[發(fā)明專利]生產(chǎn)渦輪機構(gòu)件用防護涂層的方法、該構(gòu)件及相應的機器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010157141.6
• 申請日: 2010-03-16
• 公開（公告）號: CN101838833A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設計）人: M·加諾茲;E·焦爾尼;A·阿萬茲尼;R·保萊蒂;I·焦萬內(nèi)蒂
• 申請（專利權(quán)）人: 諾沃皮尼奧內(nèi)有限公司
• 主分類號: C25D11/04
• 分類號: C25D11/04;C25D11/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;劉華聯(lián)

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)渦輪機構(gòu)件用的防護涂層的方法。此外，本發(fā)明涉及其上涂敷有此類涂層的構(gòu)件，以及相應的渦輪機。

背景技術

在研發(fā)用于離心式壓縮機的新系列鋼制三維離心轉(zhuǎn)子期間，出現(xiàn)了使用較輕的合金來制造轉(zhuǎn)子本身的需求。

關于使用較輕的合金來制造離心轉(zhuǎn)子的一個主要缺陷通常在于，轉(zhuǎn)子易受高速運動的流體能夠施加的侵蝕作用，尤其是如果該流體包含液體或固體的顆粒。在使用傳統(tǒng)材料制造轉(zhuǎn)子的情況下，這種侵蝕現(xiàn)象通常具有可以忽略的量，但對于由輕合金制成的轉(zhuǎn)子而言，因為此類材料有限的硬度和耐侵蝕性，侵蝕現(xiàn)象的量很高且可能是災難性的。該現(xiàn)象還會由于可能存在由流體所輸送的冷凝部分或液體部分，或固體顆粒而進一步惡化。其在強侵蝕性環(huán)境中的使用還可導致腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。

簡言之，用語“侵蝕”是指其效果為通過外部流體介質(zhì)、氣體或液體逐漸去除材料的現(xiàn)象，且其通常在由化學或物理過程所產(chǎn)生的變化的同時或之后發(fā)生。此外，用語“磨損”可用來指其效果為通過固體外部介質(zhì)逐漸去除材料的現(xiàn)象。作為替代，“腐蝕”是通過金屬暴露于其下的其它元素而劣化或重組的過程。事實上，金屬相對于對應的礦物而言處于較高的能量級，且因此在給定的環(huán)境條件下，它們易受到腐蝕。腐蝕過程可根據(jù)確定該過程的各種化學/物理機制而分類。例如，可發(fā)生化學腐蝕或干燥環(huán)境中的純化學腐蝕、晶間腐蝕或粒間腐蝕、電流腐蝕或電化學腐蝕，或在潮濕環(huán)境中，或其它類型的腐蝕。

另一個困難在于如下事實，即離心轉(zhuǎn)子的涂層也必須是“可加工的”，用語“可加工性”是指其使用特定設備(電化學浴或其它方法)而獲得的能力。事實上，此類涂層很薄，在幾微米的數(shù)量級上，且它們會易于受損。

另一個缺點在于，多層涂層層的布置必須受到精確控制，以保持成品上的設計公差，同時避免不需要的瑕疵如痕跡、涂層的分層、以及損失由涂層自身所賦予的屏障價值。

因此，不管技術發(fā)展如何，目前仍然很難達成以下目的且出現(xiàn)了該需求，即也借助于改善了其機械抵抗性及對侵蝕和腐蝕的抵抗性的特定涂層來獲得較輕且有抵抗性的渦輪機用構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于，提供一種使用防護涂層來以簡單且便宜的方式涂布由輕合金制成的機械構(gòu)件，同時獲得適于渦輪機中的應用的具有機械和化學抵抗能力的構(gòu)件的方法。

本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種適于渦輪機行業(yè)中的應用的、具有改善的機械和化學抵抗能力的輕合金構(gòu)件和相應的渦輪機。

根據(jù)本發(fā)明的這些目的通過提供一種如本發(fā)明技術方案中所述的用于生產(chǎn)防護涂層、構(gòu)件和渦輪機的方法而達成。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明的目的由用來在渦輪機的由輕合金制成的機械構(gòu)件的待處理表面上獲得防護涂層的方法代表，該方法包括以下步驟：

將抵抗腐蝕的第一涂層層結(jié)合到機械構(gòu)件的待處理的外表面上；

將抵抗侵蝕、磨損和高溫的第二涂層層結(jié)合到所述第一涂層層上。

在本發(fā)明和所附權(quán)利要求書中，用語“防護涂層”用于指在其中包括，或可能重疊其它中間層的涂層層。最后，涂層可由重疊并可能至少部分地彼此滲入的多個其它層代表。

機械構(gòu)件可為渦輪機的構(gòu)件，其至少部分地由過程流體沖擊，舉例來說，該構(gòu)件例如為離心式壓縮機或膨脹器的轉(zhuǎn)子。

在本發(fā)明的一個有利實施例中，第一涂層層借助于在待處理的表面上進行陽極氧化而獲得，以便賦予特定的腐蝕抵抗性。通過不可逆的電化學過程來獲得陽極氧化或正陽極氧化，通過該不可逆的電化學過程，在所處理的構(gòu)件表面上形成相同材料的保護性氧化層，且防止腐蝕。該材料經(jīng)歷實際的表面轉(zhuǎn)變：裸金屬與電解沉積過程期間形成在陽極上的氧氣反應，且形成相同金屬(在此情形中為鋁或氧化鋁)的氧化物。沉積材料層的厚度是可變的。具體而言，對于根據(jù)的本發(fā)明的涂層而言，厚度可在大約50μm至大約100μm之間變化。

有利的是，陽極氧化可通過電鍍過程在電解浴槽中獲得，即，利用電解淀積來用相同金屬的氧化物覆蓋構(gòu)件。

在本發(fā)明的一個特別有利的實施例中，以封閉在氧化期間可形成的可能的細孔或微小裂紋的方式涂敷在氧化層上的是通過重鉻酸鹽水溶液獲得的填料或涂層。

抵抗侵蝕和磨損的第二涂層層通過基于環(huán)氧樹脂和硅酮的涂料和樹脂(通稱為環(huán)氧-硅酮涂料或樹脂)外加可能的其它添加劑而有利且優(yōu)選地獲得，舉例來說，這些其它添加劑例如為著色劑、顏料、配合基、溶劑或其它元素，該第二涂層層通過自催化和后續(xù)聚合(在烤箱中)過程而獲得。此類環(huán)氧-硅酮涂料或樹脂的名稱也稱作“環(huán)氧-硅酮涂料”。