[發(fā)明專利]形成可磨耗涂層的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910258412.4
• 申請(qǐng)日: 2009-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN101915127A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L·S·羅森滋維格;F·格哈斯里普爾;N·圣;L·S·勒布蘭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F01D5/28
• 分類號(hào): F01D5/28;C09D1/00;C09D7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 段曉玲;林森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明包括涉及形成可磨耗多孔涂層(abradable?porous?coating)的方法。

背景技術(shù)

多孔金屬涂層在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中用作壓縮機(jī)密封。在運(yùn)行中，旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)葉片往往會(huì)在涂層中切出溝槽以減少間隙，從而增加了壓縮機(jī)的效率并最小化了對(duì)壓縮機(jī)葉片端部的潛在損傷。該金屬涂層可以通過在壓縮機(jī)表面上沉積金屬和聚合物的復(fù)合物來形成。為了獲得涂層所需的微結(jié)構(gòu)，必須將所沉積涂層中存留的聚合物的部分或全部除去。這種除去步驟通常是消耗時(shí)間的，并造成對(duì)周圍的發(fā)動(dòng)機(jī)部件的損傷。正常的除去方法是將被涂覆的部件置于空氣爐中并加熱涂層至設(shè)定的溫度以將聚合物從金屬中燒去。然而，當(dāng)涂層是施加在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)殼上時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)因其尺寸而不能放置在爐內(nèi)。從而，存在著對(duì)能有效地并且不會(huì)損傷鄰近的發(fā)動(dòng)機(jī)部件地、在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上形成多孔金屬涂層的新方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施方案中，形成涂層(coating)的方法包括在襯底表面上沉積第一涂料層(coating?layer)，其中該涂層包括陶瓷或金屬、潤滑材料和易消散材料(a?fugitive?material)。通過用局部熱源(localized?heat?source)加熱第一涂料層，使易消散材料的至少一部發(fā)生分解、轉(zhuǎn)化或揮發(fā)。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，形成涂層的方法包括在襯底表面上沉積第一涂料層，其中該第一涂料層包括陶瓷、潤滑材料和聚合物易消散材料。通過用等離子炬加熱第一涂料層，使所述聚合物易消散材料的至少一部分發(fā)生分解、轉(zhuǎn)化或揮發(fā)。

附圖說明

圖1顯示了依照本發(fā)明的實(shí)施方案制造的可磨耗涂層的結(jié)構(gòu)。

圖2顯示了依照本發(fā)明的另一可選實(shí)施方案制造的可磨耗涂層的結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

此處公開的是在襯底上形成可磨耗多孔涂層的方法。該涂層可被用在各種襯底上，并且其在旋轉(zhuǎn)機(jī)械上特別有用，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械例如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件。例如，該襯底可以是燃?xì)鉁u輪機(jī)壓縮機(jī)機(jī)殼、離心壓縮機(jī)機(jī)殼、渦輪機(jī)護(hù)罩、和/或渦輪增壓器壓縮機(jī)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，該襯底是燃?xì)鉁u輪機(jī)壓縮機(jī)并且該涂層是沉積在限定壓縮機(jī)機(jī)殼內(nèi)部直徑的表面上。

該涂層可以包括陶瓷材料例如氧化鋯、氧化鋁、氧化鈰、氧化釔、氧化鎂、氧化鈣、氧化鏑(disprosia)、二氧化鈦、或它們的組合。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，該涂層包括氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯。

在一個(gè)實(shí)施方案中，該涂層包括金屬。可以存在于涂層中的金屬包括鋁、鈦、銅、鋅、鎳、鉻、鐵、鈷、硅、鎢、鉭、鉬、釔、或它們的組合。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，該涂層包括鈷。在一個(gè)實(shí)施方案中，該金屬是金屬合金。適宜用于涂層中的金屬合金的實(shí)例包括CoNiCrAlY、AlSi、NiCrAl、NiCrAlY、NiCrFeAl、NiAl、NiCr、FeCrAlY、或它們的組合。優(yōu)選地，該金屬合金是CoNiCrAlY。

涂層可以包括約10重量百分?jǐn)?shù)至約90重量百分?jǐn)?shù)的所述陶瓷或金屬。在一個(gè)實(shí)施方案中，涂層包括約30重量百分?jǐn)?shù)至約90重量百分?jǐn)?shù)的所述陶瓷或金屬。在另一個(gè)實(shí)施方案中，涂層包括約70重量百分?jǐn)?shù)至約90重量百分?jǐn)?shù)的所述陶瓷或金屬。

涂層也可以包括潤滑材料，該潤滑材料包括但不限于六方氮化硼(hBN)、石墨、二硫化鉬、氟化鈣、或它們的組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，潤滑材料是六方氮化硼。

潤滑材料可以以約0.1重量百分?jǐn)?shù)至約20重量百分?jǐn)?shù)的量存在于涂層中。在一個(gè)實(shí)施方案中，涂層包括約3重量百分?jǐn)?shù)至約15重量百分?jǐn)?shù)的潤滑材料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，涂層包括約3重量百分?jǐn)?shù)至約10重量百分?jǐn)?shù)的潤滑材料。

如之前提到的，易消散材料存在于所沉積的涂層中。在一個(gè)實(shí)施方案中，易消散材料包括聚合物。可以存在于易消散材料中的適宜的聚合物的實(shí)例包括聚酯、聚酰亞胺、或苯乙烯。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚合物是聚酯。

用于此處的短語“易消散材料”指的是存在于涂層中的、可以分解、轉(zhuǎn)化、或揮發(fā)而在涂層中形成多孔微結(jié)構(gòu)的任何材料。用于此處的術(shù)語“轉(zhuǎn)化”指的是從易消散材料沉積在涂層中的原始形態(tài)改變其形態(tài)。在其在涂層中的原始的沉積狀態(tài)下，易消散材料可以被描述為被金屬或陶瓷基質(zhì)所圍繞的固體并基本上填充了基質(zhì)中的大多數(shù)空間。在轉(zhuǎn)化后的狀態(tài)中，在易消散材料結(jié)構(gòu)中發(fā)生大孔隙的形成，從而留下了被所述金屬或陶瓷基質(zhì)所圍繞的易消散材料的薄層或者存留的易消散材料的“纖維狀(stringy)”網(wǎng)絡(luò)。