[發(fā)明專利]涂覆的渦輪部件以及涂覆渦輪部件的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110056587.4
• 申請日: 2006-06-08
• 公開（公告）號: CN102135018A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發(fā)明（設計）人: P·博克斯;M·懷特赫斯特
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F01D5/28
• 分類號: F01D5/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林森

本申請是申請?zhí)枮?00680054888.0(PCT/EP?2006/005470)、申請日為2006年6月8日、同題的專利申請的分案申請

本發(fā)明涉及渦輪部件以及涂覆渦輪部件的方法。

燃氣渦輪部件工作在會損害使用中的部件的高度侵蝕性環(huán)境中。所述環(huán)境損害可能在熱燃燒氣體環(huán)境中以各種形式發(fā)生，如顆粒腐蝕、不同類型的腐蝕和氧化、以及這些損害模式的復雜組合。環(huán)境損害的速度可以通過使用保護層來降低。

例如眾所周知鉻能提供對所謂的I型和II型熱腐蝕的出色防護。在這點上，通過鉻和鋁向合金基材中的擴散生成的擴散涂層已經被用于提供此防護很長時間了。MCrAlY包覆涂層(其中M為Ni或Co或兩者的組合)已經被作為擴散涂層的替代應用于較高溫度來防止氧化。已知擴散的鉻獨自就能提供對較低溫度的II型熱腐蝕的出色防護，而且能耐應變。

最新的發(fā)展表明在部件的不同部分上提供不同類型的涂層是有利的。涂層的選擇應使它們特別適合于使用期間在所述部件的所述部分上出現(xiàn)的熱和腐蝕條件。

US6,296,447Bl公開了一種具有隨部位而定的防護涂層的燃氣渦輪部件。所述部件為具有根部、頸部、平臺和從所述平臺伸出的翼型的渦輪葉片，其中所述翼型具有限定了從中穿過的冷卻通道的外表面和內表面。第一涂層提供在所述平臺的至少一部分上，第二涂層提供在翼型的外表面上，而第三涂層提供在翼型的內表面上。第一涂層的組成與第二涂層不同，第二涂層的組成與第三涂層不同。

但是，仍能觀察到各種類型的環(huán)境損害，往往使得在工作暴露(service?exposure)之后必須過早替換或修理部件。因此存在對特別是燃氣渦輪部件如渦輪葉片和輪葉的改進的保護方法的需要。

因此本發(fā)明的目的在于提供具有提高的耐熱和耐腐蝕性的渦輪部件，和提供涂覆渦輪部件的方法。

本發(fā)明的第一方面提供一種具有根部、頸部、平臺和翼型的渦輪部件，所述翼型具有限定了從中穿過的冷卻通道的外表面和內表面，其中在所述根部上至少提供有第一涂層。

根據(jù)一個實施方案，在所述頸部上可以提供有第二涂層。在這種情況下，所述第一涂層的組成應當與所述第二涂層不同。

此外，可以還在所述翼型的外表面上和在所述平臺的至少一部分上提供所述第二涂層，以及另外在所述翼型的內表面上提供第三涂層。在這種情況下所述第一、第二和第三涂層具有不同的組成。

所述第一涂層可以包含能通過已知方法如包滲法(packcementation)或化學氣相沉積(CVD)擴散到部件中的Cr。

實驗表明如果所述第一涂層為5-25μm厚的層和/或含15-30重量％的Cr則可以獲得良好的防護性能。

所述第二涂層可以包含MCrAl?Y，其中M可以為Co或Ni或兩者的組合。所述涂層中還可包含更進一步的元素如Re、Si、Hf和/或Y。所述涂層的一種優(yōu)選組成為30-70重量％Ni、30-50重量％Co、15-25重量％Cr、5-15重量％Al和最多1重量％Y。

可以應用不同的熱噴涂技術如真空等離子噴涂(VPS)、低壓等離子體噴涂(LPPS)、高速氧燃料噴涂(HVOF)、冷氣噴涂(CGS)或電鍍。

所述第二涂層可以進一步具有以下組成之一：

30重量％Ni、28重量％Cr、8重量％Al、0.6重量％Y、0.7重量％Si、Co余量；

28重量％Ni、24重量％Cr、10重量％Al、0.6重量％Y和Co余量；

23重量％Cr、10重量％Co、12重量％Al、0.6重量％Y、3.0重量％Re、Ni余量；

21重量％Cr、12重量％Co、11重量％Al、0.4重量％Y和2.0重量％Re，Ni余量；

17重量％Cr、25重量％Co、10重量％Al、0.4重量％Y和1.5重量％Re，Ni余量。

所述第三涂層可以包含Cr和Al。優(yōu)選地所述涂層為Al改性的Cr涂層，其可以通過應用已知方法如CVD和ATP將Al擴散到滲鉻表面中來提供。據(jù)發(fā)現(xiàn)外β層中的第三涂層的組成為15-30重量％Al和5-15重量％Cr顯示出出色的防護性能。

或者，可以在所述翼型的內表面和外表面上以及在所述平臺的至少一部分上提供第二涂層，且可在所述頸部上提供第三涂層。在這種情況下，所述第一、第二和第三涂層的組成不同。

可以包含Cr的所述第一涂層可通過已知方法如包滲法或化學氣相沉積(CVD)擴散到部件中。實驗表明如果所述第一涂層為5-25μm厚的層和/或含15-30重量％Cr則可以獲得良好的防護性能。