[發明專利]用于物品恢復或再生的方法以及恢復或再生的物品

無效

• 申請號: 200710308145.8
• 申請日: 2007-12-29
• 公開（公告）號: CN101225519A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: M·P·馬利;W·T·小卡特;T·J·凱利;M·D·韋利茨
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C23C30/00
• 分類號: C23C30/00;C23C28/02;F01D5/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬;楊松齡

技術領域

本發明總體涉及一種恢復(restored)或再生(regenerated)的物品，特別是氣體渦輪發動機的部件以及用于恢復或再生物品的方法。

背景技術

一直尋求氣體渦輪發動機的較高操作溫度來增加其效率。但是，在操作溫度增加時，發動機部件的高溫耐用性必須相應增加。雖然具有鎳和鈷基的超合金的配方已經實現了高溫能力的顯著優點，這種合金通常不足以單獨形成定位在氣體渦輪發動機的某些區段內的渦輪部件。常見的解決方法是將這些部件(例如渦輪葉片、翼片)熱絕緣以便減小其操作溫度。為此，熱阻擋層施加在暴露于高表面溫度下的渦輪部件的金屬襯底上。

熱阻擋層通常包括覆蓋包括金屬或金屬合金的金屬襯底的陶瓷層。多種陶瓷材料用作陶瓷層，例如化學(金屬氧化物)穩定的氧化鋯，例如氧化釔穩定的氧化鋯、氧化鈧穩定的氧化鋯、氧化鈣穩定的氧化鋯、以及氧化鎂穩定的氧化鋯。熱阻擋層的選擇通常是氧化釔穩定的氧化鋯陶瓷涂層，例如大約7％的釔以及大約93％的氧化鋯。

為了增加陶瓷層與下面的金屬襯底的粘接性能，并且為了防止其氧化，結合被覆層(bond?coat)通常形成在金屬襯底上，結合被覆層來自于例如MCrAlY(其中M可以是鐵、鈷和/或鎳)的耐氧化覆蓋合金涂層，或者來自于例如氧化鋁(例如鋁化鎳和鋁化鉑)的耐氧化擴散涂層。根據所使用的結合被覆層，熱阻擋涂層可以通過熱噴涂技術或者通過物理氣相沉積(PVD)技術施加在結合被覆層上。

在某些情況下，渦輪部件簡單需要環境保護，不受到氣體渦輪發動機的氧化氛圍以及所存在的其它腐蝕性制劑的影響。在這種情況下，例如鋁化鉑、鋁化鎳或簡單的氧化鋁涂層的擴散涂層可以施加在金屬襯底上。

雖然在熱阻擋層以及用作環境保護的擴散涂層的耐用性的改進中已經取得了顯著進步，這種涂層將通常需要在某些情況下去除和修復。例如，熱阻擋層以及擴散層會受到多種類型的損壞，包括發動機吸入的物體、腐蝕、氧化以及環境侵害。

去除保護涂層會造成某些下面的金屬襯底被去除。下面金屬襯底被去除對于擴散層和擴散結合被覆層特別敏感，這是由于這些涂層/層擴散并延伸到金屬襯底表面，形成擴散區域。同樣，在氣體渦輪發動機的操作過程中，擴散區域可以增加厚度，消耗更多的下面金屬襯底。

重復的修復/重新涂覆的過程與隨后材料損失相關。另外，部件區域在發動機操作過程中會由于腐蝕或環境侵害而損耗。由于現場維護和修復過程造成的材料損失會造成部件在最小壁厚以下，造成部件擦傷。

因此，本領域需要一種修復特別是那些包括翼面的渦輪部件的改進方法，以便通過減小下面襯底的損失來增加修復機會。

發明內容

所述的一種或多種需要通過提供恢復或再生部件的示例性實施例來滿足。示例性方法包括提供包括第一材料的殘留襯底；沉積覆蓋殘留襯底至少一部分的第二材料層；以及沉積周圍涂層。第二材料的組分大致類似于第一材料。該層通過選自氣相沉積、電離等離子體沉積、陰極電弧沉積、濺射及其組合的沉積過程來沉積。周圍涂層通過選自氣相沉積、陰極電弧沉積及其組合的過程來沉積。

示例性的方法包括提供包括第一材料的殘留襯底；與預定最小壁厚相比，估計殘留襯底的壁厚；沉積覆蓋殘留襯底至少一部分的第二材料層；通過選自氣相沉積、電離等離子體沉積、陰極電弧沉積、濺射及其組合的沉積過程而將周圍涂層沉積在主體上；將部件進行熱處理過程，包括將部件暴露于大約1500和2300(大約816℃-大約1260℃)之間的溫度長達大約2小時到大約24小時；并且通過表面處理過程處理被涂層主體的表面，使得被涂層主體的表面獲得至少一個所需表面性能。第一材料選自包括金屬、金屬合金和金屬超合金的組。第二材料的組分大致類似于第一材料。該層通過選自氣相沉積、電離等離子體沉積、陰極電弧沉積、濺射及其組合的沉積過程來沉積。沉積層的厚度至少部分取決于估計的壁厚。

這里披露的示例性實施例提供一種恢復或再生的部件。物品包括主體，主體具有包括第一材料的殘留襯底，以及包括覆蓋殘留材料的至少一部分的第二材料的層。第二材料的組分大致類似于第一材料。殘留襯底和該層在其之間的界面處大致整體結合。該層包括由選自氣相沉積、電離等離子體沉積、陰極電弧沉積、濺射及其組合的沉積過程來沉積。物品還包括主體上的周圍涂層。周圍涂層至少部分擴散到層內，形成擴散區域。周圍涂層包括由選自氣相沉積、電離等離子體沉積、陰極電弧沉積及其組合的沉積過程來沉積。

附圖說明