JP2002266064A - ニッケル基物品の表面を耐食性アルミニウム合金層で保護する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ニッケル基物品の表面、例えばガスタービン
翼形部（２２）の内面（３６）を、アルミニウムと他の
１種以上の元素の保護層（４０）で保護する。 【解決手段】 保護層（４０）を形成するために、ドナ
ー合金を物品の被保護表面に接触させ、物品及びドナー
合金を、ドナー合金の絶対固相線温度の約０．７を上回
るがドナー合金が物品の被保護表面に接触した凝縮相の
形態に留まる被覆温度に同時に加熱する。この後、ドナ
ー合金を物品の被保護表面中に相互拡散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル基物品を
アルミニウム合金の表面保護層で保護する方法に関し、
特にガスタービン翼形部の内面の保護に関する。

【０００２】

【従来の技術】航空機ガスタービン（ジェット）エンジ
ンでは、空気をエンジンの前方から取り込み、シャフト
に装着された圧縮機で圧縮して、燃料と混合する。混合
気を燃焼し、高温排気ガスを同一シャフトに装着したタ
ービンに通す。燃焼ガスの流れはタービン動翼及び静翼
の翼形部に衝突してタービンを回転し、もってシャフト
を回転し、圧縮機及びファンに動力を供給する。さらに
複雑な形式のガスタービンエンジンでは、圧縮機と高圧
タービンを１本のシャフトに装着し、ファンと低圧ター
ビンを別のシャフトに装着する。いずれの場合も、高温
排気ガスはエンジン後方から流出し、エンジンと航空機
を前方に推進する。

【０００３】燃焼ガス温度が高いほど、ジェットエンジ
ンの作動効率は高まる。そのため、燃焼ガス温度を高め
ることが奨励される。燃焼ガスの最高温度は一般に高温
燃焼ガスが衝突するタービンの静翼及び動翼の製造に用
いられる材料によって制限される。現行エンジンでは、
タービン静翼及び動翼はニッケル基超合金で製造され、
約１９００〜２１５０°Ｆまでの温度で作動可能であ
る。

【０００４】タービン動翼及び静翼の翼形部の作動温度
限界を現在のレベルまで高めるのに様々な方策が用いら
れてきた。例えば、基板材料自体の組成及び加工法が改
良され、方向性結晶粒組織及び単結晶組織の利点を活用
するための様々な凝固技術が開発されてきた。

【０００５】物理的冷却技術も使用し得る。ある冷却技
術では、タービン翼形部の内部に内部冷却通路が存在す
る。空気を内部冷却通路に流して翼形部外面の開口から
外に出して、翼形部の内部から熱を奪い、場合によって
は翼形部の表面に低温空気の境界層を形成する。

【０００６】以上の方法と併せて、タービン翼形部の外
面及び内面の腐食や酸化を防止するため皮膜（コーティ
ング）及び保護表面層が用いられている。例えば、内部
冷却通路の表面は拡散アルミナイド皮膜で保護すること
ができ、拡散アルミナイド皮膜は酸化して酸化アルミニ
ウム保護スケールとなり、それ以上の内面の酸化を防
ぐ。内部拡散アルミナイド保護層を形成するアルミニウ
ム皮膜の施工法は、化学蒸着、気相アルミナイジング、
アバブザパック法を始め、多数知られている。

【０００７】本発明に至るまでの研究において、本発明
者らは、保護層の耐酸化性及び／又は耐食性の向上には
アルミニウムと共に他の元素を同時堆積するのが望まし
いという知見を得た。現在利用可能な堆積方法には、合
金の組成をうまく制御しながら、アルミニウムの他に改
質元素をも含む合金を内面に施工するのが難しいという
短所がある。そのため、現在利用可能な方法は、主とし
て、アルミニウムと同時に堆積させる合金元素の有益な
効果を活用した複雑な拡散アルミナイド合金よりも単純
な拡散アルミナイドを施工することに向けられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】したがって、物品の表
面、特にガスタービン翼形部のような物品の内面の特定
の部位にアルミニウム含有保護層を堆積するための改良
法に対するニーズが存在する。本発明はこのニーズに応
えるとともに、関連した効果をもたらす。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ニッケル基超
合金で作られたガスタービン翼形部のような物品の表面
を保護する方法を提供する。この方法は、制御の難しい
気相の特性によらずに、凝縮相合金の合金含量を変化さ
せることによって、被保護表面に施工される保護層の組
成を確立することができる。その結果、複雑な拡散アル
ミナイド保護層を被保護表面に施工でき、合金元素によ
る有益な特性を活用することができる。この方法は、内
部及び外部被保護表面いずれの調製にも容易に使用でき
るが、内面を保護するときに最大の効果が得られる。

【００１０】物品の表面を保護する方法では、ニッケル
基合金製の物品を用意する。アルミニウムと他の１種以
上の元素を含有するドナー合金を調製し、物品の被保護
表面に施工する。この施工段階は、ドナー合金を物品の
被保護表面に接触させる段階と、物品及びドナー合金
を、ドナー合金の絶対固相線温度の約０．７を上回る
が、ドナー合金が物品の被保護表面に接触した凝縮相の
形態に留まる被覆温度に同時に加熱する段階とを含む。
被覆温度は好ましくは約１７００〜２１００°Ｆであ
る。しかる後、ドナー合金を物品の被保護表面中に部分
的又は完全に相互拡散させる。相互拡散は所望の相互拡
散度の達成に必要なだけ継続するが、典型的には上記被
覆温度で約１〜１０時間実施される。

【００１１】現時点で最も重要な物品は、ガスタービン
エンジンの部品、例えばガスタービン翼形部である。内
面及び外面共に保護できるが、その他のタイプの被覆源
から内部被保護表面への視野方向のアクセスが存在しな
いため内部被保護表面を皮膜及び保護層で保護するのが
格段に難しいことから、内部被保護表面が最も重要であ
る。

【００１２】アルミニウム合金は他の１種以上の元素を
含むが、その具体例としては、クロム、ジルコニウム、
ハフニウム、イットリウム、セリウム、白金、パラジウ
ム及びこれらの混合物が挙げられる。具体例は、アルミ
ニウム＋合金の約３０重量％以下の量のクロム；アルミ
ニウム＋合金の約６４重量％以下の量の白金；アルミニ
ウム＋合金の約６０重量％以下の量のパラジウム；アル
ミニウム＋合金の約５０重量％以下の量のジルコニウ
ム；アルミニウム＋合金の約６９重量％以下の量のハフ
ニウム；アルミニウム＋合金の約６０重量％以下の量の
イットリウム；アルミニウム＋合金の約４０重量％以下
の量のセリウムである。ケイ素のような融点降下剤を合
金に加えてもよい。好ましいケイ素融点降下剤の場合、
合金のケイ素含量は好ましくは合金の約２０重量％以下
である。本発明の特に有益な利点は２種以上の元素から
なるドナー合金の調製及び使用が容易であることであ
り、２種以上の元素を制御しながら同時に堆積するのが
非常に難しい気相堆積法とは明らかに区別される。

【００１３】合金は適当な方法で保護すべき物品の表面
に搬送し得る。具体例はスラリー及びフォームである。

【００１４】本発明は、アルミニウムが蒸気相を介して
供給源から表面まで比較的長い距離搬送される従来の内
面のアルミナイジング法とは異なる。蒸気源は保護すべ
き表面から数インチ離れることもあるが、本発明では凝
縮相のドナー合金が保護すべき表面と物理的に直接接し
ている。アルミニウムと合金元素（複数でもよい）のよ
うに複数の異なる元素の蒸気輸送の相対速度は、常に一
定の組成を保つように制御するのが難しい。これに対し
て、本発明の方法では、アルミニウムと１種以上の合金
元素のドナー合金源は保護すべき表面と物理的に直接接
した凝縮相にあり、好ましくは基板表面上でドナー合金
の連続又は不連続層の形態にある。本明細書中で用いる
「凝縮相」とは、蒸気以外の、固体、液体又は固体と液
体の混合物をいう。大抵の場合、アルミニウムと合金元
素を共に含んだドナー合金は実質的にすべて被保護表面
中に拡散するので、外部供給源から導入した元素のすべ
て尾量が確実に分かる。被覆温度では元素の蒸気圧が存
在するためドナー合金の若干の付随的な蒸発とその後の
再堆積が起こり得るが、被保護表面へのドナー合金の元
素の支配的な移動の態様は、ドナー合金中での固相及び
／又は液相拡散とニッケル基合金中での固相拡散である
ことが認められる。

【００１５】被覆温度は、ドナー合金の絶対固相線温度
の約０．７を上回るが、ドナー合金が凝縮相でなくなる
ほど高くはない。（絶対温度で測定した温度と絶対温度
で測定した合金の固相線温度との比は「相同温度（ｈｏ
ｍｏｌｏｇｏｕｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）」とも呼
ばれるが、この場合、被覆温度は相同温度約０．７を超
える温度である。）。被覆温度はドナー合金の固相線温
度を超えて少なくとも幾つかの液相が存在するようにな
ってもよい。ドナー合金の大部分が、処理すべき被保護
表面と接した凝縮相（すなわち固体、液体又は液体と固
体の混合物）に留まることが極めて重要である。

【００１６】本発明のその他の特徴及び利点は、添付の
図面と併せて、好ましい実施形態に関する以下の詳細な
説明から明らかとなろう。図面は本発明の原理を例示し
たものである。本発明の技術的範囲はこの好ましい実施
形態に限定されない。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に、タービン動翼やタービン
静翼のようなガスタービンエンジンの構成物品を示した
もので、この図では特にタービン動翼２０を示す。ター
ビン動翼２０は実施可能なあらゆる材料で形成し得る
が、好ましくはニッケル基超合金である。タービン動翼
２０は翼形部２２を含んでおり、そこに高温排気ガスの
流れが導かれる。（タービン静翼は翼形部については同
様の外観を有するが、典型的には他端にも翼形部を支持
する構造を有する。）。タービン動翼２０は翼形部２２
から下方に延在したダブテール２４によってタービンデ
ィスクのスロットと係合してタービンディスク（図示せ
ず）に装着される。翼形部２２とダブテール２４とがつ
ながる領域から長さ方向外側にプラットホーム２６が延
在している。翼形部２２内部には多数の内部通路が延在
し、翼形部２２表面の開口２８を終端とする。稼働中、
冷却空気の流れを内部通路に通して翼形部２２の温度を
下げる。翼形部２２はダブテール２４に隣接して根元部
３０を有しており、ダブテール２４とは反対側に翼先端
３２を有していると述べることもできる。

【００１８】図２は翼形部２２の長さ方向断面図で、翼
形部２２の内部を貫通した内部通路３４の一つを示す。
内部通路３４は翼形部内面３６を有し、翼形部２２の金
属部分の翼形部外面３８も図示されている。

【００１９】翼形部の被保護内面３６には保護領域４０
が存在する。保護領域４０は、翼形部の被保護内面３６
にアルミニウムと他の１種以上の元素のドナー合金を堆
積することにより形成され、翼形部２２の本体は基板又
は支持体４２として働く。（「被保護表面」という用語
は、既に保護されている表面、又は保護領域の形成によ
って保護すべき表面で保護される前の表面のいずれかを
意味する。）。ドナー合金は、通例、被保護表面と接し
た固体又は液体層の形態で堆積される。他の１種以上の
（合金）元素は、例えば、クロム、ジルコニウム、ハフ
ニウム、イットリウム、セリウム、白金、パラジウム及
びこれらの混合物、又は後述の方法で適宜施工し得る元
素とし得る。堆積したドナー合金を基板４２の材料と相
互拡散させ、翼形部の被保護内面３６の下に保護領域４
０を形成する。殆どの場合、保護領域４０の組成は、翼
形部の被保護内面３６近くでドナー合金由来のアルミニ
ウムと他の１種以上の元素の濃度が最も高く、翼形部の
被保護内面３６から基板４２内部への距離が増すにつれ
て濃度が減少する。改質拡散アルミナイド保護領域４０
の厚さは典型的には約０．０００５〜約０．００５イン
チである。高温酸化性環境に暴露されると、翼形部の被
保護内面３６のアルミニウム富化領域は酸化され、翼形
部の被保護内面３６に密着性の高い酸化アルミニウム
（Ａｌ₂Ｏ₃）保護スケールを形成し、それ以上の酸化損
傷を阻止し、抑制する。他の１種以上の元素は保護領域
４０の耐酸化性及び／又は耐食性を改質し、向上させ
る。翼形部外面３８に施工されるオーバーレイ皮膜（後
述）は、適当な堆積法が知られていないので翼形部の被
保護内面３６に使用しない。

【００２０】翼形部外面３８を保護してもよく、図２に
その一例を示す。保護皮膜４４は翼形部外面３８上にあ
ってこれと接している。保護皮膜４４は、翼形部外面３
８上にあってこれと接する保護層４６を有する。保護層
４６は好ましくは拡散アルミナイド又はオーバーレイ組
成物からなる。拡散アルミナイドを用いる場合、これは
単純な拡散アルミナイドであってもよいし、保護領域４
０に関して述べたような改質拡散アルミナイドであって
もよい。オーバーレイ保護皮膜を用いる場合、これは好
ましくはＭＣｒＡｌＸ型のものである。「ＭＣｒＡｌ
Ｘ」という用語は、遮熱コーティング系における耐環境
性皮膜又はボンドコートとして使用し得るオーバーレイ
保護層４６の様々な群に関する当技術分野での略語であ
る。この式及び他の式において、Ｍはニッケル、コバル
ト、鉄及びこれらの組合せを表す。これらの保護皮膜の
あるものでは、クロムを除いてもよい。Ｘはハフニウ
ム、ジルコニウム、イットリウム、タンタル、レニウ
ム、ルテニウム、パラジウム、白金、ケイ素、チタン、
ホウ素、炭素及びこれらの組合せのような元素を表す。
具体的な組成物は当技術分野で公知である。ＭＣｒＡｌ
Ｘ組成物の具体例としては、例えばＮｉＡｌＣｒＺｒ及
びＮｉＡｌＺｒがあるが、これらに限定されない。保護
層４６の厚さは約０．０００５〜約０．０１０インチで
ある。このような保護層４６は当技術分野で公知であ
る。

【００２１】任意には、セラミック層４８が保護層４６
上にあってこれと接している。セラミック層４８は好ま
しくはイットリア安定化ジルコニアであり、これは約２
〜約２０重量％、好ましくは約３〜約８重量％の酸化イ
ットリウムを含有する酸化ジルコニウムである。セラミ
ック層４８の厚さは典型的には約０．００３〜約０．０
１０インチである。他の適当なセラミック材料も使用し
得る。セラミック層４８が存在しないとき、保護層４６
は「耐環境性皮膜」と呼ばれる。セラミック層４８が存
在するときは、保護層４６は「ボンドコート」と呼ばれ
る。

【００２２】図３に、本発明の方法の実施のための好ま
しい順序を示す。段階６０で物品、この例では、タービ
ン動翼２０やタービン静翼にみられるような翼形部２２
を用意する。物品は適宜実施可能な方法で用意される。
タービン動翼翼形部の場合、タービン動翼は内部通路３
４を有する状態で凝固したものでもよいし、中実体とし
て凝固して中実体内部に内部通路を研削加工してもよい
し、或いはこれらを組合せた方法を用いてもよい。

【００２３】物品はニッケル基合金から作られる。本明
細書中で用いる「金属基」という用語は、その組成物に
標記の金属が他の元素よりも多量に含まれることを意味
する。例えば、ニッケル基合金は他の元素よりもニッケ
ルを多く含む。ニッケル基合金はニッケル基超合金
（γ′相又は関連相の析出によって強化した組成物であ
ることを意味する）であってもよい。典型的なニッケル
基合金は、重量％で、コバルト約１〜２５％、クロム約
１〜２５％、アルミニウム０〜約８％、モリブデン０〜
約１０％、タングステン０〜約１２％、タンタル０〜約
１２％、チタン０〜約５％、レニウム０〜約７％、ルテ
ニウム０〜約６％、ニオブ０〜約４％、炭素０〜約０．
２％、ホウ素０〜約０．１５％、イットリウム０〜約
０．０５％、ハフニウム０〜約１．６％、残部のニッケ
ル及び不可避的不純物という組成を有する。

【００２４】段階６２で、アルミニウムと他の１種以上
の（合金）元素とを含むドナー合金を調製する。他の１
種以上の元素は、引続き処理した後の最終製品における
保護領域４０の特性を改良すべく選択される元素であ
る。最も重要な他の１種以上の元素の具体例としては、
クロム、ジルコニウム、ハフニウム、イットリウム、セ
リウム、白金、パラジウム及びこれらの混合物が挙げら
れる。さらに好ましい例として、アルミニウムとドナー
合金の約３０重量％以下の有効量のクロムとを含むドナ
ー合金、アルミニウムとドナー合金の約６４重量％以下
の有効量の白金とを含むドナー合金、アルミニウムとド
ナー合金の約６０重量％以下の有効量のパラジウムとを
含むドナー合金、アルミニウムとドナー合金の約５０重
量％以下の有効量のジルコニウムとを含むドナー合金、
アルミニウムとドナー合金の約６９重量％以下の有効量
のハフニウムとを含むドナー合金、アルミニウムとドナ
ー合金の約６０重量％以下の有効量のイットリウムとを
含むドナー合金、及びアルミニウムとドナー合金の約４
０重量％以下の有効量のセリウムとを含むドナー合金が
ある。これらの量を超えると、相同温度が低くなりすぎ
て基板ニッケル基合金との適合性に欠けるようになり、
相互拡散不良を招いたり、ドナー合金の非拡散成分が表
面に残存する可能性や、表面内部へのアルミニウム及び
改質元素の移行が不十分となる可能性がある。さらに一
段と好ましい例として、アルミニウムとドナー合金の約
２〜３０重量％の量のクロムとを含むドナー合金、アル
ミニウムとドナー合金の約４〜６４重量％の量の白金と
を含むドナー合金、アルミニウムとドナー合金の約４〜
６０重量％の量のパラジウムとを含むドナー合金、アル
ミニウムとドナー合金の約０．１〜５０重量％の量のジ
ルコニウムとを含むドナー合金、アルミニウムとドナー
合金の約０．１〜６９重量％の量のハフニウムとを含む
ドナー合金、アルミニウムとドナー合金の約０．１〜６
０重量％の量のイットリウムとを含むドナー合金、及び
アルミニウムとドナー合金の約０．１〜４０重量％の量
のセリウムとを含むドナー合金がある。ドナー合金中の
添加元素の量が上記範囲を下回ると、添加元素の量が少
なすぎて保護領域の特性に実質的になんら有益な効果を
与えない。

【００２５】ドナー合金は、所望の多成分組成をもつ固
体ドナー合金を形成することによって１種以上の添加元
素を含んでいてもよい。対照的に、気相プロセスでは添
加元素を１種類加えただけでも供給源から皮膜への移送
が非常に困難であり、また、元素ごとに蒸発速度及び蒸
気拡散速度が異なるため複数の添加元素を用いることは
不可能に近い。例えば、気相アルミナイジングに用いら
れる供給源の一例はアルミニウム−クロム合金である
が、かかる合金上でのクロムの蒸気圧はアルミニウムの
蒸気圧と比べると無視し得るほど小さく、そのため、気
相で原料合金から堆積皮膜へと移送されるクロムは殆ど
ない。

【００２６】ドナー合金の融点を下げるため融点降下剤
をドナー合金に添加してもよい。好ましい融点降下剤
は、ドナー合金の約２〜２０重量％の量のケイ素であ
る。

【００２７】ドナー合金は好ましくは、上記組成の合金
粉末のように微粉状で供給される。タイプの異なる２以
上の粉末を混合してドナー合金を形成してもよい。例え
ば、ドナー合金は、一方のタイプの粉末がアルミニウム
を１種以上の添加元素と合金化したもので、もう一方の
タイプの粉末が純アルミニウムその他合金化する前の粉
末であるような粉末混合物であってもよい。このように
して広い範囲の組成物を得ることができる。

【００２８】段階６４で、ドナー合金を翼形部の被保護
内面３６に施工する。ドナー合金の施工は好ましくは二
段階で行われる。段階６６で、ドナー合金が被保護内面
３６上に凝縮相（つまり液体及び／又は固体であるが、
蒸気でも気体でもない）の連続もしくは不連続層又は皮
膜として存在するようにドナー合金を被保護内面３６に
移送して、ドナー合金が凝縮状態で被保護内面と接する
ようにする。段階６８で、物品とドナー合金を、ドナー
合金の絶対固相線温度の約０．７を上回るが、ドナー合
金が物品の被保護表面と接触した凝縮相の形態に留まる
被覆温度に加熱する。被覆温度は、十分に高い拡散速度
を達成するため、ドナー合金の絶対固相線温度の約０．
７を上回っていなければならない。被覆温度は、凝縮相
のドナー合金が沸騰又は昇華によって実質的に完全に蒸
発してしまうほど高くしてはならない。さもなければ凝
縮相拡散プロセスの利点が失われる。多数の基板材料の
保護には、基板材料の金属学的又は加工処理上の要件に
より被覆温度の範囲に追加の制限が加わる。好ましい実
施形態では、ニッケル基合金基板の時効サイクル又はあ
る種の用途で使用される合金ろうと適合させるため、被
覆温度は約２１００°Ｆ以下、好ましくは約１７００°
Ｆ〜約２１００°Ｆの範囲である。段階６６と６８は同
時に行ってもよいし、段階６６の後に段階６８の順に行
ってもよい。

【００２９】ドナー合金から基板４２内部へのアルミニ
ウム及び他の元素の凝縮相拡散を可能にするため、合金
は凝固相として被保護内面３６と物理的に直接接してい
なければならない。その他の施工法では、原料は表面と
物理的に直接接しておらず、往々にして表面から数イン
チ離れており、そのため堆積すべき元素が表面に到達す
るには、まず蒸発し、気相輸送により表面まで移動し、
次いで表面に堆積することを要する。かかる場合、合金
の各元素は大きく異なる速度で蒸発・拡散するので、表
面に堆積する材料の組成を制御するのは困難である。本
発明の場合、ドナー合金から基板内部への元素の拡散は
固相又は液相拡散である。固相及び液相での元素の拡散
速度は同一ではないが、基板に達する組成は、コーティ
ング源からの異種元素の蒸発及び気相輸送を伴う方法で
得られる場合よりもドナー合金の組成にはるかに近い。

【００３０】段階６６での被保護内面への凝縮相ドナー
合金の輸送は実施可能な方法であればどんな方法で実施
してもよい。典型的には、ドナー合金をキャリヤと混合
して、混合物を保護すべき表面に塗工する。好ましい方
法はフォーム又はスラリーとして塗工するものである。
フォーム法では、微粉ドナー合金をポリウレタンのよう
な発泡剤と混合する。発泡混合物を内部通路３４に注入
する。後で加熱によりフォームが崩壊すると、微粉ドナ
ー合金が被保護内面３６上に堆積する。スラリー法で
は、微粉ドナー合金を液体アクリルのようなスラリー形
成剤と混合する。この混合物を液体状態で内部通路３４
に注入して、スラリーで被保護表面３６を被覆する。ス
ラリー形成キャリヤを蒸発・除去すると、被保護表面３
６に堆積したドナー合金が残る。

【００３１】段階７０で、被保護内面３６のドナー合金
が被保護表面内部に相互拡散するのに十分な時間、物品
とドナー合金を被覆温度に維持する。被覆温度範囲での
好ましい相互拡散時間７０は約１〜約１０時間であり、
図２に示すような保護領域４０が生ずる。

【００３２】任意には、保護すべき表面を、酸化物その
他の拡散阻害物質を基板４２の表面から除去する洗浄剤
（含ハライドクリーナー）で洗浄及びフラックス処理し
てもよい。塩化アンモニウムやフッ化アンモニウムや塩
化クロムのような水溶性の洗浄材は、溶剤に溶解し、こ
の溶液に物品を浸漬し乾燥することなどによって溶液を
表面に塗布すればよい。その結果、保護すべき表面に洗
浄材料の乾燥フィルムが形成される。別法として、三フ
ッ化アルミニウムのような洗浄材をキャリヤと混合して
表面に塗布してもよい。

【００３３】外面３８は任意段階ではあるが好ましくは
段階７２で保護する。まず、段階７４で外側保護層４６
を施工する。外側保護層４６は実施可能な方法であれば
どんな方法で施工してもよい。例えば、段階６４で用い
たのと同じ方法を段階７４でも用いてもよい。この場
合、段階６４と７４は同時に実施し得る。その他、気相
アルミナイジング、アパブザパックアルミナイジングな
ど公知の拡散アルミナイジング法を段階７４で用いても
よい。この場合、段階７４は段階６４の前、後又は同時
に実施し得る。

【００３４】一方、外側保護層４６はオーバーレイ皮膜
であってもよい。オーバーレイ保護皮膜４６は、これを
用いる場合、好ましくはＭＣｒＡｌＸ型である。外側保
護層４６は、物理蒸着（例えばスパッタリング、陰極ア
ーク、電子ビームなど）又は溶射のような実施可能な方
法で堆積すればよい。保護層４６の厚さは好ましくは約
０．０００５〜約０．０１０インチ、最も好ましくは約
０．００２〜約０．００７インチである。この場合、段
階７４は段階６４の前、後又は同時に実施し得る。

【００３５】任意には、段階７６で、外側保護層４６の
上にセラミック層４８を施工してもよい。セラミック層
４８の厚さは好ましくは約０．００３〜約０．０１０イ
ンチ、最も好ましくは約０．００５インチである。（図
２は縮尺通りではない。）。セラミック層４８は好まし
くはイットリア安定化ジルコニアであり、これは約２〜
約２０重量％、好ましくは約３〜約８重量％の酸化イッ
トリウムを含有する酸化ジルコニウムである。その他の
適当なセラミック材料も使用し得る。セラミック層４８
は物理蒸着や溶射のような実施可能な方法で堆積すれば
よい。段階７６は、これを用いる場合、段階７４（用い
る場合）の後、通常は段階６４の後に実施する。

【００３６】以上、例示を目的として本発明の特定の実
施形態について詳細に説明してきたが、本発明の技術的
思想及び技術的範囲から逸脱することなく、様々な変更
及び修正を行うことができる。よって、本発明は特許請
求の範囲以外の事項で限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 タービン動翼の斜視図。

【図２】 図１のタービン動翼の矢視２−２拡大断面
図。

【図３】 内部通路を被覆したガスタービン翼形部の製
造方法を示すブロックフロー図。

フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ・デビッド・リグネー アメリカ合衆国、オハイオ州、ミルフォー ド、ディアヘイヴン・コート、1097番 (72)発明者 マイケル・ジェームズ・バイマー アメリカ合衆国、オハイオ州、ラブラン ド、マイアミ・トレイルズ・ドライブ、 6607番

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品表面を保護する方法であって、 ニッケル基合金製の物品を用意する段階、 アルミニウムと他の１種以上の元素を含有するドナー合
   金を調製する段階、 ドナー合金を物品の被保護表面に施工する段階であっ
   て、ドナー合金を物品の被保護表面に接触させる段階
   と、物品及びドナー合金を、ドナー合金の絶対固相線温
   度の約０．７を上回るが、ドナー合金が物品の被保護表
   面に接触した凝縮相の形態に留まる被覆温度に加熱する
   段階とを含む段階、及びしかる後に、ドナー合金を物品
   の被保護表面中に相互拡散させる段階を含んでなる方
   法。
2. 【請求項２】 物品を用意する段階がガスタービンエン
   ジンの部品（２０）を用意する段階を含む、請求項１記
   載の方法。
3. 【請求項３】 物品を用意する段階がガスタービン翼形
   部（２２）を用意する段階を含む、請求項１記載の方
   法。
4. 【請求項４】 物品の被保護表面が物品の内面（３６）
   である、請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 物品の被保護表面が物品の外面（３８）
   である、請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 物品の被保護表面が物品の内面（３６）
   と外面（３８）を含む、請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 ドナー合金を調製する段階が、アルミニ
   ウムと、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、イットリ
   ウム、セリウム、白金、パラジウム及びこれらの混合物
   からなる群から選択される１種以上の他の元素とのドナ
   ー合金を調製する段階を含む、請求項１記載の方法。
8. 【請求項８】 ドナー合金を調製する段階が、アルミニ
   ウムとドナー合金の約３０重量％以下の量のクロムとを
   含むドナー合金を調製する段階を含む、請求項１記載の
   方法。
9. 【請求項９】 ドナー合金を調製する段階が、アルミニ
   ウムとドナー合金の約６４重量％以下の量の白金とを含
   むドナー合金を調製する段階を含む、請求項１記載の方
   法。
10. 【請求項１０】 ドナー合金を調製する段階が、アルミ
    ニウムとドナー合金の約６０重量％以下の量のパラジウ
    ムとを含むドナー合金を調製する段階を含む、請求項１
    記載の方法。
11. 【請求項１１】 ドナー合金を調製する段階が、ドナー
    合金に融点降下剤を添加する段階を含む、請求項１記載
    の方法。
12. 【請求項１２】 輸送段階が、ドナー合金を含むスラリ
    ーを形成して、該スラリーを被保護表面に搬送する段階
    を含む、請求項１記載の方法。
13. 【請求項１３】 輸送段階が、ドナー合金を含むフォー
    ムを形成して、該フォームを被保護表面に搬送する段階
    を含む、請求項１記載の方法。
14. 【請求項１４】 相互拡散段階が、ドナー合金を被保護
    表面中に約１〜１０時間相互拡散させる段階を含む、請
    求項１記載の方法。
15. 【請求項１５】 加熱段階が、物品及びドナー合金を約
    １７００〜２１００°Ｆの温度に加熱する段階を含む、
    請求項１記載の方法。
16. 【請求項１６】 ドナー合金が被覆温度で固体状態であ
    る、請求項１記載の方法。
17. 【請求項１７】 ドナー合金が被覆温度で液体状態であ
    る、請求項１記載の方法。
18. 【請求項１８】 ドナー合金が２種以上の他の元素を含
    有する、請求項１記載の方法。
19. 【請求項１９】 物品表面の保護方法であって、 物品の外部と連通しているとともに内部被保護表面（３
    ６）を有する内部通路（３４）を有するニッケル基合金
    製物品を用意する段階、 アルミニウムと他の１種以上の元素を含有するドナー合
    金を調製する段階、 ドナー合金を物品の内部被保護表面（３６）に施工する
    段階であって、ドナー合金を物品の内部被保護表面（３
    ６）に接触させる段階と、物品及びドナー合金を、ドナ
    ー合金の絶対固相線温度の約０．７を上回るが、ドナー
    合金が物品の被保護表面に接触した凝縮相の形態に留ま
    る被覆温度に加熱する段階とを含む段階、及びしかる後
    に、ドナー合金を物品の内部被保護表面（３６）中に相
    互拡散させる段階を含んでなる方法。
20. 【請求項２０】 前記物品がさらに外面（３８）も有し
    ており、当該方法が、外部保護皮膜（４４）を外面（３
    ８）に施工する追加段階を含む、請求項１９記載の方
    法。