成膜装置及び方法
【課題】耐熱性ガスタービン・エンジン部品の基体の組成、特に機械特性に応じて修復・補強被膜を成膜する溶射法及び装置を提供する。
【解決手段】マイクロ溶射装置及び装置は、プラズマガス流中に粉末材料を噴射することを包含する。材料は第１と第２の成分粉末を含んでなる。第２の成分粉末は、重量において粉末材料の大部分を占める。第１の成分粉末は融点降下剤として機能する。第１と第２の成分粉末は同様の組成を有するが、第１の成分粉末は融点降下剤成分をより多量に含む。
【解決手段】マイクロ溶射装置及び装置は、プラズマガス流中に粉末材料を噴射することを包含する。材料は第１と第２の成分粉末を含んでなる。第２の成分粉末は、重量において粉末材料の大部分を占める。第１の成分粉末は融点降下剤として機能する。第１と第２の成分粉末は同様の組成を有するが、第１の成分粉末は融点降下剤成分をより多量に含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して溶射成膜法及び装置に関し、詳細には耐熱性ガスタービン・エンジン部品上への成膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ溶射法は、十分に開発された分野である。２００４年１０月２９日に出願されたザジョースキ等の米国特許出願第１０／９７６，５６０号、発明の名称「ガスタービン・エンジンのタービンベーン部分をマイクロプラズマ溶射するための方法及び装置」は、代表的なマイクロプラズマ溶射装置を開示している。
【特許文献１】米国特許出願第１０／９７６，５６０号明細書
【特許文献２】米国特許第４，００８，８４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
耐熱性ガスタービン・エンジン部品の組成、特に機械特性に応じて修復・補強被膜を成膜する溶射法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様は、マイクロプラズマ溶射装置に関連する。マイクロプラズマ・ガンは、陽極と陰極、及びその陽極と陰極の間に電気アークを発生させるアーク発生器を備える。ノズルは電気アーク中にアークガスを噴射する。電気アークは、ガスをイオン化してプラズマガス流を生成するのに使用可能である。少なくとも１つのリザーバが粉末材料を収容する。材料には、第１及び第２の成分粉末が含まれる。第２の粉末が、重量において粉末材料の大部分を占める。第１の粉末は、融点降下剤として機能する。粉末インジェクタは、粉末材料をプラズマガス流中に噴射するためにリザーバに連結される。
【０００５】
本発明の第２の態様は、基体のある部位から欠損した材料を補うための方法に関連する。マイクロプラズマ溶射スプレーは、少なくとも第１の金属粉末と第２の金属粉末を組み合わせた複合粉末から形成される。溶射は被膜を形成するよう基体に向かって方向付けられる。
【０００６】
本発明は、陽極、陰極及び該陽極と陰極の間に電気アークを発生するためのアーク発生器を備えるマイクロプラズマ・ガンと、プラズマガス流を生じるようアークガスをイオン化するよう作動可能な電気アーク中にアークガスを放射するためのノズルと、第１の成分粉末と第２の成分粉末を含み、第２の成分粉末が粉末材料の重量における大部分を占め、第１の成分粉末が融点降下剤として機能するような粉末材料のための少なくとも１つのリザーバと、プラズマガス流中に粉末材料を噴射するためにリザーバに連結される粉末インジェクタを含んでなることを特徴とするマイクロプラズマ溶射装置に関する。この装置は、タービンベーンの局限的な領域に、タービンベーンをマスキングすることなく前記材料を適用するのに使用され得る。また、上記第１の成分粉末は融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量は、第２の成分粉末のその組成における融点降下剤の量を超える量であってよい。
【０００７】
少なくとも１つのリザーバは、前記第１の成分粉末と前記第２の成分粉末の混合物を収容する単一のリザーバであってよい。第１の成分粉末と第２の成分粉末は、好ましくは１：１０から１：２の質量流量比で噴射される。また、第１の成分粉末が少なくとも２．５％のホウ素を含み、第２の成分粉末は０．５％未満のホウ素を含む。好ましくは、第１の成分粉末が少なくとも２％のホウ素を含み、第２の成分粉末が１％未満のホウ素を含む。
【０００８】
第１の成分粉末と第２の成分粉末がニッケル基であってよい。
【０００９】
また、本発明は、少なくとも第１の金属粉末と第２の金属粉末を組み合わせた複合粉末でマイクロプラズマ溶射スプレーを形成することと、そのマイクロプラズマ溶射スプレーを、被膜を形成するよう基体に向かって方向付けることを含んでなることを特徴とする、基体の部位から欠損した材料を補うための方法に関する。第１と第２の金属粉末はニッケル基であり、かつ、基体がニッケル基である。また、第１の金属粉末は少なくとも２％のホウ素を含み、第２の金属粉末は１％未満のホウ素を含む。上記方法は、前記基体をマスキングすることなく行うことができる。
【００１０】
本発明はさらに、陽極と陰極を備えるマイクロプラズマ・ガンを設けることと、ノズルから不活性なアークガスを放射することと、陽極と陰極の間に、アークガスにより電気アークを発生させることと、プラズマガス流を形成するよう、電気アークでアークガスをイオン化することと、第１の成分粉末と第２の成分粉末を含み、第２の成分粉末が粉末材料の重量における大部分を占め、第１の成分粉末が第２の成分粉末のための融点降下剤として機能するような粉末材料をプラズマガス流中に噴射することと、プラズマガス流を、被膜を形成するよう基体に向かって方向付けることを含んでなることを特徴とする、マイクロプラズマ溶射法に関する。この方法によれば、被膜を、基体をマスキングすることなく、その基体の局限的領域上に形成することが可能である。第１の成分粉末と第２の成分粉末は、１：１０から１：２の質量流量比で噴射されることが好ましく、さらに好ましくは、１：９から１：６の質量流量比で噴射される。第１の成分粉末は融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量は、基体のその組成における融点降下剤の量を超え、かつ、基体の融点を下回る処理温度で粉末混合物の一部を十分に溶融する量であり、第２の成分粉末が前記基体の組成とほぼ同じ組成を有する。融点降下剤が好ましくはホウ素である。また、第１の成分粉末は融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量が、基体及び第２の成分粉末のそれら組成における融点降下剤の量を超え、かつ、基体の融点を下回る処理温度で、粉末混合物の一部を十分に溶融する量であり、かつ、第２の成分粉末は、ベース材料以外の全ての構成成分の含量が、基体の構成成分量の２％以内であってもよい。上記方法は、亀裂又は腐食により基体から材料が欠損したタービンエンジンの鋳造超合金部品を再生するのに使用され得る。また、本発明の方法は、基体から材料が欠損したタービンエンジンのベーンを再生するのに使用され得る。さらには、本発明の方法は、基体から材料が欠損したタービンエンジンのベーンを、エンジンと基体とが航空機に組み込まれたまま、その位置で再生するのに使用することが可能である。
【００１１】
本発明の１つ又はより多くの実施態様の詳細を、以下の説明並びに図面において説明する。本発明のその他の特徴、目的及び利点は、説明と図面並びに特許請求の範囲の記載から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
異なる図面における同様の符号並びに名称は同様の要素を示す。
【００１３】
図１は、マイクロプラズマ溶射装置１０を図示している。装置は、米国特許出願第１０／９７６，５６０号に記載と同様に構成し、作動するものであってよい。それらの開示は、全てを開示したと同様に参照としてここに組み入れられる。代表的なマイクロプラズマ装置１０は、アークガス・エミッタ１４と陽極１６と陰極１８を有するマイクロプラズマ・ガン１２を備えるものである。電気アーク２０は、陽極１６と陰極１８の間に発生する。プラズマ流２１は、アーク２０によってアークガスがアークガス・エミッタ１４から噴射されると形成される。粉末材料インジェクタ２２は、ワークピース２４まで粉末材料を運ぶプラズマ流中に粉末材料を分配する。それにより、粉末材料は、ワークピース２４の所望の箇所に被膜を形成する。
【００１４】
しかしながら、粉末材料は最初のうち、単一合金の単独の粉末として供給されない。むしろ、本発明の装置は、多種類の合金の粉末を、予混合又は混合された形態で供給する。粉末の成分は、ワークピースの特性を考慮して選択することができる。ワークピースは、ニッケル基超合金基体からなるもの、あるいはそのような基体を含むものであってよい。本発明の装置は、（例えば、損傷に加えて、洗浄並びに準備に起因して）基体から欠損した元の材料に代えて配置するために被膜を形成するのに、又は（例えば、製造中の傷を埋めたり、異なる材料で被覆したり、あるいはその他の方法で）増大するのに使用することができる。代表的な粉末材料の組み合わせは、米国特許第４，００８，８４４号公報に記載されている。それらの開示は、全てを開示したと同様に参照としてここに組み入れられる。代表的な粉末材料は、一過性液相（ＴＬＰ）形成粉末と主要な粉末を含む。代表的な主要な粉末は、所望の被膜と同様な組成を有するものであってよい。ＴＬＰ粉末は、概して、他の点では同様の組成であってよいが、ホウ素などの融点降下剤を少なくとも１つ含むものである。ニッケル基超合金に関して、主要な粉末中の代表的なホウ素濃度は、１％（重量％）未満であることが好ましく、さらに好ましくは０．５％未満であり、最も好ましくは本質的にゼロ（又は基体中でゼロ）である。ＴＬＰ形成粉末に関して、代表的なホウ素濃度は、少なくとも２％、より好ましくは少なくとも２．５％である。
【００１５】
図２と図３は、マイクロプラズマ溶射装置１０の一代表例をさらに詳細に示している。装置１０は、それらに限定されるものではないが、少なくとも、ガスタービン・エンジン（図示せず）のＨＰＴ（高圧タービン）又はＬＰＴ（低圧タービン）ベーン７２の部分を含む多くの物に材料を堆積するよう作動可能である。ＨＰＴベーンは、特に適切な部品である。タービンブレードは、通常、単結晶又は方向性凝固（ＤＳ）構造であるため、ＨＰＴベーンは、普通非結晶構造である。本発明のマイクロプラズマ修復プロセスにより、損傷していないベーン基体の特性と非常によく似た特性で修復することができる。そのため、本発明の方法は、タービンのガス経路にさらされる表面に沿った局所的なベーンの損傷（例えば、異物による損傷、腐食、あるいは熱疲労による損傷）を修復するのに有効に使用することができる。
【００１６】
代表的な実施態様において、陰極１８は、陰極カートリッジ、即ちアッセンブリ２８の絶縁体２６内に保持され、そこから延在している。代表的なカートリッジ２８は又、マイクロプラズマ・ガン本体とねじによって係合させるためのねじ山３０を備える。代表的な陰極１８は又、カートリッジ２８とマイクロプラズマ・ガン本体の間の境界面に生じる漏れ路を密封するために、Ｏリングシール３２を備える。
【００１７】
動作において、電気アーク２０（図１）は、マイクロプラズマ・ガン１２の陽極１６と陰極１８の間で発生する。それらに限定されるものではないが、アルゴンなどのアークガスが、陽極１６と陰極１８の間に発生した電気アーク中に放射される。アークガスは、電気アークの発生前に放射可能である。電気アークは、ガスをイオン化して、プラズマガス流２１を生じる。イオン化プロセスによりアークガスから電子が取り除かれ、それにより、ガスは一時的に不安定になる。アークガスは、再び安定化する際に、おおよそ２０，０００°Ｆ〜３０，０００°Ｆ（約１１，３６６．５Ｋ〜１６，９２２Ｋ）に昇温する。プラズマ流は、電気アーク通過後、急速に冷却する。
【００１８】
粉末材料インジェクタ２２は、粉末材料３４をプラズマガス流２１中に噴射する。粉末材料３４はプラズマガス流内で加熱されて流動化され、ベーン（図３）上に堆積される。そして、そこで冷却して再凝固して被膜が形成される。代表的な粉末材料インジェクタ２２は、粉末材料３４を保持するための粉末ホッパー３６を備える。代表的なホッパー３６は、マイクロプラズマ・ガン１２に設けられたコネクタ３８によって、ガン１２に取り付けられる。粉末材料３４は、吐出チューブ４０を通って運ばれ、かつ、吐出チューブ４０内に設けられた弁４２で制御される。弁４２は、当業者に既知の機械的あるいは電気機械的なものであってよい。（例えば、吐出／噴射時に混合される複数種の成分を収容するのに）複数のホッパーを設けてもよい。代替として、１つ又はより多くの粉末供給器から１つ又はより多くの粉末ガス・ラインを介して粉末をプラズマ流中に噴射することも可能である（図示せず）。
【００１９】
マイクロプラズマ・ガン１２の前方壁４８上に設けられたノズル・シュラウド４６は、ノズル・インサート５０を保持し、かつ、カートリッジ２８を、ノズル・シュラウド４６内に形成された中央アパーチャ５２を介して延在させる。ノズル・インサート５０は、ノズル・シュラウド４６の一端にねじで取り付けることができる。シールドガス・キャップ５４が、ノズル・シュラウド４６に隣接して設けられる。シールドガス・キャップ５４をノズル・シュラウド４６から電気的に絶縁するために、絶縁体５６を、シールドガス・キャップ５４とノズル・シュラウド４６の間に配置する。シールドガス・キャップ５４は、絶縁体５６の上からノズル・シュラウド４６上に押しつけて適合させることができる。シールドガス・キャップ５４は、シールドガスを流通させてアークガスを雰囲気から遮断するための複数の貫通孔５８を備える。シールドガス・キャップ５４中に形成された中央アパーチャ６０により、アークガスが電気アーク中を高速で通過することが可能となる。
【００２０】
マイクロプラズマ・ガン１２を冷却するには、水などの冷却流体を使用することができる。冷却流体は、冷却流体ホース６２を介してマイクロプラズマ・ガン１２へ送られる。冷却流体は、マイクロプラズマ・ガン１２内の内部通路（図示せず）を通って横断し、インレット通路６４内を通って、陽極保持器６６内へと流れ、アウトレット通路６８を通って戻る。冷却流体により、マイクロプラズマ・ガン１２の作動中に、陽極１６の温度が低下する。冷却流体の流速は、１分当たりおおよそ１．０〜１．５ガロン（約０．００３７８５ｍ3／分〜０．００５６７７５ｍ3／分）であってよい。第２のコンジット７０が、マイクロプラズマ・ガン１２に連結される。第２のコンジットは、電力、アークガス、並びにシールドガスをマイクロプラズマ・ガン１２に供給するのに使用可能である。
【００２１】
図３を参照すると、プラットフォーム７４に沿った局所的な損傷部位７３を有するベーン７２が示されている。そのような損傷部位７３又はその他の局限性の領域は、粉末材料３４の被膜を受容することができる。プラズマガス流２１は、損傷部位７３に向かって方向付けられる。部位は、未処理の損傷部位であっても、又、処理された部位（例えば、汚染物質を除去するようさらにベーン基体の構成材料を機械加工した部位など）であってよい。添加された材料は、腐食／機械加工した修復面を十分に補強することにより修復中の領域を強化する。修復部位は、（例えば、加熱処理などで）完全に処理加工されると、元の部位面の機械特性に近いその機械特性を有するようになる。
【００２２】
マイクロプラズマ・ガン１２は、おおよそ０．５ｋＷから４ｋＷという比較的低い電力範囲で作動可能である。マイクロプラズマ・ガン１２の低い電力出力により、ベーン７２内の熱流量を、従来の被覆法と比較して著しく減少させることができる。被覆工程によるベーン７２の最大表面温度は、ブレードの質量に依存するが、おおよそ２００°Ｆ（約３６６．４８３Ｋ）である。低い電力出力によって高温勾配に起因する局部的な応力が制限されるため、マイクロプラズマ・ガン１２は、ベーン７２を変形させることなく、粉末材料３４をベーン７２の薄肉領域に適用するのに使用可能である。
【００２３】
マイクロプラズマ・ガン１２は、（例えば、２〜４ｍｍ径の）微小な点状に材料を適用するか、あるいは、（例えば、２〜４ｍｍ幅の）細長いストライプ状に材料を適用するよう動かすことができる。これにより、手持ち式の装置の場合でさえ、正確に面を被覆することが可能となる。この微小な点状／細いストライプ状の寸法により、ベーン７２の被覆不要な領域をマスキングしたりその他の方法でカバーしたりする必要性が実質的に除かれる。溶射パターンは、ノズルの開口寸法により制御される。手持ち式のマイクロプラズマ・ガン１２は、非常に確度が高いため、被覆される部材をエンジンなどに実装したままの状態で部品に材料を溶射することができる。
【００２４】
マイクロプラズマ溶射装置１０のアークガスの代表的な流速は、おおよそ１．５〜３リットル／分（約０．００１５〜０．００３ｍ3／分）であってよい。上述のように、アークガス及びシールドガスは、通常アルゴンであるが、適切な不活性ガスであればいずれも使用可能である。シールドガスの流速は、通常の用途であれば、おおよそ２〜４リットル／分（約０．００２〜０．００４ｍ3／分）であってよい。
【００２５】
粉末ホッパー３６は、粉末インジェクタ２２によってプラズマガス流２１中に噴射される前の粉末材料３４を保持する。粉末材料３４は、重力供給方式か又は加圧供給方式（図示せず）のいずれかによってプラズマガス流中に噴射することができる。遮断制御弁４２は、プラズマガス流２１への粉末材料３４の供給速度を制御する。粉末材料３４は、例として約１〜３０ｇ／分でベーン７２へ移動する。マイクロプラズマ・ガン１２は、例として、約３〜１６ｃｍの距離からベーン７２に材料を適用するが、この距離は被覆用途要求に依存して変化する。代表的なマイクロプラズマ溶射・ガン１２は、ベーンの垂直軸に対して＋４５°から−４５°の間の角度で配向させることができ、かつ重力供給方式で適切な粉末材料を供給する。加圧供給方式の場合、マイクロプラズマ・ガン１２の配向角度はより自由である。マイクロプラズマ・ガン１２は、低い電力出力により（例えば、４０デシベル〜７０デシベル）という比較的低い騒音レベルを発生するため、装置１０を手持ち式用途に適したものとすることができる。現在の米国政府の基準では、環境騒音が８５デシベルに達した場合、聴覚保護（対策）が要求される。マイクロプラズマ溶射装置１０は、手持ち式、あるいはコンピュータ制御の自動固定装置（図示せず）で保持することができる。
【００２６】
図４は、マイクロプラズマ溶射装置１０の動作を示している。まず、ブロック８０において、ノズル・インサート５０からアークガスが放出される。プラズマ溶射ガン１２の陽極１６と陰極１８の間に電位が発生し、次いで、ブロック８２で説明するようにアークガスを介して方向付けられる。アークガスは、電位によってプラズマ流２１を生じるよう誘導される。ブロック８４において、プラズマ流２１中に粉末材料３４が噴射される。ブロック８６では、粉末材料３４がワークピースに適用された際に展性を有するよう、プラズマ流により粉末材料３４が「流動化」状態まで加熱される。ブロック８８では、粉末材料３４が、マスキングされていない基体に適用される。粉末材料３４は次いで基体と結合し、基体上に固体の被膜を形成するよう冷却する。
【００２７】
本発明の１つ又はより多くの実施態様を説明してきた。それにもかかわらず、本発明の要旨並びに範囲を逸脱することなく様々な修正が可能であることは理解されるであろう。例えば、既存する種々の装置あるいは今後開発される装置も使用可能である。基体の性質、並びに所望の被膜の量、性質、及び物理形態も又、特定の実施態様に影響を与える。ニッケル基超合金の基体と粉末に関して例示したが、本発明の方法及び装置は、コバルト基超合金の場合にも使用可能である。その他の鋳造部品には、ブレードのアウターエアシール、移送ダクトが包含される。従って、その他の実施態様も特許請求の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】マイクロプラズマ溶射ガンと、ワークピースを示す概略図である。
【図２】マイクロプラズマ溶射装置の部分的な分解組立透視図である。
【図３】ワークピースに被膜を適用している図２のマイクロプラズマ溶射装置の透視図である。
【図４】材料を適用する工程のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１０…マイクロプラズマ溶射装置
１２…マイクロプラズマ・ガン
１４…アークガス・エミッタ
１６…陽極
１８…陰極
２１…プラズマガス流
２２…粉末材インジェクタ
２４…ワークピース
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して溶射成膜法及び装置に関し、詳細には耐熱性ガスタービン・エンジン部品上への成膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ溶射法は、十分に開発された分野である。２００４年１０月２９日に出願されたザジョースキ等の米国特許出願第１０／９７６，５６０号、発明の名称「ガスタービン・エンジンのタービンベーン部分をマイクロプラズマ溶射するための方法及び装置」は、代表的なマイクロプラズマ溶射装置を開示している。
【特許文献１】米国特許出願第１０／９７６，５６０号明細書
【特許文献２】米国特許第４，００８，８４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
耐熱性ガスタービン・エンジン部品の組成、特に機械特性に応じて修復・補強被膜を成膜する溶射法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様は、マイクロプラズマ溶射装置に関連する。マイクロプラズマ・ガンは、陽極と陰極、及びその陽極と陰極の間に電気アークを発生させるアーク発生器を備える。ノズルは電気アーク中にアークガスを噴射する。電気アークは、ガスをイオン化してプラズマガス流を生成するのに使用可能である。少なくとも１つのリザーバが粉末材料を収容する。材料には、第１及び第２の成分粉末が含まれる。第２の粉末が、重量において粉末材料の大部分を占める。第１の粉末は、融点降下剤として機能する。粉末インジェクタは、粉末材料をプラズマガス流中に噴射するためにリザーバに連結される。
【０００５】
本発明の第２の態様は、基体のある部位から欠損した材料を補うための方法に関連する。マイクロプラズマ溶射スプレーは、少なくとも第１の金属粉末と第２の金属粉末を組み合わせた複合粉末から形成される。溶射は被膜を形成するよう基体に向かって方向付けられる。
【０００６】
本発明は、陽極、陰極及び該陽極と陰極の間に電気アークを発生するためのアーク発生器を備えるマイクロプラズマ・ガンと、プラズマガス流を生じるようアークガスをイオン化するよう作動可能な電気アーク中にアークガスを放射するためのノズルと、第１の成分粉末と第２の成分粉末を含み、第２の成分粉末が粉末材料の重量における大部分を占め、第１の成分粉末が融点降下剤として機能するような粉末材料のための少なくとも１つのリザーバと、プラズマガス流中に粉末材料を噴射するためにリザーバに連結される粉末インジェクタを含んでなることを特徴とするマイクロプラズマ溶射装置に関する。この装置は、タービンベーンの局限的な領域に、タービンベーンをマスキングすることなく前記材料を適用するのに使用され得る。また、上記第１の成分粉末は融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量は、第２の成分粉末のその組成における融点降下剤の量を超える量であってよい。
【０００７】
少なくとも１つのリザーバは、前記第１の成分粉末と前記第２の成分粉末の混合物を収容する単一のリザーバであってよい。第１の成分粉末と第２の成分粉末は、好ましくは１：１０から１：２の質量流量比で噴射される。また、第１の成分粉末が少なくとも２．５％のホウ素を含み、第２の成分粉末は０．５％未満のホウ素を含む。好ましくは、第１の成分粉末が少なくとも２％のホウ素を含み、第２の成分粉末が１％未満のホウ素を含む。
【０００８】
第１の成分粉末と第２の成分粉末がニッケル基であってよい。
【０００９】
また、本発明は、少なくとも第１の金属粉末と第２の金属粉末を組み合わせた複合粉末でマイクロプラズマ溶射スプレーを形成することと、そのマイクロプラズマ溶射スプレーを、被膜を形成するよう基体に向かって方向付けることを含んでなることを特徴とする、基体の部位から欠損した材料を補うための方法に関する。第１と第２の金属粉末はニッケル基であり、かつ、基体がニッケル基である。また、第１の金属粉末は少なくとも２％のホウ素を含み、第２の金属粉末は１％未満のホウ素を含む。上記方法は、前記基体をマスキングすることなく行うことができる。
【００１０】
本発明はさらに、陽極と陰極を備えるマイクロプラズマ・ガンを設けることと、ノズルから不活性なアークガスを放射することと、陽極と陰極の間に、アークガスにより電気アークを発生させることと、プラズマガス流を形成するよう、電気アークでアークガスをイオン化することと、第１の成分粉末と第２の成分粉末を含み、第２の成分粉末が粉末材料の重量における大部分を占め、第１の成分粉末が第２の成分粉末のための融点降下剤として機能するような粉末材料をプラズマガス流中に噴射することと、プラズマガス流を、被膜を形成するよう基体に向かって方向付けることを含んでなることを特徴とする、マイクロプラズマ溶射法に関する。この方法によれば、被膜を、基体をマスキングすることなく、その基体の局限的領域上に形成することが可能である。第１の成分粉末と第２の成分粉末は、１：１０から１：２の質量流量比で噴射されることが好ましく、さらに好ましくは、１：９から１：６の質量流量比で噴射される。第１の成分粉末は融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量は、基体のその組成における融点降下剤の量を超え、かつ、基体の融点を下回る処理温度で粉末混合物の一部を十分に溶融する量であり、第２の成分粉末が前記基体の組成とほぼ同じ組成を有する。融点降下剤が好ましくはホウ素である。また、第１の成分粉末は融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量が、基体及び第２の成分粉末のそれら組成における融点降下剤の量を超え、かつ、基体の融点を下回る処理温度で、粉末混合物の一部を十分に溶融する量であり、かつ、第２の成分粉末は、ベース材料以外の全ての構成成分の含量が、基体の構成成分量の２％以内であってもよい。上記方法は、亀裂又は腐食により基体から材料が欠損したタービンエンジンの鋳造超合金部品を再生するのに使用され得る。また、本発明の方法は、基体から材料が欠損したタービンエンジンのベーンを再生するのに使用され得る。さらには、本発明の方法は、基体から材料が欠損したタービンエンジンのベーンを、エンジンと基体とが航空機に組み込まれたまま、その位置で再生するのに使用することが可能である。
【００１１】
本発明の１つ又はより多くの実施態様の詳細を、以下の説明並びに図面において説明する。本発明のその他の特徴、目的及び利点は、説明と図面並びに特許請求の範囲の記載から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
異なる図面における同様の符号並びに名称は同様の要素を示す。
【００１３】
図１は、マイクロプラズマ溶射装置１０を図示している。装置は、米国特許出願第１０／９７６，５６０号に記載と同様に構成し、作動するものであってよい。それらの開示は、全てを開示したと同様に参照としてここに組み入れられる。代表的なマイクロプラズマ装置１０は、アークガス・エミッタ１４と陽極１６と陰極１８を有するマイクロプラズマ・ガン１２を備えるものである。電気アーク２０は、陽極１６と陰極１８の間に発生する。プラズマ流２１は、アーク２０によってアークガスがアークガス・エミッタ１４から噴射されると形成される。粉末材料インジェクタ２２は、ワークピース２４まで粉末材料を運ぶプラズマ流中に粉末材料を分配する。それにより、粉末材料は、ワークピース２４の所望の箇所に被膜を形成する。
【００１４】
しかしながら、粉末材料は最初のうち、単一合金の単独の粉末として供給されない。むしろ、本発明の装置は、多種類の合金の粉末を、予混合又は混合された形態で供給する。粉末の成分は、ワークピースの特性を考慮して選択することができる。ワークピースは、ニッケル基超合金基体からなるもの、あるいはそのような基体を含むものであってよい。本発明の装置は、（例えば、損傷に加えて、洗浄並びに準備に起因して）基体から欠損した元の材料に代えて配置するために被膜を形成するのに、又は（例えば、製造中の傷を埋めたり、異なる材料で被覆したり、あるいはその他の方法で）増大するのに使用することができる。代表的な粉末材料の組み合わせは、米国特許第４，００８，８４４号公報に記載されている。それらの開示は、全てを開示したと同様に参照としてここに組み入れられる。代表的な粉末材料は、一過性液相（ＴＬＰ）形成粉末と主要な粉末を含む。代表的な主要な粉末は、所望の被膜と同様な組成を有するものであってよい。ＴＬＰ粉末は、概して、他の点では同様の組成であってよいが、ホウ素などの融点降下剤を少なくとも１つ含むものである。ニッケル基超合金に関して、主要な粉末中の代表的なホウ素濃度は、１％（重量％）未満であることが好ましく、さらに好ましくは０．５％未満であり、最も好ましくは本質的にゼロ（又は基体中でゼロ）である。ＴＬＰ形成粉末に関して、代表的なホウ素濃度は、少なくとも２％、より好ましくは少なくとも２．５％である。
【００１５】
図２と図３は、マイクロプラズマ溶射装置１０の一代表例をさらに詳細に示している。装置１０は、それらに限定されるものではないが、少なくとも、ガスタービン・エンジン（図示せず）のＨＰＴ（高圧タービン）又はＬＰＴ（低圧タービン）ベーン７２の部分を含む多くの物に材料を堆積するよう作動可能である。ＨＰＴベーンは、特に適切な部品である。タービンブレードは、通常、単結晶又は方向性凝固（ＤＳ）構造であるため、ＨＰＴベーンは、普通非結晶構造である。本発明のマイクロプラズマ修復プロセスにより、損傷していないベーン基体の特性と非常によく似た特性で修復することができる。そのため、本発明の方法は、タービンのガス経路にさらされる表面に沿った局所的なベーンの損傷（例えば、異物による損傷、腐食、あるいは熱疲労による損傷）を修復するのに有効に使用することができる。
【００１６】
代表的な実施態様において、陰極１８は、陰極カートリッジ、即ちアッセンブリ２８の絶縁体２６内に保持され、そこから延在している。代表的なカートリッジ２８は又、マイクロプラズマ・ガン本体とねじによって係合させるためのねじ山３０を備える。代表的な陰極１８は又、カートリッジ２８とマイクロプラズマ・ガン本体の間の境界面に生じる漏れ路を密封するために、Ｏリングシール３２を備える。
【００１７】
動作において、電気アーク２０（図１）は、マイクロプラズマ・ガン１２の陽極１６と陰極１８の間で発生する。それらに限定されるものではないが、アルゴンなどのアークガスが、陽極１６と陰極１８の間に発生した電気アーク中に放射される。アークガスは、電気アークの発生前に放射可能である。電気アークは、ガスをイオン化して、プラズマガス流２１を生じる。イオン化プロセスによりアークガスから電子が取り除かれ、それにより、ガスは一時的に不安定になる。アークガスは、再び安定化する際に、おおよそ２０，０００°Ｆ〜３０，０００°Ｆ（約１１，３６６．５Ｋ〜１６，９２２Ｋ）に昇温する。プラズマ流は、電気アーク通過後、急速に冷却する。
【００１８】
粉末材料インジェクタ２２は、粉末材料３４をプラズマガス流２１中に噴射する。粉末材料３４はプラズマガス流内で加熱されて流動化され、ベーン（図３）上に堆積される。そして、そこで冷却して再凝固して被膜が形成される。代表的な粉末材料インジェクタ２２は、粉末材料３４を保持するための粉末ホッパー３６を備える。代表的なホッパー３６は、マイクロプラズマ・ガン１２に設けられたコネクタ３８によって、ガン１２に取り付けられる。粉末材料３４は、吐出チューブ４０を通って運ばれ、かつ、吐出チューブ４０内に設けられた弁４２で制御される。弁４２は、当業者に既知の機械的あるいは電気機械的なものであってよい。（例えば、吐出／噴射時に混合される複数種の成分を収容するのに）複数のホッパーを設けてもよい。代替として、１つ又はより多くの粉末供給器から１つ又はより多くの粉末ガス・ラインを介して粉末をプラズマ流中に噴射することも可能である（図示せず）。
【００１９】
マイクロプラズマ・ガン１２の前方壁４８上に設けられたノズル・シュラウド４６は、ノズル・インサート５０を保持し、かつ、カートリッジ２８を、ノズル・シュラウド４６内に形成された中央アパーチャ５２を介して延在させる。ノズル・インサート５０は、ノズル・シュラウド４６の一端にねじで取り付けることができる。シールドガス・キャップ５４が、ノズル・シュラウド４６に隣接して設けられる。シールドガス・キャップ５４をノズル・シュラウド４６から電気的に絶縁するために、絶縁体５６を、シールドガス・キャップ５４とノズル・シュラウド４６の間に配置する。シールドガス・キャップ５４は、絶縁体５６の上からノズル・シュラウド４６上に押しつけて適合させることができる。シールドガス・キャップ５４は、シールドガスを流通させてアークガスを雰囲気から遮断するための複数の貫通孔５８を備える。シールドガス・キャップ５４中に形成された中央アパーチャ６０により、アークガスが電気アーク中を高速で通過することが可能となる。
【００２０】
マイクロプラズマ・ガン１２を冷却するには、水などの冷却流体を使用することができる。冷却流体は、冷却流体ホース６２を介してマイクロプラズマ・ガン１２へ送られる。冷却流体は、マイクロプラズマ・ガン１２内の内部通路（図示せず）を通って横断し、インレット通路６４内を通って、陽極保持器６６内へと流れ、アウトレット通路６８を通って戻る。冷却流体により、マイクロプラズマ・ガン１２の作動中に、陽極１６の温度が低下する。冷却流体の流速は、１分当たりおおよそ１．０〜１．５ガロン（約０．００３７８５ｍ3／分〜０．００５６７７５ｍ3／分）であってよい。第２のコンジット７０が、マイクロプラズマ・ガン１２に連結される。第２のコンジットは、電力、アークガス、並びにシールドガスをマイクロプラズマ・ガン１２に供給するのに使用可能である。
【００２１】
図３を参照すると、プラットフォーム７４に沿った局所的な損傷部位７３を有するベーン７２が示されている。そのような損傷部位７３又はその他の局限性の領域は、粉末材料３４の被膜を受容することができる。プラズマガス流２１は、損傷部位７３に向かって方向付けられる。部位は、未処理の損傷部位であっても、又、処理された部位（例えば、汚染物質を除去するようさらにベーン基体の構成材料を機械加工した部位など）であってよい。添加された材料は、腐食／機械加工した修復面を十分に補強することにより修復中の領域を強化する。修復部位は、（例えば、加熱処理などで）完全に処理加工されると、元の部位面の機械特性に近いその機械特性を有するようになる。
【００２２】
マイクロプラズマ・ガン１２は、おおよそ０．５ｋＷから４ｋＷという比較的低い電力範囲で作動可能である。マイクロプラズマ・ガン１２の低い電力出力により、ベーン７２内の熱流量を、従来の被覆法と比較して著しく減少させることができる。被覆工程によるベーン７２の最大表面温度は、ブレードの質量に依存するが、おおよそ２００°Ｆ（約３６６．４８３Ｋ）である。低い電力出力によって高温勾配に起因する局部的な応力が制限されるため、マイクロプラズマ・ガン１２は、ベーン７２を変形させることなく、粉末材料３４をベーン７２の薄肉領域に適用するのに使用可能である。
【００２３】
マイクロプラズマ・ガン１２は、（例えば、２〜４ｍｍ径の）微小な点状に材料を適用するか、あるいは、（例えば、２〜４ｍｍ幅の）細長いストライプ状に材料を適用するよう動かすことができる。これにより、手持ち式の装置の場合でさえ、正確に面を被覆することが可能となる。この微小な点状／細いストライプ状の寸法により、ベーン７２の被覆不要な領域をマスキングしたりその他の方法でカバーしたりする必要性が実質的に除かれる。溶射パターンは、ノズルの開口寸法により制御される。手持ち式のマイクロプラズマ・ガン１２は、非常に確度が高いため、被覆される部材をエンジンなどに実装したままの状態で部品に材料を溶射することができる。
【００２４】
マイクロプラズマ溶射装置１０のアークガスの代表的な流速は、おおよそ１．５〜３リットル／分（約０．００１５〜０．００３ｍ3／分）であってよい。上述のように、アークガス及びシールドガスは、通常アルゴンであるが、適切な不活性ガスであればいずれも使用可能である。シールドガスの流速は、通常の用途であれば、おおよそ２〜４リットル／分（約０．００２〜０．００４ｍ3／分）であってよい。
【００２５】
粉末ホッパー３６は、粉末インジェクタ２２によってプラズマガス流２１中に噴射される前の粉末材料３４を保持する。粉末材料３４は、重力供給方式か又は加圧供給方式（図示せず）のいずれかによってプラズマガス流中に噴射することができる。遮断制御弁４２は、プラズマガス流２１への粉末材料３４の供給速度を制御する。粉末材料３４は、例として約１〜３０ｇ／分でベーン７２へ移動する。マイクロプラズマ・ガン１２は、例として、約３〜１６ｃｍの距離からベーン７２に材料を適用するが、この距離は被覆用途要求に依存して変化する。代表的なマイクロプラズマ溶射・ガン１２は、ベーンの垂直軸に対して＋４５°から−４５°の間の角度で配向させることができ、かつ重力供給方式で適切な粉末材料を供給する。加圧供給方式の場合、マイクロプラズマ・ガン１２の配向角度はより自由である。マイクロプラズマ・ガン１２は、低い電力出力により（例えば、４０デシベル〜７０デシベル）という比較的低い騒音レベルを発生するため、装置１０を手持ち式用途に適したものとすることができる。現在の米国政府の基準では、環境騒音が８５デシベルに達した場合、聴覚保護（対策）が要求される。マイクロプラズマ溶射装置１０は、手持ち式、あるいはコンピュータ制御の自動固定装置（図示せず）で保持することができる。
【００２６】
図４は、マイクロプラズマ溶射装置１０の動作を示している。まず、ブロック８０において、ノズル・インサート５０からアークガスが放出される。プラズマ溶射ガン１２の陽極１６と陰極１８の間に電位が発生し、次いで、ブロック８２で説明するようにアークガスを介して方向付けられる。アークガスは、電位によってプラズマ流２１を生じるよう誘導される。ブロック８４において、プラズマ流２１中に粉末材料３４が噴射される。ブロック８６では、粉末材料３４がワークピースに適用された際に展性を有するよう、プラズマ流により粉末材料３４が「流動化」状態まで加熱される。ブロック８８では、粉末材料３４が、マスキングされていない基体に適用される。粉末材料３４は次いで基体と結合し、基体上に固体の被膜を形成するよう冷却する。
【００２７】
本発明の１つ又はより多くの実施態様を説明してきた。それにもかかわらず、本発明の要旨並びに範囲を逸脱することなく様々な修正が可能であることは理解されるであろう。例えば、既存する種々の装置あるいは今後開発される装置も使用可能である。基体の性質、並びに所望の被膜の量、性質、及び物理形態も又、特定の実施態様に影響を与える。ニッケル基超合金の基体と粉末に関して例示したが、本発明の方法及び装置は、コバルト基超合金の場合にも使用可能である。その他の鋳造部品には、ブレードのアウターエアシール、移送ダクトが包含される。従って、その他の実施態様も特許請求の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】マイクロプラズマ溶射ガンと、ワークピースを示す概略図である。
【図２】マイクロプラズマ溶射装置の部分的な分解組立透視図である。
【図３】ワークピースに被膜を適用している図２のマイクロプラズマ溶射装置の透視図である。
【図４】材料を適用する工程のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１０…マイクロプラズマ溶射装置
１２…マイクロプラズマ・ガン
１４…アークガス・エミッタ
１６…陽極
１８…陰極
２１…プラズマガス流
２２…粉末材インジェクタ
２４…ワークピース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極、陰極及び該陽極と陰極の間に電気アークを発生するためのアーク発生器を備えるマイクロプラズマ・ガンと、
プラズマガス流を生じるようアークガスをイオン化するよう作動可能な電気アーク中にアークガスを放射するためのノズルと、
第１の成分粉末と第２の成分粉末を含み、第２の成分粉末が粉末材料の重量における大部分を占め、第１の成分粉末が融点降下剤として機能するような粉末材料のための少なくとも１つのリザーバと、
プラズマガス流中に粉末材料を噴射するためにリザーバに連結される粉末インジェクタ、
を含んでなることを特徴とする、マイクロプラズマ溶射装置。
【請求項２】
前記装置が、タービンベーンの局限的な領域に、該タービンベーンをマスキングすることなく前記材料を適用するのに使用されることを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項３】
前記第１の成分粉末が融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量が、第２の成分粉末のその組成における融点降下剤の量を超える量であることを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのリザーバが、前記第１の成分粉末と前記第２の成分粉末の混合物を収容する単一のリザーバであることを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項５】
前記第１の成分粉末と第２の成分粉末が、１：１０から１：２の質量流量比で噴射されることを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項６】
前記第１の成分粉末が少なくとも２．５％のホウ素を含み、かつ、前記第２の成分粉末が０．５％未満のホウ素を含むことを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項７】
前記第１の成分粉末が少なくとも２％のホウ素を含み、かつ、前記第２の成分粉末が１％未満のホウ素を含むことを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項８】
前記第１の成分粉末と第２の成分粉末がニッケル基であることを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項９】
少なくとも第１の金属粉末と第２の金属粉末を組み合わせた複合粉末でマイクロプラズマ溶射スプレーを形成することと、
そのマイクロプラズマ溶射スプレーを、被膜を形成するよう基体に向かって方向付けること、
を含んでなることを特徴とする、基体の部位から欠損した材料を補うための方法。
【請求項１０】
前記第１と第２の金属粉末がニッケル基であり、かつ、前記基体がニッケル基であることを特徴とする、請求項９記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項１１】
前記第１の金属粉末が少なくとも２％のホウ素を含み、かつ、前記第２の金属粉末が１％未満のホウ素を含むことを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記方法が、前記基体をマスキングすることなく行われることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
陽極と陰極を備えるマイクロプラズマ・ガンを設けることと、
ノズルから不活性なアークガスを放射することと、
陽極と陰極の間に、アークガスにより電気アークを発生させることと、
プラズマガス流を形成するよう、電気アークでアークガスをイオン化することと、
第１の成分粉末と第２の成分粉末を含み、第２の成分粉末が粉末材料の重量における大部分を占め、第１の成分粉末が第２の成分粉末のための融点降下剤として機能するような粉末材料をプラズマガス流中に噴射することと、
プラズマガス流を、被膜を形成するよう基体に向かって方向付けること、
を含んでなることを特徴とする、マイクロプラズマ溶射法。
【請求項１４】
前記被膜が、前記基体をマスキングすることなく、その基体の局限的領域上に形成されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の成分粉末と第２の成分粉末が、１：１０から１：２の質量流量比で噴射されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の成分粉末と第２の成分粉末が、１：９から１：６の質量流量比で噴射されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の成分粉末が融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量が、前記基体のその組成における融点降下剤の量を超え、かつ、前記基体の融点を下回る処理温度で、粉末混合物の一部を十分に溶融する量であり、かつ、
第２の成分粉末が前記基体の組成とほぼ同じ組成を有することを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
前記融点降下剤がホウ素であることを特徴とする、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の成分粉末が融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量が、前記基体及び前記第２の成分粉末のそれら組成における融点降下剤の量を超え、かつ、前記基体の融点を下回る処理温度で、粉末混合物の一部を十分に溶融する量であり、かつ、
前記第２の成分粉末は、ベース材料以外の全ての構成成分の含量が、前記基体の構成成分量の２％以内であることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
前記方法が、亀裂又は腐食により基体から材料が欠損したタービンエンジンの鋳造超合金部品を再生するのに使用されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項２１】
前記方法が、基体から材料が欠損したタービンエンジンのベーンを再生するのに使用されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項２２】
前記方法が、基体から材料が欠損したタービンエンジンのベーンを、エンジンと基体とが航空機に組み込まれたまま、その位置で再生するのに使用されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１】
陽極、陰極及び該陽極と陰極の間に電気アークを発生するためのアーク発生器を備えるマイクロプラズマ・ガンと、
プラズマガス流を生じるようアークガスをイオン化するよう作動可能な電気アーク中にアークガスを放射するためのノズルと、
第１の成分粉末と第２の成分粉末を含み、第２の成分粉末が粉末材料の重量における大部分を占め、第１の成分粉末が融点降下剤として機能するような粉末材料のための少なくとも１つのリザーバと、
プラズマガス流中に粉末材料を噴射するためにリザーバに連結される粉末インジェクタ、
を含んでなることを特徴とする、マイクロプラズマ溶射装置。
【請求項２】
前記装置が、タービンベーンの局限的な領域に、該タービンベーンをマスキングすることなく前記材料を適用するのに使用されることを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項３】
前記第１の成分粉末が融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量が、第２の成分粉末のその組成における融点降下剤の量を超える量であることを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのリザーバが、前記第１の成分粉末と前記第２の成分粉末の混合物を収容する単一のリザーバであることを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項５】
前記第１の成分粉末と第２の成分粉末が、１：１０から１：２の質量流量比で噴射されることを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項６】
前記第１の成分粉末が少なくとも２．５％のホウ素を含み、かつ、前記第２の成分粉末が０．５％未満のホウ素を含むことを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項７】
前記第１の成分粉末が少なくとも２％のホウ素を含み、かつ、前記第２の成分粉末が１％未満のホウ素を含むことを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項８】
前記第１の成分粉末と第２の成分粉末がニッケル基であることを特徴とする、請求項１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項９】
少なくとも第１の金属粉末と第２の金属粉末を組み合わせた複合粉末でマイクロプラズマ溶射スプレーを形成することと、
そのマイクロプラズマ溶射スプレーを、被膜を形成するよう基体に向かって方向付けること、
を含んでなることを特徴とする、基体の部位から欠損した材料を補うための方法。
【請求項１０】
前記第１と第２の金属粉末がニッケル基であり、かつ、前記基体がニッケル基であることを特徴とする、請求項９記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項１１】
前記第１の金属粉末が少なくとも２％のホウ素を含み、かつ、前記第２の金属粉末が１％未満のホウ素を含むことを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記方法が、前記基体をマスキングすることなく行われることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
陽極と陰極を備えるマイクロプラズマ・ガンを設けることと、
ノズルから不活性なアークガスを放射することと、
陽極と陰極の間に、アークガスにより電気アークを発生させることと、
プラズマガス流を形成するよう、電気アークでアークガスをイオン化することと、
第１の成分粉末と第２の成分粉末を含み、第２の成分粉末が粉末材料の重量における大部分を占め、第１の成分粉末が第２の成分粉末のための融点降下剤として機能するような粉末材料をプラズマガス流中に噴射することと、
プラズマガス流を、被膜を形成するよう基体に向かって方向付けること、
を含んでなることを特徴とする、マイクロプラズマ溶射法。
【請求項１４】
前記被膜が、前記基体をマスキングすることなく、その基体の局限的領域上に形成されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の成分粉末と第２の成分粉末が、１：１０から１：２の質量流量比で噴射されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の成分粉末と第２の成分粉末が、１：９から１：６の質量流量比で噴射されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の成分粉末が融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量が、前記基体のその組成における融点降下剤の量を超え、かつ、前記基体の融点を下回る処理温度で、粉末混合物の一部を十分に溶融する量であり、かつ、
第２の成分粉末が前記基体の組成とほぼ同じ組成を有することを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
前記融点降下剤がホウ素であることを特徴とする、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の成分粉末が融点降下剤を含み、その組成における該融点降下剤の量が、前記基体及び前記第２の成分粉末のそれら組成における融点降下剤の量を超え、かつ、前記基体の融点を下回る処理温度で、粉末混合物の一部を十分に溶融する量であり、かつ、
前記第２の成分粉末は、ベース材料以外の全ての構成成分の含量が、前記基体の構成成分量の２％以内であることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
前記方法が、亀裂又は腐食により基体から材料が欠損したタービンエンジンの鋳造超合金部品を再生するのに使用されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項２１】
前記方法が、基体から材料が欠損したタービンエンジンのベーンを再生するのに使用されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項２２】
前記方法が、基体から材料が欠損したタービンエンジンのベーンを、エンジンと基体とが航空機に組み込まれたまま、その位置で再生するのに使用されることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２１４８０（Ｐ２００７−２１４８０Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１０３７７（Ｐ２００６−１１０３７７）
【出願日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【出願人】（５９０００５４４９）ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション (581)
【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＴＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【出願人】（５９０００５４４９）ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション (581)
【氏名又は名称原語表記】ＵＮＩＴＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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