[發(fā)明專利]具有MCrAlX層和富鉻層的層化的涂層系統(tǒng)及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980160683.4
• 申請(qǐng)日: 2009-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102459685A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P.博克斯;H.埃文斯;T.基爾歇;T.路維斯;B.麥克莫迪;J.尼科爾斯;P.帕德利;N.西姆斯;J.維內(nèi)齊亞;P.M.沃克爾;A.韋瑟里爾;M.懷特赫爾斯特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門(mén)子公司
• 主分類號(hào): C23C4/18
• 分類號(hào): C23C4/18;C23C10/02;C23C28/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周鐵;林森

本發(fā)明涉及一種具有MCrAlX層、富Cr層的層化的系統(tǒng)，其具有獨(dú)特的耐氧化和熱腐蝕性，以及生產(chǎn)這樣的系統(tǒng)的方法。優(yōu)選的施用鋁化物層。

EP0587341描述了一種耐高溫腐蝕復(fù)合涂層，這里該方法包括下面的步驟：

-施涂MCrAlY類型的合金涂覆材料。

-任選的鉻化該MCrAlY類型的涂層，來(lái)產(chǎn)生具有鉻化的頂層的涂層，其在涂層的M成分中具有處于固溶體中的額外的鉻。

-鋁化該涂層，來(lái)產(chǎn)生具有表面層的涂層，其含有涂層的M成分的鋁化物。

-將鉑層沉積到該鋁化的涂層的表面頂上。

EP1327702描述了一種MCrAlY涂層系統(tǒng)，其包含β-NiAl內(nèi)層和γ/β-MCrAlY和TBC外層。在該文獻(xiàn)中，據(jù)稱可以通過(guò)加入0.1-4%的Si來(lái)提高這些涂層的耐氧化性。該涂層是使用氣相方法，CVD，PVD等來(lái)沉積的。

US2005/0003227描述了類似于US'227的系統(tǒng)，但是這里還包括鉑類型金屬的中間層。在該文獻(xiàn)中，據(jù)稱可以通過(guò)加入0.1-4%的Si來(lái)提高這些涂層的耐氧化性。

EP1029100/US6416882描述了一種MCrAlY類型的鍵合涂層，其包含最高2%的硅。

鋁化物和/或鉻改性的涂層系統(tǒng)也描述在US7229701，US6183888，US7060366，US6287644，EP1082216，US6001492，US5507623，EP1541808和US6569492中。

EP0587341描述了一種耐高溫腐蝕復(fù)合涂層，這里該方法包括下面的步驟：

-施涂MCrAlY類型的合金涂覆材料。

-任選的鉻化該MCrAlY類型的涂層，來(lái)產(chǎn)生具有鉻化的頂層的涂層，其在涂層的M成分中具有處于固溶體中的額外的鉻。

-鋁化該涂層，來(lái)產(chǎn)生具有表面層的涂層，其含有涂層的M成分的鋁化物。

-將鉑層沉積到該鋁化的涂層的表面頂上。

但是這些涂層仍然是不夠好的。

所以本發(fā)明的目標(biāo)是解決這種問(wèn)題。

該問(wèn)題是通過(guò)權(quán)利要求1的層系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利要求27的其生產(chǎn)方法來(lái)解決的。

在從屬權(quán)利要求中，列出了更有利的實(shí)施方案，其可以任意組合來(lái)獲得另外的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的觀念基于不同的涂層化學(xué)，其適于在某些溫度和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)中保護(hù)基底。例如在高溫氧化過(guò)程中，β-NiAl外層提供了通過(guò)在高溫反應(yīng)中，與系統(tǒng)中的氧氣反應(yīng)來(lái)形成致密的薄氧化鋁而提供了保護(hù)，這種反應(yīng)典型的是在工業(yè)中找到的類似的β-NiAl涂層，并且在文獻(xiàn)中廣泛記載的。在大約750℃-800℃高到大約950℃的溫度，會(huì)發(fā)生寬的前腐蝕，這消耗了Cr和Al未保護(hù)的基底材料。同樣，使用形成β-NiAl涂層的氧化鋁將保護(hù)抗I型腐蝕。但是，對(duì)于II型腐蝕來(lái)說(shuō)，局部的蝕損類型的腐蝕是更可能的。在與SO₂和SO₃相組合的氣流中的熔融鹽冷凝到渦輪部件上，這在所述表面上形成了小坑。對(duì)于這樣的腐蝕最好的防御是引入富Cr涂層系統(tǒng)。本發(fā)明的重要方面是富Cr層是連續(xù)的，并且是盡可能熱穩(wěn)定的，所以如該部件是在II型腐蝕環(huán)境中運(yùn)行的，則消耗了β-NiAl，但是，腐蝕損傷被限制到β-NiAl外層，并且連續(xù)的α-Cr層提供了合適的保護(hù)，增加了提高涂層腐蝕保護(hù)的元素，例如但不限于Si或者Hf。加入MCrAlY涂層形式的應(yīng)變適應(yīng)基層，其提供了一定程度的應(yīng)變適應(yīng)性以及應(yīng)當(dāng)適應(yīng)β-NiAl和α-Cr的最終保護(hù)層。通過(guò)設(shè)計(jì)，則該層化的涂層結(jié)構(gòu)基本上允許環(huán)境“選擇”最適于提供保護(hù)的涂料組合物。圖3清楚的證實(shí)了這種觀念。Si或者其他有益的元素的引入能夠提高該α-Cr層的預(yù)期壽命。

附圖表示了：

圖1-5是層系統(tǒng)的實(shí)施例

圖6是燃?xì)鉁u輪

圖7是葉片

圖8是燃燒室。

附圖和說(shuō)明僅僅是本發(fā)明的實(shí)施方案。

圖1表示了一種示例性的部件1，作為本發(fā)明的層系統(tǒng)。

部件1具有金屬基底4，其優(yōu)選包含耐熱的澆鑄的或者鍛造的鎳或者鈷合金，其優(yōu)選是Hastelloy?X。

優(yōu)選在(圖4的a.))的基底4上，施涂了內(nèi)層或者最低MCrX層7，特別的，施涂?jī)H僅一個(gè)MCrX層7(圖4的b.))，這里X是釔(Y)和/或硅(Si)和/或硼(B)和/或鋁(Al)。

該MCrX內(nèi)層7包含MCrAlX'，并且X'至少是釔(Y)和優(yōu)選僅僅是釔(Y)。