断熱被膜を修復するための方法及び装置
【課題】ガスタービン・エンジンなどの構成部材の断熱被膜を修復するための方法並びに装置を提供する。
【解決手段】陽極、陰極及び該陽極と陰極の間に電気アークを発生させるためのアーク発生器を備える。アークガス・エミッタは、電気アークを介して不活性なガスを噴射する。電気アークは、プラズマガス流を生じさせるためにガスをイオン化するよう作動可能である。粉末インジェクタは、プラズマガス中に粉末断熱被膜材料を噴射する。構成部材はその断熱被膜の不良領域を、マスキングすることなく粉末断熱被膜材料でパッチングされる。
【解決手段】陽極、陰極及び該陽極と陰極の間に電気アークを発生させるためのアーク発生器を備える。アークガス・エミッタは、電気アークを介して不活性なガスを噴射する。電気アークは、プラズマガス流を生じさせるためにガスをイオン化するよう作動可能である。粉末インジェクタは、プラズマガス中に粉末断熱被膜材料を噴射する。構成部材はその断熱被膜の不良領域を、マスキングすることなく粉末断熱被膜材料でパッチングされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して溶射法及び装置に関し、詳細にはマイクロプラズマ溶射装置を用いて断熱被膜を修復するための方法並びに装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ溶射法及び装置は周知である。例えば、ある特許は、基体上へコーティング材をプラズマフレーム溶射するための方法と装置に関する。この特許は、ガスを形成するプラズマを、ノズル電極を通過させ、かつ、電流を生じさせるアークをノズル電極とリア電極の間を通過させてプラズマ流を形成することによる、基体上へコーティング材をプラズマフレーム溶射するための方法と装置を開示している。この方法は、コーティング材をプラズマ流内へ導入し、そのプラズマ流を、ノズル電極の出口から延在する壁シュラウドを軸方向に通過させ、さらにプラズマ流のフレームシュラウドを形成することを包含するものである。それにより、このコーティングを基体に適用することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのような技術が特に有利となる分野の１つは、種々の航空機部材、特にガスタービン・エンジン並びにそれらの構成部材の断熱被膜を修復することに関連する。例えば、タービン・ベーンなど断熱被膜は、高作用応力、高サイクル疲労及び異物による損傷などの多数の要因によって損傷する可能性がある。通常、断熱被膜の修復においては、材料の転写が必要でない及び／又は望ましくない部品の領域をマスキングすることが要求される。さらには、部品は、通常、航空エンジン製造プラント、あるいは修理店などの専用設備でエンジンから取り外されてから修復される。従来技術における方法並びに装置においては、コーティング装置が大きくて可搬性でなく、また、溶射パターンの幅が広過ぎてコーティングプロセスを正確に制御できないため、そのような専用設備で部品をマスキングしてから断熱被膜を修復する必要があった。そのため、マスキング等を必要とせず、かつ、実際の作動現場において、手動の溶射により修復することを可能にするよう、溶射装置の確度を改善することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様は、ガスタービン・エンジンの構成部材の断熱被膜を修復するためのマイクロプラズマ溶射装置を提供するものである。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。この装置は、その電気アーク中にアークガスを噴射するノズルを備える。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。粉末インジェクタは、粉末断熱被膜材料をプラズマガス流中に噴射する。構成部材をマスキングすることなく、その断熱被膜の不良領域をパッチング（ｐａｔｃｈｉｎｇ）することができる。
【０００５】
本発明の他の態様は、ワークピースの断熱被膜を修復するためにマイクロプラズマ溶射を用いる方法を提供するものである。この方法は、陽極と陰極、及び陽極と陰極の間に電気アーク発生させる手段を有するマイクロプラズマ・スプレー・ガンを提供することを含む。ガスをイオン化し、プラズマガス流を形成するために、不活性なアークガスが、電気アークを介して噴射される。粉末断熱被膜材料は、プラズマガス流中に噴射される。本発明の方法により、ワークピースをマスキングすることなく、その限定領域が粉末材料でコーティングされる。
【０００６】
本発明の別の態様は、マイクロプラズマ溶射を用いてガスタービンの構成部材の断熱被膜を修復する方法を提供するものである。部材を、製造環境下で専用の溶射設備を用いることなく、マイクロプラズマ溶射により、作動現場で修復することができる。手動で制御かつ作動するマイクロプラズマ・ガンは、断熱被膜材料を適用するのに役立つ。不活性なアークガスが、マイクロプラズマ・スプレー・ガンによって発生した電気アークを介して噴射される。不活性ガスは、電気アークによってイオン化され、プラズマガス流を生じる。粉末断熱被膜材料がそのプラズマガス流中に噴射され、それにより部材はマスキングされることなく、その限定領域がコーティングされる。
【０００７】
本発明のその他の用途は、本発明を実施するのに最良の形態として考慮される以下の説明を、付属の図面とともに検討することによって当業者には明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下の開示は、種々の変更並びに代替構成の余地があるものではあるが、それらの一定の例示的実施態様を図中に示し、以下で詳細に説明する。しかしながら、この説明によって本発明を開示の特定の形態に限定するものではなく、本発明は、特許請求の範囲に定義される本発明の要旨並びに範囲内における全ての変更、代替構成並びに同等物を包含するものであることは理解すべきである。
【０００９】
図１を参照すると、概ね点線で囲まれたマイクロプラズマ溶射装置１０が図示されている。汎用的な用語において、マイクロプラズマ溶射装置とは、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を介し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まで粉末断熱被膜材料を運ぶプラズマ流中に粉末断熱被膜材料を分配する。それにより、粉末断熱被膜材料は、ワークピース上におおよそ０．００１５〜０．０３インチ（約３．８１×１０-5〜７６．２×１０-5ｍ）の厚さを有する断熱被膜の不良領域をパッチング又は修復することができる。
【００１０】
本発明を実施するのに、多数の異なる実施態様並びに構造の変更を構成することが可能であるが、以下では、現在既知の一実施態様を説明する。図２を参照すると、本発明のマイクロプラズマ溶射装置の分解組立図が示され、符号１０で示されている。以下で詳述するように、マイクロプラズマ溶射装置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）のタービン・ベーン（図３を参照）などの部材の断熱被膜の少なくとも一部を含む多くの物品を修復するのに使用可能である。しかしながら、本明細書による教示が、燃焼器ライナー、タービン・ブレード及び排気ノズルなどを含むその他無数の部材の断熱被膜を修復するのに使用できることは理解すべきである。これらの部材は、航空機、陸上用乗り物、兵器、海上船などに関連するものであってもよい。
【００１１】
図示する実施態様において、マイクロプラズマ溶射装置１０は、前述の、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。陰極１８は、絶縁体２６とそこから延在する電極２８をさらに備えるよう描かれている。陰極１８は又、マイクロプラズマ・ガン１２とねじによって係合させるためのねじ山３０を備えることができる。陰極１８は又、陰極１８とマイクロプラズマ・ガン１２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を備えることができる。
【００１２】
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。実用におけるアークガスは、電気アークの発生前に放射可能であることは理解すべきである。電気アークは、ガスをイオン化して、プラズマガス流２１を生じさせる。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。
【００１３】
粉末材料インジェクタ２２は、粉末断熱被膜材料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、タービン・ベーン（図３）上に堆積される。そして、そこで冷却して再固化して断熱被膜を形成する。粉末材料インジェクタ２２は、粉末断熱被膜材料３４を保持するための粉末ホッパー３６を備える。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。粉末ホッパー３６は、タービン・ベーン（図３を参照）上に溶射される粉末断熱被膜材料を保持する。粉末材料３４は、吐出シュート４０を通って運ばれ、かつ、吐出シュート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。粉末は又、粉末ガス・ラインを介して、標準的な粉末供給器（図示せず）からプラズマガス流中に噴射することも可能である。
【００１４】
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、電極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。
【００１５】
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。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０．０１〜１ガロン（約０．０００３７８５ｍ3／分〜０．００３７８５ｍ3／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７０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。
【００１６】
図３を参照すると、不良領域７４を有するタービン・ベーン７２の限定領域が、粉末断熱被膜材料３４でその領域７４を溶射することによって修復可能であることが示されている。プラズマガス流２１は、被覆されるタービン・ベーン７２の領域７４に向かって方向付けられる。
【００１７】
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、タービン・ベーン７２内への熱流量を、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。被覆工程によるタービン・ベーン７２の最大表面温度は、ベーンの寸法に依存するが、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、タービン・ベーン７２を変形させることなく、粉末断熱被膜材料３４をタービン・ベーン７２の薄肉領域に適用するのに使用可能である。
【００１８】
マイクロプラズマ・ガン１２は、おおよそ０．５ｍｍ〜５ｍｍ幅の細いストライプ状にコーティング材を適用することができる。これにより、手持ち式の装置の場合でさえ、正確に断熱被膜を修復することが可能となる。細いストライプ状の被覆により、タービン・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。細い溶射パターンは、ノズルの開口径により制御される。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それら部材にコーティング材を溶射することができる。
【００１９】
マイクロプラズマ溶射装置１０のアークガスの流速は、おおよそ０．５〜３リットル／分（約０．０００５〜０．００３ｍ3／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、当業者に周知のように、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２〜８リットル／分（約０．００２〜０．００８ｍ3／分）であってよい。タービン・ベーン７２用のコーティング材は、二層型の“Ｍ”ＣｒＡｌＹ結合層などの金属−複合材及び安定化ジルコニア基セラミック層、あるいは、伝熱を低減し、かつ通常、約１，８００°F（約１２５５．３７K）までの作動温度を有する部材を保護するよう作用可能なその他の適切な合金の組合せであってよい。
【００２０】
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断熱被膜材料３４を保持する。粉末断熱被膜材料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への粉末断熱被膜材料３４の供給速度を制御する。粉末断熱被膜材料３４は、約１〜３０ｇ／分でタービン・ベーン７２へ移動する。マイクロプラズマ・ガン１２は、通常、約１．５〜８インチ（約０．０３８１〜０．２０３２ｍ）の距離からタービン・ベーン７２にコーティング材を適用するが、この距離は被覆用途要求に依存して変化する。マイクロプラズマ溶射・ガン１２は、タービン・ベーンの垂直軸に対しておおよそ正の角４５°から負の角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コーティング材を供給する。加圧供給方式の場合、マイクロプラズマ・ガン１２の配向角度は無限となる。マイクロプラズマ・ガン１２は、低い電力出力により、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。
【００２１】
図４を参照すると、マイクロプラズマ溶射装置１０とプラズマ溶射工程を概して説明するブロック図が示されている。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・スプレー・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中に粉末断熱被膜材料３４が噴射される。ブロック８６では、粉末断熱被膜材料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断熱被膜材料３４が「流動化」状態まで加熱される。ブロック８８では、粉末断熱被膜材料３４が、マスキングされていない基体に適用される。粉末断熱被膜材料３４は次いで冷却されて、基体上に硬質の被膜として固化する。
【００２２】
前述の試験の組合せは、本発明の特定の実施態様の詳細を説明するものであるが、本発明の法的範囲は特許請求の範囲に定義されるものであることは理解すべきである。この詳細な説明は、単なる例示として解釈すべきであり、本発明の可能性のある実施態様を全て説明することは不可能とまではいかないが実現的ではないため、全部は開示していない。現在の技術、あるいは本出願後に開発され得る技術のいずれかを用いることにより、無数の代替の実施態様が実行可能であり、それらはいずれも本発明を定義する特許請求項の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】マイクロプラズマ・スプレー・ガンと、ワークピースを示す概略図である。
【図２】本発明の教示によって構成されたマイクロプラズマ溶射装置の分解組立透視図である。
【図３】ワークピースに断熱被膜を適用する図１のマイクロプラズマ溶射装置の透視図である。
【図４】マスキングされていないワークピースに対してマイクロプラズマ溶射装置を用いて、断熱被膜を適用する工程を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
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法及び装置に関し、詳細にはマイクロプラズマ溶射装置を用いて断熱被膜を修復するための方法並びに装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ溶射法及び装置は周知である。例えば、ある特許は、基体上へコーティング材をプラズマフレーム溶射するための方法と装置に関する。この特許は、ガスを形成するプラズマを、ノズル電極を通過させ、かつ、電流を生じさせるアークをノズル電極とリア電極の間を通過させてプラズマ流を形成することによる、基体上へコーティング材をプラズマフレーム溶射するための方法と装置を開示している。この方法は、コーティング材をプラズマ流内へ導入し、そのプラズマ流を、ノズル電極の出口から延在する壁シュラウドを軸方向に通過させ、さらにプラズマ流のフレームシュラウドを形成することを包含するものである。それにより、このコーティングを基体に適用することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのような技術が特に有利となる分野の１つは、種々の航空機部材、特にガスタービン・エンジン並びにそれらの構成部材の断熱被膜を修復することに関連する。例えば、タービン・ベーンなど断熱被膜は、高作用応力、高サイクル疲労及び異物による損傷などの多数の要因によって損傷する可能性がある。通常、断熱被膜の修復においては、材料の転写が必要でない及び／又は望ましくない部品の領域をマスキングすることが要求される。さらには、部品は、通常、航空エンジン製造プラント、あるいは修理店などの専用設備でエンジンから取り外されてから修復される。従来技術における方法並びに装置においては、コーティング装置が大きくて可搬性でなく、また、溶射パターンの幅が広過ぎてコーティングプロセスを正確に制御できないため、そのような専用設備で部品をマスキングしてから断熱被膜を修復する必要があった。そのため、マスキング等を必要とせず、かつ、実際の作動現場において、手動の溶射により修復することを可能にするよう、溶射装置の確度を改善することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様は、ガスタービン・エンジンの構成部材の断熱被膜を修復するためのマイクロプラズマ溶射装置を提供するものである。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。この装置は、その電気アーク中にアークガスを噴射するノズルを備える。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。粉末インジェクタは、粉末断熱被膜材料をプラズマガス流中に噴射する。構成部材をマスキングすることなく、その断熱被膜の不良領域をパッチング（ｐａｔｃｈｉｎｇ）することができる。
【０００５】
本発明の他の態様は、ワークピースの断熱被膜を修復するためにマイクロプラズマ溶射を用いる方法を提供するものである。この方法は、陽極と陰極、及び陽極と陰極の間に電気アーク発生させる手段を有するマイクロプラズマ・スプレー・ガンを提供することを含む。ガスをイオン化し、プラズマガス流を形成するために、不活性なアークガスが、電気アークを介して噴射される。粉末断熱被膜材料は、プラズマガス流中に噴射される。本発明の方法により、ワークピースをマスキングすることなく、その限定領域が粉末材料でコーティングされる。
【０００６】
本発明の別の態様は、マイクロプラズマ溶射を用いてガスタービンの構成部材の断熱被膜を修復する方法を提供するものである。部材を、製造環境下で専用の溶射設備を用いることなく、マイクロプラズマ溶射により、作動現場で修復することができる。手動で制御かつ作動するマイクロプラズマ・ガンは、断熱被膜材料を適用するのに役立つ。不活性なアークガスが、マイクロプラズマ・スプレー・ガンによって発生した電気アークを介して噴射される。不活性ガスは、電気アークによってイオン化され、プラズマガス流を生じる。粉末断熱被膜材料がそのプラズマガス流中に噴射され、それにより部材はマスキングされることなく、その限定領域がコーティングされる。
【０００７】
本発明のその他の用途は、本発明を実施するのに最良の形態として考慮される以下の説明を、付属の図面とともに検討することによって当業者には明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下の開示は、種々の変更並びに代替構成の余地があるものではあるが、それらの一定の例示的実施態様を図中に示し、以下で詳細に説明する。しかしながら、この説明によって本発明を開示の特定の形態に限定するものではなく、本発明は、特許請求の範囲に定義される本発明の要旨並びに範囲内における全ての変更、代替構成並びに同等物を包含するものであることは理解すべきである。
【０００９】
図１を参照すると、概ね点線で囲まれたマイクロプラズマ溶射装置１０が図示されている。汎用的な用語において、マイクロプラズマ溶射装置とは、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を介し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まで粉末断熱被膜材料を運ぶプラズマ流中に粉末断熱被膜材料を分配する。それにより、粉末断熱被膜材料は、ワークピース上におおよそ０．００１５〜０．０３インチ（約３．８１×１０-5〜７６．２×１０-5ｍ）の厚さを有する断熱被膜の不良領域をパッチング又は修復することができる。
【００１０】
本発明を実施するのに、多数の異なる実施態様並びに構造の変更を構成することが可能であるが、以下では、現在既知の一実施態様を説明する。図２を参照すると、本発明のマイクロプラズマ溶射装置の分解組立図が示され、符号１０で示されている。以下で詳述するように、マイクロプラズマ溶射装置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）のタービン・ベーン（図３を参照）などの部材の断熱被膜の少なくとも一部を含む多くの物品を修復するのに使用可能である。しかしながら、本明細書による教示が、燃焼器ライナー、タービン・ブレード及び排気ノズルなどを含むその他無数の部材の断熱被膜を修復するのに使用できることは理解すべきである。これらの部材は、航空機、陸上用乗り物、兵器、海上船などに関連するものであってもよい。
【００１１】
図示する実施態様において、マイクロプラズマ溶射装置１０は、前述の、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。陰極１８は、絶縁体２６とそこから延在する電極２８をさらに備えるよう描かれている。陰極１８は又、マイクロプラズマ・ガン１２とねじによって係合させるためのねじ山３０を備えることができる。陰極１８は又、陰極１８とマイクロプラズマ・ガン１２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を備えることができる。
【００１２】
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。実用におけるアークガスは、電気アークの発生前に放射可能であることは理解すべきである。電気アークは、ガスをイオン化して、プラズマガス流２１を生じさせる。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。
【００１３】
粉末材料インジェクタ２２は、粉末断熱被膜材料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、タービン・ベーン（図３）上に堆積される。そして、そこで冷却して再固化して断熱被膜を形成する。粉末材料インジェクタ２２は、粉末断熱被膜材料３４を保持するための粉末ホッパー３６を備える。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。粉末ホッパー３６は、タービン・ベーン（図３を参照）上に溶射される粉末断熱被膜材料を保持する。粉末材料３４は、吐出シュート４０を通って運ばれ、かつ、吐出シュート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。粉末は又、粉末ガス・ラインを介して、標準的な粉末供給器（図示せず）からプラズマガス流中に噴射することも可能である。
【００１４】
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、電極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。
【００１５】
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。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０．０１〜１ガロン（約０．０００３７８５ｍ3／分〜０．００３７８５ｍ3／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７０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。
【００１６】
図３を参照すると、不良領域７４を有するタービン・ベーン７２の限定領域が、粉末断熱被膜材料３４でその領域７４を溶射することによって修復可能であることが示されている。プラズマガス流２１は、被覆されるタービン・ベーン７２の領域７４に向かって方向付けられる。
【００１７】
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、タービン・ベーン７２内への熱流量を、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。被覆工程によるタービン・ベーン７２の最大表面温度は、ベーンの寸法に依存するが、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、タービン・ベーン７２を変形させることなく、粉末断熱被膜材料３４をタービン・ベーン７２の薄肉領域に適用するのに使用可能である。
【００１８】
マイクロプラズマ・ガン１２は、おおよそ０．５ｍｍ〜５ｍｍ幅の細いストライプ状にコーティング材を適用することができる。これにより、手持ち式の装置の場合でさえ、正確に断熱被膜を修復することが可能となる。細いストライプ状の被覆により、タービン・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。細い溶射パターンは、ノズルの開口径により制御される。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それら部材にコーティング材を溶射することができる。
【００１９】
マイクロプラズマ溶射装置１０のアークガスの流速は、おおよそ０．５〜３リットル／分（約０．０００５〜０．００３ｍ3／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、当業者に周知のように、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２〜８リットル／分（約０．００２〜０．００８ｍ3／分）であってよい。タービン・ベーン７２用のコーティング材は、二層型の“Ｍ”ＣｒＡｌＹ結合層などの金属−複合材及び安定化ジルコニア基セラミック層、あるいは、伝熱を低減し、かつ通常、約１，８００°F（約１２５５．３７K）までの作動温度を有する部材を保護するよう作用可能なその他の適切な合金の組合せであってよい。
【００２０】
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断熱被膜材料３４を保持する。粉末断熱被膜材料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への粉末断熱被膜材料３４の供給速度を制御する。粉末断熱被膜材料３４は、約１〜３０ｇ／分でタービン・ベーン７２へ移動する。マイクロプラズマ・ガン１２は、通常、約１．５〜８インチ（約０．０３８１〜０．２０３２ｍ）の距離からタービン・ベーン７２にコーティング材を適用するが、この距離は被覆用途要求に依存して変化する。マイクロプラズマ溶射・ガン１２は、タービン・ベーンの垂直軸に対しておおよそ正の角４５°から負の角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コーティング材を供給する。加圧供給方式の場合、マイクロプラズマ・ガン１２の配向角度は無限となる。マイクロプラズマ・ガン１２は、低い電力出力により、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。
【００２１】
図４を参照すると、マイクロプラズマ溶射装置１０とプラズマ溶射工程を概して説明するブロック図が示されている。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・スプレー・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中に粉末断熱被膜材料３４が噴射される。ブロック８６では、粉末断熱被膜材料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断熱被膜材料３４が「流動化」状態まで加熱される。ブロック８８では、粉末断熱被膜材料３４が、マスキングされていない基体に適用される。粉末断熱被膜材料３４は次いで冷却されて、基体上に硬質の被膜として固化する。
【００２２】
前述の試験の組合せは、本発明の特定の実施態様の詳細を説明するものであるが、本発明の法的範囲は特許請求の範囲に定義されるものであることは理解すべきである。この詳細な説明は、単なる例示として解釈すべきであり、本発明の可能性のある実施態様を全て説明することは不可能とまではいかないが実現的ではないため、全部は開示していない。現在の技術、あるいは本出願後に開発され得る技術のいずれかを用いることにより、無数の代替の実施態様が実行可能であり、それらはいずれも本発明を定義する特許請求項の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】マイクロプラズマ・スプレー・ガンと、ワークピースを示す概略図である。
【図２】本発明の教示によって構成されたマイクロプラズマ溶射装置の分解組立透視図である。
【図３】ワークピースに断熱被膜を適用する図１のマイクロプラズマ溶射装置の透視図である。
【図４】マスキングされていないワークピースに対してマイクロプラズマ溶射装置を用いて、断熱被膜を適用する工程を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
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、
プラズマガス流中に粉末断熱被膜材料を噴射し、かつ断熱被膜の不良領域を補修するための粉末インジェクタ、
を含み、それにより構成部材のいずれかの部分をマスキングすることなく断熱被膜を適用することを特徴とする、ガスタービン・エンジンの構成部材の断熱被膜を修復するためのマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項２】
前記マイクロプラズマ・ガンが、約０．５ｋＷから４ｋＷの比較的低い電力範囲で作動す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】
前記マイクロプラズマ・ガンが、構成部材を変形させることなく構成部材の薄肉部分に断熱被膜を適用するよう作動可能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】
前記断熱被膜を適用することによる前記構成部材の最高表面温度がおおよそ２００°Ｆ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】
前記マイクロプラズマ・ガンが、おおよそ０．５から５ｍｍの細い幅で、断熱被膜を前記構成部材に適用す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】
前記アークガスの流速が、おおよそ０．５から３リットル／分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７】
前記アークガスが不活性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８】
前記アークガスがアルゴン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】
シールドガス・キャップをさらに含み、該キャップはそこを介してシールドガスを噴射させ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１０】
前記シールドガスの流速が、おおよそ２から８リットル／分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】
前記シールドガスが不活性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１２】
前記シールドガスがアルゴン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１３】
前記断熱被膜が、少なくとも1つの金属とセラミック基材の層を含んでな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１４】
前記断熱被膜が、“Ｍ”ＣｒＡｌＹ結合層と安定化ジルコニア基セラミックの最上層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１５】
前記プラズマガス中に噴射される前に粉末断熱被膜材料を保持するための粉末ホッパーをさらに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１６】
前記粉末断熱被膜材料を供給する速度が、おおよそ１から３０ｇ／分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１７】
前記装置の高温部分を冷却するための冷却システムをさらに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１８】
前記マイクロプラズマ・ガンが、おおよそ１．５インチから８インチの距離から被膜を構成部材に適用す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１９】
前記構成部材の垂直軸に対するマイクロプラズマの溶射角が、おおよそ正の角４５°から負の角４５°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２０】
前記マイクロプラズマ・ガンが、おおよそ４０から７０デシベルの騒音レベルを発生す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２１】
前記陰極部分を包囲する陰極シュラウドをさらに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２２】
前記陰極シュラウドを実質的に包含し、前記アークガスと雰囲気の間の障壁としてのシールドガスを供給するよう作動可能なシールドガス・キャップをさらに含むことを特徴とする、請求項２１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項２３】
前記シールドガス・キャップと前記陰極シュラウドの間に設けられるシールド・キャップ絶縁体をさらに含むことを特徴とする、請求項２２記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項２４】
前記マイクロプラズマ・ガンが手持ち式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２５】
前記構成部材がタービン・ブレード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２６】
前記構成部材がタービン・ベーン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２７】
前記構成部材が燃焼器ライナー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２８】
前記構成部材が排気ノズル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２９】
前記構成部材が、燃焼器排気ガスによって生じる高い運転温度にさら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３０】
陽極と陰極を備えるマイクロプラズマ・ガンを提供することと、
ノズルから不活性なアークガスを噴射することと、
陽極と陰極の間にアークガスを介して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ために電気アークによってアークガスをイオン化することと、
プラズマガス流中に粉末断熱被膜材料を噴射することと、
ワークピースをマスキングすることなく、該ワークピースの限定領域を粉末断熱被膜材料でコーティングすること、
を含んでなることを特徴とする、マイクロプラズマ溶射装置を用いてワークピース上の断熱被膜を修復するための方法。
【請求項３１】
前記ワークピースの断熱被膜の不良領域を、不良でない残存する断熱被膜の領域をストリッピングすることなくパッチングすることをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記マイクロプラズマ・ガンを、約０．５ｋＷから４ｋＷの比較的低い電力範囲で操作することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
前記ワークピースに対して、これを変形させることなく被膜材料を適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３４】
おおよそ０．５から５ｍｍの細い幅で、被膜材料を前記ワークピースに適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３５】
前記アークガスを、おおよそ０．５から３リットル／分の速度で流すことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３６】
前記シールドガスを、おおよそ２から８リットル／分の速度で流すことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３７】
前記粉末材料を、おおよそ１から３０ｇ／分で供給することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３８】
前記マイクロプラズマ・ガンを、流体冷却システムで冷却することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３９】
前記冷却するための流体が、少なくとも部分的に水ベースであることを特徴とする、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記被膜を、おおよそ１．５から８インチの距離から前記ワークピースに適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項４１】
作動中におおよそ４０から７０デシベルの騒音レベルを発生することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項４２】
前記断熱被膜を手持ち式マイクロプラズマ溶射装置でパッチングすることをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項４３】
手動で制御かつ操作されるマイクロプラズマ・スプレー・ガンを使用することと、
スプレー・ガンによって発生する電気アークを介して不活性なアークガスを噴射することと、
プラズマガス流を形成するために電気アークでアークガスをイオン化することと、
プラズマガス流中に粉末断熱被膜材料を噴射することと、
構成部材をマスキングすることなく、かつ専用の溶射設備を利用することなく、その構成部材の限定領域を粉末断熱被膜材料で溶射すること、
を含んでなることを特徴とする、マイクロプラズマ溶射装置を用いてガスタービンの構成部材の断熱被膜を修復する方法。
【請求項４４】
前記構成部材の残存する被膜をストリッピングすることなく、その断熱被膜をパッチングすることをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
前記構成部材をガスタービン・エンジンに実装した状態のまま、前記構成部材の断熱被膜の不良領域を、残存する不良でない断熱被膜領域をストリッピングすることなくパッチングすることをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
前記マイクロプラズマ・ガンを、約０．５ｋＷから４ｋＷの比較的低い電力範囲で操作することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項４７】
前記構成部材に対して、これを変形させることなく被膜材料を適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項４８】
おおよそ０．５から５ｍｍの細い幅で、被膜材料を前記構成部材に適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項４９】
前記アークガスを、おおよそ０．５から３リットル／分の速度で流すことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項５０】
シールドガスを、おおよそ２から８リットル／分の速度で流すことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項５１】
前記粉末材料を、おおよそ１から３０ｇ／分で供給することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項５２】
前記マイクロプラズマ・ガンを、水冷システムで冷却することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項５３】
前記被膜を、おおよそ１．５から８インチの距離から前記構成部材に適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項５４】
作動中におおよそ４０から７０デシベルの騒音レベルを発生することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３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、
プラズマガス流中に粉末断熱被膜材料を噴射し、かつ断熱被膜の不良領域を補修するための粉末インジェクタ、
を含み、それにより構成部材のいずれかの部分をマスキングすることなく断熱被膜を適用することを特徴とする、ガスタービン・エンジンの構成部材の断熱被膜を修復するためのマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項２】
前記マイクロプラズマ・ガンが、約０．５ｋＷから４ｋＷの比較的低い電力範囲で作動す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】
前記マイクロプラズマ・ガンが、構成部材を変形させることなく構成部材の薄肉部分に断熱被膜を適用するよう作動可能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】
前記断熱被膜を適用することによる前記構成部材の最高表面温度がおおよそ２００°Ｆ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】
前記マイクロプラズマ・ガンが、おおよそ０．５から５ｍｍの細い幅で、断熱被膜を前記構成部材に適用す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】
前記アークガスの流速が、おおよそ０．５から３リットル／分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７】
前記アークガスが不活性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８】
前記アークガスがアルゴン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】
シールドガス・キャップをさらに含み、該キャップはそこを介してシールドガスを噴射させ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１０】
前記シールドガスの流速が、おおよそ２から８リットル／分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】
前記シールドガスが不活性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１２】
前記シールドガスがアルゴン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１３】
前記断熱被膜が、少なくとも1つの金属とセラミック基材の層を含んでな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１４】
前記断熱被膜が、“Ｍ”ＣｒＡｌＹ結合層と安定化ジルコニア基セラミックの最上層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１５】
前記プラズマガス中に噴射される前に粉末断熱被膜材料を保持するための粉末ホッパーをさらに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１６】
前記粉末断熱被膜材料を供給する速度が、おおよそ１から３０ｇ／分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１７】
前記装置の高温部分を冷却するための冷却システムをさらに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１８】
前記マイクロプラズマ・ガンが、おおよそ１．５インチから８インチの距離から被膜を構成部材に適用す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１９】
前記構成部材の垂直軸に対するマイクロプラズマの溶射角が、おおよそ正の角４５°から負の角４５°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２０】
前記マイクロプラズマ・ガンが、おおよそ４０から７０デシベルの騒音レベルを発生す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２１】
前記陰極部分を包囲する陰極シュラウドをさらに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２２】
前記陰極シュラウドを実質的に包含し、前記アークガスと雰囲気の間の障壁としてのシールドガスを供給するよう作動可能なシールドガス・キャップをさらに含むことを特徴とする、請求項２１記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項２３】
前記シールドガス・キャップと前記陰極シュラウドの間に設けられるシールド・キャップ絶縁体をさらに含むことを特徴とする、請求項２２記載のマイクロプラズマ溶射装置。
【請求項２４】
前記マイクロプラズマ・ガンが手持ち式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２５】
前記構成部材がタービン・ブレード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２６】
前記構成部材がタービン・ベーン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２７】
前記構成部材が燃焼器ライナー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２８】
前記構成部材が排気ノズル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２９】
前記構成部材が、燃焼器排気ガスによって生じる高い運転温度にさら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３０】
陽極と陰極を備えるマイクロプラズマ・ガンを提供することと、
ノズルから不活性なアークガスを噴射することと、
陽極と陰極の間にアークガスを介して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ために電気アークによってアークガスをイオン化することと、
プラズマガス流中に粉末断熱被膜材料を噴射することと、
ワークピースをマスキングすることなく、該ワークピースの限定領域を粉末断熱被膜材料でコーティングすること、
を含んでなることを特徴とする、マイクロプラズマ溶射装置を用いてワークピース上の断熱被膜を修復するための方法。
【請求項３１】
前記ワークピースの断熱被膜の不良領域を、不良でない残存する断熱被膜の領域をストリッピングすることなくパッチングすることをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記マイクロプラズマ・ガンを、約０．５ｋＷから４ｋＷの比較的低い電力範囲で操作することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
前記ワークピースに対して、これを変形させることなく被膜材料を適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３４】
おおよそ０．５から５ｍｍの細い幅で、被膜材料を前記ワークピースに適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３５】
前記アークガスを、おおよそ０．５から３リットル／分の速度で流すことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３６】
前記シールドガスを、おおよそ２から８リットル／分の速度で流すことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３７】
前記粉末材料を、おおよそ１から３０ｇ／分で供給することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３８】
前記マイクロプラズマ・ガンを、流体冷却システムで冷却することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項３９】
前記冷却するための流体が、少なくとも部分的に水ベースであることを特徴とする、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記被膜を、おおよそ１．５から８インチの距離から前記ワークピースに適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項４１】
作動中におおよそ４０から７０デシベルの騒音レベルを発生することをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項４２】
前記断熱被膜を手持ち式マイクロプラズマ溶射装置でパッチングすることをさらに含むことを特徴とする、請求項３０記載の方法。
【請求項４３】
手動で制御かつ操作されるマイクロプラズマ・スプレー・ガンを使用することと、
スプレー・ガンによって発生する電気アークを介して不活性なアークガスを噴射することと、
プラズマガス流を形成するために電気アークでアークガスをイオン化することと、
プラズマガス流中に粉末断熱被膜材料を噴射することと、
構成部材をマスキングすることなく、かつ専用の溶射設備を利用することなく、その構成部材の限定領域を粉末断熱被膜材料で溶射すること、
を含んでなることを特徴とする、マイクロプラズマ溶射装置を用いてガスタービンの構成部材の断熱被膜を修復する方法。
【請求項４４】
前記構成部材の残存する被膜をストリッピングすることなく、その断熱被膜をパッチングすることをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
前記構成部材をガスタービン・エンジンに実装した状態のまま、前記構成部材の断熱被膜の不良領域を、残存する不良でない断熱被膜領域をストリッピングすることなくパッチングすることをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
前記マイクロプラズマ・ガンを、約０．５ｋＷから４ｋＷの比較的低い電力範囲で操作することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項４７】
前記構成部材に対して、これを変形させることなく被膜材料を適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項４８】
おおよそ０．５から５ｍｍの細い幅で、被膜材料を前記構成部材に適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項４９】
前記アークガスを、おおよそ０．５から３リットル／分の速度で流すことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項５０】
シールドガスを、おおよそ２から８リットル／分の速度で流すことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項５１】
前記粉末材料を、おおよそ１から３０ｇ／分で供給することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項５２】
前記マイクロプラズマ・ガンを、水冷システムで冷却することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項５３】
前記被膜を、おおよそ１．５から８インチの距離から前記構成部材に適用することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３記載の方法。
【請求項５４】
作動中におおよそ４０から７０デシベルの騒音レベルを発生することをさらに含むことを特徴とする、請求項４３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２００６−１８７７６２（Ｐ２００６−１８７７６２Ａ）
【公開日】平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００５−３１３９８１（Ｐ２００５−３１３９８１）
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【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１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１３９８１（Ｐ２００５−３１３９８１）
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【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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