JP2014227555A - 遮熱コーティングの補修方法及びガスタービンの高温部品 - Google Patents

Abstract

【課題】剥離が生じた遮熱コーティングの補修を容易に行うことができ、また、遮熱コーティングの補修部と基材との密着性を向上させることが可能な遮熱コーティングの補修方法を提供する。【解決手段】実施形態の遮熱コーティングの補修方法は、基材４０上に形成された遮熱コーティング４１の損傷部分を除去する遮熱コーティング除去工程と、セラミックシート５２の一方の面にメタライズ処理を施しメタライズ層５３を形成するメタライズ層形成工程と、損傷部が除去された前記基材４０の表面に、低融点金属層５４を介して、メタライズ層５３を基材４０側に対向させてセラミックシート５２を配置するセラミックシート配置工程と、低融点金属層５４を加熱して溶融させる加熱溶融工程と、を有する。【選択図】図１７

Description

本発明の実施形態は、遮熱コーティングの補修方法及びガスタービンの高温部品に関する。

ガスタービン発電プラントでは、ガスタービンと同軸に設けられた圧縮機の駆動によって圧縮された圧縮空気、および燃料を燃焼器に導入し、これらを燃焼器ライナの燃焼室内で燃焼させる。燃焼により発生した高温の燃焼ガスは、トランジションピースを経て、静翼および動翼からなるタービン部へ導入され、膨張して動翼を回転駆動させる。ガスタービン発電プラントでは、この回転駆動による運動エネルギを利用して、発電機などが回転駆動して発電を行っている。

このようなガスタービンの高温部品である、燃焼器ライナ、トランジションピース、タービン部の静翼および動翼は、基材上に、遮熱コーティングが設けられている。遮熱コーティングは、一般的に、基材の表面に形成された、金属材料からなる金属層（ボンド層）と、この金属層上に形成された、セラミックス材料からなるセラミックス層（トップ層）を備えている。

ガスタービンの入口ガスの温度は、タービン効率を高めるため、近年、上昇の一途をたどっており、燃焼ガスの温度が、コーティング材料の耐用温度を超える場合がある。このため、ガスタービンの高温部品の耐熱性をより高める観点から、部分安定化ジルコニアを使用した遮熱コーティング材料が、燃焼器のほか、静翼、動翼に採用されている。

しかしながら、このようなガスタービンの高温部品の遮熱コーティングは、ガスタービンの運転に伴い、熱応力や金属層（ボンド層）の酸化、エロージョンなどにより、剥離が発生することがある。遮熱コーティングが剥離すると、基材表面の温度が上昇して基材の劣化が進行する。このため、ガスタービンの高温部品については定期的な点検が行われ、点検毎に補修が行われている。

従来、遮熱コーティングの補修方法としては、ガスタービンの高温部品の全領域のセラミックス層（トップ層）及び金属層（ボンド層）を完全に除去した後、再び溶射により金属層（ボンド層）およびセラミックス層（トップ層）を形成して遮熱コーティングを構成する、完全再コーティング法が知られている。

また、従来の遮熱コーティングの補修方法としては、遮熱コーティングが剥離した箇所及びその近傍領域のセラミックス層（トップ層）及び金属層（ボンド層）のみを除去した後、溶射により除去部に金属層（ボンド層）及びセラミックス層（トップ層）の再形成を行う部分再コーティングも知られている。

部分再コーティングによる方法では、遮熱コーティングの損傷部のみについて、金属層（ボンド層）及びセラミックス層（トップ層）の除去及びその再形成を行うため、完全再コーティングと比較して作業効率の面で優れている。

特開２００４−１９０６０２号公報

上述した完全再コーティングによる方法では、ガスタービンの高温部品の遮熱コーティングを一旦完全に除去することから、遮熱コーティングの除去や、遮熱コーティングの再形成にかかる手間やコストが過大となり、作業効率の面で問題があった。一方、部分再コーティングによる方法では、溶射の施工面に対する溶射ガンの噴射角が所定範囲に制限されることから、例えばコーナ部等、溶射粒子を付着させ難い箇所において、初期の遮熱コーティングと遮熱コーティングの補修部との間に隙間が生じやすく、基材に対して十分な密着性を得られないという問題があった。さらに、溶射により部分再コーティングを行うと、初期の遮熱コーティングと遮熱コーティングの補修部との界面近傍への溶射粒子の回り込みや、施工条件によっては、遮熱コーティング材がブラスト粒子として働くことによる、エロージョンによる金属層（ボンド層）の減肉等が生じ、遮熱コーティングの厚さ方向における、各層の位置ずれが生じ易いものであった。

本発明が解決しようとする課題は、剥離が生じた遮熱コーティングの補修を容易に行うことができ、また、遮熱コーティングの補修部と基材との密着性を向上させることが可能な遮熱コーティングの補修方法を提供することを目的とする。

実施形態の遮熱コーティングの補修方法は、基材上に形成された遮熱コーティングの損傷部分を除去する遮熱コーティング除去工程と、セラミックシートの一方の面にメタライズ処理を施しメタライズ層を形成するメタライズ層形成工程と、前記損傷部が除去された前記基材の表面に、低融点金属層を介して、前記メタライズ層を前記基材側に対向させて前記セラミックシートを配置するセラミックシート配置工程と、前記低融点金属層を加熱して溶融させる加熱溶融工程と、を有することを特徴とする。

本発明の遮熱コーティングの補修方法によれば、剥離が生じた遮熱コーティングの補修を容易に行うことができ、また、遮熱コーティングの補修部と基材との密着性を向上させることができる。

第１の実施の形態の遮熱コーティングの補修方法が適用されるガスタービンの構成を示す一部断面図。 第１の実施の形態の遮熱コーティングの補修方法が適用されるガスタービンの動翼を示す斜視図。 第１の実施の形態の遮熱コーティングの補修方法が適用されるガスタービンの動翼の要部拡大断面図。 本発明に係る実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための流れ図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、金属マスク設置工程における動翼の要部拡大断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、遮熱コーティング除去工程における動翼の要部拡大断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、遮熱コーティング除去工程における動翼の要部拡大断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、メタライズ層を有するセラミックシートの断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、低融点金属層形成工程における動翼の要部拡大断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、低融点金属層形成工程における動翼の要部拡大断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、低融点金属層形成工程における動翼の要部拡大断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、セラミックシート配置工程における動翼の要部拡大断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、セラミックシート配置工程における動翼の要部拡大断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、加熱溶融工程における動翼の要部拡大断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、加熱溶融工程における動翼の要部拡大断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、加熱溶融工程における動翼の要部拡大断面図。 第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、遮熱コーティング補修部が形成された状態を示す動翼の要部拡大断面図。 第２の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、メタライズ層及びろう材シートを有するセラミックシートの断面図。 第２の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、セラミックシート配置工程における動翼の要部拡大断面図。 第２の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、セラミックシート配置工程における動翼の要部拡大断面図。 第２の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図であり、メタライズ層及びろう材ペーストを有するセラミックシートの断面図。 実施形態の遮熱コーティングの補修方法が適用されるガスタービンの静翼の斜視図。 実施形態の遮熱コーティングの補修方法が適用されるガスタービンの燃焼器ライナの斜視図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の遮熱コーティングの補修方法が適用されるガスタービン１００の構成を一部断面で示す図である。

図１に示すように、ガスタービン１００には、圧縮機ケーシング１１１内に、動翼１１２が植設された圧縮機ロータ１１３が備えられるとともに、圧縮機ケーシング１１１の内周に静翼１１４が複数配置され、外気を圧縮する圧縮機１１０が備えられている。

圧縮機１１０の周囲には、圧縮機１１０で加圧された空気と燃料とを混合して燃焼させる燃焼器ライナ１２０が複数備えられている。また、燃焼器ライナ１２０の出口側端部には、燃焼器ライナ１２０で生成した燃焼ガスをタービン部１０に導くトランジションピース１３０が備えられている。

トランジションピース１３０の出口側端部には、タービンケーシング１１内に、動翼１３が植設されたタービンロータ１４を備えるとともに、タービンケーシング１１の内周に静翼１５が複数配置され、トランジションピース１３０によって導入された燃焼ガスにより回転駆動するタービン部１０とを備えている。

ガスタービン１００を構成する高温部品として、例えば、タービン部１０の動翼１３、静翼１５、燃焼器ライナ１２０、トランジションピース１３０などが例示される。なお、以下において、高温部品として、主に動翼１３を例示して説明する。

図２は、本発明に係る第１の実施の形態の遮熱コーティングの補修方法が適用されるガスタービン１００の動翼１３の斜視図である。図３は、本発明に係る第１の実施の形態の遮熱コーティングの補修方法が適用されるガスタービン１００の動翼１３の断面の一部を示す図である。

図２に示す動翼１３は、発電プラントのガスタービンに使用され、遮熱コーティングの剥離が生じた動翼である。動翼１３は、翼有効部１３１、プラットフォーム部１３２、シャンク部１３３、植込部１３４で構成されている。高温の燃焼ガスに曝される翼有効部１３１を構成する基材４０の表面には、図３に示すように、遮熱コーティング４１が形成されている。図２に示すように、動翼１３の、例えば、翼有効部１３１には、損傷である遮熱コーティング４１の剥離３０ａが発生している。

図３に示すように、遮熱コーティング４１は、基材４０の表面に形成された金属材料からなる金属層４２、およびこの金属層４２の表面に積層して形成されたセラミックス材料からなるセラミックス層４３を備える。ここで、金属層４２は、いわゆるボンド層として機能し、セラミックス層４３は、いわゆるトップ層として機能する。これらの金属層４２およびセラミックス層４３を備える遮熱コーティング４１を有する動翼１３は、広く一般的に使用されている。

動翼１３の翼有効部１３１の基材は、例えばＮｉ基合金で構成されている。Ｎｉ基合金としては、例えば、ＩＮ７３８ＬＣ等を用いることができる。なお、ＩＮ７３８ＬＣの組成成分は、Ｎｉ−１６Ｃｒ−８．５Ｃｏ−１．７Ｍｏ−２．６Ｗ−１．７Ｔａ−０．９Ｎｂ−３．４Ａｌ−３．４Ｔｉ（ｗｔ％）である。

図４は、本発明に係る実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための流れ図である。図５〜図１７は、本発明に係る第１の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図である。

まず、補修を施す動翼１３を目視によって観察し、動翼１３の翼有効部１３１を構成する基材４０の表面に形成された遮熱コーティング４１の損傷、具体的には剥離の有無、剥離の発生箇所などを確認する（損傷確認工程（ステップ７０））。

次いで、動翼１３の遮熱コーティング４１の剥離３０ａの発生領域（図２参照。）に合わせて形成された穴部を備えた金属製のマスク５０を用意する。そして、図５に示すように、剥離３０ａの領域を金属マスク５０で囲むようにして、金属マスク５０をセラミック層４３上に設置する（金属マスク設置工程（ステップ７１））。

次いで、動翼１３の翼有効部１３１を構成する基材４０上に形成された、剥離３０ａの発生領域の遮熱コーティング４１を除去する（図６及び図７参照。遮熱コーティング除去工程（ステップ７２））。

剥離３０の遮熱コーティング４１を除去する工程においては、図６で示すように、金属マスク５０で囲まれた領域に、例えばアルミナやＮｉＣｒからなる粒子をブラストガン５１により高速で吹き付けるブラスト処理を行い、翼有効部１３１の最も外側に形成されたセラミックス層４３（トップ層）を除去する。そして、セラミックス層４３を除去した後、さらにブラスト処理を行い、不図示のエアブローにより残留グリッドを飛散させて、金属層４２（ボンド層）を除去する（図７参照。）。

次いで、セラミックシート５２を用意し、図８に示すように、セラミックシート５２の一方の面にメタライズ処理を施して、メタライズ層５３を形成する（メタライズ層形成工程（ステップ７３））。

セラミックシート５２としては、セラミック層４３と同じ材質のものを用いることが好ましく、例えば、７〜８mol％のＹ_２Ｏ_３を含有して安定化されたＺｒＯ_２などのイットリア部分安定化ジルコニア、ガドリニアジルコネート、ハフニア、セリア、ランタンジルコネート等を使用することができる。また、入手コストの観点からは、イットリア部分安定化ジルコニアを用いることが好ましい。

セラミックシート５２としては、後述する加熱溶融工程（ステップ７６）後の厚さが、セラミック層４３と略同等となるように適宜調整したものを使用することが好ましい。

メタライズ層５３としては、例えばニッケルを主成分とするもの、又はチタンを主成分とするものを適用することができる。これらの中でも、ニッケルを主成分としかつクロム及びアルミニウムを含有するメタライズ層５３は、例えばＮｉＣｏＣｒＡｌＹ系等、初期の遮熱コーティング４１の金属層４２に近い組成を有するものとすることができ、優れた耐食性、耐酸化性を得られるため好ましい。一方、チタンを主成分とするメタライズ層５３は、ハフニアに対する密着性が良好であることから、セラミックシート５２としてハフニアを主成分とするものを用いた場合に、適用することが好ましい。

セラミックシート５２に対するメタライズ処理の方法としては、例えば物理気相成長法（ＰＶＤ法）、電解メッキ法又は無電解メッキ法により行うことができる。

具体的には、例えば、ニッケルを主成分とするメタライズ層５３を形成する場合には、電解メッキ法又は無電解メッキ法により形成することも可能であり、物理気相成長法（ＰＶＤ法）により形成することも可能である。さらに、ニッケルを主成分としかつクロム及びアルミニウムを含有するメタライズ層５３は、複合メッキ法により形成することができる。一方、チタンからなるメタライズ層５３を形成する場合には、物理気相成長法（ＰＶＤ法）により形成することができる。

メタライズ層５３が、ニッケルを主成分としかつクロム及びアルミニウムを含有する場合には、例えば、クロムを２０質量％、アルミニウムを６質量％含有するものを用いることができる。

メタライズ層５３は、後述する加熱溶融工程（ステップ７６）後の厚さが、金属層４２と略同等となるように、適宜調整して形成することが好ましい。

次いで、低融点金属をシート状にしたろう材シート５４１を用意する。そして、上記した遮熱コーティング除去工程（ステップ７２）において遮熱コーティング４１を除去した領域Ｓ（図７参照。以下、遮熱コーティング除去領域Ｓと示す。）の形状と同一の形状に、ろう材シート５４１を成形加工する（図９参照。）。そして、上記した遮熱コーティング除去領域Ｓにおける基材４０の表面に、成形加工後のろう材シート５４１を配置して、図１０で示すように、ろう材シート５４１からなる低融点金属層５４を形成する（低融点金属層形成工程（ステップ７４））。

なお、本明細書において、低融点金属とは、メタライズ層５３の構成材料よりも低い融点を有する金属材料で構成され、例えば、Ｎｉ基合金材料にＢ（ボロン）、Ｓｉ（シリコン）等を添加して融点を下げた材料が挙げられる。

ろう材シート５４１の厚さは、特に限定されないが、１０〜５０μｍとすることが好ましい。ろう材シート５４１の厚さが１０μｍ未満であると、遮熱コーティングの補修部４１１（図１７参照。以下、遮熱コーティング補修部４１１と示す。）において、基材４０とメタライズ層５３との接着性を十分に得られないおそれがある。一方、ろう材シート５４１の厚さが５０μｍを超えると、メタライズ層５３と初期の遮熱コーティング４１の金属層４２、及びセラミックシート５２と初期の遮熱コーティング４１のセラミックス層４３との間で、それぞれ、遮熱コーティング４１の厚さ方向における位置ずれが生じ易くなり、補修後の遮熱コーティング４１全体としての安定性が損なわれるおそれがあるほか、ろう材シートに含まれるＢ（ボロン）などの低融点元素の、基材４０およびメタライズ層５３への拡散が不十分となり、ろう材シート５４１部の液化などが生ずるおそれがある。

なお、本実施形態においては、基材４０の表面にろう材シート５４１を配置する構成としたが、本発明は、必ずしもこのような構成に限られず、例えば図１１で示すように、低融点金属を含有するろう材ペースト５４２を基材４０上に塗布して低融点金属層５４を形成するようにしてもよい。

ろう材ペースト５４２は、例えばＢ（ボロン）、Ｓｉ（シリコン）等の融点を低下させる元素を添加したＮｉ基合金粉末と混合して形成したものである。

次いで、メタライズ層５３を形成したセラミックシート５２を、遮熱コーティング除去領域Ｓの形状と同一形状に成形加工する（図１２参照。）。そして、図１３に示すように、遮熱コーティング除去領域Ｓの基材４０の上面に、低融点金属層５４を介して、メタライズ層５３を基材４０側にして、セラミックシート５２を配置し、基材４０上に、低融点金属層５４、メタライズ層５３、及びセラミックシート５２の順に積層する（セラミックシート配置工程（ステップ７５））。

次いで、図１４に示すように、基材４０上に、低融点金属層５４、メタライズ層５３及びセラミックシート５２が配置された動翼１３を、加熱容器５５内に設置する。そして、ＹＡＧレーザ５６により、低融点金属層５４を、セラミックシート５２、メタライズ層５３及び基材４０とともに加熱し、低融点金属層５４を溶融させる（加熱溶融工程（ステップ７６））。

加熱処理は、ＹＡＧレーザ５６を用いて行うことが好ましいが、例えばＣＯ_２レーザ等の、他のレーザ光を用いることも可能である。

ＹＡＧレーザ５６を用いて加熱処理を行う場合には、例えば、スポット径を５ｍｍ程度とし、レーザー出力を６００Ｗ程度として行うことが好ましい。

また、レーザ光以外にも、例えば図１５で示すように、誘導加熱炉５７を用いた誘導加熱法により、加熱処理を行ってもよい。

誘導加熱炉５７を用いて加熱処理を行う場合には、１０００〜１３００℃の温度範囲で行うことが好ましい。加熱温度が１０００℃未満であると、低融点金属層５４を十分に溶融させることができず、基材４０とメタライズ層５３との接着性を十分に得られないおそれがある。一方、加熱温度が１３００℃を超えると、基材４０自体が溶融して、動翼１３が変形するおそれがある。

加熱溶融工程（ステップ７６）は、不活性雰囲気下で行うことができる。具体的には、例えば図１４に示すように、加熱容器５５内に、供給ノズル５８から不活性ガスを供給して、加熱容５５内を不活性雰囲気として行うことができる。不活性ガスとしては、例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスや窒素などが挙げられる。これらの中でも、経済性の点から、アルゴンが好ましい。これらは、単独で使用してもよく、または２種以上を混合して使用してもよい。

なお、本実施形態では、加熱処理を加熱容器５５内で行うこととしたが、必ずしもこのような構成に限られず、例えば、図１６に示すように、低融点金属層５４の設置領域を囲むように、セラミックシート５２上に衝立５９を設置するようにしてもよい。この場合、図１６に示すように、衝立５９で囲まれた空間に供給ノズル５８から不活性ガスを供給することで、この空間を、部分的に不活性雰囲気とすることができる。

上述したように、低融点金属層５４を加熱溶融することで、低融点金属層５４に含まれる、ボロン、シリコン等の融点の低い成分が、基材４０及びメタライズ層５３に拡散し、図１７に示すように、基材４０上にメタライズ層５３が接着されて、メタライズ層５３及びセラミックシート５２を有する遮熱コーティング補修部４１１が形成される。

上述したように、低融点金属層５４に含まれる、ボロン、シリコン等の融点の低い成分は、加熱処理により基材４０及びメタライズ層５３に拡散する。このため、遮熱コーティング補修部４１１を有する動翼１３が、加熱溶融工程（ステップ７６）における加熱温度と同程度の温度環境で使用された場合でも、低融点金属成分が溶融することなく、安定した動作状態を得ることができる。

本実施形態によれば、基材４０上に低融点金属層５４を形成した後、この低融点金属層５４上に、メタライズ層５３を有するセラミックシート５２を配置することで、初期の遮熱コーティング４１との界面における隙間が少なく、密着性に優れた遮熱コーティング補修部４１１を形成することができる。

また、本実施形態によれば、セラミックシート５２及びメタライズ層５３の厚さを、それぞれ、初期の遮熱コーティング４１のセラミック層４３及び金属層４２と同じ厚さとなるように調整したうえで、基材４０上に配置することができる。このため、メタライズ層５３と金属層４２、及びセラミックシート５２とセラミックス層４３との間での、遮熱コーティング４１の厚さ方向における位置ずれが抑制された遮熱コーティング補修部４１１を形成することができ、遮熱コーティング４１としての機能を損なうことなく、遮熱コーティング４１の損傷である剥離を補修することができる。

また、本実施形態によれば、遮熱コーティング４１の剥離３０ａの発生領域のみを除去して、遮熱コーティング補修部４１１を形成することで、初期の遮熱コーティング４１全体を除去して、遮熱コーティング４１を再形成する場合と比較して、補修に要する手間やコストを大幅に低減することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

すなわち、上述した第１の実施形態では、基材４０上に低融点金属層５４を形成した後、この低融点金属層５４上に、メタライズ層５３を有するセラミックシート５２を配置する構成を示したが、本発明は、必ずしもこのような構成に限られず、セラミックシート５２上に形成したメタライズ層５３上に、ろう材シート５４１を配置した後、このセラミックシート５２を、メタライズ層５３を基材４０側にして、基材４０上に配置するようにしてもよい。

図１８〜図２１は、本発明に係る第２の実施形態の遮熱コーティングの補修方法の工程を説明するための図である。なお、以下の説明において、第１の実施形態と重複する部分については、その説明を省略する。

まず、第１の実施形態と同様に、損傷確認工程（ステップ７０）、金属マスク設置工程（ステップ７１）、遮熱コーティング除去工程（ステップ７２）（図５〜図７参照。）を行う。

次いで、第１の実施形態と同様にして、セラミックシート５２の一方の面にメタライズ処理を施しメタライズ層５３を形成した後（メタライズ層形成工程（ステップ７３）、図８参照。）、図１８で示すように、メタライズ層５３上に、ろう材シート５４１を配置する（低融点金属層形成工程（ステップ７４））。

次いで、メタライズ層５３及びろう材シート５４１を有するセラミックシート５２を、遮熱コーティング除去領域Ｓの形状と同一形状に成形加工する（図１９参照。）。そして、メタライズ層５３を基材４０側にして、ろう材シート５４１を介して、基材４０上にセラミックシート５２を配置して、図２０に示すように、基材４０上に低融点金属層５４、メタライズ層５３、及びセラミックシート５２を積層する（セラミックシート配置工程（ステップ７５））。

次いで、図１４に示すように、第１の実施形態と同様にして、加熱容器５５内に動翼１３を設置し、ＹＡＧレーザ５６により、低融点金属層５４を、セラミックシート５２、メタライズ層５３及び基材４０とともに加熱し、低融点金属層５４を溶融させる（加熱溶融工程（ステップ７６））。

このように、低融点金属層を加熱溶融することで、図１７に示すように、基材４０上にメタライズ層５３が接着されて、メタライズ層５３及びセラミックシート５２を有する遮熱コーティング補修部４１１が形成される。

なお、本実施形態では、加熱溶融工程（ステップ７６）を、加熱容器５５内でＹＡＧレーザ５６を用いて行う場合を例に説明したが、第１の実施形態と同様、加熱溶融工程（ステップ７６）は、ＹＡＧレーザ５６に代えて、誘導加熱炉５７を用いて行ってもよく、また、加熱容器５５を使用せず、衝立５９を用いて、加熱領域を部分的に不活性雰囲気として行ってもよい。（図１５又は図１６参照。）

また、本実施形態では、低融点金属層５４の形成にろう材シート５４１を用いた場合を例に説明したが、本実施形態においても、第１の実施形態と同様、メタライズ層５３上にろう材ペースト５４２を塗布して低融点金属層５４を形成することも可能である（図２１参照。）

本実施形態によれば、セラミックシート５２上に形成したメタライズ層５３上に、ろう材シート５４１を配置するか、又はろう材ペースト５４２を塗布した後、このセラミックシート５２を、メタライズ層５３を基材４０側にして、基材４０上に配置することで、初期の遮熱コーティング４１との界面における隙間が少なく、密着性に優れた遮熱コーティング補修部４１１を形成することができる。

また、本実施形態によれば、セラミックシート５２及びメタライズ層５３の厚さを、それぞれ、初期の遮熱コーティング４１のセラミック層４３及び金属層４２と同じ厚さとなるように調整したうえで、基材４０上に配置することができる。このため、メタライズ層５３と金属層４２、及びセラミックシート５２とセラミックス層４３との間での、遮熱コーティング４１の厚さ方向における位置ずれが抑制された遮熱コーティング補修部４１１を形成することができ、遮熱コーティング４１としての機能を損なうことなく、遮熱コーティング４１の損傷である剥離を補修することができる。

また、本実施形態によれば、遮熱コーティング４１の剥離３０ａの発生領域のみを除去して、遮熱コーティング補修部４１１を形成することで、初期の遮熱コーティング４１全体を除去して、遮熱コーティング４１を形成する場合と比較して、補修に要する手間やコストを大幅に低減することができる。

なお、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、本発明の遮熱コーティングの補修方法を、タービン部１０の動翼１３の翼有効部１３１に適用した場合を例に説明したが、本発明の遮熱コーティングの補修方法は、必ずしも動翼１３に限られず、他のガスタービンの高温部品に適用することも可能である。

例えば、静翼１５は、動翼１３と同様に、高温の燃焼ガスに曝されるなどの原因により損傷を受けやすい。

図２２に示す静翼１５は、発電プラントのガスタービンに使用され、遮熱コーティング４１の剥離が生じた静翼である。図２２に示すように、静翼１５は、インナーサイドウォール２０とアウターサイドウォール２１に翼本体２２が一体化されて形成されている。この翼本体２２間に燃焼ガスが流れる。インナーサイドウォール２０、アウターサイドウォール２１及び翼本体２２には、動翼１３と同様に、基材４０上に遮熱コーティング４１が形成されており、図２２に示すように、静翼１５の、例えば翼本体２２には、損傷である遮熱コーティング４１の剥離３０ｂが発生している。

本発明の遮熱コーティングの補修方法は、上記したような、動翼１３の翼有効部１３１の遮熱コーティング４１の剥離の補修だけでなく、静翼１５の翼本体２２に発生した、遮熱コーティング４１の剥離３０ｂの補修にも適用することができる。

また、燃焼器ライナ１２０では、上記したように、圧縮機１１０で加圧された空気と燃料とが内部で混合されるため、その内壁は高温となり易い。

図２３に示す燃焼器ライナ１２０は、発電プラントのガスタービンに使用され、遮熱コーティング４１の剥離が生じた燃焼器ライナである。燃焼器ライナ１２０は、動翼１３と同様に、その内壁１２１に遮熱コーティング４１が形成されており、図２３に示すように、燃焼器ライナ１２０の内壁１２１の遮熱コーティング４１には、剥離３０ｃが発生している。

本発明の遮熱コーティングの補修方法は、上記したような、動翼１３の遮熱コーティング４１の剥離の補修だけでなく、燃焼器ライナ１２０の内壁１２１に発生した、遮熱コーティング４１の剥離３０ｃの補修にも適用することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明したが、上記の実施例は、本発明の一例として挙げたものであり、本発明を限定するものではない。また、上記した第１の実施形態及び第２の実施形態では、各工程を、損傷確認工程（ステップ７０）、金属マスク設置工程（ステップ７１）、遮熱コーティング除去工程（ステップ７２）、メタライズ層形成工程（ステップ７３）、低融点金属層形成工程（ステップ７４）、セラミックシート配置工程（ステップ７５）、加熱溶融工程（ステップ７６）の順に行うこととしたが、本発明の遮熱コーティングの補修方法は、必ずしもこの順序に限られず、例えば、金属マスク設置工程（ステップ７１）の前に、メタライズ層形成工程（ステップ７３）を行うこととしてもよく、または、損傷確認工程（ステップ７０）の前に、メタライズ層形成工程（ステップ７３）を行うこととしてもよい。

その他、本発明の要素を具備し、本発明の趣旨に反しない範囲で当業者が適宜設計変更しうる全ての遮熱コーティングの補修方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…タービン部、１１…タービンケーシング、１３…動翼、１３１…翼有効部、１３２…プラットフォーム部、１３３…シャンク部、１３４…植込部、１４…タービンロータ、１５…静翼、２０…インナーサイドウォール、２１…アウターサイドウォール、２２…翼本体、４１…遮熱コーティング、４２…金属層、４３…セラミックス層、４１１…遮熱コーティング補修部、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…剥離、５０…金属製のマスク、５１…ブラストガン、５２…セラミックシート、５３…メタライズ層、５４…低融点金属層、５４１…ろう材シート、５４２…ろう材ペースト、５５…加熱容器、５６…ＹＡＧレーザ、５７…誘導加熱炉、５８…供給ノズル、５９…衝立、１００…ガスタービン、１１０…圧縮機、１１１…圧縮機ケーシング、１１２…動翼、１１３…圧縮機ロータ、１１４…静翼、１２０…燃焼器ライナ、１３０…トランジションピース、Ｓ…遮熱コーティング除去領域

Claims (6)

1. 基材上に形成された遮熱コーティングの損傷部分を除去する遮熱コーティング除去工程と、
   セラミックシートの一方の面にメタライズ処理を施しメタライズ層を形成するメタライズ層形成工程と、
   前記損傷部が除去された前記基材の表面に、低融点金属層を介して、前記メタライズ層を前記基材側に対向させて前記セラミックシートを配置するセラミックシート配置工程と、
   前記低融点金属層を加熱して溶融させる加熱溶融工程と、を有することを特徴とする
   遮熱コーティングの補修方法。
2. 前記低融点金属層を、前記損傷部が除去された前記基材の表面に形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の遮熱コーティングの補修方法。
3. 前記低融点金属層を、前記メタライズ層の表面に形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の遮熱コーティングの補修方法。
4. 前記低融点金属層を、低融点金属をシート状にしたろう材シートにより形成する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の遮熱コーティングの補修方法。
5. 前記低融点金属層を、低融点金属を含有するろう材ペーストの塗布により形成する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の遮熱コーティングの補修方法。
6. 請求項１乃至５に記載の遮熱コーティングの補修方法を使用して、前記遮熱コーティングの損傷が補修された、ことを特徴とするガスタービンの高温部品。

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