部品の表面上におけるアルミナ層の存在を確認する装置および方法
【課題】部品の表面上におけるアルミナ層の存在を確認する方法を提供する。
【解決手段】部品の表面を適切な波長における放射線で照明し、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する工程と、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出、分析し、該部品の該表面上にある少なくとも一点における該アルミナの厚さを測定する工程と、該部品の該表面上にある該少なくとも一点で測定した該アルミナの厚さを、該部品の該表面上にある該点で予め決められたアルミナの厚さと比較し、該部品の該表面上における該少なくとも一点における該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定する工程を含んでなる、方法。
【解決手段】部品の表面を適切な波長における放射線で照明し、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する工程と、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出、分析し、該部品の該表面上にある少なくとも一点における該アルミナの厚さを測定する工程と、該部品の該表面上にある該少なくとも一点で測定した該アルミナの厚さを、該部品の該表面上にある該点で予め決められたアルミナの厚さと比較し、該部品の該表面上における該少なくとも一点における該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定する工程を含んでなる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の表面上におけるアルミナ層の存在を確認する装置および方法に関するものであり、より詳しくは、ガスタービンエンジン部品、例えばタービンブレード、タービン翼または燃焼器部品、の表面上におけるアルミナ層の存在を確認する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンの、腐食性条件にさらされる部品には、部品の腐食を阻止するための保護被覆を施す。保護被覆の一群は、アルミナイジングを使用して部品の表面上にアルミニウム濃度が高い被覆を形成するが、そのような被覆は、単純なアルミナイド被覆、白金アルミナイド被覆、クロムアルミナイド被覆またはケイ素アルミナイド被覆、等でよい。これらのアルミニウム濃度が高い被覆は、アルミナの保護層を形成する。
【０００３】
ガスタービンエンジンのアルミニウムおよびアルミナ被覆された部品を検査し、これらの部品が、アルミニウム濃度が高い被覆およびアルミナ層を必要とする全ての表面上にアルミニウム濃度が高い被覆およびアルミナ層が施されていることを確認する。ガスタービンエンジンのアルミニウムおよびアルミナ被覆された部品を検査する現在の方法は、「熱変色」（heat tint）を使用する。「熱変色」は、部品を洗浄すること、部品を脱脂すること、部品を洗浄すること、部品をグリット噴射加工（grit blasting）すること、部品を洗浄すること、部品を炉中に１時間入れること、および部品を目視で検査することを含んでなる。
【０００４】
「熱変色」の問題は、時間を浪費すること、検査を行う前に多くの処理を必要とすること、および「熱変色」を行った各部品を検査員が個別に検査するので、検査処理が非常に主観的になることである。
【発明の概要】
【０００５】
そこで、本発明は、部品の表面上におけるアルミナ層の存在を確認するための、上記の問題を軽減、好ましくは克服する新規な装置および方法を提供する。
【０００６】
従って、本発明は、アルミニウム含有層が部品の表面上に配置されており、アルミナ層が該アルミニウム含有層上に配置されている部品の表面上における該アルミナ層の存在を確認するための装置であって、該装置が、部品の表面を適切な波長における放射線で直接照明して、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する手段と、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出する手段と、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析して、該部品の該表面上にある少なくとも一点における該アルミナの厚さを測定する手段と、および該部品の該表面上にある該少なくとも一点で測定した該アルミナの厚さを、該部品の該表面上にある該点で予め決められたアルミナの厚さと比較して、該部品の該表面上における該少なくとも一点におけるアルミナの厚さが十分であるか否かを決定する手段とを備えた装置を提供する。
【０００７】
好ましくは、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析する該手段は、該部品の該表面上にある複数の点で該アルミナの厚さを測定するように配置し、該アルミナの該測定された厚さを比較する該手段は、該部品の該表面上にある該複数の点のそれぞれで測定された厚さを、該部品の該表面上にある該複数の点のそれぞれで予め決められたアルミナの厚さと比較し、該部品の該表面上における該複数の点のそれぞれにおける該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定するように配置する。
【０００８】
好ましくは、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析する該手段は、該部品の該表面上にある各点で該アルミナの厚さを測定するように配置し、該アルミナの該測定された厚さを比較する該手段は、該部品の該表面上にある各点で測定された該厚さを、該部品の該表面上にある該点における予め決められたアルミナの厚さと比較し、該部品の該表面上にある各点における該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定するように配置する。
【０００９】
好ましくは、該部品の該表面を照明する該手段は、該部品の該表面を、紫外放射線、放射線スペクトルの青色領域における放射線および／または緑色領域における放射線で照明するように配置する。好ましくは、該部品の該表面を照明する該手段は、該部品の該表面を、４８８ｎｍ、５０５ｎｍ、５１４ｎｍまたは５３０ｎｍの波長における放射線で照明するように配置する。好ましくは、放射線を検出する該手段は、６９２ｎｍ〜６９６ｎｍの波長で放射線を検出するように配置する。好ましくは、該部品の該表面を放射線で照明する該手段は、少なくとも一個の発光ダイオードまたは少なくとも一個のレーザーを含んでなる。好ましくは、放射線を検出する該手段は、カメラを含んでなる。好ましくは、該カメラはＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラである。好ましくは、分析および比較する該手段は、パーソナルコンピュータを含んでなる。好ましくは、該部品の該表面を照明する該手段は、該カメラの周りに一列に配置した複数の発光ダイオードを含んでなる。好ましくは、該カメラは、赤色帯域フィルタを有する。好ましくは、該少なくとも一個の発光ダイオードは、緑色ショートパスフィルタ、青色フィルタ、紫外フィルタ、または赤色光を遮断するショートパスフィルタを有する。
【００１０】
好ましくは、本装置は、放射線を通さないケースを含んでなり、該部品の該表面を照明する該手段は、該部品の外側表面を照明するように配置し、該部品の該表面を照明する該手段および放射線を検出する該手段は、光を通さないケースの中に配置する。あるいは、本装置は、部品の内側表面を照明するボロスコープを含んでなる。
【００１１】
本発明は、アルミニウム含有層が部品の表面上に配置されており、アルミナ層が該アルミニウム含有層上に配置されている部品の表面上におけるアルミナ層の存在を確認するための方法であって、該方法が、
ａ）部品の表面を適切な波長における放射線で直接照明して、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する工程、
ｂ）該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出する工程、
ｃ）該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析して、該部品の該表面上にある少なくとも一点における該アルミナの厚さを測定する工程、
ｄ）該部品の該表面上にある該少なくとも一点で測定した該アルミナの厚さを、該部品の該表面上にある該点で予め決められたアルミナの厚さと比較して、該部品の該表面上における該少なくとも一点における該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定する工程
を含んでなる、方法も提供する。
【００１２】
好ましくは、工程ｃ）が、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析して、該部品の該表面上にある複数の点で該アルミナの厚さを測定することを含んでなり、工程ｄ）が、該部品の該表面上にある該複数の点のそれぞれで測定された該アルミナの厚さを、該部品の該表面上にある該複数の点のそれぞれで予め決められたアルミナの厚さと比較し、該部品の該表面上における該複数の点のそれぞれにおける該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定することを含んでなる。
【００１３】
好ましくは、工程ｃ）が、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析して、該部品の該表面上にある各点で該アルミナの厚さを測定することを含んでなり、工程ｄ）が、該部品の該表面上にある各点で測定された該アルミナの厚さを、該部品の該表面上にある該点における予め決められたアルミナの厚さと比較して、該部品の該表面上にある各点における該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定することを含んでなる。
【００１４】
好ましくは、適切な波長は、紫外放射線、放射線スペクトルの青色領域における放射線および／または緑色領域における放射線である。好ましくは、適切な波長は、４８８ｎｍ、５０５ｎｍ、５１４ｎｍまたは５３０ｎｍである。好ましくは、特定の波長は６９２ｎｍ〜６９６ｎｍである。好ましくは、工程ａ）は、該部品の該表面を、少なくとも一個の発光ダイオードからの放射線または少なくとも一個のレーザーからの放射線で照明することを含んでなる。好ましくは、工程ｂ）は、カメラで放射線を検出することを含んでなる。好ましくは、該カメラはＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラである。好ましくは、工程ｃ）および工程ｄ）は、パーソナルコンピュータを使用して分析および比較することを含んでなる。好ましくは、複数の発光ダイオードを該カメラの周りに一列に配置する。好ましくは、該カメラは、赤色帯域フィルタを有する。好ましくは、該少なくとも一個の発光ダイオードは、緑色ショートパスフィルタ、青色フィルタ、紫外フィルタ、または赤色光を遮断するショートパスフィルタを有する。
【００１５】
好ましくは、本方法は、該部品を、放射線を通さないケースの中に配置し、該部品の外側表面を照明することを含んでなる。あるいは、本方法は、ボロスコープを部品の中に挿入し、該部品の内側表面を照明することを含んでなる。
【００１６】
好ましくは、部品は、ガスタービンエンジンの部品である。
【００１７】
好ましくは、部品は、タービンブレードまたはタービン翼である。
【００１８】
好ましくは、アルミナ層は、部品上のアルミニウム含有層の上に配置される。
【００１９】
好ましくは、アルミニウム含有層は、アルミナイド層、白金アルミナイド層、ケイ素アルミナイド層、クロムアルミナイド層またはＭＣｒＡｌＹ層、であり、ここでＭはニッケル、コバルトまたはニッケルとコバルトの組合せであり、Ｃｒはクロムであり、Ａｌはアルミニウムであり、Ｙはイットリウムである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明を、添付の図面を参照しながら例としてより詳細に説明する。
【図１】ターボファンガスタービンエンジンの、アルミナ層を有する部品を示す部分的に切り取った図である。
【図２】本発明による、部品上におけるアルミナ層の存在を確認する装置を通した断面図である。
【図３】図２における矢印Ａの方向で見た図である。
【図４】図２における矢印Ｂの方向で見た図である。
【図５】部品の、アルミナ層を示す部分を通した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すターボファンガスタービンエンジン１０は、流れの順で、入口１２、ファン部分１４、コンプレッサー部分１６、燃焼部分１８、タービン部分２０および排気口２２を含んでなる。ファン部分１４は、ファン（図には示していない）を含んでなる。コンプレッサー部分１６は、流れの順で中−圧コンプレッサー（図には示していない）および高−圧コンプレッサー（図には示していない）を含んでなる。タービン部分２０は、流れの順で、高−圧タービン２５、中−圧タービン（図には示していない）および低−圧タービン（図には示していない）を含んでなる。低−圧タービンは、第一シャフトを経由してファンを駆動するように配置され、中−圧タービンは、第二シャフトを経由して中−圧コンプレッサーを駆動するように配置され、高−圧タービン２５は、第三シャフト３０を経由して高−圧コンプレッサーを駆動するように配置されている。高−圧タービン２５は、タービンディスク２６を含んでなり、タービンディスク２６は、複数の、周方向で間隔を置いて配置され、半径方向で外向きに伸びるタービンローターブレード２８を支持している。タービンローターブレード２８の上流には、複数のノズルガイドベーン２４が配置され、燃焼部分１８から来る高温ガスをタービンローターブレード２８の上に向ける。タービンの周りには、外側タービンケーシング３２が備えられている。
【００２２】
タービンローターブレード２８には、図５に示すように、タービンローターブレード２８の腐食を抑えるための保護被覆３４が施されている。保護被覆３４は、単純なアルミナイド被覆、白金アルミナイド被覆、クロムアルミナイド被覆またはケイ素アルミナイド被覆もしくはＭＣｒＡｌＹ被覆でよく、式中、Ｍはニッケル、コバルト、鉄、またはこれらの元素のいずれか２種類以上の組合せであり、Ｃｒはクロムであり、Ａｌはアルミニウムであり、Ｙはイットリウムである。これらのアルミニウム含有被覆、またはアルミニウム濃度が高い被覆は、アルミナの保護層３６を形成する。保護被覆３４は、タービンローターブレード２８の、腐食を受ける表面にのみ施すことができ、例えば保護被覆３４は、翼部分２９、プラットホーム部分３１、シャンク部分３３およびタービンローターブレード２８中の冷却通路の一つ以上の表面に施すことができる。保護被覆３４は、タービンローターブレード２８の表面の様々な区域で異なっていてよく、例えば翼部分２９およびプラットホーム部分３１の表面上の保護被覆３４は、冷却通路およびシャンク部分３３の表面上の保護被覆３４とは異なっていてよい。ルート部分３５には、保護被覆が無い。
【００２３】
部品２８の表面上におけるアルミナ３６、従ってアルミニウム濃度が高い被覆３４の存在を確認するために、図２〜４に示すような装置４０を使用する。部品２８、例えばタービンローターブレード、上のアルミナ層３６の存在を確認するための装置４０は、部品２８の表面を適切な波長における放射線で照明し、部品２８の該表面上にある任意のアルミナ３６における電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する手段４２を含んでなる。装置４０は、部品２８の表面上にある任意のアルミナ３６における、高エネルギー状態から通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出する手段４４を含んでなる。装置４０は、部品２８の表面上にある任意のアルミナ３６における、高エネルギー状態から通常エネルギー状態に戻る電子により放射された放射線を分析し、部品２８の表面上にある少なくとも一点におけるアルミナ３６の厚さを測定する手段４６を含んでなり、装置４０は、部品２８の表面上にある該少なくとも一点で測定したアルミナ３６の厚さを、部品２８の表面上にある該点で予め決められたアルミナ３６の厚さと比較し、部品２８の表面上における該少なくとも一点におけるアルミナ３６の厚さが十分であるか否かを決定する手段４６も含んでなる。
【００２４】
部品２８の表面上にある任意のアルミナ３６における高エネルギー状態から通常エネルギー状態に戻る電子により放射される放射線を分析する手段４６は、部品の表面上にある複数の点でアルミナ３６の厚さを測定するように配置し、アルミナ３６の測定された厚さを比較する手段４６は、部品２８の表面上にある複数の点のそれぞれで測定された厚さを、部品２８の表面上にある該複数の点のそれぞれで予め決められたアルミナ３６の厚さと比較し、部品の表面上における該複数の点のそれぞれにおけるアルミナ３６の厚さが十分であるか否かを決定するように配置する。
【００２５】
部品２８の表面上にある任意のアルミナ３６における高エネルギー状態から通常エネルギー状態に戻る電子により放射される放射線を分析する手段４６は、部品２８の表面上にある各点でアルミナ３６の厚さを測定するように配置し、アルミナ３６の測定された厚さを比較する手段４６は、部品２８の表面上にある各点で測定された厚さを、部品２８の表面上にある該点における予め決められたアルミナ３６の厚さと比較し、部品２８の表面上にある各点におけるアルミナ３６の厚さが十分であるか否かを決定するように配置する。
【００２６】
図２および３に示すように、部品２８の表面を照明する手段４２は、部品２８の表面を、波長５０５ｎｍの放射線で照明する。部品２８の表面を放射線で照明する手段４２は、少なくとも一個の発光ダイオードを含んでなる。少なくとも一個の発光ダイオードは、シアン高強度発光ダイオードでよい。シアン発光ダイオードは、緑および青色領域の全体にわたって大量の放射線を放射し、５０５ｎｍにピークがあるが、赤色領域では放射線をほとんど放射しない。励起源として、発光ダイオードの代わりに、適切な波長で放射線を放射する少なくとも一個のレーザーを使用することができる。放射線を検出する手段４４は、６９２ｎｍ〜６９６ｎｍの波長で放射線を検出するように配置する。放射線を検出する手段４４は、カメラを含んでなり、そのカメラはＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラである。図２および３に示すように、複数の発光ダイオード４８を一列に配置する。発光ダイオード４８の列は、カメラ４４の周りに配置する。発光ダイオード４８の特定列は、カメラ４４を取り巻く外側リング中に配置された１２個のＬＥＤ４８、およびカメラを取り巻く内側リング中に配置された６、８個以上のＬＥＤ４８を含んでなる。他の適切なＬＥＤ列も使用できる。カメラ４４は、カメラ４４のレンズの上に配置された赤色帯域フィルタを有し、蛍光波長６９５ｎｍ±５ｎｍの放射線を通過させる。少なくとも一個の発光ダイオード４８は、放射線源の上に配置された緑色ショートパスフィルタを有し、蛍光波長の残りの成分を全て除去する。
【００２７】
装置４０は、放射線を通さないケース５０を含んでなり、部品２８の表面を照明する手段４２は、部品２８の外側表面を照明するように配置し、部品２８の表面を照明する手段４２および放射線を検出する手段４４は、光を通さないケース５０の中に配置する。装置４０は、光を通さないケース５０の中に配置された作業テーブル５２を含んでなり、検査すべき部品２８およびグラチクルおよび一片の蛍光材料５４、例えばサファイア、をその作業テーブル５２の上に置き、標準的な目盛付き中性濃度フィルタを、放射線により照明される蛍光材料の表面上に配置する。あるいは、タービンローターブレード内にある冷却通路の内側表面上にあるアルミナ層およびアルミニウム含有層を検査できるように、装置は、ボロスコープを含んでなり、部品の内側表面を照明することができる。
【００２８】
好ましくは、分析および比較する手段４６は、パーソナルコンピュータ、ＰＣを含んでなる。
【００２９】
操作の際、部品２８が、十分な厚さのアルミナ層３６を有し、従って、十分な厚さの保護被覆３４を有するか、否かを確認するために、部品２８を、光を通さないケース５０の中にある作業テーブル５２の上に置く。発光ダイオード４８が、部品２８の表面を波長約５０５ｎｍの放射線で照明し、カメラ４４が、６９２ｎｍ〜６９６ｎｍの波長にある放射線を検出する。アルミナ中で、高エネルギー状態から通常エネルギー状態に戻る電子が６９４ｎｍのピーク波長で放射線を放射するが、ピーク波長は、実際には、６９２ｎｍ〜６９６ｎｍの領域をカバーする。カメラ４４は、発光ダイオード４８による照明の前後に部品２８の表面の静止画像を撮影し、ＰＣ４６が、画像解析ソフトウエアを使用して部品２８の表面の静止画像を解析する。蛍光材料５４も発光ダイオード４８により照明され、目盛付き中性濃度フィルタが、２種類の異なった成分間の直接比較、または異なったレベルの照明下で撮影された露出間の直接比較を行うための校正を行う。ＰＣ４６は、カメラ４４が撮影した画像から、部品２８の表面上にある全ての点におけるアルミナ３６の厚さを決定し、次いで、部品２８の表面上にある全ての点で決定されたアルミナ３６の厚さを、部品２８の表面上にある全ての点で予め決められたアルミナ３６の厚さと比較し、部品２８の表面上にある全ての点におけるアルミナ３６の厚さが十分であるか否かを決定する。従って、ＰＣは、カメラ４４が撮影した部品２８の画像の各画素を解析し、部品２８の画像の各画素における蛍光の強度を測定し、部品２８の画像の各画素における蛍光の強度を部品２８の該点におけるアルミナ層３６の厚さに相関させる。部品２８の各画素／点で測定されたアルミナ３６の厚さは、部品２８の表面上の該点で予め決められた、必要とされるアルミナ３６の厚さと比較される。次いで、部品２８を反転させ、部品２８の反対側を検査する。
【００３０】
保護被覆３４、すなわちアルミニウム含有被覆、上のアルミナ３６の上には、介在する被覆または層が存在しないので、部品２８の表面上にある保護被覆３４、すなわちアルミニウム含有被覆、上のアルミナ３６を、手段４２により放射される放射線により直接照明することにより、部品２８の表面が照明される。
【００３１】
アルミナ３６の厚さ、従って、保護被覆３４、アルミニウム含有被覆の厚さが不十分であると決定された場合、より多くのアルミニウム含有被覆で部品２８を被覆し、保護被覆３４の厚さ、従って、アルミナ３６の厚さを増加させることができる。
【００３２】
本発明を、部品の表面を波長５０５ｎｍの放射線で照明することに関して説明したが、実際には、アルミナ中で高エネルギー状態から通常エネルギー状態に落ちる電子により放射される放射線の波長より短い全ての波長、例えば６９０ｎｍ〜７００ｎｍ未満の波長、を使用することができる。従って、紫外波長で放射線を放射する発光ダイオードを使用することも可能である。一種以上のレーザーを使用する場合、例えばボロスコープと併用する場合、波長５１４ｎｍおよび４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザーを使用することができ、波長５３０ｎｍのダイオードレーザーを使用することができ、良好な強度を有する紫外、青色または緑色レーザーを使用することができる。従って、適切な波長は、紫外放射線、放射線スペクトルの青色領域における放射線、および／または緑色領域における放射線である。
【００３３】
本発明を、カメラの前の固定帯域フィルタに関して説明したが、カメラの前の可変波長フィルタを使用することもできる。可変波長フィルタを使用することの利点は、これによって、アルミナの放射のピーク波長におけるシフトを探すためにハイパースペクトル画像形成が可能になることである。アルミナの放射のピーク波長におけるシフトは、アルミナにおけるひずみまたはひずみの変化によるものである。アルミナの放射のピーク波長における変化を検出することにより、アルミナ被覆における様々な位置におけるひずみを検出し、地図に描くことができる。
【００３４】
本発明を、発光ダイオードの前に緑色ショートパスフィルタを使用することに関して説明したが、検出する放射線の波長より低い波長でできるだけ多くの放射線を通過させ、検出する波長で放射線をできるだけ多く遮断する全てのフィルタを使用することができる。従って、フィルタは、青色および紫外を通過させるべきである。従って、赤色光を遮断するショートパスフィルタを使用することができる。
【００３５】
本発明の利点は、定量的データが部品から迅速に、容易に導かれることであり、本発明により、アルミナ被覆、従って、アルミニウム含有被覆が、アルミニウム含有被覆、またはアルミニウム濃度が高い被覆、およびアルミナ層を必要とする全ての表面上に存在するか、否かを示すことができる。本発明は、部品の最小限の洗浄だけを必要とし、部品のグリット噴射加工または部品を炉中に入れることを必要としない。本発明により、放射線に一回露出するだけで、部品の表面全体を検査することができる。蛍光材料上の目盛付き中性濃度フィルタにより、各露出毎に基準を得ることができ、これによって、異なった露出パラメータ、例えば照明レベル、を使用して撮影した画像を直接比較することができる。
【００３６】
本発明を、部品をタービンブレードとして説明したが、部品は、ガスタービンエンジンのどの部品でも、例えばタービン翼、燃焼器部品または他の、アルミナ層を有する部品でもよい。
【００３７】
アルミナ層は、部品表面上のアルミニウム含有被覆の上に配置することができる。アルミニウム含有被覆は、アルミナイド層、白金アルミナイド層、ケイ素アルミナイド層、クロムアルミナイド層、またはＭＣｒＡｌＹ層、でよく、ここでＭはニッケル、コバルトまたはニッケルとコバルトの組合せであり、Ｃｒはクロムであり、Ａｌはアルミニウムであり、Ｙはイットリウムである。従って、保護被覆、アルミニウム含有被覆は、部品の表面上にあって一つの層を形成し、アルミナは、保護被覆、アルミニウム含有被覆の表面上にあって一つの層を形成する。
【００３８】
本発明を、部品表面全体を検査することに関して説明したが、部品の特定区域の表面全体を検査することに使用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品の表面上におけるアルミナ層の存在を確認する装置および方法に関するものであり、より詳しくは、ガスタービンエンジン部品、例えばタービンブレード、タービン翼または燃焼器部品、の表面上におけるアルミナ層の存在を確認する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンの、腐食性条件にさらされる部品には、部品の腐食を阻止するための保護被覆を施す。保護被覆の一群は、アルミナイジングを使用して部品の表面上にアルミニウム濃度が高い被覆を形成するが、そのような被覆は、単純なアルミナイド被覆、白金アルミナイド被覆、クロムアルミナイド被覆またはケイ素アルミナイド被覆、等でよい。これらのアルミニウム濃度が高い被覆は、アルミナの保護層を形成する。
【０００３】
ガスタービンエンジンのアルミニウムおよびアルミナ被覆された部品を検査し、これらの部品が、アルミニウム濃度が高い被覆およびアルミナ層を必要とする全ての表面上にアルミニウム濃度が高い被覆およびアルミナ層が施されていることを確認する。ガスタービンエンジンのアルミニウムおよびアルミナ被覆された部品を検査する現在の方法は、「熱変色」（heat tint）を使用する。「熱変色」は、部品を洗浄すること、部品を脱脂すること、部品を洗浄すること、部品をグリット噴射加工（grit blasting）すること、部品を洗浄すること、部品を炉中に１時間入れること、および部品を目視で検査することを含んでなる。
【０００４】
「熱変色」の問題は、時間を浪費すること、検査を行う前に多くの処理を必要とすること、および「熱変色」を行った各部品を検査員が個別に検査するので、検査処理が非常に主観的になることである。
【発明の概要】
【０００５】
そこで、本発明は、部品の表面上におけるアルミナ層の存在を確認するための、上記の問題を軽減、好ましくは克服する新規な装置および方法を提供する。
【０００６】
従って、本発明は、アルミニウム含有層が部品の表面上に配置されており、アルミナ層が該アルミニウム含有層上に配置されている部品の表面上における該アルミナ層の存在を確認するための装置であって、該装置が、部品の表面を適切な波長における放射線で直接照明して、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する手段と、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出する手段と、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析して、該部品の該表面上にある少なくとも一点における該アルミナの厚さを測定する手段と、および該部品の該表面上にある該少なくとも一点で測定した該アルミナの厚さを、該部品の該表面上にある該点で予め決められたアルミナの厚さと比較して、該部品の該表面上における該少なくとも一点におけるアルミナの厚さが十分であるか否かを決定する手段とを備えた装置を提供する。
【０００７】
好ましくは、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析する該手段は、該部品の該表面上にある複数の点で該アルミナの厚さを測定するように配置し、該アルミナの該測定された厚さを比較する該手段は、該部品の該表面上にある該複数の点のそれぞれで測定された厚さを、該部品の該表面上にある該複数の点のそれぞれで予め決められたアルミナの厚さと比較し、該部品の該表面上における該複数の点のそれぞれにおける該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定するように配置する。
【０００８】
好ましくは、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析する該手段は、該部品の該表面上にある各点で該アルミナの厚さを測定するように配置し、該アルミナの該測定された厚さを比較する該手段は、該部品の該表面上にある各点で測定された該厚さを、該部品の該表面上にある該点における予め決められたアルミナの厚さと比較し、該部品の該表面上にある各点における該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定するように配置する。
【０００９】
好ましくは、該部品の該表面を照明する該手段は、該部品の該表面を、紫外放射線、放射線スペクトルの青色領域における放射線および／または緑色領域における放射線で照明するように配置する。好ましくは、該部品の該表面を照明する該手段は、該部品の該表面を、４８８ｎｍ、５０５ｎｍ、５１４ｎｍまたは５３０ｎｍの波長における放射線で照明するように配置する。好ましくは、放射線を検出する該手段は、６９２ｎｍ〜６９６ｎｍの波長で放射線を検出するように配置する。好ましくは、該部品の該表面を放射線で照明する該手段は、少なくとも一個の発光ダイオードまたは少なくとも一個のレーザーを含んでなる。好ましくは、放射線を検出する該手段は、カメラを含んでなる。好ましくは、該カメラはＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラである。好ましくは、分析および比較する該手段は、パーソナルコンピュータを含んでなる。好ましくは、該部品の該表面を照明する該手段は、該カメラの周りに一列に配置した複数の発光ダイオードを含んでなる。好ましくは、該カメラは、赤色帯域フィルタを有する。好ましくは、該少なくとも一個の発光ダイオードは、緑色ショートパスフィルタ、青色フィルタ、紫外フィルタ、または赤色光を遮断するショートパスフィルタを有する。
【００１０】
好ましくは、本装置は、放射線を通さないケースを含んでなり、該部品の該表面を照明する該手段は、該部品の外側表面を照明するように配置し、該部品の該表面を照明する該手段および放射線を検出する該手段は、光を通さないケースの中に配置する。あるいは、本装置は、部品の内側表面を照明するボロスコープを含んでなる。
【００１１】
本発明は、アルミニウム含有層が部品の表面上に配置されており、アルミナ層が該アルミニウム含有層上に配置されている部品の表面上におけるアルミナ層の存在を確認するための方法であって、該方法が、
ａ）部品の表面を適切な波長における放射線で直接照明して、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する工程、
ｂ）該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出する工程、
ｃ）該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析して、該部品の該表面上にある少なくとも一点における該アルミナの厚さを測定する工程、
ｄ）該部品の該表面上にある該少なくとも一点で測定した該アルミナの厚さを、該部品の該表面上にある該点で予め決められたアルミナの厚さと比較して、該部品の該表面上における該少なくとも一点における該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定する工程
を含んでなる、方法も提供する。
【００１２】
好ましくは、工程ｃ）が、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析して、該部品の該表面上にある複数の点で該アルミナの厚さを測定することを含んでなり、工程ｄ）が、該部品の該表面上にある該複数の点のそれぞれで測定された該アルミナの厚さを、該部品の該表面上にある該複数の点のそれぞれで予め決められたアルミナの厚さと比較し、該部品の該表面上における該複数の点のそれぞれにおける該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定することを含んでなる。
【００１３】
好ましくは、工程ｃ）が、該部品の該表面上にある任意のアルミナにおける該高エネルギー状態から該通常エネルギー状態に戻る電子により放射される該放射線を分析して、該部品の該表面上にある各点で該アルミナの厚さを測定することを含んでなり、工程ｄ）が、該部品の該表面上にある各点で測定された該アルミナの厚さを、該部品の該表面上にある該点における予め決められたアルミナの厚さと比較して、該部品の該表面上にある各点における該アルミナの厚さが十分であるか否かを決定することを含んでなる。
【００１４】
好ましくは、適切な波長は、紫外放射線、放射線スペクトルの青色領域における放射線および／または緑色領域における放射線である。好ましくは、適切な波長は、４８８ｎｍ、５０５ｎｍ、５１４ｎｍまたは５３０ｎｍである。好ましくは、特定の波長は６９２ｎｍ〜６９６ｎｍである。好ましくは、工程ａ）は、該部品の該表面を、少なくとも一個の発光ダイオードからの放射線または少なくとも一個のレーザーからの放射線で照明することを含んでなる。好ましくは、工程ｂ）は、カメラで放射線を検出することを含んでなる。好ましくは、該カメラはＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラである。好ましくは、工程ｃ）および工程ｄ）は、パーソナルコンピュータを使用して分析および比較することを含んでなる。好ましくは、複数の発光ダイオードを該カメラの周りに一列に配置する。好ましくは、該カメラは、赤色帯域フィルタを有する。好ましくは、該少なくとも一個の発光ダイオードは、緑色ショートパスフィルタ、青色フィルタ、紫外フィルタ、または赤色光を遮断するショートパスフィルタを有する。
【００１５】
好ましくは、本方法は、該部品を、放射線を通さないケースの中に配置し、該部品の外側表面を照明することを含んでなる。あるいは、本方法は、ボロスコープを部品の中に挿入し、該部品の内側表面を照明することを含んでなる。
【００１６】
好ましくは、部品は、ガスタービンエンジンの部品である。
【００１７】
好ましくは、部品は、タービンブレードまたはタービン翼である。
【００１８】
好ましくは、アルミナ層は、部品上のアルミニウム含有層の上に配置される。
【００１９】
好ましくは、アルミニウム含有層は、アルミナイド層、白金アルミナイド層、ケイ素アルミナイド層、クロムアルミナイド層またはＭＣｒＡｌＹ層、であり、ここでＭはニッケル、コバルトまたはニッケルとコバルトの組合せであり、Ｃｒはクロムであり、Ａｌはアルミニウムであり、Ｙはイットリウムである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明を、添付の図面を参照しながら例としてより詳細に説明する。
【図１】ターボファンガスタービンエンジンの、アルミナ層を有する部品を示す部分的に切り取った図である。
【図２】本発明による、部品上におけるアルミナ層の存在を確認する装置を通した断面図である。
【図３】図２における矢印Ａの方向で見た図である。
【図４】図２における矢印Ｂの方向で見た図である。
【図５】部品の、アルミナ層を示す部分を通した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すターボファンガスタービンエンジン１０は、流れの順で、入口１２、ファン部分１４、コンプレッサー部分１６、燃焼部分１８、タービン部分２０および排気口２２を含んでなる。ファン部分１４は、ファン（図には示していない）を含んでなる。コンプレッサー部分１６は、流れの順で中−圧コンプレッサー（図には示していない）および高−圧コンプレッサー（図には示していない）を含んでなる。タービン部分２０は、流れの順で、高−圧タービン２５、中−圧タービン（図には示していない）および低−圧タービン（図には示していない）を含んでなる。低−圧タービンは、第一シャフトを経由してファンを駆動するように配置され、中−圧タービンは、第二シャフトを経由して中−圧コンプレッサーを駆動するように配置され、高−圧タービン２５は、第三シャフト３０を経由して高−圧コンプレッサーを駆動するように配置されている。高−圧タービン２５は、タービンディスク２６を含んでなり、タービンディスク２６は、複数の、周方向で間隔を置いて配置され、半径方向で外向きに伸びるタービンローターブレード２８を支持している。タービンローターブレード２８の上流には、複数のノズルガイドベーン２４が配置され、燃焼部分１８から来る高温ガスをタービンローターブレード２８の上に向ける。タービンの周りには、外側タービンケーシング３２が備えられている。
【００２２】
タービンローターブレード２８には、図５に示すように、タービンローターブレード２８の腐食を抑えるための保護被覆３４が施されている。保護被覆３４は、単純なアルミナイド被覆、白金アルミナイド被覆、クロムアルミナイド被覆またはケイ素アルミナイド被覆もしくはＭＣｒＡｌＹ被覆でよく、式中、Ｍはニッケル、コバルト、鉄、またはこれらの元素のいずれか２種類以上の組合せであり、Ｃｒはクロムであり、Ａｌはアルミニウムであり、Ｙはイットリウムである。これらのアルミニウム含有被覆、またはアルミニウム濃度が高い被覆は、アルミナの保護層３６を形成する。保護被覆３４は、タービンローターブレード２８の、腐食を受ける表面にのみ施すことができ、例えば保護被覆３４は、翼部分２９、プラットホーム部分３１、シャンク部分３３およびタービンローターブレード２８中の冷却通路の一つ以上の表面に施すことができる。保護被覆３４は、タービンローターブレード２８の表面の様々な区域で異なっていてよく、例えば翼部分２９およびプラットホーム部分３１の表面上の保護被覆３４は、冷却通路およびシャンク部分３３の表面上の保護被覆３４とは異なっていてよい。ルート部分３５には、保護被覆が無い。
【００２３】
部品２８の表面上におけるアルミナ３６、従ってアルミニウム濃度が高い被覆３４の存在を確認するために、図２〜４に示すような装置４０を使用する。部品２８、例えばタービンローターブレード、上のアルミナ層３６の存在を確認するための装置４０は、部品２８の表面を適切な波長における放射線で照明し、部品２８の該表面上にある任意のアルミナ３６における電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する手段４２を含んでなる。装置４０は、部品２８の表面上にある任意のアルミナ３６における、高エネルギー状態から通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出する手段４４を含んでなる。装置４０は、部品２８の表面上にある任意のアルミナ３６における、高エネルギー状態から通常エネルギー状態に戻る電子により放射された放射線を分析し、部品２８の表面上にある少なくとも一点におけるアルミナ３６の厚さを測定する手段４６を含んでなり、装置４０は、部品２８の表面上にある該少なくとも一点で測定したアルミナ３６の厚さを、部品２８の表面上にある該点で予め決められたアルミナ３６の厚さと比較し、部品２８の表面上における該少なくとも一点におけるアルミナ３６の厚さが十分であるか否かを決定する手段４６も含んでなる。
【００２４】
部品２８の表面上にある任意のアルミナ３６における高エネルギー状態から通常エネルギー状態に戻る電子により放射される放射線を分析する手段４６は、部品の表面上にある複数の点でアルミナ３６の厚さを測定するように配置し、アルミナ３６の測定された厚さを比較する手段４６は、部品２８の表面上にある複数の点のそれぞれで測定された厚さを、部品２８の表面上にある該複数の点のそれぞれで予め決められたアルミナ３６の厚さと比較し、部品の表面上における該複数の点のそれぞれにおけるアルミナ３６の厚さが十分であるか否かを決定するように配置する。
【００２５】
部品２８の表面上にある任意のアルミナ３６における高エネルギー状態から通常エネルギー状態に戻る電子により放射される放射線を分析する手段４６は、部品２８の表面上にある各点でアルミナ３６の厚さを測定するように配置し、アルミナ３６の測定された厚さを比較する手段４６は、部品２８の表面上にある各点で測定された厚さを、部品２８の表面上にある該点における予め決められたアルミナ３６の厚さと比較し、部品２８の表面上にある各点におけるアルミナ３６の厚さが十分であるか否かを決定するように配置する。
【００２６】
図２および３に示すように、部品２８の表面を照明する手段４２は、部品２８の表面を、波長５０５ｎｍの放射線で照明する。部品２８の表面を放射線で照明する手段４２は、少なくとも一個の発光ダイオードを含んでなる。少なくとも一個の発光ダイオードは、シアン高強度発光ダイオードでよい。シアン発光ダイオードは、緑および青色領域の全体にわたって大量の放射線を放射し、５０５ｎｍにピークがあるが、赤色領域では放射線をほとんど放射しない。励起源として、発光ダイオードの代わりに、適切な波長で放射線を放射する少なくとも一個のレーザーを使用することができる。放射線を検出する手段４４は、６９２ｎｍ〜６９６ｎｍの波長で放射線を検出するように配置する。放射線を検出する手段４４は、カメラを含んでなり、そのカメラはＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳカメラである。図２および３に示すように、複数の発光ダイオード４８を一列に配置する。発光ダイオード４８の列は、カメラ４４の周りに配置する。発光ダイオード４８の特定列は、カメラ４４を取り巻く外側リング中に配置された１２個のＬＥＤ４８、およびカメラを取り巻く内側リング中に配置された６、８個以上のＬＥＤ４８を含んでなる。他の適切なＬＥＤ列も使用できる。カメラ４４は、カメラ４４のレンズの上に配置された赤色帯域フィルタを有し、蛍光波長６９５ｎｍ±５ｎｍの放射線を通過させる。少なくとも一個の発光ダイオード４８は、放射線源の上に配置された緑色ショートパスフィルタを有し、蛍光波長の残りの成分を全て除去する。
【００２７】
装置４０は、放射線を通さないケース５０を含んでなり、部品２８の表面を照明する手段４２は、部品２８の外側表面を照明するように配置し、部品２８の表面を照明する手段４２および放射線を検出する手段４４は、光を通さないケース５０の中に配置する。装置４０は、光を通さないケース５０の中に配置された作業テーブル５２を含んでなり、検査すべき部品２８およびグラチクルおよび一片の蛍光材料５４、例えばサファイア、をその作業テーブル５２の上に置き、標準的な目盛付き中性濃度フィルタを、放射線により照明される蛍光材料の表面上に配置する。あるいは、タービンローターブレード内にある冷却通路の内側表面上にあるアルミナ層およびアルミニウム含有層を検査できるように、装置は、ボロスコープを含んでなり、部品の内側表面を照明することができる。
【００２８】
好ましくは、分析および比較する手段４６は、パーソナルコンピュータ、ＰＣを含んでなる。
【００２９】
操作の際、部品２８が、十分な厚さのアルミナ層３６を有し、従って、十分な厚さの保護被覆３４を有するか、否かを確認するために、部品２８を、光を通さないケース５０の中にある作業テーブル５２の上に置く。発光ダイオード４８が、部品２８の表面を波長約５０５ｎｍの放射線で照明し、カメラ４４が、６９２ｎｍ〜６９６ｎｍの波長にある放射線を検出する。アルミナ中で、高エネルギー状態から通常エネルギー状態に戻る電子が６９４ｎｍのピーク波長で放射線を放射するが、ピーク波長は、実際には、６９２ｎｍ〜６９６ｎｍの領域をカバーする。カメラ４４は、発光ダイオード４８による照明の前後に部品２８の表面の静止画像を撮影し、ＰＣ４６が、画像解析ソフトウエアを使用して部品２８の表面の静止画像を解析する。蛍光材料５４も発光ダイオード４８により照明され、目盛付き中性濃度フィルタが、２種類の異なった成分間の直接比較、または異なったレベルの照明下で撮影された露出間の直接比較を行うための校正を行う。ＰＣ４６は、カメラ４４が撮影した画像から、部品２８の表面上にある全ての点におけるアルミナ３６の厚さを決定し、次いで、部品２８の表面上にある全ての点で決定されたアルミナ３６の厚さを、部品２８の表面上にある全ての点で予め決められたアルミナ３６の厚さと比較し、部品２８の表面上にある全ての点におけるアルミナ３６の厚さが十分であるか否かを決定する。従って、ＰＣは、カメラ４４が撮影した部品２８の画像の各画素を解析し、部品２８の画像の各画素における蛍光の強度を測定し、部品２８の画像の各画素における蛍光の強度を部品２８の該点におけるアルミナ層３６の厚さに相関させる。部品２８の各画素／点で測定されたアルミナ３６の厚さは、部品２８の表面上の該点で予め決められた、必要とされるアルミナ３６の厚さと比較される。次いで、部品２８を反転させ、部品２８の反対側を検査する。
【００３０】
保護被覆３４、すなわちアルミニウム含有被覆、上のアルミナ３６の上には、介在する被覆または層が存在しないので、部品２８の表面上にある保護被覆３４、すなわちアルミニウム含有被覆、上のアルミナ３６を、手段４２により放射される放射線により直接照明することにより、部品２８の表面が照明される。
【００３１】
アルミナ３６の厚さ、従って、保護被覆３４、アルミニウム含有被覆の厚さが不十分であると決定された場合、より多くのアルミニウム含有被覆で部品２８を被覆し、保護被覆３４の厚さ、従って、アルミナ３６の厚さを増加させることができる。
【００３２】
本発明を、部品の表面を波長５０５ｎｍの放射線で照明することに関して説明したが、実際には、アルミナ中で高エネルギー状態から通常エネルギー状態に落ちる電子により放射される放射線の波長より短い全ての波長、例えば６９０ｎｍ〜７００ｎｍ未満の波長、を使用することができる。従って、紫外波長で放射線を放射する発光ダイオードを使用することも可能である。一種以上のレーザーを使用する場合、例えばボロスコープと併用する場合、波長５１４ｎｍおよび４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザーを使用することができ、波長５３０ｎｍのダイオードレーザーを使用することができ、良好な強度を有する紫外、青色または緑色レーザーを使用することができる。従って、適切な波長は、紫外放射線、放射線スペクトルの青色領域における放射線、および／または緑色領域における放射線である。
【００３３】
本発明を、カメラの前の固定帯域フィルタに関して説明したが、カメラの前の可変波長フィルタを使用することもできる。可変波長フィルタを使用することの利点は、これによって、アルミナの放射のピーク波長におけるシフトを探すためにハイパースペクトル画像形成が可能になることである。アルミナの放射のピーク波長におけるシフトは、アルミナにおけるひずみまたはひずみの変化によるものである。アルミナの放射のピーク波長における変化を検出することにより、アルミナ被覆における様々な位置におけるひずみを検出し、地図に描くことができる。
【００３４】
本発明を、発光ダイオードの前に緑色ショートパスフィルタを使用することに関して説明したが、検出する放射線の波長より低い波長でできるだけ多くの放射線を通過させ、検出する波長で放射線をできるだけ多く遮断する全てのフィルタを使用することができる。従って、フィルタは、青色および紫外を通過させるべきである。従って、赤色光を遮断するショートパスフィルタを使用することができる。
【００３５】
本発明の利点は、定量的データが部品から迅速に、容易に導かれることであり、本発明により、アルミナ被覆、従って、アルミニウム含有被覆が、アルミニウム含有被覆、またはアルミニウム濃度が高い被覆、およびアルミナ層を必要とする全ての表面上に存在するか、否かを示すことができる。本発明は、部品の最小限の洗浄だけを必要とし、部品のグリット噴射加工または部品を炉中に入れることを必要としない。本発明により、放射線に一回露出するだけで、部品の表面全体を検査することができる。蛍光材料上の目盛付き中性濃度フィルタにより、各露出毎に基準を得ることができ、これによって、異なった露出パラメータ、例えば照明レベル、を使用して撮影した画像を直接比較することができる。
【００３６】
本発明を、部品をタービンブレードとして説明したが、部品は、ガスタービンエンジンのどの部品でも、例えばタービン翼、燃焼器部品または他の、アルミナ層を有する部品でもよい。
【００３７】
アルミナ層は、部品表面上のアルミニウム含有被覆の上に配置することができる。アルミニウム含有被覆は、アルミナイド層、白金アルミナイド層、ケイ素アルミナイド層、クロムアルミナイド層、またはＭＣｒＡｌＹ層、でよく、ここでＭはニッケル、コバルトまたはニッケルとコバルトの組合せであり、Ｃｒはクロムであり、Ａｌはアルミニウムであり、Ｙはイットリウムである。従って、保護被覆、アルミニウム含有被覆は、部品の表面上にあって一つの層を形成し、アルミナは、保護被覆、アルミニウム含有被覆の表面上にあって一つの層を形成する。
【００３８】
本発明を、部品表面全体を検査することに関して説明したが、部品の特定区域の表面全体を検査することに使用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム含有層が部品の表面上に配置されており、アルミナ層が前記アルミニウム含有層上に配置されている部品の表面上におけるアルミナ層の存在を確認するための方法であって、前記方法が、
ａ）部品の表面を適切な波長における放射線で直接照明して、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する工程、
ｂ）前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出する工程、
ｃ）前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により放射される前記放射線を分析して、前記部品の前記表面上にある少なくとも一点における前記アルミナの厚さを測定する工程、
ｄ）前記部品の前記表面上にある前記少なくとも一点で測定した前記アルミナの厚さを、前記部品の前記表面上にある前記点で予め決められたアルミナの厚さと比較して、前記部品の前記表面上における前記少なくとも一点における前記アルミナの厚さが十分であるか否かを決定する工程
を含んでなる、方法。
【請求項２】
工程ｃ）が、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により放射される前記放射線を分析して、前記部品の前記表面上にある複数の点で前記アルミナの厚さを測定することを含んでなり、工程ｄ）が、前記部品の前記表面上にある前記複数の点のそれぞれで測定された前記アルミナの厚さを、前記部品の前記表面上にある前記複数の点のそれぞれで予め決められたアルミナの厚さと比較し、前記部品の前記表面上における前記複数の点のそれぞれにおける前記アルミナの厚さが十分であるか否かを決定することを含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程ｃ）が、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により放射される前記放射線を分析して、前記部品の前記表面上にある各点で前記アルミナの厚さを測定することを含んでなり、工程ｄ）が、前記部品の前記表面上にある各点で測定された前記アルミナの厚さを、前記部品の前記表面上にある前記点における予め決められたアルミナの厚さと比較して、前記部品の前記表面上にある各点における前記アルミナの厚さが十分であるか否かを決定することを含んでなる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記適切な波長が、紫外放射線、放射線スペクトルの青色領域における放射線または放射線スペクトルの緑色領域における放射線である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記適切な波長が４８８ｎｍ、５０５ｎｍ、５１４ｎｍまたは５３０ｎｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記特定の波長が６９２ｎｍ〜６９６ｎｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
工程ａ）が、前記部品の前記表面を、少なくとも一個の発光ダイオードからの放射線または少なくとも一個のレーザーからの放射線で照明することを含んでなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
工程ｂ）が、カメラで放射線を検出することを含んでなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
工程ａ）が、前記部品の前記表面を、カメラの周りに一列に配置した複数の発光ダイオードからの放射線で照明することを含んでなる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法が、前記部品を、放射線を通さないケースの中に配置し、前記部品の外側表面を照明することを含んでなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法が、ボロスコープを前記部品の中に挿入し、前記部品の内側表面を照明することを含んでなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記部品が、ガスタービンエンジンの部品である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記部品が、タービンブレードまたはタービン翼である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記アルミニウム含有層が、アルミナイド層、白金アルミナイド層、ケイ素アルミナイド層、クロムアルミナイド層またはＭＣｒＡｌＹ層であり、式中、Ｍがニッケル、コバルトまたはニッケルとコバルトの組合せであり、Ｃｒがクロムであり、Ａｌがアルミニウムであり、Ｙがイットリウムである、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
アルミニウム含有層が部品の表面上に配置されており、アルミナ層が前記アルミニウム含有層上に配置されている部品の表面上における前記アルミナ層の存在を確認するための装置であって、前記装置が、部品の表面を適切な波長における放射線で直接照明して、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する手段と、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出する手段と、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により放射される前記放射線を分析して、前記部品の前記表面上にある少なくとも一点における前記アルミナの厚さを測定する手段と、前記部品の前記表面上にある前記少なくとも一点で測定した前記アルミナの厚さを、前記部品の前記表面上にある前記点で予め決められたアルミナの厚さと比較して、前記部品の前記表面上における前記少なくとも一点におけるアルミナの厚さが十分であるか否かを決定する手段とを備えた装置。
【請求項１６】
前記部品の前記表面を照明する前記手段が、前記部品の前記表面を、紫外放射線、放射線スペクトルの青色領域における放射線および／または緑色領域における放射線で照明するように配置される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記部品の前記表面を照明する前記手段が、前記部品の前記表面を、４８８ｎｍ、５０５ｎｍ、５１４ｎｍまたは５３０ｎｍの波長における放射線で照明するように配置される、請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記放射線を検出する前記手段が、６９２ｎｍ〜６９６ｎｍの波長で放射線を検出するように配置される、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記部品の前記表面を放射線で照明する前記手段が、少なくとも一個の発光ダイオードまたは少なくとも一個のレーザーを備えた、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
放射線を検出する前記手段が、カメラを備えた、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記部品の前記表面を照明する前記手段が、カメラの周りに一列に配置した複数の発光ダイオードを備えた、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記カメラが、赤色帯域フィルタを有する、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも一個の発光ダイオードが、緑色ショートパスフィルタ、青色フィルタ、紫外フィルタ、または赤色光を遮断するショートパスフィルタを有する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記装置が、放射線を通さないケースを備え、前記部品の前記表面を照明する前記手段が、前記部品の外側表面を照明するように配置され、前記部品の前記表面を照明する手段および前記放射線を検出する手段が、光を通さないケースの中に配置される、請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記装置が、前記部品の内側表面を照明するボロスコープを備えた、請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１】
アルミニウム含有層が部品の表面上に配置されており、アルミナ層が前記アルミニウム含有層上に配置されている部品の表面上におけるアルミナ層の存在を確認するための方法であって、前記方法が、
ａ）部品の表面を適切な波長における放射線で直接照明して、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する工程、
ｂ）前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出する工程、
ｃ）前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により放射される前記放射線を分析して、前記部品の前記表面上にある少なくとも一点における前記アルミナの厚さを測定する工程、
ｄ）前記部品の前記表面上にある前記少なくとも一点で測定した前記アルミナの厚さを、前記部品の前記表面上にある前記点で予め決められたアルミナの厚さと比較して、前記部品の前記表面上における前記少なくとも一点における前記アルミナの厚さが十分であるか否かを決定する工程
を含んでなる、方法。
【請求項２】
工程ｃ）が、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により放射される前記放射線を分析して、前記部品の前記表面上にある複数の点で前記アルミナの厚さを測定することを含んでなり、工程ｄ）が、前記部品の前記表面上にある前記複数の点のそれぞれで測定された前記アルミナの厚さを、前記部品の前記表面上にある前記複数の点のそれぞれで予め決められたアルミナの厚さと比較し、前記部品の前記表面上における前記複数の点のそれぞれにおける前記アルミナの厚さが十分であるか否かを決定することを含んでなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
工程ｃ）が、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により放射される前記放射線を分析して、前記部品の前記表面上にある各点で前記アルミナの厚さを測定することを含んでなり、工程ｄ）が、前記部品の前記表面上にある各点で測定された前記アルミナの厚さを、前記部品の前記表面上にある前記点における予め決められたアルミナの厚さと比較して、前記部品の前記表面上にある各点における前記アルミナの厚さが十分であるか否かを決定することを含んでなる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記適切な波長が、紫外放射線、放射線スペクトルの青色領域における放射線または放射線スペクトルの緑色領域における放射線である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記適切な波長が４８８ｎｍ、５０５ｎｍ、５１４ｎｍまたは５３０ｎｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記特定の波長が６９２ｎｍ〜６９６ｎｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
工程ａ）が、前記部品の前記表面を、少なくとも一個の発光ダイオードからの放射線または少なくとも一個のレーザーからの放射線で照明することを含んでなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
工程ｂ）が、カメラで放射線を検出することを含んでなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
工程ａ）が、前記部品の前記表面を、カメラの周りに一列に配置した複数の発光ダイオードからの放射線で照明することを含んでなる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法が、前記部品を、放射線を通さないケースの中に配置し、前記部品の外側表面を照明することを含んでなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法が、ボロスコープを前記部品の中に挿入し、前記部品の内側表面を照明することを含んでなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記部品が、ガスタービンエンジンの部品である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記部品が、タービンブレードまたはタービン翼である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記アルミニウム含有層が、アルミナイド層、白金アルミナイド層、ケイ素アルミナイド層、クロムアルミナイド層またはＭＣｒＡｌＹ層であり、式中、Ｍがニッケル、コバルトまたはニッケルとコバルトの組合せであり、Ｃｒがクロムであり、Ａｌがアルミニウムであり、Ｙがイットリウムである、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
アルミニウム含有層が部品の表面上に配置されており、アルミナ層が前記アルミニウム含有層上に配置されている部品の表面上における前記アルミナ層の存在を確認するための装置であって、前記装置が、部品の表面を適切な波長における放射線で直接照明して、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける電子を通常エネルギー状態から高エネルギー状態に励起する手段と、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により特定の波長で放射される放射線を検出する手段と、前記部品の前記表面上にある任意のアルミナにおける前記高エネルギー状態から前記通常エネルギー状態に戻る電子により放射される前記放射線を分析して、前記部品の前記表面上にある少なくとも一点における前記アルミナの厚さを測定する手段と、前記部品の前記表面上にある前記少なくとも一点で測定した前記アルミナの厚さを、前記部品の前記表面上にある前記点で予め決められたアルミナの厚さと比較して、前記部品の前記表面上における前記少なくとも一点におけるアルミナの厚さが十分であるか否かを決定する手段とを備えた装置。
【請求項１６】
前記部品の前記表面を照明する前記手段が、前記部品の前記表面を、紫外放射線、放射線スペクトルの青色領域における放射線および／または緑色領域における放射線で照明するように配置される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記部品の前記表面を照明する前記手段が、前記部品の前記表面を、４８８ｎｍ、５０５ｎｍ、５１４ｎｍまたは５３０ｎｍの波長における放射線で照明するように配置される、請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記放射線を検出する前記手段が、６９２ｎｍ〜６９６ｎｍの波長で放射線を検出するように配置される、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記部品の前記表面を放射線で照明する前記手段が、少なくとも一個の発光ダイオードまたは少なくとも一個のレーザーを備えた、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
放射線を検出する前記手段が、カメラを備えた、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記部品の前記表面を照明する前記手段が、カメラの周りに一列に配置した複数の発光ダイオードを備えた、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記カメラが、赤色帯域フィルタを有する、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも一個の発光ダイオードが、緑色ショートパスフィルタ、青色フィルタ、紫外フィルタ、または赤色光を遮断するショートパスフィルタを有する、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記装置が、放射線を通さないケースを備え、前記部品の前記表面を照明する前記手段が、前記部品の外側表面を照明するように配置され、前記部品の前記表面を照明する手段および前記放射線を検出する手段が、光を通さないケースの中に配置される、請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記装置が、前記部品の内側表面を照明するボロスコープを備えた、請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１５８４７４（Ｐ２０１１−１５８４７４Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−１５０３０（Ｐ２０１１−１５０３０）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（５９０００５４３８）ロールス‐ロイス、パブリック、リミテッド、カンパニー (21)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＬＬＳ−ＲＯＹＣＥ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５０３０（Ｐ２０１１−１５０３０）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（５９０００５４３８）ロールス‐ロイス、パブリック、リミテッド、カンパニー (21)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＬＬＳ−ＲＯＹＣＥ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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