[發明專利]用于形成氧化物彌散強化涂層的方法

有效

• 申請號: 201210109203.5
• 申請日: 2012-04-06
• 公開（公告）號: CN102732817A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: D·A·赫爾米克;G·A·戈勒;R·J·施托尼特希
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C24/04;C23C30/00;F01D5/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;林森

發明領域

本發明主要涉及用于金屬基底的保護性涂層，更具體地講，涉及用于在金屬基底上形成氧化物彌散強化涂層的方法。

發明背景

在燃氣輪機內的操作環境為熱和化學兩方面不友好的。例如，在燃氣輪機內的操作溫度依所使用的燃氣輪機類型而定可在約1200°F-約2200°F(約650℃-約1200℃)范圍內。與燃氣輪機氧化環境結合的這樣的高溫通常使得需要在渦輪機內使用含鎳或含鈷特殊合金，該合金具有高抗氧化性，并且因此具有可接受的工作壽命。因此，燃氣輪機元件通常由鎳合金鋼、鎳基或鈷基超合金或者其它特殊合金形成。

在這類特殊合金高溫性能方面的顯著進展已經通過使用能夠保護合金免于氧化、熱腐蝕等的抗氧化環境涂層得到實現。例如，熱障涂層(TBC)系統通常用于渦輪機元件，以在熱循環期間將元件與高溫隔絕。TBC系統通常包括配置于粘結涂層上的熱障涂層，粘結涂層繼而施用于形成元件的金屬基底上。熱障涂層通常包含陶瓷材料比如氧化鋯。另外，粘結涂層通常包含被設計以抑制下面基底氧化的抗氧化金屬層。

當前的趨勢顯示，較少精制的燃料正逐漸普遍地用在燃氣輪機內。這些較少精制的燃料包括顆粒物質，這些顆粒物質可進入燃氣輪機熱氣體路徑，從而碰撞包含在熱氣體路徑中的渦輪機元件。渦輪機元件連續暴露于這樣的顆粒物質可導致TBC系統內的涂層侵蝕損傷，從而增大下面金屬基底受到氧化和/或熱腐蝕的可能性。為了解決這樣的侵蝕問題，抗侵蝕的粘結涂層已經得到開發。然而，這些抗侵蝕的粘結涂層通常通過增大涂層中所使用的硬顆粒(例如碳化鎢、碳化鈦和金剛石氮化硼)大小和體積百分數形成。結果，必須減小涂層中的氧化物-形成組分的體積百分數，從而減少涂層的整體環境保護性。

因此，用于形成提供抗侵蝕性而不犧牲環境保護性的氧化物彌散強化涂層的方法將在技術上受到歡迎。

發明簡述

本發明的各方面和優點將在以下描述中得到部分闡述，或者可自描述顯而易見，或者可通過本發明實踐獲知。

在一個方面，本主題公開了用于在金屬基底上形成氧化物彌散強化涂層的方法。該方法主要包括粉碎MCrAlY合金顆粒以形成富氧粉末，其中富氧粉末中的至少約25％(體積)的MCrAlY合金顆粒具有少于約5μm的粒度。另外，該方法包括將富氧粉末施用于金屬基底以形成涂層和加熱富氧粉末以沉淀涂層中的氧化物彌散體(dispersoid)。

在另一個方面，本主題公開了用于在金屬基底上形成氧化物彌散強化涂層的方法。該方法主要包括粉碎MCrAlY合金顆粒以形成富氧粉末，其中富氧粉末中的至少約25％(體積)的MCrAlY合金顆粒具有少于約5μm的粒度。另外，該方法包括將富氧粉末與粗(coarse)MCrAlY合金顆粒混合以形成富氧粉末混合物，將富氧粉末混合物施用于金屬基底以形成涂層，和加熱富氧粉末混合物以沉淀涂層中的氧化物彌散體。

本發明的這些和其它特征、方面和優點參照以下描述和附加權利要求將變得更好理解。并入并構成本說明書部分的附圖圖解本發明的實施方案，并與描述一起用于說明本發明的原理。

附圖簡述

參照附圖，本發明對于本領域普通技術人員的充分和可行的公開，包括其最佳模式，在說明書中得到闡述，其中：

圖1圖解說明按照本主題的方面，用于在金屬基底上形成氧化物彌散強化涂層的方法的一個實施方案的流程圖；

圖2圖解說明渦輪機葉片桶(bucket)一個實施方案的透視圖；和

圖3圖解說明熱障涂層系統的橫斷面視圖。

元件列表