリー
を含むアセンブリ。
【請求項５】
前記修復コーティング材料が、ムライト、希土類のケイ酸塩、希土類の酸化物、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸ハフニウム、酸化チタン、酸化タンタル、炭素、酸化ホウ素、ホウケイ酸塩、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、ケイ素、ケイ素合金、アルミニウム、ホウ素、ゲルマニウム、シリカ、アルミノケイ酸バリウムストロンチウム、アルミノケイ酸バリウム、アルミノケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸マグネシウム、又はアルミノケイ酸リチウムから選択される１種以上を含む、請求項４に記載のアセンブリ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
上記の説明中で使用した、好適な、好ましく、好ましくは、より好ましくは等の語は、そのように記載された特徴がより望ましかろうことを示すが、必須ではない。これらを含まない実施例も本開示の視点の範囲内と考えてよい。この視点は特許請求の範囲によって定義される。特許請求の範囲を読む際に、「ある」、「１つの」、「少なくとも１つの」、又は「少なくとも一部」等の語が使用されたときは、特許請求の範囲にこれに反する特記がない限り、特許請求の範囲を１つの項目に制限する意思はないこと意図する。「少なくとも一部」及び／又は「部分」の語は、これに反する特記がない限り、当該項目が部分及び／又は該項目のすべてを含み得るときに使用される。
本開示は以下のように要約される：
［１］  稼働中の部品のセラミックマトリクスコンポジットコーティングにおける損傷領域を特定する工程；
セラミックマトリクスコンポジットコーティングにおける前記損傷領域に、液状媒体及び修復コーティング材料を含有する修復スラリーを塗布する工程；
前記修復スラリーを乾燥して乾燥修復スラリーを形成する工程；並びに
前記乾燥修復スラリーを加熱処理して前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの修復部分を形成する工程、
を含む方法。
［２］  前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの露出面を準備する工程を更に含む、［１］に記載の方法。
［３］  前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングを準備する工程が、セラミックマトリクスコンポジットコーティングの損傷領域を除去して露出面を露出させる工程を含む、［２］に記載の方法。
［４］  前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングを準備する工程が、露出面を洗浄する工程を含む、［２］又は［３］に記載の方法。
［５］  露出面を粗化する工程を更に含む、［２］〜［４］のいずれか一項に記載の方法。
［６］  前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの露出面を準備する工程が、損傷領域の周囲をマスキングして前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの損傷領域に属さない隣接する非損傷部分を保護する工程を更に含む、［２］〜［５］のいずれか一項に記載の方法。
［７］  前記修復スラリーを塗布する工程が、損傷領域に隣接する領域とは区別された損傷領域に選択的に修復スラリーを塗布する工程を含む、［１］〜［６］のいずれか一項に記載の方法。
［８］  前記乾燥修復スラリーの加熱処理後の前記損傷領域内のセラミックマトリクスコンポジットコーティングに第２のコーティングを塗布する工程を更に含む、［１］〜［７］のいずれか一項に記載の方法。
［９］  前記修復部分を含むセラミックマトリクスコンポジットコーティングの外表面仕上げ工程を更に含む、［１］〜［８］のいずれか一項に記載の方法。
［１０］  乾燥修復スラリーの加熱処理によって修復部分の成分間の反応が起こり、該修復部分にガラス層を形成する、［１］〜［９］のいずれか一項に記載の方法。
［１１］  前記稼働中の部品をアセンブリの一部として残す工程を更に含み、
該稼働中の部品は全工程を通して該アセンブリの一部である、［１］〜［１０］のいずれか一項に記載の方法。
［１２］  前記修復スラリーが散逸性材料を更に含有し、
前記乾燥修復スラリーの加熱によって該散逸性材料が蒸発し、又は該散逸性材料が焼失して蒸発し、
前記セラミックマトリクスコンポジットコーティングの修復部位内に空孔を形成する、［１］〜［１１］のいずれか一項に記載の方法。
［１３］  前記修復スラリーがプレセラミックポリマーを更に含有する、［１］〜［１２］のいずれか一項に記載の方法。
［１４］  基体、及び損傷部分を規定する該基体上のコーティングを含む部品；
前記コーティングの非損傷部分上で前記損傷部分の周囲に配置されたマスク；並びに
前記損傷部分中の、液状媒体及び修復コーティング材料を含有する修復スラリー
を含むアセンブリ。
［１５］  前記アセンブリがガスタービンエンジンを含み、前記部品がタービン翼、タービン羽根、ブレードトラック、又は燃焼器ライナーを含む、［１４］に記載のアセンブリ。
［１６］  前記修復コーティング材料が、ムライト、希土類のケイ酸塩、希土類の酸化物、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸ハフニウム、酸化チタン、酸化タンタル、炭素、酸化ホウ素、ホウケイ酸塩、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物、ケイ素、ケイ素合金、アルミニウム、ホウ素、ゲルマニウム、シリカ、アルミノケイ酸バリウムストロンチウム、アルミノケイ酸バリウム、アルミノケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸マグネシウム、又はアルミノケイ酸リチウムから選択される１種以上を含む、［１４］又は［１５］に記載のアセンブリ。
［１７］  前記修復スラリーが、ポリマー又はグラファイトの少なくとも１種を含む散逸性材料を更に含有する、［１４］〜［１６］のいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１８］  前記修復スラリーがバインダーを更に含有する、［１４］〜［１７］のいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１９］  前記修復スラリーがプレセラミックポリマーを更に含有する、［１４］〜［１８］のいずれか一項に記載のアセンブリ。
［２０］  前記コーティングが環境バリアコーティングを含む、［１４］〜［１９］のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【国際調査報告】
2016512810.tif 000008
2016512810.tif 000009