コーティングを電解堆積するための方法および組立体
本発明によれば、次の要素が提供される：カソードを形成するブレード（１２０、１３０）であって、臨界ゾーン領域（２１）を画定する、コーティングされる表面を有するブレード、アノード（１９）、不溶解性の粒子を含む電解浴、および基準壁（１４）に対する作業位置に前記ブレードが装着される装着台（１２）。装着台（１２）は、前記浴中に置かれ、粒子およびアノードの金属は、コーティング（２０）をコーティングされる表面上に形成するために同時堆積される（１９）。前記アノード（１９）は、通常、臨界領域（２１）に面して配置され、前記装着台（１２）には、臨界ゾーン（１２）に対して比較的一定の予め決められた厚さであって、前記コーティング（２０）の縁部に沿ってほぼゼロの値まで徐々に低下する厚さを有するコーティング（２０）を得るために電流線を監視する手段が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ブレード、詳細には、ただし限定されないがガスタービンノズルのブレードを補修する目的で、粒子を含有する金属マトリクスを含む複合コーティングを堆積する方法に関する。
【０００２】
本発明は、特に、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプのコーティングを堆積する方法に関し、ここでＭ１は、Ｎｉ、Ｃｏ、もしくはＦｅまたはそれらの混合物から選択され、Ｍ２は、Ｙ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔおよびレアアースから選択される。
【背景技術】
【０００３】
現代のガスタービンの効率性における継続的な向上は、かつてない高さのタービン入口温度を使用することを必要としている。この傾向により、可動ブレードおよびノズルなどの高圧タービンの部分を作製するためにこれまで以上の難燃性の材料が開発されてきている。
【０００４】
この目的のため、硬化特性を有する非常に高い体積率のガンマプライム相を備えた単結晶超合金が、開発されている。
【０００５】
それにも関わらず、超合金の開発は、高温に耐える構成部品の耐用年限に関する要求事項の高まりに追いつくまでには至っていない。そういった理由で、より最近では、内部対流によって冷却された構成部品の金属の温度を低下させるために、断熱コーティングが利用されるようになってきている。これらの断熱コーティングまたは「熱障壁」は、酸化イットリウムによって安定化させられたジルコニアベースのセラミックの層から作製され、金属結合層上に堆積されてセラミックコーティングに付着力をもたらしながら、その部分の金属が酸化されるのを保護する。
【０００６】
アンダーコートと称される結合層は、さまざまなタイプのものであり得る。（Ｍがニッケルまたはコバルトを表す）ＭＣｒＡｌＹタイプの層に関して言及され得る。特に、５０原子％のニッケルおよびアルミニウムを有すると規定される化合物である、金属間の構造を有するアルミナイド（ＮｉＡｌ）タイプの層に関して言及され得る。そのようなアルミナイドは、プラチナなどの貴金属によって改質されてよい。アルミナイドコーティングは、基材内に拡散する層と一緒になって形成された外側層から構成される。これらのアンダーコート系のすべては、その共通因子として、アルミナ形成するという特性を有し、すなわち酸化により、これらは保護アルミナ膜を形成し、この膜は、良好に付着しかつその部分の金属を酸化環境から隔離する。
【０００７】
アンダーコートおよび熱障壁などの、構成部品に加えられたあらゆる保護に関わらず、これらはそうではあるが酸化し、割れのリスクを負っている。したがって、そのような構成部品を連続して使用されることを可能にするために、一定の長さの作動後に存在し得るさまざまな欠陥を補修することが必要である。
【０００８】
熱障壁でコーティングされたノズルなどの構成部品を補修するために、セラミックコーティング、次いで金属アンダーコートを除去する必要があることが知られている。次いで、ハロゲン雰囲気下で熱的および化学的処理によって構成部品を脱酸化することが必要である。構成部品は、次いで、溶接および／またはろう付け技術によって補修され得る。構成部品がビルドアップされた後、金属アンダーコート、次いでセラミック層が復元される。
【０００９】
熱障壁は従来、サンドブラスティングによって除去される。サンドブラスティングは、セラミック層および金属アンダーコートの両方に対して侵攻性の工程である。アンダーコートはその後、酸浴中で化学的に溶解させられることによって除去される。この工程は、アルミナイドコーティングの拡散層が溶解されることになり、したがって実際にはその部分の壁厚を低減することになるため、難しいものである。その部分の壁厚のそのような低減は、特にノズルの流れセクションを増大させることになる。
【００１０】
ターボ機械のノズルでは、１セクタは、相互連結されたプラットフォーム上に装着された１つまたは複数のブレードを備える部分である。複数のセクタが結合されて、本質的にノズルを構成するリングを形成する。厳密に言えば、セクタの流れセクションは、２つの隣接するブレード間の、ストリームがノズルセクタを通路に沿って通過する通路の、流れ方向に対して垂直に測定された領域である。つまり、流れセクションは、より簡単には、ノズルセクタを通るストリームの通路の幅を示すために使用される。この流れセクションは、従来、前縁と後縁の間の、流れセクションの値が最小であり、ストリームの最も狭い通路の場所に対応する場所で測定される。
【００１１】
流れセクションは、増大すると、排気温度温度（ＥＧＴ）マージンを小さくすることによってエンジンのパフォーマンスを低下させる傾向があることが知られている。
【００１２】
したがって、この部分がエンジンのパフォーマンスを決定する場所に材料を追加しながら、機械的特性ならびに酸化および腐食に耐える能力を良好に維持できることが必要である。
【００１３】
従来技術は、超合金ベースのフリット上にろう付け材料をろう付けすることによってその部分をビルドアップすることを含む。この技術は、さまざまな欠点を有しているため、特に適したものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
定義では、フリットおよびろう付け粉末は、その部分の作動温度に近い融点を有する化合物を形成する融解可能な要素から作製される。したがって、極限温度にさらされる大きな領域に対してこの種類の材料を使用することは勧められない。結果として、ろう付けされたゾーンの機械的特性は、覆いがない基材の機械的特性を大きく下回る。
【００１５】
さらに、ろう付けによって堆積物を作り出すことにより、段を形成する縁部、すなわちビルドアップされたゾーンすべてに沿って材料のさらなる厚さが常に生じる。この段の存在は、（空気の流れセクション内の）空気ストリームの流れを妨害し得るため、それに続いて機械加工が、適正な空気力学的プロファイルを復元するために必要である。
【００１６】
さらに、ノズルの後縁が、ろう付けするのに十分な厚さではないことが起こり得る。ろう付けには、要素が、３００マイクロメートル（μｍ）ほどの大きさになり得る厚さにわたって拡散され、それによって、前記厚さにわたって基材の完全性を劣化させることが伴われる。
【００１７】
本発明の重要な態様は、特に流れセクションを復元しながらその部分の環境によって課された基準にも適合させるという問題に対処することを可能にすることによって、従来技術の欠点を克服することを可能にする方法を提供することである。
【００１８】
したがって、特に流れセクションの測定ゾーンをビルドアップするために、機械的特性を劣化させない材料を使用することが必要である。さらに、ビルドアップは、ストリームラインの妨害を回避するようにして実行される必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的のため、本発明によれば、本方法は、金属ブレードを補修する目的で、粒子を含有する金属マトリクスを含む複合コーティングを電解堆積する方法であって、以下のステップ：
カソードを形成する少なくとも１つのブレードであって、臨界ゾーンを画定する、コーティングされる表面を有する、ブレードを提供するステップと、
金属から作製され、電流源と連結するアノードを提供するステップと、
電解浴を形成し、不溶解性の粒子を含有する溶液を提供するステップと、
電気を伝導しない材料から作製され、基準壁を有し、前記ブレードを基準壁に対して作業位置に受け入れるのに適した支持体を提供するステップと、
前記作業位置で前記ブレードを前記支持体に装着するステップと、
前記支持体を前記溶液中に置くステップと、
コーティングされる表面上にコーティングを形成するために、粒子およびアノードからの金属を同時堆積するステップとを実施する方法である。
【００２０】
特徴的な方法では、前記アノードは臨界ゾーンに面して置かれ、前記支持体にはブレード毎に、臨界ゾーンに対して予め決められ比較的一定であり、かつ前記コーティングの縁部に沿ってほぼゼロの値まで漸進的に減少する可変厚さを有するコーティングを、前記ブレードのコーティングされる表面上に得るように電流線を制御する手段が取り付けられる。
【００２１】
電流線を制御するこれらの手段は、好ましくは、ブレードのコーティングされる表面に面する前記支持体の表面上に１つまたは複数のシールド部分を含む。
【００２２】
このようにして、実施が簡単である電気めっき技術を使用することによって、コーティングに望まれる厚さ、すなわちその部分上で場所に応じて変化する厚さを直接得ることが可能であることが理解可能であり、これは、コーティングの縁部に沿って段を形成することなく、流れセクションの厳しい寸法制約に適合させながら行われることが可能である。
【００２３】
この解決策はまた、コーティングされる必要がある、コーティングされる表面のゾーン、または各ゾーン上だけにコーティングを堆積することが可能であるというさらなる利点も有する。
【００２４】
さらに、本発明の方法は、複数の部分を同時に処理することを可能にする。
【００２５】
また、電解技術は、ろう付けを用いるビルドアップ方法とは異なり、拡散は数マイクロメートルだけにわたって発生するため、基材を僅かしか妨害しないこともまた言及されなければならない。
【００２６】
全体として、本発明の解決策は、酸化および腐食に耐えるということに関して所望の特性を有し、その後の修正（機械加工）を必要とすることなくストリームラインに対するいかなる妨害も回避する厚さおよび形状を有する堆積物を作り出すことを可能にする。
【００２７】
好ましい実施形態では、前記コーティングされる表面は、ブレードの根元部と先端部の間を長手方向に延びる。非伝導性の支持体が、アノードを前記コーティングされる表面に面して保持するように構築される。アノードの形状は、臨界ゾーンへの電流の流れを制御し、絞り点において最大のコーティング厚さおよびコーティング領域から非コーティング領域への滑らかな移行を生み出すように選択され得る。アノードの形状は、それだけに限定されないが、ロッド、棒、シート、または翼の形をたどる形状を含む数多くのさまざまな設計から選択されてよい。
【００２８】
アノードのための非伝導性の支持体は、コーティングされる表面に対するアノードの位置を規定し、アノードからコーティングされる表面に流れる電流線を制御するように設計され得る。この目的のため、電流線を制御する前記手段は、前記ブレードの前記コーティングされる表面に面するのに適した支持体の長手方向部分であって、長手方向に延び臨界ゾーンに面するアノードの場所を画定する部分を含んでおり、コーティングされる表面に対する、支持体の長手方向部分のプロファイルおよび位置ならびにアノードの形状および位置は、電流線を限定および配向するように選択される。
【００２９】
好ましくは、ブレード（複数可）は、ターボ機械ノズルのブレードである。
【００３０】
本発明はまた、ブレードを復元する方法であって、
（ｉ）コーティングされる表面を形成するために既存のコーティングをブレードから除去ステップと、
（ｉｉ）前記コーティングされる表面を調製または洗浄するステップと、
（ｉｉｉ）ブレードをビルドアップするために、上記で説明された本発明のコーティングを電解堆積する方法によって、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプの材料を用いてブレードの前記コーティングされる表面をコーティングするステップと、
（ｉｖ）拡散熱処理を実施するステップとを含む方法を提供する。
【００３１】
本発明はまた、コーティングをブレード上に電解堆積するための組立体であって、詳細には本発明の方法を実施するように適合された組立体も提供する。
【００３２】
この目的のため、コーティングをブレード上に電解堆積するための組立体であって、
カソードを形成する、臨界ゾーンを画定するコーティングされる表面を有する少なくとも１つのブレードと、
電気を伝導しない材料から作製され、基準壁を有し、前記ブレードを基準壁に対して作業位置に受け入れるのに適した支持体であって、ブレード毎に、前記ブレードの前記コーティングされる表面に面するのに適した、長手方向に延び臨界ゾーンに面するアノードのための場所を画定する長手方向部分をさらに含み、アノードが、前記場所内に収容され、コーティングされる表面に対する支持体の長手方向部分のプロファイルおよび位置ならびにアノードの形状および位置が、臨界ゾーンに対して予め決定され、かつ前記コーティングの縁部に沿ってほぼゼロの値まで漸進的に減少する可変厚さを有するコーティングを、前記ブレードのコーティングされる表面上に得るようにして電流線を限定および配向するように選択される、支持体とを備える組立体が提供される。
【００３３】
特に、長手方向の部分はコーティングされる表面に面する作業壁であって、コーティングを、特にその厚さに関して所望の特性を有するようにコーティングされる表面上に堆積させることを電流線が可能にするように適合された形状のプロファイルを有する作業壁を含む。
【００３４】
本発明の他の利点および特性は、例を用いて、また添付の図を参照してなされる以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】流れセクションが測定される場所を示す、ノズルセクタの２つのブレードの軸に対して垂直な断面図である。
【図２】本発明の方法を用いてコーティングされたブレードのより大きい縮尺の断面図である。
【図３】図２のゾーンＩＩＩの拡大図である。
【図４】図２のゾーンＩＶの拡大図である。
【図５】図３のゾーンＩＩＩに対応する断面の顕微鏡写真の図であり、その縁部の１つに沿ったコーティング厚さの漸進的な変化が見られ得る。
【図６】図３の臨界ゾーンに対応する断面の断面顕微鏡写真の図であり、臨界ゾーンのコーティングの、予め決定され比較的一定な厚さが見られ得る。
【図７】本発明の方法を実施するために、前記支持体上に装着されたツーリング支持体およびブレードを備える本発明の組立体の可能な例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１に部分的に示されるノズルセクタ１００は、ノズル１００の軸を中心にほぼ円筒形状の２つのほぼ平行なプラットフォームを備える（２つのプラットフォーム１１０のうち１つだけが図１に見られ得る）。
【００３７】
これらのプラットフォーム１１０は、四辺形状、詳細には平行四辺形状の外形を有する。平行四辺形の４辺は、（組み立てられた相対位置において）測定下にあるセクタ１００の両側に配設された２つのノズルセクタ２００および３００に向かってそれぞれ向けられた接触表面１１１および１１２を形成する２つの対向辺を含む。接触表面１１１、１１２は、隣接するノズルセクタ、例えば図１のセクタ１００、２００および３００を接触相対位置に保持するように設計される。平行四辺形の他の２つの辺は、ノズルによって形成されたリングの２つの外円を画定する横方向の面１１３および１１４を形成する。
【００３８】
ノズルセクタ１００はまた、２つのブレード１２０、１３０も有する。これらのブレードの各々は、吸引側１２１、１３１および圧力側１２２、１３２を有する空気力学的プロファイルを有する。セクタ１００内には２つのブレードしか存在しないので、ブレード１１０、１２０の各々は端部ブレードである。したがって、これらのブレードの各々は、組み立てられた相対位置にあるとき、隣接するノズルセクタの端部ブレードに面して置かれる。より正確には、吸引側１２１は、ブレード２３０の圧力側２３２に面しており、圧力側１３２は、ブレード３２０の吸引側３２１に面している。ブレード２３０および３２０は、ノズル１００を貫通する流れセクションを測定するための参照ブレードとして使用される標準ブレードである。さまざまなブレード２３０、１２０、１３０、３２０間には、それぞれブレード間通路１０１、１０２、および１０３が形成される。ブレード間通路１０２は、セクタ１００のブレード１２０と１３０の間に形成される。これに対して、ブレード間通路１０１および１０３は、第１には、検討下にあるセクタ１００のブレード（１２０または１３０）の１つと、第２には、これに面する参照ブレード２３０または３２０との間に形成される。
【００３９】
図１に見られ得るように、所与のブレード間チャネル内では、ブレード間の距離は、チャネルに沿った位置に応じて変化する。たいてい、いかなる所与のブレード間チャネルにおいても、この距離および流れセクションが最小である平面はチャネル内には１つしか存在しない。この平面は、ブレード間通路１０１、１０２、および１０３に対してそれぞれ平面Ｐ１、Ｐ２およびＰ３に対応し、これらのセクション内のブレード間の距離は、それぞれＤ１、Ｄ２およびＤ３であり、このときこれら３つの距離は、測定ベンチ上でとられた３つの測定値に対応している。
【００４０】
図２により明確に見られ得るように、本発明の方法のこの実施では、前記ブレード１２０（または１３０）のコーティングされる表面は、その吸引側の壁１２１（または１３１）である。
【００４１】
そうではあるが、本発明の方法を実施することにより、コーティング２０をノズルセクタ１１０の２つのブレード１２０および１３０の圧力側１２２、１３２上に同時に施すことも可能である。
【００４２】
図２では、ブレード１２０がそれに沿って延びる長手方向に直交する横断平面内におけるブレード１２０の断面が見られ得る。図２では、本発明の方法によって得られたコーティング２０は、吸引側１２１だけ、本質的には前記吸引側１２１の全体領域にわたって、第１には、プラットフォーム上に装着された２つの長手方向端部の間、第２には、前縁１２４と後縁１２３の間を延びる。
【００４３】
図２に見られ得るように、コーティング２０は、コーティング２０の厚さが、その平均値Ｅからほぼゼロの値まで漸進的に減少する縁部を除いて、その全体領域にわたって比較的一定である平均厚さＥを有する。
【００４４】
より正確には、図３に示されるように、コーティング２０の上流側縁部２２、すなわちブレード１２０の前縁１２４に隣接する縁部は、前縁１２４に向かって厚さが減少する層を形成し、それにより、前縁１２４と吸引側１２１を覆うコーティング２０の間に不連続部または段は存在しなくなる。いかなる段も存在しないことにより、図１のブレード間チャネル１０１内の流れに対するいかなる妨害も回避される。
【００４５】
類似の方法で、また図４に見られ得るように、コーティング２０の下流側縁部２４、すなわちブレード１２０の後縁１２３に隣接する縁部は、後縁１２３に向かって減少する厚さの層を形成し、それにより、後縁１２３と吸引側１２１を覆うコーティング２０の間に不連続部または段は存在しなくなる。したがって、コーティング２０の存在は、ブレード間チャネル１０２を通る空気のストリームの流れに影響を与えない。
【００４６】
コーティングの平均厚さＥは、１０μｍから５００μｍの範囲内にある。
【００４７】
説明された例では、臨界ゾーン２１は、流れセクションが測定され、それにより本発明の補修方法が、ブレード１２０の流れセクションを、ブレードをビルドアップすることによって復元できるようになるゾーンである。
【００４８】
上記に記載された理由のため、前記コーティング２０は、この例では流れセクションが測定される場所（図１の距離Ｄ２）に対応する臨界ゾーン２１の場所、すなわち吸引側壁１２１ののど部と称される場所に正確かつ一定である予め決められた厚さを有する（図２）。
【００４９】
この点に関して、また好ましくは、前記コーティング２０は、１０μｍから５００μｍの範囲、特に１０μｍから３００μｍの範囲内にある厚さＥ１を臨界ゾーン２１内に有する。好ましくは、この厚さＥ１は、臨界ゾーン２１全体にわたって一定である。
【００５０】
用語「臨界」ゾーン２１は、図２および図３に見ることができる幅Ｌにわたって、ブレード１２０の全長さに沿って延びるものと理解されるべきであり、このときこの長さ方向は、すべての図面に直交して延びる方向である。
【００５１】
縁以外の全体領域にわたって比較的一定である平均厚さＥを有する代わりに、コーティングは、臨界ゾーンまたはのど部２１を離れるとき、すなわち前記臨界ゾーン２１のすぐ後で小さくなり始める厚さを有することができる。
【００５２】
例として、ブレード１２０は、ニッケルまたはコバルトベースの超合金から作製されたブレードであり、特にこれは、低硫黄タイプの標準的なＡＭ１タイプ（またはＮｉＴａ８Ｃｒ８ＣｏＷＡ）：ＲｅｎｅＮ５、ＤＳＲ１４２、Ｒｅｎｅ１２５（またはＮｉＣｏ１０Ｃｒ９ＷＡｌＴａＴｉＭｏ）、ＩＮ１００（またはＮｉＣｏ１５Ｃｒ１０ＡｌＴｉ）、ＣＭＳＸ４のものでよい。
【００５３】
コーティング２０は、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプの、粒子を含有する金属マトリクスを含む複合物によって構成され、ここではＭ１は、Ｎｉ、Ｃｏ、もしくはＦｅまたはそれらの混合物から選択され、Ｍ２は、Ｙ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ、およびレアアースから選択される。
【００５４】
用語「レアアース」は、ランタニド群（ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびルテチウム）、スカンジウム、イットリウム、ジルコニウム、およびハフニウムに属する元素をカバーするために使用される。
【００５５】
Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプの、そのようなコーティング２０を堆積するために、粒子がＣｒＡｌＭ２の粒子である溶液から電解液が形成され、Ｍ２はＹ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ、およびレアアースから選択される。
【００５６】
金属Ｍ１から作製されたアノードもまた使用され、ここでＭ１は、Ｎｉ、Ｃｏ、もしくはＦｅ、またはそれら金属の混合物から選択される。
【００５７】
例えば、ＮｉＣｒＡｌＹの堆積物を得るために、第１にはニッケルおよび第２にはＣｒＡｌＹの粒子を含む複合堆積物（ＮｉはＣｏで置き換えられてもよい）を使用することが必要である。
【００５８】
ＮｉＣｒＡｌＹのコーティングは、従来の電解浴中に存在するＣｒＡｌＹの粉末をアノードからのニッケルと共に制御された同時堆積することによって生成される。
【００５９】
電極（コーティングされる部分によって形成されたカソードとアノード）間にかけられた電位差の影響下で、金属アノード（この例ではＮｉ）は、酸化され、Ｎｉ２＋イオンを溶液中に放出する。これらのイオンは、依然として電位差の影響下にある溶液中で移動し、カソードに向かって進み、進行途中で溶液中に存在する分散した粒子と混合される。イオンおよび粒子によって構成された組立体は、次いで、カソードに向かって移動し、最後には組立体が堆積されるその表面に到達することになり（このときＮｉ２＋は、金属Ｎｉに還元される）、こうしてＣｒＡｌＹの粒子が最終的にＮｉマトリクス内に分散されるＮｉＣｒＡｌＹのコーティングをカソード上に形成する。
【００６０】
次いで、基材上に電気めっきされた未加工のコーティングによって形成された組立体を、適切な熱処理を施してその組成を均一にし、２相コーティングを得るようにすることによって拡散させることが必要である：
Ｍ＋ＣｒＡｌＹ−＞ＭＣｒＡｌＹ
通常、ノズルセクタは、真空エンクロージャ内にしばらく置かれ、基材材料に適した温度処理による熱処理にかけられ、この一般的な例は、１０８０°Ｃで２時間であり得る。
【００６１】
本発明の方法を実施することを可能にする同時堆積装置１０の例を示す図７を参照する。
【００６２】
この目的のため、装置１０は、電気を伝導しない材料から作製され、基準壁１４を有し、前記ブレード１２０、１３０を基準壁１４に対して作業位置に受け入れるのに適した支持体１２を備える。
【００６３】
図７の例では、前記支持体１２は、２つのブレード１２０および１３０を基準壁１４に対して作業位置に受け入れるのに適している。これは、２つのブレード１２０および１３０がその間を延びる２つのプラットフォーム（図７ではプラットフォーム１１０だけが見ることができる）から作製された完璧なノズルセクタ１００を装着することに相当する。
【００６４】
本発明の範囲を超えることなく、支持体１２は、３つ以上のブレードを基準壁１４に対して作業位置に受け入れるのに適するようにすることが可能である。
【００６５】
この作業位置では、支持体１２の基準壁１４は、ノズルセクタのプラットフォーム１１０の２つの横方向の面１１３、１１４の１つに対して押し付けられる。
【００６６】
コーティング対象であるブレード毎に、支持体１２には電流線を制御する手段が取り付けられ、この手段は、電流線を誘導し、コーティング対象である前記ブレードの壁に向かって集中させることによってこの電流線を配向することを可能にする。
【００６７】
この目的のため、図７に示される実施形態では、セクタ１００のブレード１２０、１３０毎に、支持体１２は、作業壁１７が取り付けられた長手方向の部分１５を備え、この作業壁１７は、対応するブレード１３０の吸引側壁１３１のすべてに面して、プラットフォームに取り付けられた２つの長手方向の端部の間を延び、その前縁からその後縁に至る。
【００６８】
したがって、図７の支持体１２は、第１には、作業壁１７とコーティングされる表面（吸引側壁１３１）の間を延びるゾーン１３内の電流線を限定し、配向するように相互平行して働く２つの同一の長手方向の部分１５を含む。第２には、セクタ１００の２つのブレード１２０、１３０の間にある長手方向部分１５は、前記長手方向部分１５の作業壁１７の反対側に位置する他のブレード１３０の圧力側壁１３２のためのスクリーンを形成する。
【００６９】
ゾーン１３内にこれらの電流線を生み出すために、作業壁１７には、場所１６において電流源に連結されたアノード１９が取り付けられる。
【００７０】
例として、このアノード１９は、数ミリメートルの直径を有し、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＦ、またはそれらの混合物から選択された金属Ｍ１から作製されたシリンダによって形成され、このまたはこれらの元素を溶液に供給し、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプのコーティング２０を形成する。アノードの形状は、ロッド、棒、シートまたは翼の形をたどる形状を含む数多くのさまざまな設計から選択されてよい。
【００７１】
このアノード１９は、これを担持する長手方向部分１５に締め付けられる。コーティングされる表面に対する支持体１２の長手方向部分１５およびアノード１９のプロファイルおよび位置は、電流線を限定および配向するように選択される。アノード１９は、カソード（ブレード１３０）とアノード１９の間に電位差を発生させるように電流源に連結される。
【００７２】
したがって、支持体１２と、その作業位置に締め付けられたノズルセクタ１００とを備える、図７に見ることができる組立体は、電位差にさらされる前に電解浴中に浸漬される。
【００７３】
特に、吸引側壁１２１、１３１のプロファイルの形状に概ね相補的である形状を有する、位置１５の作業壁１７のプロファイルにより、また前記壁１７と吸引側壁１２１、１３１の間の距離により、コーティング２０を吸引側壁１２１、１３１上に形成するためにその力線を最適に配向することが可能である。
【００７４】
さらに、コーティング２０の堆積を吸引側壁１２１、１３１だけに限定することも可能である。
【００７５】
これらの幾何学的パラメータ、さらにはアノード１９の形状、サイズ、および位置、電位差、ならびに電解同時堆積の期間は、コーティング２０を所望の特性を有して堆積できるようにモデル計算の間に事前に最適化される。
【００７６】
この電解同時堆積の方法は、冷却オリフィスおよび穴の一部分を少しずつ塞いでいく影響を与える。
【００７７】
特定の状況では、コーティング対象ではないブレード１２０、１３０のゾーン、特に穿孔穴および他の穴の場所に事前マスキングが実行される。
【００７８】
この目的のため、例えばプラスチック材料のシートが、電解同時堆積中被覆されないノズルセクタ（またはより全般的にはコーティングのための任意の部分）のゾーンを覆うように置かれる（例えばノズルセクタの内側および外側のプラットフォーム）。また、被覆されないゾーン上、特に穿孔穴および他の穴の入口に置かれるワックスを使用することも可能であり、その結果、コーティングがその穴のサイズを変更し、またはコーティングが到達したときにこれらを塞ぐことを回避する。
【００７９】
均一なコーティングを得るための有利な配置では、電解浴中で粉末を制御しながら撹拌するための対策がなされる。この目的のため、１つの実施では、同時堆積が行われる間、溶液の第１の空間内に上方向の流れ、および溶液の第２の空間内に下向きの流れを有する循環が溶液中に確立され、支持体１２は、前記第２の空間内に位置している。
【００８０】
良好な品質のコーティングを得るために有利な別の配置では、同時堆積が行われている間、支持体１２は、水平構成要素を有する軸を中心に回転させられる。
【００８１】
電解液および電解液中の構成部分に適用可能な運動条件およびガルバニックパラメータに関しては、欧州特許第０３５５０５１号明細書および欧州特許第０７２４６５８号明細書を参照する。
【００８２】
したがって、電解同時堆積によって堆積物を作り出すことにより、特に臨界ゾーン内およびその縁部に沿って、制御された厚さを達成しながらも、任意のＭＣｒＡｌＹ組成、またはより一般的にはＭ１ＣｒＡｌＭ２組成を有するコーティングを行うことが可能である。
【００８３】
電気めっきによって得られたそのようなコーティング２０は、非常に小さい粗度（約１μｍから２μｍのＲａ）を有し、多孔質のものではなく、基材とコーティングの間の強力な（金属）結合を達成するという利点も有する。
【００８４】
電解同時堆積のこの方法を実施することにより、形状が複雑である部分をコーティングすることができるが、その理由は、この方法は完全な指向性ではなく、その部分の全体表面は電解浴と接触しているためであることもまた認められるはずである。
【００８５】
さらに、そのような方法は、基材を熱ストレスにさらさないという利点を有する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ブレード、詳細には、ただし限定されないがガスタービンノズルのブレードを補修する目的で、粒子を含有する金属マトリクスを含む複合コーティングを堆積する方法に関する。
【０００２】
本発明は、特に、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプのコーティングを堆積する方法に関し、ここでＭ１は、Ｎｉ、Ｃｏ、もしくはＦｅまたはそれらの混合物から選択され、Ｍ２は、Ｙ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔおよびレアアースから選択される。
【背景技術】
【０００３】
現代のガスタービンの効率性における継続的な向上は、かつてない高さのタービン入口温度を使用することを必要としている。この傾向により、可動ブレードおよびノズルなどの高圧タービンの部分を作製するためにこれまで以上の難燃性の材料が開発されてきている。
【０００４】
この目的のため、硬化特性を有する非常に高い体積率のガンマプライム相を備えた単結晶超合金が、開発されている。
【０００５】
それにも関わらず、超合金の開発は、高温に耐える構成部品の耐用年限に関する要求事項の高まりに追いつくまでには至っていない。そういった理由で、より最近では、内部対流によって冷却された構成部品の金属の温度を低下させるために、断熱コーティングが利用されるようになってきている。これらの断熱コーティングまたは「熱障壁」は、酸化イットリウムによって安定化させられたジルコニアベースのセラミックの層から作製され、金属結合層上に堆積されてセラミックコーティングに付着力をもたらしながら、その部分の金属が酸化されるのを保護する。
【０００６】
アンダーコートと称される結合層は、さまざまなタイプのものであり得る。（Ｍがニッケルまたはコバルトを表す）ＭＣｒＡｌＹタイプの層に関して言及され得る。特に、５０原子％のニッケルおよびアルミニウムを有すると規定される化合物である、金属間の構造を有するアルミナイド（ＮｉＡｌ）タイプの層に関して言及され得る。そのようなアルミナイドは、プラチナなどの貴金属によって改質されてよい。アルミナイドコーティングは、基材内に拡散する層と一緒になって形成された外側層から構成される。これらのアンダーコート系のすべては、その共通因子として、アルミナ形成するという特性を有し、すなわち酸化により、これらは保護アルミナ膜を形成し、この膜は、良好に付着しかつその部分の金属を酸化環境から隔離する。
【０００７】
アンダーコートおよび熱障壁などの、構成部品に加えられたあらゆる保護に関わらず、これらはそうではあるが酸化し、割れのリスクを負っている。したがって、そのような構成部品を連続して使用されることを可能にするために、一定の長さの作動後に存在し得るさまざまな欠陥を補修することが必要である。
【０００８】
熱障壁でコーティングされたノズルなどの構成部品を補修するために、セラミックコーティング、次いで金属アンダーコートを除去する必要があることが知られている。次いで、ハロゲン雰囲気下で熱的および化学的処理によって構成部品を脱酸化することが必要である。構成部品は、次いで、溶接および／またはろう付け技術によって補修され得る。構成部品がビルドアップされた後、金属アンダーコート、次いでセラミック層が復元される。
【０００９】
熱障壁は従来、サンドブラスティングによって除去される。サンドブラスティングは、セラミック層および金属アンダーコートの両方に対して侵攻性の工程である。アンダーコートはその後、酸浴中で化学的に溶解させられることによって除去される。この工程は、アルミナイドコーティングの拡散層が溶解されることになり、したがって実際にはその部分の壁厚を低減することになるため、難しいものである。その部分の壁厚のそのような低減は、特にノズルの流れセクションを増大させることになる。
【００１０】
ターボ機械のノズルでは、１セクタは、相互連結されたプラットフォーム上に装着された１つまたは複数のブレードを備える部分である。複数のセクタが結合されて、本質的にノズルを構成するリングを形成する。厳密に言えば、セクタの流れセクションは、２つの隣接するブレード間の、ストリームがノズルセクタを通路に沿って通過する通路の、流れ方向に対して垂直に測定された領域である。つまり、流れセクションは、より簡単には、ノズルセクタを通るストリームの通路の幅を示すために使用される。この流れセクションは、従来、前縁と後縁の間の、流れセクションの値が最小であり、ストリームの最も狭い通路の場所に対応する場所で測定される。
【００１１】
流れセクションは、増大すると、排気温度温度（ＥＧＴ）マージンを小さくすることによってエンジンのパフォーマンスを低下させる傾向があることが知られている。
【００１２】
したがって、この部分がエンジンのパフォーマンスを決定する場所に材料を追加しながら、機械的特性ならびに酸化および腐食に耐える能力を良好に維持できることが必要である。
【００１３】
従来技術は、超合金ベースのフリット上にろう付け材料をろう付けすることによってその部分をビルドアップすることを含む。この技術は、さまざまな欠点を有しているため、特に適したものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
定義では、フリットおよびろう付け粉末は、その部分の作動温度に近い融点を有する化合物を形成する融解可能な要素から作製される。したがって、極限温度にさらされる大きな領域に対してこの種類の材料を使用することは勧められない。結果として、ろう付けされたゾーンの機械的特性は、覆いがない基材の機械的特性を大きく下回る。
【００１５】
さらに、ろう付けによって堆積物を作り出すことにより、段を形成する縁部、すなわちビルドアップされたゾーンすべてに沿って材料のさらなる厚さが常に生じる。この段の存在は、（空気の流れセクション内の）空気ストリームの流れを妨害し得るため、それに続いて機械加工が、適正な空気力学的プロファイルを復元するために必要である。
【００１６】
さらに、ノズルの後縁が、ろう付けするのに十分な厚さではないことが起こり得る。ろう付けには、要素が、３００マイクロメートル（μｍ）ほどの大きさになり得る厚さにわたって拡散され、それによって、前記厚さにわたって基材の完全性を劣化させることが伴われる。
【００１７】
本発明の重要な態様は、特に流れセクションを復元しながらその部分の環境によって課された基準にも適合させるという問題に対処することを可能にすることによって、従来技術の欠点を克服することを可能にする方法を提供することである。
【００１８】
したがって、特に流れセクションの測定ゾーンをビルドアップするために、機械的特性を劣化させない材料を使用することが必要である。さらに、ビルドアップは、ストリームラインの妨害を回避するようにして実行される必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的のため、本発明によれば、本方法は、金属ブレードを補修する目的で、粒子を含有する金属マトリクスを含む複合コーティングを電解堆積する方法であって、以下のステップ：
カソードを形成する少なくとも１つのブレードであって、臨界ゾーンを画定する、コーティングされる表面を有する、ブレードを提供するステップと、
金属から作製され、電流源と連結するアノードを提供するステップと、
電解浴を形成し、不溶解性の粒子を含有する溶液を提供するステップと、
電気を伝導しない材料から作製され、基準壁を有し、前記ブレードを基準壁に対して作業位置に受け入れるのに適した支持体を提供するステップと、
前記作業位置で前記ブレードを前記支持体に装着するステップと、
前記支持体を前記溶液中に置くステップと、
コーティングされる表面上にコーティングを形成するために、粒子およびアノードからの金属を同時堆積するステップとを実施する方法である。
【００２０】
特徴的な方法では、前記アノードは臨界ゾーンに面して置かれ、前記支持体にはブレード毎に、臨界ゾーンに対して予め決められ比較的一定であり、かつ前記コーティングの縁部に沿ってほぼゼロの値まで漸進的に減少する可変厚さを有するコーティングを、前記ブレードのコーティングされる表面上に得るように電流線を制御する手段が取り付けられる。
【００２１】
電流線を制御するこれらの手段は、好ましくは、ブレードのコーティングされる表面に面する前記支持体の表面上に１つまたは複数のシールド部分を含む。
【００２２】
このようにして、実施が簡単である電気めっき技術を使用することによって、コーティングに望まれる厚さ、すなわちその部分上で場所に応じて変化する厚さを直接得ることが可能であることが理解可能であり、これは、コーティングの縁部に沿って段を形成することなく、流れセクションの厳しい寸法制約に適合させながら行われることが可能である。
【００２３】
この解決策はまた、コーティングされる必要がある、コーティングされる表面のゾーン、または各ゾーン上だけにコーティングを堆積することが可能であるというさらなる利点も有する。
【００２４】
さらに、本発明の方法は、複数の部分を同時に処理することを可能にする。
【００２５】
また、電解技術は、ろう付けを用いるビルドアップ方法とは異なり、拡散は数マイクロメートルだけにわたって発生するため、基材を僅かしか妨害しないこともまた言及されなければならない。
【００２６】
全体として、本発明の解決策は、酸化および腐食に耐えるということに関して所望の特性を有し、その後の修正（機械加工）を必要とすることなくストリームラインに対するいかなる妨害も回避する厚さおよび形状を有する堆積物を作り出すことを可能にする。
【００２７】
好ましい実施形態では、前記コーティングされる表面は、ブレードの根元部と先端部の間を長手方向に延びる。非伝導性の支持体が、アノードを前記コーティングされる表面に面して保持するように構築される。アノードの形状は、臨界ゾーンへの電流の流れを制御し、絞り点において最大のコーティング厚さおよびコーティング領域から非コーティング領域への滑らかな移行を生み出すように選択され得る。アノードの形状は、それだけに限定されないが、ロッド、棒、シート、または翼の形をたどる形状を含む数多くのさまざまな設計から選択されてよい。
【００２８】
アノードのための非伝導性の支持体は、コーティングされる表面に対するアノードの位置を規定し、アノードからコーティングされる表面に流れる電流線を制御するように設計され得る。この目的のため、電流線を制御する前記手段は、前記ブレードの前記コーティングされる表面に面するのに適した支持体の長手方向部分であって、長手方向に延び臨界ゾーンに面するアノードの場所を画定する部分を含んでおり、コーティングされる表面に対する、支持体の長手方向部分のプロファイルおよび位置ならびにアノードの形状および位置は、電流線を限定および配向するように選択される。
【００２９】
好ましくは、ブレード（複数可）は、ターボ機械ノズルのブレードである。
【００３０】
本発明はまた、ブレードを復元する方法であって、
（ｉ）コーティングされる表面を形成するために既存のコーティングをブレードから除去ステップと、
（ｉｉ）前記コーティングされる表面を調製または洗浄するステップと、
（ｉｉｉ）ブレードをビルドアップするために、上記で説明された本発明のコーティングを電解堆積する方法によって、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプの材料を用いてブレードの前記コーティングされる表面をコーティングするステップと、
（ｉｖ）拡散熱処理を実施するステップとを含む方法を提供する。
【００３１】
本発明はまた、コーティングをブレード上に電解堆積するための組立体であって、詳細には本発明の方法を実施するように適合された組立体も提供する。
【００３２】
この目的のため、コーティングをブレード上に電解堆積するための組立体であって、
カソードを形成する、臨界ゾーンを画定するコーティングされる表面を有する少なくとも１つのブレードと、
電気を伝導しない材料から作製され、基準壁を有し、前記ブレードを基準壁に対して作業位置に受け入れるのに適した支持体であって、ブレード毎に、前記ブレードの前記コーティングされる表面に面するのに適した、長手方向に延び臨界ゾーンに面するアノードのための場所を画定する長手方向部分をさらに含み、アノードが、前記場所内に収容され、コーティングされる表面に対する支持体の長手方向部分のプロファイルおよび位置ならびにアノードの形状および位置が、臨界ゾーンに対して予め決定され、かつ前記コーティングの縁部に沿ってほぼゼロの値まで漸進的に減少する可変厚さを有するコーティングを、前記ブレードのコーティングされる表面上に得るようにして電流線を限定および配向するように選択される、支持体とを備える組立体が提供される。
【００３３】
特に、長手方向の部分はコーティングされる表面に面する作業壁であって、コーティングを、特にその厚さに関して所望の特性を有するようにコーティングされる表面上に堆積させることを電流線が可能にするように適合された形状のプロファイルを有する作業壁を含む。
【００３４】
本発明の他の利点および特性は、例を用いて、また添付の図を参照してなされる以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】流れセクションが測定される場所を示す、ノズルセクタの２つのブレードの軸に対して垂直な断面図である。
【図２】本発明の方法を用いてコーティングされたブレードのより大きい縮尺の断面図である。
【図３】図２のゾーンＩＩＩの拡大図である。
【図４】図２のゾーンＩＶの拡大図である。
【図５】図３のゾーンＩＩＩに対応する断面の顕微鏡写真の図であり、その縁部の１つに沿ったコーティング厚さの漸進的な変化が見られ得る。
【図６】図３の臨界ゾーンに対応する断面の断面顕微鏡写真の図であり、臨界ゾーンのコーティングの、予め決定され比較的一定な厚さが見られ得る。
【図７】本発明の方法を実施するために、前記支持体上に装着されたツーリング支持体およびブレードを備える本発明の組立体の可能な例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１に部分的に示されるノズルセクタ１００は、ノズル１００の軸を中心にほぼ円筒形状の２つのほぼ平行なプラットフォームを備える（２つのプラットフォーム１１０のうち１つだけが図１に見られ得る）。
【００３７】
これらのプラットフォーム１１０は、四辺形状、詳細には平行四辺形状の外形を有する。平行四辺形の４辺は、（組み立てられた相対位置において）測定下にあるセクタ１００の両側に配設された２つのノズルセクタ２００および３００に向かってそれぞれ向けられた接触表面１１１および１１２を形成する２つの対向辺を含む。接触表面１１１、１１２は、隣接するノズルセクタ、例えば図１のセクタ１００、２００および３００を接触相対位置に保持するように設計される。平行四辺形の他の２つの辺は、ノズルによって形成されたリングの２つの外円を画定する横方向の面１１３および１１４を形成する。
【００３８】
ノズルセクタ１００はまた、２つのブレード１２０、１３０も有する。これらのブレードの各々は、吸引側１２１、１３１および圧力側１２２、１３２を有する空気力学的プロファイルを有する。セクタ１００内には２つのブレードしか存在しないので、ブレード１１０、１２０の各々は端部ブレードである。したがって、これらのブレードの各々は、組み立てられた相対位置にあるとき、隣接するノズルセクタの端部ブレードに面して置かれる。より正確には、吸引側１２１は、ブレード２３０の圧力側２３２に面しており、圧力側１３２は、ブレード３２０の吸引側３２１に面している。ブレード２３０および３２０は、ノズル１００を貫通する流れセクションを測定するための参照ブレードとして使用される標準ブレードである。さまざまなブレード２３０、１２０、１３０、３２０間には、それぞれブレード間通路１０１、１０２、および１０３が形成される。ブレード間通路１０２は、セクタ１００のブレード１２０と１３０の間に形成される。これに対して、ブレード間通路１０１および１０３は、第１には、検討下にあるセクタ１００のブレード（１２０または１３０）の１つと、第２には、これに面する参照ブレード２３０または３２０との間に形成される。
【００３９】
図１に見られ得るように、所与のブレード間チャネル内では、ブレード間の距離は、チャネルに沿った位置に応じて変化する。たいてい、いかなる所与のブレード間チャネルにおいても、この距離および流れセクションが最小である平面はチャネル内には１つしか存在しない。この平面は、ブレード間通路１０１、１０２、および１０３に対してそれぞれ平面Ｐ１、Ｐ２およびＰ３に対応し、これらのセクション内のブレード間の距離は、それぞれＤ１、Ｄ２およびＤ３であり、このときこれら３つの距離は、測定ベンチ上でとられた３つの測定値に対応している。
【００４０】
図２により明確に見られ得るように、本発明の方法のこの実施では、前記ブレード１２０（または１３０）のコーティングされる表面は、その吸引側の壁１２１（または１３１）である。
【００４１】
そうではあるが、本発明の方法を実施することにより、コーティング２０をノズルセクタ１１０の２つのブレード１２０および１３０の圧力側１２２、１３２上に同時に施すことも可能である。
【００４２】
図２では、ブレード１２０がそれに沿って延びる長手方向に直交する横断平面内におけるブレード１２０の断面が見られ得る。図２では、本発明の方法によって得られたコーティング２０は、吸引側１２１だけ、本質的には前記吸引側１２１の全体領域にわたって、第１には、プラットフォーム上に装着された２つの長手方向端部の間、第２には、前縁１２４と後縁１２３の間を延びる。
【００４３】
図２に見られ得るように、コーティング２０は、コーティング２０の厚さが、その平均値Ｅからほぼゼロの値まで漸進的に減少する縁部を除いて、その全体領域にわたって比較的一定である平均厚さＥを有する。
【００４４】
より正確には、図３に示されるように、コーティング２０の上流側縁部２２、すなわちブレード１２０の前縁１２４に隣接する縁部は、前縁１２４に向かって厚さが減少する層を形成し、それにより、前縁１２４と吸引側１２１を覆うコーティング２０の間に不連続部または段は存在しなくなる。いかなる段も存在しないことにより、図１のブレード間チャネル１０１内の流れに対するいかなる妨害も回避される。
【００４５】
類似の方法で、また図４に見られ得るように、コーティング２０の下流側縁部２４、すなわちブレード１２０の後縁１２３に隣接する縁部は、後縁１２３に向かって減少する厚さの層を形成し、それにより、後縁１２３と吸引側１２１を覆うコーティング２０の間に不連続部または段は存在しなくなる。したがって、コーティング２０の存在は、ブレード間チャネル１０２を通る空気のストリームの流れに影響を与えない。
【００４６】
コーティングの平均厚さＥは、１０μｍから５００μｍの範囲内にある。
【００４７】
説明された例では、臨界ゾーン２１は、流れセクションが測定され、それにより本発明の補修方法が、ブレード１２０の流れセクションを、ブレードをビルドアップすることによって復元できるようになるゾーンである。
【００４８】
上記に記載された理由のため、前記コーティング２０は、この例では流れセクションが測定される場所（図１の距離Ｄ２）に対応する臨界ゾーン２１の場所、すなわち吸引側壁１２１ののど部と称される場所に正確かつ一定である予め決められた厚さを有する（図２）。
【００４９】
この点に関して、また好ましくは、前記コーティング２０は、１０μｍから５００μｍの範囲、特に１０μｍから３００μｍの範囲内にある厚さＥ１を臨界ゾーン２１内に有する。好ましくは、この厚さＥ１は、臨界ゾーン２１全体にわたって一定である。
【００５０】
用語「臨界」ゾーン２１は、図２および図３に見ることができる幅Ｌにわたって、ブレード１２０の全長さに沿って延びるものと理解されるべきであり、このときこの長さ方向は、すべての図面に直交して延びる方向である。
【００５１】
縁以外の全体領域にわたって比較的一定である平均厚さＥを有する代わりに、コーティングは、臨界ゾーンまたはのど部２１を離れるとき、すなわち前記臨界ゾーン２１のすぐ後で小さくなり始める厚さを有することができる。
【００５２】
例として、ブレード１２０は、ニッケルまたはコバルトベースの超合金から作製されたブレードであり、特にこれは、低硫黄タイプの標準的なＡＭ１タイプ（またはＮｉＴａ８Ｃｒ８ＣｏＷＡ）：ＲｅｎｅＮ５、ＤＳＲ１４２、Ｒｅｎｅ１２５（またはＮｉＣｏ１０Ｃｒ９ＷＡｌＴａＴｉＭｏ）、ＩＮ１００（またはＮｉＣｏ１５Ｃｒ１０ＡｌＴｉ）、ＣＭＳＸ４のものでよい。
【００５３】
コーティング２０は、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプの、粒子を含有する金属マトリクスを含む複合物によって構成され、ここではＭ１は、Ｎｉ、Ｃｏ、もしくはＦｅまたはそれらの混合物から選択され、Ｍ２は、Ｙ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ、およびレアアースから選択される。
【００５４】
用語「レアアース」は、ランタニド群（ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびルテチウム）、スカンジウム、イットリウム、ジルコニウム、およびハフニウムに属する元素をカバーするために使用される。
【００５５】
Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプの、そのようなコーティング２０を堆積するために、粒子がＣｒＡｌＭ２の粒子である溶液から電解液が形成され、Ｍ２はＹ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔ、およびレアアースから選択される。
【００５６】
金属Ｍ１から作製されたアノードもまた使用され、ここでＭ１は、Ｎｉ、Ｃｏ、もしくはＦｅ、またはそれら金属の混合物から選択される。
【００５７】
例えば、ＮｉＣｒＡｌＹの堆積物を得るために、第１にはニッケルおよび第２にはＣｒＡｌＹの粒子を含む複合堆積物（ＮｉはＣｏで置き換えられてもよい）を使用することが必要である。
【００５８】
ＮｉＣｒＡｌＹのコーティングは、従来の電解浴中に存在するＣｒＡｌＹの粉末をアノードからのニッケルと共に制御された同時堆積することによって生成される。
【００５９】
電極（コーティングされる部分によって形成されたカソードとアノード）間にかけられた電位差の影響下で、金属アノード（この例ではＮｉ）は、酸化され、Ｎｉ２＋イオンを溶液中に放出する。これらのイオンは、依然として電位差の影響下にある溶液中で移動し、カソードに向かって進み、進行途中で溶液中に存在する分散した粒子と混合される。イオンおよび粒子によって構成された組立体は、次いで、カソードに向かって移動し、最後には組立体が堆積されるその表面に到達することになり（このときＮｉ２＋は、金属Ｎｉに還元される）、こうしてＣｒＡｌＹの粒子が最終的にＮｉマトリクス内に分散されるＮｉＣｒＡｌＹのコーティングをカソード上に形成する。
【００６０】
次いで、基材上に電気めっきされた未加工のコーティングによって形成された組立体を、適切な熱処理を施してその組成を均一にし、２相コーティングを得るようにすることによって拡散させることが必要である：
Ｍ＋ＣｒＡｌＹ−＞ＭＣｒＡｌＹ
通常、ノズルセクタは、真空エンクロージャ内にしばらく置かれ、基材材料に適した温度処理による熱処理にかけられ、この一般的な例は、１０８０°Ｃで２時間であり得る。
【００６１】
本発明の方法を実施することを可能にする同時堆積装置１０の例を示す図７を参照する。
【００６２】
この目的のため、装置１０は、電気を伝導しない材料から作製され、基準壁１４を有し、前記ブレード１２０、１３０を基準壁１４に対して作業位置に受け入れるのに適した支持体１２を備える。
【００６３】
図７の例では、前記支持体１２は、２つのブレード１２０および１３０を基準壁１４に対して作業位置に受け入れるのに適している。これは、２つのブレード１２０および１３０がその間を延びる２つのプラットフォーム（図７ではプラットフォーム１１０だけが見ることができる）から作製された完璧なノズルセクタ１００を装着することに相当する。
【００６４】
本発明の範囲を超えることなく、支持体１２は、３つ以上のブレードを基準壁１４に対して作業位置に受け入れるのに適するようにすることが可能である。
【００６５】
この作業位置では、支持体１２の基準壁１４は、ノズルセクタのプラットフォーム１１０の２つの横方向の面１１３、１１４の１つに対して押し付けられる。
【００６６】
コーティング対象であるブレード毎に、支持体１２には電流線を制御する手段が取り付けられ、この手段は、電流線を誘導し、コーティング対象である前記ブレードの壁に向かって集中させることによってこの電流線を配向することを可能にする。
【００６７】
この目的のため、図７に示される実施形態では、セクタ１００のブレード１２０、１３０毎に、支持体１２は、作業壁１７が取り付けられた長手方向の部分１５を備え、この作業壁１７は、対応するブレード１３０の吸引側壁１３１のすべてに面して、プラットフォームに取り付けられた２つの長手方向の端部の間を延び、その前縁からその後縁に至る。
【００６８】
したがって、図７の支持体１２は、第１には、作業壁１７とコーティングされる表面（吸引側壁１３１）の間を延びるゾーン１３内の電流線を限定し、配向するように相互平行して働く２つの同一の長手方向の部分１５を含む。第２には、セクタ１００の２つのブレード１２０、１３０の間にある長手方向部分１５は、前記長手方向部分１５の作業壁１７の反対側に位置する他のブレード１３０の圧力側壁１３２のためのスクリーンを形成する。
【００６９】
ゾーン１３内にこれらの電流線を生み出すために、作業壁１７には、場所１６において電流源に連結されたアノード１９が取り付けられる。
【００７０】
例として、このアノード１９は、数ミリメートルの直径を有し、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＦ、またはそれらの混合物から選択された金属Ｍ１から作製されたシリンダによって形成され、このまたはこれらの元素を溶液に供給し、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプのコーティング２０を形成する。アノードの形状は、ロッド、棒、シートまたは翼の形をたどる形状を含む数多くのさまざまな設計から選択されてよい。
【００７１】
このアノード１９は、これを担持する長手方向部分１５に締め付けられる。コーティングされる表面に対する支持体１２の長手方向部分１５およびアノード１９のプロファイルおよび位置は、電流線を限定および配向するように選択される。アノード１９は、カソード（ブレード１３０）とアノード１９の間に電位差を発生させるように電流源に連結される。
【００７２】
したがって、支持体１２と、その作業位置に締め付けられたノズルセクタ１００とを備える、図７に見ることができる組立体は、電位差にさらされる前に電解浴中に浸漬される。
【００７３】
特に、吸引側壁１２１、１３１のプロファイルの形状に概ね相補的である形状を有する、位置１５の作業壁１７のプロファイルにより、また前記壁１７と吸引側壁１２１、１３１の間の距離により、コーティング２０を吸引側壁１２１、１３１上に形成するためにその力線を最適に配向することが可能である。
【００７４】
さらに、コーティング２０の堆積を吸引側壁１２１、１３１だけに限定することも可能である。
【００７５】
これらの幾何学的パラメータ、さらにはアノード１９の形状、サイズ、および位置、電位差、ならびに電解同時堆積の期間は、コーティング２０を所望の特性を有して堆積できるようにモデル計算の間に事前に最適化される。
【００７６】
この電解同時堆積の方法は、冷却オリフィスおよび穴の一部分を少しずつ塞いでいく影響を与える。
【００７７】
特定の状況では、コーティング対象ではないブレード１２０、１３０のゾーン、特に穿孔穴および他の穴の場所に事前マスキングが実行される。
【００７８】
この目的のため、例えばプラスチック材料のシートが、電解同時堆積中被覆されないノズルセクタ（またはより全般的にはコーティングのための任意の部分）のゾーンを覆うように置かれる（例えばノズルセクタの内側および外側のプラットフォーム）。また、被覆されないゾーン上、特に穿孔穴および他の穴の入口に置かれるワックスを使用することも可能であり、その結果、コーティングがその穴のサイズを変更し、またはコーティングが到達したときにこれらを塞ぐことを回避する。
【００７９】
均一なコーティングを得るための有利な配置では、電解浴中で粉末を制御しながら撹拌するための対策がなされる。この目的のため、１つの実施では、同時堆積が行われる間、溶液の第１の空間内に上方向の流れ、および溶液の第２の空間内に下向きの流れを有する循環が溶液中に確立され、支持体１２は、前記第２の空間内に位置している。
【００８０】
良好な品質のコーティングを得るために有利な別の配置では、同時堆積が行われている間、支持体１２は、水平構成要素を有する軸を中心に回転させられる。
【００８１】
電解液および電解液中の構成部分に適用可能な運動条件およびガルバニックパラメータに関しては、欧州特許第０３５５０５１号明細書および欧州特許第０７２４６５８号明細書を参照する。
【００８２】
したがって、電解同時堆積によって堆積物を作り出すことにより、特に臨界ゾーン内およびその縁部に沿って、制御された厚さを達成しながらも、任意のＭＣｒＡｌＹ組成、またはより一般的にはＭ１ＣｒＡｌＭ２組成を有するコーティングを行うことが可能である。
【００８３】
電気めっきによって得られたそのようなコーティング２０は、非常に小さい粗度（約１μｍから２μｍのＲａ）を有し、多孔質のものではなく、基材とコーティングの間の強力な（金属）結合を達成するという利点も有する。
【００８４】
電解同時堆積のこの方法を実施することにより、形状が複雑である部分をコーティングすることができるが、その理由は、この方法は完全な指向性ではなく、その部分の全体表面は電解浴と接触しているためであることもまた認められるはずである。
【００８５】
さらに、そのような方法は、基材を熱ストレスにさらさないという利点を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ブレード（１２０、１３０）を補修する目的で、粒子を含有する金属マトリクスを含む複合コーティングを電解堆積する方法であって、以下のステップ：
カソードを形成する少なくとも１つのブレード（１２０、１３０）であって、臨界ゾーン（２１）を画定し、ブレード（１２０、１３０）の根元部と先端部の間を長手方向に延びるコーティングされる表面を有するブレードを提供するステップと、
金属から作製され、電流源と連結するアノード（１９）を提供するステップと、
電解浴を形成し、不溶解性の粒子を含有する溶液を提供するステップと、
電気を伝導しない材料から作製され、基準壁（１４）を有し、前記ブレード（１２０、１３０）を基準壁（１４）に対して作業位置に受け入れるのに適した支持体（１２）を提供するステップと、
前記ブレード（１２０、１３０）を前記作業位置の前記支持体上（１２）に装着するステップと、
支持体（１２）を前記溶液中に置くステップと、
コーティング（２０）をコーティングされる表面上に形成するために、粒子およびアノード（１９）からの金属を同時堆積するステップとを実施する、方法において、
前記アノード（１９）が、臨界ゾーン（２１）に面して置かれること、および前記支持体（１２）にはブレード（１２０、１３０）毎に、臨界ゾーン（２１）に対して予め決められ比較的安定であり、かつ前記コーティング（２０）の縁部に沿ってほぼゼロの値まで漸進的に減少する可変厚さを有するコーティング（２０）を、前記ブレード（１２０、１３０）のコーティングされる表面上に得るように電流線を制御する手段が取り付けられることを特徴とする、方法。
【請求項２】
電流線を制御する前記手段が、前記ブレード（１２０、１３０）の前記コーティングされる表面に面するのに適した支持体（１２）の長手方向部分を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分（１５）が、長手方向に延び臨界ゾーン（２１）に面するアノードの場所（１６）を画定し、コーティングされる表面に対する支持体（１２）の長手方向部分（１５）およびアノード（１９）のプロファイルおよび位置が、電流線を限定および配向するように選択されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
粒子を含有する金属マトリクスを含む前記複合コーティング（２０）が、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプのものであること、前記アノード（１９）が、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＦｅ、またはそれらの混合物から選択される金属Ｍ１から作製されること、および溶液の粒子が、ＣｒＡｌＭ２の粒子であり、ここでＭ２は、Ｙ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔおよびレアアースから選択されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記コーティング（２０）が、臨界ゾーン（２１）内に１０μｍから５００μｍの範囲にある厚さを有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ブレード（１２０、１３０）のコーティングされる表面が、吸引側壁（１２１、１３１）であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
臨界ゾーン（２１）が、流れセクションが測定され、それにより補修方法が、ブレード（１２０、１３０）の流れセクションを、ビルドアップされることによって復元できるようになるゾーンであること特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記支持体（１２）が、２つのブレード（１２０、１３０）を基準壁（１４）に対して作業位置に受け入れるのに適することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
支持体（１２）が、３つ以上のブレード（１２０、１３０）を基準壁（１４）に対して作業位置に受け入れるのに適することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ブレード（１２０、１３０）が、ターボ機械ノズルのブレード（１２０、１３０）であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
コーティングされる対象でないブレード（１２０、１３０）のゾーンが、特に穿孔穴および他の穴の場所において事前にマスキングされることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
堆積が行われている間、溶液の第１の空間内に上方向の流れおよび溶液の第２の空間内に下方向の流れを有する循環が溶液中に確立され、支持体（１２）が、前記第２の空間内に置かれることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
同時堆積が行われている間、支持体（１２）が、水平構成要素を含む軸を中心に回転させられることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
ブレードを復元する方法であって、
（ｉ）コーティングされる表面を形成するために既存のコーティングをブレードから除去ステップと、
（ｉｉ）コーティングされる表面を調製または洗浄するステップと、
（ｉｉｉ）ブレードをビルドアップするために、請求項１から１２のいずれかに記載の方法によって、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプの材料を用いてブレードのコーティングされる表面をコーティングするステップと、
（ｉｖ）拡散熱処理を実施するステップとを含む、方法。
【請求項１５】
コーティング（２０）をブレード（１２０、１３０）上に電解堆積するための組立体であって、
カソードを形成する少なくとも１つのブレード（１２０、１３０）であって、臨界ゾーン（２１）を画定し、ブレード（１２０、１３０）の根元部と先端部の間を長手方向に延びるコーティングされる表面を有する、ブレードと、
電気を伝導しない材料から作製され、基準壁（１４）を有し、前記ブレード（１２０、１３０）を基準壁（１４）に対して作業位置に受け入れるのに適した支持体（１２）であって、ブレード（１２０、１３０）毎に、前記ブレード（１２０、１３０）の前記コーティングされる表面に面するのに適した長手方向部分（１５）であって、長手方向に延び臨界ゾーン（２１）に面するアノードの場所を画定する部分（１５）をさらに含み、コーティングされる表面に対する支持体（１２）の長手方向部分（１５）およびアノード（１９）のプロファイルおよび位置が、臨界ゾーン（２１）に対して予め決定され比較的一定であり、かつ前記コーティング（２０）の縁部に沿ってほぼゼロの値まで漸進的に減少する可変厚さを有するコーティング（２０）を、前記ブレード（１２０、１３０）のコーティングされる表面上に得るようにして電流線を限定および配向するように選択される、支持体（１２）とを備える、組立体。
【請求項１】
金属ブレード（１２０、１３０）を補修する目的で、粒子を含有する金属マトリクスを含む複合コーティングを電解堆積する方法であって、以下のステップ：
カソードを形成する少なくとも１つのブレード（１２０、１３０）であって、臨界ゾーン（２１）を画定し、ブレード（１２０、１３０）の根元部と先端部の間を長手方向に延びるコーティングされる表面を有するブレードを提供するステップと、
金属から作製され、電流源と連結するアノード（１９）を提供するステップと、
電解浴を形成し、不溶解性の粒子を含有する溶液を提供するステップと、
電気を伝導しない材料から作製され、基準壁（１４）を有し、前記ブレード（１２０、１３０）を基準壁（１４）に対して作業位置に受け入れるのに適した支持体（１２）を提供するステップと、
前記ブレード（１２０、１３０）を前記作業位置の前記支持体上（１２）に装着するステップと、
支持体（１２）を前記溶液中に置くステップと、
コーティング（２０）をコーティングされる表面上に形成するために、粒子およびアノード（１９）からの金属を同時堆積するステップとを実施する、方法において、
前記アノード（１９）が、臨界ゾーン（２１）に面して置かれること、および前記支持体（１２）にはブレード（１２０、１３０）毎に、臨界ゾーン（２１）に対して予め決められ比較的安定であり、かつ前記コーティング（２０）の縁部に沿ってほぼゼロの値まで漸進的に減少する可変厚さを有するコーティング（２０）を、前記ブレード（１２０、１３０）のコーティングされる表面上に得るように電流線を制御する手段が取り付けられることを特徴とする、方法。
【請求項２】
電流線を制御する前記手段が、前記ブレード（１２０、１３０）の前記コーティングされる表面に面するのに適した支持体（１２）の長手方向部分を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分（１５）が、長手方向に延び臨界ゾーン（２１）に面するアノードの場所（１６）を画定し、コーティングされる表面に対する支持体（１２）の長手方向部分（１５）およびアノード（１９）のプロファイルおよび位置が、電流線を限定および配向するように選択されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
粒子を含有する金属マトリクスを含む前記複合コーティング（２０）が、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプのものであること、前記アノード（１９）が、Ｎｉ、Ｃｏ、およびＦｅ、またはそれらの混合物から選択される金属Ｍ１から作製されること、および溶液の粒子が、ＣｒＡｌＭ２の粒子であり、ここでＭ２は、Ｙ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｐｔおよびレアアースから選択されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記コーティング（２０）が、臨界ゾーン（２１）内に１０μｍから５００μｍの範囲にある厚さを有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ブレード（１２０、１３０）のコーティングされる表面が、吸引側壁（１２１、１３１）であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
臨界ゾーン（２１）が、流れセクションが測定され、それにより補修方法が、ブレード（１２０、１３０）の流れセクションを、ビルドアップされることによって復元できるようになるゾーンであること特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記支持体（１２）が、２つのブレード（１２０、１３０）を基準壁（１４）に対して作業位置に受け入れるのに適することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
支持体（１２）が、３つ以上のブレード（１２０、１３０）を基準壁（１４）に対して作業位置に受け入れるのに適することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ブレード（１２０、１３０）が、ターボ機械ノズルのブレード（１２０、１３０）であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
コーティングされる対象でないブレード（１２０、１３０）のゾーンが、特に穿孔穴および他の穴の場所において事前にマスキングされることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
堆積が行われている間、溶液の第１の空間内に上方向の流れおよび溶液の第２の空間内に下方向の流れを有する循環が溶液中に確立され、支持体（１２）が、前記第２の空間内に置かれることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
同時堆積が行われている間、支持体（１２）が、水平構成要素を含む軸を中心に回転させられることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
ブレードを復元する方法であって、
（ｉ）コーティングされる表面を形成するために既存のコーティングをブレードから除去ステップと、
（ｉｉ）コーティングされる表面を調製または洗浄するステップと、
（ｉｉｉ）ブレードをビルドアップするために、請求項１から１２のいずれかに記載の方法によって、Ｍ１ＣｒＡｌＭ２タイプの材料を用いてブレードのコーティングされる表面をコーティングするステップと、
（ｉｖ）拡散熱処理を実施するステップとを含む、方法。
【請求項１５】
コーティング（２０）をブレード（１２０、１３０）上に電解堆積するための組立体であって、
カソードを形成する少なくとも１つのブレード（１２０、１３０）であって、臨界ゾーン（２１）を画定し、ブレード（１２０、１３０）の根元部と先端部の間を長手方向に延びるコーティングされる表面を有する、ブレードと、
電気を伝導しない材料から作製され、基準壁（１４）を有し、前記ブレード（１２０、１３０）を基準壁（１４）に対して作業位置に受け入れるのに適した支持体（１２）であって、ブレード（１２０、１３０）毎に、前記ブレード（１２０、１３０）の前記コーティングされる表面に面するのに適した長手方向部分（１５）であって、長手方向に延び臨界ゾーン（２１）に面するアノードの場所を画定する部分（１５）をさらに含み、コーティングされる表面に対する支持体（１２）の長手方向部分（１５）およびアノード（１９）のプロファイルおよび位置が、臨界ゾーン（２１）に対して予め決定され比較的一定であり、かつ前記コーティング（２０）の縁部に沿ってほぼゼロの値まで漸進的に減少する可変厚さを有するコーティング（２０）を、前記ブレード（１２０、１３０）のコーティングされる表面上に得るようにして電流線を限定および配向するように選択される、支持体（１２）とを備える、組立体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１３−５１５８６０（Ｐ２０１３−５１５８６０Ａ）
【公表日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４６４９５（Ｐ２０１２−５４６４９５）
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２０１０／０５２９２８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８０４８５
【国際公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２８日（２０１０．１２．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２０１０／０５２９２８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８０４８５
【国際公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
【Ｆターム（参考）】
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