▶ ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
特許7504568水溶性層を有するプラグを使用したコーティングプロセス中における構成要素の孔の保護
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-14
(45)【発行日】2024-06-24
(54)【発明の名称】水溶性層を有するプラグを使用したコーティングプロセス中における構成要素の孔の保護
(51)【国際特許分類】
C23C 30/00 20060101AFI20240617BHJP
B22D 31/00 20060101ALI20240617BHJP
F01D 25/00 20060101ALI20240617BHJP
C23C 4/02 20060101ALN20240617BHJP
【ＦＩ】
C23C30/00 E
B22D31/00 Z
F01D25/00 L
F01D25/00 X
C23C4/02
【請求項の数】
9
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2019149012
(22)【出願日】2019-08-15
(65)【公開番号】P2020029619
(43)【公開日】2020-02-27
【審査請求日】2022-08-08
(31)【優先権主張番号】16/110,569
(32)【優先日】2018-08-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】515322297
【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
(74)【代理人】
【識別番号】100129779
【弁理士】
【氏名又は名称】黒川 俊久
(74)【代理人】
【識別番号】100151286
【弁理士】
【氏名又は名称】澤木 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(72)【発明者】
【氏名】ヤン・ツゥイ
(72)【発明者】
【氏名】スリカンス・カンドゥルドゥ コッティリンガム
(72)【発明者】
【氏名】ジョナサン・マシュー ロマス
(72)【発明者】
【氏名】ブライアン・リー トリッソン
【審査官】隅川 佳星
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－３０６７６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３４２７０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３４３２０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－００７２７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１３２２６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１０８５８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０９６２５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０６４５４１５６（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０１９３９８０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／００５２２００（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／００７９２８８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０５４６４７２３（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２２Ｄ ３１／００
Ｃ２３Ｃ ４／００ － ４／１８
Ｃ２３Ｃ ３０／００
Ｆ０１Ｄ １／００ － １／３８
５／００ － ５／３４
Ｆ０２Ｃ ７／００ － ７／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
コーティング（２４０）プロセス中に構成要素（１７０）の孔（１６２）を維持するためのプラグ（２１０）であって、当該プラグ（２１０）が、水不溶性コア（２１２）と、
前記水不溶性コア（２１２）の外側表面（１７４、２１６、２１９、２２２）の少なくとも一部を囲む水溶性層（２１４）であって、前記水溶性層（２１４）が、前記コーティング（２４０）プロセス中に前記孔（１６２）の内部表面と係合する水溶性層（２１４）と
を備える、プラグ（２１０）。
【請求項2】
前記水不溶性コア（２１２）が、鋼、金属合金又は超合金のうちの１つを含む、請求項１に記載のプラグ（２１０）。
【請求項3】
前記水溶性層（２１４）が、ａ）アルミナ、ジルコン、リン酸水素ナトリウム及び糖、又はｂ）ポリエチレングリコール、塩化ナトリウム、雲母粉末及び可塑剤のうちの１つを含む、請求項１に記載のプラグ（２１０）。
【請求項4】
前記水不溶性コア（２１２）及び前記水溶性層（２１４）が、細長い本体（２１８）を形成する、請求項１に記載のプラグ（２１０）。
【請求項5】
前記細長い本体（２１８）が、円筒形状を有する、請求項４に記載のプラグ（２１０）。
【請求項6】
前記細長い本体（２１８）が、その少なくとも一端（２２０）で先細にされている、請求項４に記載のプラグ（２１０）。
【請求項7】
前記水溶性層（２１４）が、前記孔（１６２）と嵌合するように構成された第１の部分（２３０）と、前記構成要素（１７０）の外側表面（１７４、２１６、２１９、２２２）に当接するための前記孔（１６２）よりも大きい寸法を有する第２の部分（２３２）とを含む、請求項１に記載のプラグ（２１０）。
【請求項8】
前記水不溶性コア（２１２）が、当該プラグ（２１０）の断面積の３５～９５％を占める、請求項１に記載のプラグ（２１０）。
【請求項9】
当該プラグ（２１０）の断面形状が、前記構成要素（１７０）の外側表面（１７４、２１６、２１９、２２２）にある前記孔（１６２）の内部断面形状と嵌合するように構成される、請求項１に記載のプラグ（２１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、構成要素のコーティングに関し、より具体的には、水不溶性コア上に水溶性層を有するプラグを使用してコーティングプロセス中に構成要素の孔を保護する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービン構成要素などの産業機械は、多くの場合、材料の能力を高めるために構成要素の壁に冷却孔を含む。冷却孔は、構成要素の冷却チャンバと流体連通し、冷却チャンバが冷却孔を通して冷却剤を構成要素の外側表面に送達する。ガスタービンバケットやノズルなどの構成要素は、断熱および酸化防止のために、典型的には局所的にまたはその表面全体にわたってボンドコーティングおよび／または遮熱コーティング（ＴＢＣ）でコーティングされている。
【0003】
構成要素の元の製造中、通常、コーティングが最初に構成要素上に適用され、次に冷却孔がコーティングおよび構成要素の壁厚に直接ドリル加工されて構成要素の冷却チャンバに達する。あるいは、鋳造プロセスでは、使い捨てのプラグを鋳造金型の所定の位置に配置して冷却孔を作成することができる。例えば、水溶性セラミックのコアプラグが鋳造中に冷却孔を作成するために使用されている。
【0004】
例えば、しばらく使用した後の構成要素のサービス中、コーティングの修理または交換が必要になる場合がある。この場合、冷却孔はすでに所定の位置にある。冷却孔が再コーティング中に塞がれると、冷却孔および構成要素の有効性が低下することがある。現在の冷却孔の修理技術には、再コーティングの前にマスキングエポキシを適用して冷却孔を埋めることが含まれる。マスキングエポキシは、再コーティングプロセス後に冷却孔から取り除く必要がある。マスキングエポキシの適用および除去は、時間と労力がかかり、かつ高価である。このプロセスは、冷却孔を許容できないほど拡大する可能性もある。
【発明の概要】
【0005】
本開示の第１の態様は、コーティングプロセス中に構成要素の孔を維持するためのプラグを提供し、プラグは、水不溶性コアと、水不溶性コアの外側表面の少なくとも一部を囲む水溶性層であって、水溶性層は、コーティングプロセス中に孔の内部表面と係合する水溶性層とを備える。
【0006】
本開示の第２の態様は、コーティングプロセス中に構成要素の孔を保護する方法を提供し、方法は、プラグを孔に載置することであって、プラグは、水不溶性コア、および金属コアの外側表面の少なくとも一部を囲む水溶性層を含むことと、プラグおよび構成要素の少なくとも一部の上にコーティングを適用することと、構成要素を水に浸漬して水溶性層を溶解し、水不溶性コアの除去を可能にすることと、孔の上からコーティングを、かつ孔の中から水不溶性コアを除去することとを含む。
【0007】
本開示の例示的な態様は、本明細書で説明される問題および／または検討されていない他の問題を解決するように設計される。
【0008】
本開示のこれらのおよび他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて、本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】ガスタービンシステムの形態の例示的な産業機械の概略図である。
【図3】本開示の実施形態を採用することができるタービンロータブレードの形態の例示的な構成要素の斜視図である。
【図6】本開示の実施形態による、水不溶性コアおよびその上の水溶性層を含むプラグの断面図である。
【図8】本開示の実施形態による、プラグを有する構成要素の一対の孔の上にコーティングを適用する断面図である。
【図9】本開示の実施形態による、プラグを有する構成要素の一対の孔の上に別のコーティングを適用する断面図である。
【図10】本開示の実施形態による、構成要素を水に浸漬してプラグ上の水溶性層を溶解する断面図である。
【図11】本開示の実施形態による、構成要素の一対の孔から水不溶性コアを除去する断面図である。
【図12】本開示の実施形態による、一対の孔およびその上の新しいコーティングを有する構成要素の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本開示の図面は、必ずしも原寸に比例しないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様だけを示すことを目的としており、したがって、本開示の範囲を限定するものと考えるべきではない。図面では、図面間で類似する符号は類似する要素を表す。
【0011】
最初の問題として、本開示を明確に説明するために、関連する機械構成要素を参照して説明するときに、特定の専門用語を選択することが必要になる。これを行う場合、可能な限り、一般的な工業専門用語が、その受け入れられた意味と同じ意味で使用および採用される。別途記載のない限り、このような専門用語は、本出願の文脈および添付の特許請求の範囲と一致する広義の解釈を与えられるべきである。当業者であれば、多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なるまたは重複する用語を使用して参照されることがあることを理解するであろう。単一の部品であるとして本明細書に記載され得るものは、複数の構成要素からなるものとして別の文脈を含み、かつ別の文脈で参照されてもよい。あるいは、複数の構成要素を含むものとして本明細書に記載され得るものは、単一の部品として他の場所で参照されてもよい。
【0012】
ある要素または層が別の要素または層に対して「上に」、「係合される」、「係合解除される」、「接続される」、または「結合される」と言及される場合には、他の要素または層に対して直接的に上に、係合され、接続され、または結合されてもよいし、あるいは介在する要素または層が存在してもよい。逆に、ある要素が、別の要素または層に対して「直接上に」、「直接係合される」、「直接接続される」または「直接結合される」と言及される場合には、介在する要素または層は存在しなくてもよい。要素間の関係について説明するために使用される他の語も、同様に解釈されるべきである（例えば、「～の間に」に対して「直接～の間に」、「～に隣接して」に対して「直接～に隣接して」など）。本明細書で使用する場合、「および／または」という用語は、関連する列挙された項目のいずれかおよび１つまたは複数のすべての組合せを含む。
【0013】
図１は、例示的な産業機械の概略図を示し、その構成要素は、本開示の実施形態による方法の主題であり得る。この例では、機械は、燃焼またはガスタービンシステムの形態のターボ機械１００を含む。ターボ機械１００は、圧縮機１０２と、燃焼器１０４とを含む。燃焼器１０４は、燃焼領域１０６と、燃料ノズルアセンブリ１０８とを含む。ターボ機械１００はまた、タービン１１０と、共通の圧縮機／タービンシャフト１１２（ロータ１１２と呼ばれることもある）とを含む。一実施形態では、燃焼タービンシステムは、ゼネラルエレクトリック社（米国サウスカロライナ州グリーンビル）から市販されているＭＳ７００１ＦＢエンジン（７ＦＢエンジンと呼ばれることもある）である。本開示は、いかなる特定の産業機械に限定されず、またいかなる特定の燃焼タービンシステムにも限定されるものではなく、例えば、ゼネラルエレクトリック社のＭＳ７００１ＦＡ（７ＦＡ）、ＭＳ９００１ＦＡ（９ＦＡ）、７ＨＡおよび９ＨＡエンジンモデルを含む他のエンジンと関連して実装することができる。さらに、本開示は、いかなる特定のターボ機械に限定されるものではなく、例えば、蒸気タービン、ジェットエンジン、圧縮機、ターボファンなどに適用可能とすることができる。
【0014】
動作中、空気は圧縮機１０２を通って流れ、圧縮空気が燃焼器１０４に供給される。具体的には、圧縮空気は、燃焼器１０４と一体の燃料ノズルアセンブリ１０８に供給される。アセンブリ１０８は、燃焼領域１０６と流れ連通している。燃料ノズルアセンブリ１０８はまた、燃料源（図１には図示せず）と流れ連通しており、燃料および空気を燃焼領域１０６に導く。燃焼器１０４は、燃料を点火して燃焼させる。燃焼器１０４は、ガス流熱エネルギーが機械的回転エネルギーに変換されるタービンアセンブリ１１０と流れ連通している。タービンアセンブリ１１０は、ロータ１１２に回転可能に結合し、ロータ１１２を駆動するタービン１１１を含む。圧縮機１０２はまた、ロータ１１２に回転可能に結合される。例示的な実施形態では、複数の燃焼器１０４および燃料ノズルアセンブリ１０８が存在する。
【0015】
図２は、図１のガスタービンシステムと共に使用することができるターボ機械１００（図１）の例示的なタービンアセンブリ１１０の断面図を示す。タービンアセンブリ１１０のタービン１１１は、ターボ機械１００の静止ケーシング１２２に結合され、回転ブレード１２４の列に軸方向に隣接するノズルまたはベーン１２０の列を含む。ノズルまたはベーン１２６は、半径方向外側プラットフォーム１２８および半径方向内側プラットフォーム１３０によってタービンアセンブリ１１０に保持され得る。タービンアセンブリ１１０のブレード１２４の列は、ロータ１１２に結合され、ロータと共に回転する回転ブレード１３２を含む。回転ブレード１３２は、ロータ１１２に結合された半径方向内向きプラットフォーム１３４（ブレードの根元にある）と、半径方向外向き先端シュラウド１３６（ブレードの先端にある）とを含むことができる。本明細書で使用する場合、「ブレード」または「高温ガス経路構成要素」という用語は、別途記載のない限り、静止ベーンまたはブレード１２６および回転ブレード１３２を集合的に指すものとする。
【0016】
図３は、本開示の教示を採用することができるターボ機械１００の例示的な構成要素１７０を示す。図３は、タービンロータブレード１３２の斜視図を示しているが、本開示の実施形態が適用され得る構成要素は大きく異なり、任意の産業機械に由来し得ることを強調する。タービンロータブレード１３２は、ロータブレード１３２がロータ１１２（図２）に取り付けられる根元１４０を含む。根元１４０は、ロータ１１２（図２）のロータホイール１４４（図２）の周囲にある対応するダブテールスロットに装着するように構成されたダブテール１４２を含むことができる。根元１４０は、ダブテール１４２と、翼形部１５０と根元１４０の接合部に配置され、タービンアセンブリ１１０を通る流路の内側境界の一部を画定するプラットフォーム１４８との間に延びるシャンク１４６をさらに含むことができる。翼形部１５０は、作動流体の流れを遮断してロータディスクを回転させるロータブレード１３２の能動構成要素であることが理解されよう。ロータブレード１３２の翼形部１５０は、対向する前縁１５６と後縁１５８との間にそれぞれ軸方向に延びる、凹状正圧側（ＰＳ）外側壁１５２と、円周方向または横方向に対向する凸状負圧側（ＳＳ）外側壁１５４とを含むことがわかる。側壁１５６および１５８もまた、プラットフォーム１４８から外側先端１６０に半径方向に延びる。
【0017】
図４は、図３の線Ａ－Ａに沿った構成要素１７０の壁１６８および内部の一対の例示的な孔１６２の拡大断面図を示す。本明細書では孔１６２を冷却孔として説明するが、本開示の教示は、異なる機能を有する孔に適用することができることを強調する。当技術分野で理解されるように、冷却剤１７２は、冷却孔１６２に送達されて壁１６８、構成要素１７０およびその外側表面１７４を冷却する。当技術分野で理解されるように、構成要素１７０、例えば、翼形部１５０（図３）は、冷却剤１７２、例えば、空気をその外側表面１７４の多数の冷却孔１６２に供給する冷却チャンバ１７６を内部に含むことができる。冷却チャンバ１７６および冷却孔１６２は、多種多様な経路およびレイアウトを有し得る。構成要素１７０はまた、例えば、熱および酸化条件などのターボ機械１００の内部環境から構成要素を保護するために、ボンドコーティング１８０およびその上の遮熱コーティング（ＴＢＣ）１８２（本明細書でより詳細に説明される）を含むことができる。
【0018】
本開示の実施形態は、ロータブレード１３２に関して説明されるが、その表面に冷却孔または他の孔を有し、コーティングプロセス中に保護を必要とする実質的にあらゆる構成要素、例えば、静止ベーン１２６（図２）および他の構成要素に等しく適用可能である。構成要素１７０は、例えば、高温ガス経路構成要素のための任意の現在知られているまたは今後開発される金属または合金を含むことができる。例えば、構成要素１７０は、鉄基、コバルト基および／またはニッケル基超合金を含んでもよい。本明細書で使用する場合、「超合金」は、限定はしないが、Ｒｅｎｅ１０８、ＣＭ２４７、Ｈａｙｎｅｓ合金、Ｉｎｃａｌｌｏｙ、ＭＰ９８Ｔ、ＴＭＳ合金、ＣＭＳＸ単結晶合金のような高い機械的強度、高い熱クリープ変形抵抗など、従来の合金と比較して多数の優れた物理的特性を有する合金を指す。一実施形態では、本開示の教示が特に有利であり得る超合金は、高いガンマプライム（γ’）値を有する超合金である。「ガンマプライム」（γ’）は、ニッケル基合金の主要な強化相である。例示的な高ガンマプライム超合金は、限定はしないが、Ｒｅｎｅ１０８、Ｎ５、ＧＴＤ４４４、ＭａｒＭ２４７およびＩＮ７３８を含む。
【0019】
上述のように、本開示は、コーティングプロセス中に構成要素１７０の孔１６２を保護する方法を提供する。特に、使用期間が経過した後、構成要素１７０は、例えば、摩耗しているか、または構成要素１７０をターボ機械１００の内部環境にさらす可能性のある破片を内部に含む場合があるその外側コーティング１８０、１８２の修理または交換を必要とし得る。本明細書で述べたように、孔１６２が再コーティング中に塞がれると、孔、例えば、冷却孔としての有効性、および構成要素に非常に重大な悪影響が生じる。さらに、孔のサイズが変化すると、例えば、冷却孔としての有効性にも影響する可能性がある。方法は、使用済みの構成要素１７０について説明され得るが、新しいまたは使用済みの構成要素と共に採用され得る。孔はすでに所定の位置にあり、必要に応じて構成されており、構成要素の元の製造中とは対照的にドリル加工などの機械加工による変更を必要としない、または可能にしないため、使用済みの構成要素１７０に特に適用可能である。
【0020】
本開示の実施形態によれば、図５に示すように、プラグ２１０は、１つまたは複数の孔１６２に載置されてコーティングプロセス中に孔を保護する。図５は、古いコーティング１８０、１８２が除去され、外側表面１７４が再コーティングのために準備された、例えば、残留物が洗浄された、所望の形状に形成されたなどの後の構成要素１７０の一対の例示的な孔１６２の断面図を示す。図５におよび図６の単一のプラグの断面図に示すように、プラグ２１０は、水不溶性コア２１２と、水不溶性コア２１２の外側表面２１６の少なくとも一部を囲む水溶性層２１４とを含むことができる。説明されるように、水溶性層２１４は、コーティングプロセス中に孔１６２の内部表面と係合する。
【0021】
水溶性層２１４は、多種多様な形態をとることができる。一実施形態では、水溶性層２１４は、水溶性セラミックを含むことができる。一例では、水溶性セラミックは、アルミナ、ジルコン、リン酸水素ナトリウムおよび糖を含んでもよい。１つの特定の実施形態では、水溶性層２１４は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第６，０２４，７８７号に記載されている配合物のいずれかを含むことができる。例えば、水溶性セラミック層は、約６０～７０重量％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末、約１５～２５重量％のジルコン（ＺｒＳｉＯ４）粉末、約５～１５重量％のリン酸水素ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）および約５重量％の糖を含み得る。層の水不溶性コア２１２への適用を支援するためにろう付け結合剤ゲルを採用してもよいが、プラグ２１０から水分を除去する後の熱プロセス中に除去され得る。別の実施形態では、水溶性層２１４は、ポリエチレングリコール、塩化ナトリウム、雲母粉末およびポリエチレンやパラフィンなどの可塑剤を含んでもよい。他の配合物も可能であり、本開示の範囲内で考慮される。水溶性層２１４は、水不溶性コア２１２（図５～図８）の全長を囲むことができるが、孔１６２が水溶性層２１４と嵌合するコアを囲むだけでよい。例えば、図９は、水不溶性コア２１２の一部のみが水溶性層２１４によって囲まれている、すなわち、孔１６２がプラグと嵌合するプラグ２１０を示す。図１０の非限定的な例に示すように、水溶性層２１４はまた、水不溶性コア２１２の端部２２０を囲むことができる。
【0022】
水不溶性コア２１２は、水に溶解せず、十分に硬く、かつコーティングプロセス中に予想され得るどんな環境にも耐えることができる任意の材料を含むことができる。図７に示す一実施形態では、プラグ２１０は、シールド金属アーク溶接（ＳＭＡＷ）電極（手動金属アーク溶接（ＭＭＡまたはＭＭＡＷ）またはスティック溶接としても知られる）と同様に形成されてもよい。この分野で理解されているように、ＳＭＡＷ電極は、金属コアを含み、フラックスがコアを囲んでいる。プラグ２１０は、水溶性層材料を押出プレスでペースト状に供給し、水不溶性コア２１２をダイに通し、したがって水溶性層２１４を水不溶性コア２１２に取り付けることによって作製することができる。図７は、この手法によって形成されたプラグの長さの断面図を示す。押出後、プラグの長さを熱プロセスにさらして水分を除去し、材料を共に焼結することができる。図７に示すように、任意の所望の長さのプラグ２１０を得られた押出物から切断することができる。いずれにしても、プラグ２１０は、孔１６２を収容するのに望ましい任意の長さを有することができる細長い本体２１８（図６）を含む。プラグ２１０がこのように形成される場合、水不溶性コア２１２は、鋼、金属合金および超合金を含んでもよい。
【0023】
別の実施形態では、プラグ２１０は、水溶性層２１４を水不溶性コア２１２に接着させることができる任意の方法、例えば、噴霧、成形などによって形成されてもよい。この場合、水不溶性コア２１２は、コーティングプロセス中に予想され得るどんな環境にも耐えることができる、十分に硬い材料、例えば、合金鋼、ステンレス鋼、超合金などを含むことができる。ここでも、プラグ２１０は、孔１６２を収容するのに望ましい任意の長さを有することができる細長い本体２１８（図６）を含むことができる。
【0024】
プラグ２１０の細長い本体２１８、特に、水溶性層２１４の外側表面２１９は、所望の任意の断面形状を有することができる。典型的には、プラグ２１０は、構成要素１７０の外側表面１７４にある孔１６２の内部断面形状と嵌合するように構成された断面形状を有する。例えば、プラグ２１０は、円筒形状、すなわち、円形断面を有するロッド形状であってもよく、孔１６２は円形である。プラグ２１０の細長い本体２１８はまた、孔１６２との嵌合を確実にし、および／またはその上に所望のコーティングの形成を可能にするために、任意の他の形状を有してもよい。公差は、例えば、スリップフィット、締まりばめなど、所望の任意のレベルにすることができる。水不溶性コア２１２および水溶性層２１４は、同じ断面形状を有していてもよく、または異なっていてもよい。さらに、水溶性層２１４の厚さは、ユーザが選択することができる。例えば、水不溶性コア２１２は、プラグ２１０の断面積の約３５～９５％を占め、水溶性層２１４が断面積の残りを消費する。
【0025】
図６に示すように、細長い本体２１８は、その少なくとも一端２２０で先細にされてもよい。すなわち、細長い本体２１８の端部２２０の表面は、その外側表面２２２に対して垂直ではない。限定はしないが、尖った端部、丸みを帯びた端部、弾丸形状の端部など、他の形状も可能である。プラグ２１０の挿入、除去、または適用中のコーティング２４０、２４２（図８および図９）の制御、例えば、流れ方向、厚さなどを支援するために、異なる形状の端部２２０が望ましい場合がある。
【0026】
図５および図６を参照すると、プラグ２１０を孔１６２に載置することは、水不溶性コア２１２の端部２２８が適用されるコーティング２４０、２４２（図８および図９）の厚さよりも大きい距離だけ孔１６２から延びるようにプラグを載置することを含み得る。この機能を提供するために、水溶性層２１４は、孔１６２と嵌合するように構成された第１の部分２３０と、構成要素１７０の外側表面１７４に当接するための孔１６２よりも大きい寸法を有する第２の部分２３２とを含むことができる。このようにして、孔１６２に対するプラグ２１０の一部を挿入することができ、水不溶性コア２１２の端部２２８は、コーティングが適用された後（図８～図９）、コーティング２４０、２４２（図８および図９）の厚さよりも大きい距離だけ孔１６２から延びることができる。また、孔１６２へのプラグ２１０の深さが制御されるため、プラグを除去することができない状況を回避することができる。ここで、第２の部分２３２は、水不溶性コア２１２を使用後に除去することができるように配置するような寸法である。第２の部分２３２は、材料を除去することによって、例えば、エッチングまたは機械加工によって形成することができ、または第２の部分２３２は、材料を細長い本体２１８に追加することによって、例えば、コーティングまたは他の追加の材料によって形成することができる。水溶性層２１４は、すなわち、コーティングプロセス中に孔１６２の内部表面と係合する。
【0027】
図８および図９を参照すると、方法の次のステップにおいて、コーティングがプラグ２１０および構成要素１７０の少なくとも一部の上に適用される。この例では、２つのコーティング２４０、２４２が適用されているが、これはすべての場合に必要なわけではない。図８に示す非限定的な例では、このプロセスは、ボンドコーティング２４０を適用することを含む。ボンドコーティング２４０は、限定はしないが、ニッケルまたは白金アルミナイド、ニッケルクロムアルミニウムイットリウム（ＮｉＣｒＡｌＹ）またはニッケルコバルトクロムアルミニウムイットリウム（ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ）などの任意の現在知られているまたは今後開発されるボンドコート材料を含んでもよい。図９に示す非限定的な例では、このプロセスはまた、または代替的に、遮熱コーティング（ＴＢＣ）２４２を適用することを含み得る。ＴＢＣ２４２は、限定はしないが、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ムライトおよびアルミナなどの任意の現在知られているまたは今後開発されるＴＢＣ材料を含んでもよい。ＴＢＣ２４２は、熱成長酸化物などの追加の層も含むことができる。図９に示すように、このプロセスはまた、コーティングを構成要素１７０の外側表面１７４に結合するために、ボンドコーティング２４０およびＴＢＣ２４２を指定の期間、例えば、約６００℃で熱処理することを含み得る。水不溶性コア２１２および水溶性層２１４の各々は、この熱処理に耐えるように構成されなければならない。
【0028】
図１０に示すように、コーティングされると、構成要素１７０は水２５０に浸漬されて水溶性層２１４を溶解し、水不溶性コア２１２の除去を可能にする（図１１参照）。水溶性層２１４は、冷却チャンバ１７６から入る水を介して水２５０にさらされてもよい。水２５０は、水溶性層２１４の溶解を支援するために循環され得る。水溶性層２１４を溶解するのに必要な浸漬の期間、すなわち、時間は、例えば、水溶性層２１４の厚さ、水溶性層２１４の材料、水の流量などに依存し得る。
【0029】
図１１に示すように、水溶性層２１４が溶解すると、水不溶性コア２１２は孔１６２内に緩く位置する。すなわち、水溶性層２１４は、もはや孔１６２の内部表面に係合しない。図１１は、例えば、任意の既知の方法による孔１６２の上からのコーティング２４０、２４２の除去、および孔１６２の中からの水不溶性コア２１２の除去を示す。水溶性層２１４の第２の部分２３２（図６）は、水不溶性コア２１２の端部２２８をコーティング２４０、２４２の厚さよりも大きい距離だけ孔１６２から延びるように配置するため、水不溶性コア２１２は、例えば、手で、構成要素を反転させることによって、または容易に入手可能なツールによって簡単に除去することができる。
【0030】
図１２に示すように、プラグ２１０はコーティングプロセス中に孔１６２を確実に保護し、孔１６２は何らかの方法で再加工する必要がない。孔１６２は、当初の設計通り、または使用後の形状を維持しており、新しいコーティング２４０、２４２が適用されている。プラグ２１０の使用は、従来のマスキング手法よりも速く、簡単で、かつ安価であり、いくつかのコーティングプロセスで観察される可能性のある様々な腐食性および／または酸化性環境で使用することができる。
【0031】
上記の図面は、本開示のいくつかの実施形態による関連する処理のいくつかを示す。これに関して、各図面は、説明された方法の実施形態に関連するプロセスを表してもよい。いくつかの代替的な実施では、図面で説明した動作は、図で示した順序から外れて生じてもよいし、あるいは、例えば、関連する動作に応じて、実際には実質的に同時に、または逆の順序で実行されてもよいことにも留意されたい。また、当業者であれば、付加的なステップを追加することができることを認識するであろう。
【0032】
本明細書で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「この（ｔｈｅ）」は、特に明示しない限り、複数形も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの組が存在することまたは追加することを除外しないことがさらに理解されよう。「任意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」または「任意に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、続いて記載された事象または状況が生じてもよいし、また生じなくてもよいことを意味し、かつ、その説明が、事象が起こる場合と、事象が起こらない場合と、を含むことを意味する。
【0033】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、近似を表す文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」および「実質的に」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限定は組合せおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。範囲の特定の値に適用される「約」は、両方の値に適用され、値を測定する機器の精度に特に依存しない限り、記載された値の＋／－１０％を示すことができる。
【0034】
下記の特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作および均等物は、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を遂行するための、一切の構造、材料または動作を包含することが意図されている。本開示の記述は、例示および説明の目的で提示されたもので、網羅的であることも、または本開示を開示した形態に限定することも意図されていない。多くの変更および変形は、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。本開示の原理および実際の応用を最もよく説明し、想定される特定の使用に適するように様々な変更を伴う様々な実施形態の開示を他の当業者が理解できるようにするために、実施形態を選択し説明した。
【符号の説明】
【0035】
１００ ターボ機械
１０２ 圧縮機
１０４ 燃焼器
１０６ 燃焼領域
１０８ 燃料ノズルアセンブリ
１１０ タービンアセンブリ、タービン
１１１ タービン
１１２ ロータ、圧縮機／タービンシャフト
１２０ ノズル、ベーン
１２２ 静止ケーシング
１２４ 回転ブレード
１２６ ノズル、静止ベーン、ブレード
１２８ 半径方向外側プラットフォーム
１３０ 半径方向内側プラットフォーム
１３２ 回転ブレード、タービンロータブレード
１３４ 半径方向内向きプラットフォーム
１３６ 半径方向外向き先端シュラウド
１４０ 根元
１４２ ダブテール
１４４ ロータホイール
１４６ シャンク
１４８ プラットフォーム
１５０ 翼形部
１５２ 凹状正圧側（ＰＳ）外側壁
１５４ 凸状負圧側（ＳＳ）外側壁
１５６ 前縁、側壁
１５８ 後縁、側壁
１６０ 外側先端
１６２ 冷却孔
１６８ 壁
１７０ 構成要素
１７２ 冷却剤
１７４ 外側表面
１７６ 冷却チャンバ
１８０ ボンドコーティング、古いコーティング、外側コーティング
１８２ 遮熱コーティング（ＴＢＣ）、古いコーティング、外側コーティング
２１０ プラグ
２１２ 水不溶性コア
２１４ 水溶性層
２１６ 外側表面
２１８ 細長い本体
２１９ 外側表面
２２０ 端部、一端
２２２ 外側表面
２２８ 端部
２３０ 第１の部分
２３２ 第２の部分
２４０ ボンドコーティング、新しいコーティング
２４２ 遮熱コーティング（ＴＢＣ）、新しいコーティング
２５０ 水
１０２ 圧縮機
１０４ 燃焼器
１０６ 燃焼領域
１０８ 燃料ノズルアセンブリ
１１０ タービンアセンブリ、タービン
１１１ タービン
１１２ ロータ、圧縮機／タービンシャフト
１２０ ノズル、ベーン
１２２ 静止ケーシング
１２４ 回転ブレード
１２６ ノズル、静止ベーン、ブレード
１２８ 半径方向外側プラットフォーム
１３０ 半径方向内側プラットフォーム
１３２ 回転ブレード、タービンロータブレード
１３４ 半径方向内向きプラットフォーム
１３６ 半径方向外向き先端シュラウド
１４０ 根元
１４２ ダブテール
１４４ ロータホイール
１４６ シャンク
１４８ プラットフォーム
１５０ 翼形部
１５２ 凹状正圧側（ＰＳ）外側壁
１５４ 凸状負圧側（ＳＳ）外側壁
１５６ 前縁、側壁
１５８ 後縁、側壁
１６０ 外側先端
１６２ 冷却孔
１６８ 壁
１７０ 構成要素
１７２ 冷却剤
１７４ 外側表面
１７６ 冷却チャンバ
１８０ ボンドコーティング、古いコーティング、外側コーティング
１８２ 遮熱コーティング（ＴＢＣ）、古いコーティング、外側コーティング
２１０ プラグ
２１２ 水不溶性コア
２１４ 水溶性層
２１６ 外側表面
２１８ 細長い本体
２１９ 外側表面
２２０ 端部、一端
２２２ 外側表面
２２８ 端部
２３０ 第１の部分
２３２ 第２の部分
２４０ ボンドコーティング、新しいコーティング
２４２ 遮熱コーティング（ＴＢＣ）、新しいコーティング
２５０ 水
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】