[發明專利]熱障涂層系統及其方法

有效

• 申請號: 201280050181.8
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103874580A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: B.A.納加拉;D.G.科尼策爾;J.M.查普曼;V.S.文卡塔拉馬尼
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B32B18/00
• 分類號: B32B18/00;F01D5/28;F01D9/02;F01D25/00;F04D29/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周李軍;林森

1.?一種在部件的表面區域上的涂層系統，所述涂層系統包含：

結合涂層；和

在所述結合涂層上的內陶瓷層和外陶瓷層，所述內陶瓷層覆在所述結合涂層上，所述內陶瓷層基本上由被約6-約9重量%氧化釔穩定的氧化鋯組成，所述內陶瓷層具有厚度和孔隙率水平，所述外陶瓷層覆在所述內陶瓷層上并接觸所述內陶瓷層，并且限定所述涂層系統的最外表面，所述外陶瓷層基本上由被約25-約75重量%氧化釔穩定的氧化鋯組成，并且還含有大于0.5-10重量%氧化鉿和任選1-10重量%氧化鉭，所述外陶瓷層的厚度小于所述內陶瓷層的厚度，孔隙率水平低于所述內陶瓷層的孔隙率水平。

2.?權利要求1的涂層系統，其中所述外陶瓷層含有大于1.0-10重量%氧化鉿。

3.?權利要求1的涂層系統，其中所述外陶瓷層含有大于1.0-2.5重量%氧化鉿。

4.?權利要求1的涂層系統，其中所述內陶瓷層的厚度為至少50-約500微米，而所述外陶瓷層的厚度為最多250微米。

5.?權利要求1的涂層系統，其中所述外陶瓷層的厚度為至少約25微米。

6.?權利要求1的涂層系統，其中所述外陶瓷層厚度與所述內陶瓷層厚度的比率不大于0.5。

7.?權利要求1的涂層系統，其中所述內陶瓷層的孔隙率水平為約10-約25體積%，而所述外陶瓷層的孔隙率水平為約3-約15體積%。

8.?權利要求1的涂層系統，其中所述外陶瓷層基本上由被約36-42重量%氧化釔穩定的氧化鋯組成，并且所述外陶瓷層和內陶瓷層限定不大于0.5的厚度比。

9.?權利要求1的涂層系統，其中所述外陶瓷層包含立方晶體相，而所述內陶瓷層基本上由四方或改性四方晶體相組成。

10.?權利要求1的涂層系統，其中所述外陶瓷層與含有氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁和二氧化硅的共晶化合物反應，以在超過1200℃的溫度下形成硅酸釔鈣。

11.?權利要求1的涂層系統，其中所述結合涂層為選自MCrAlX覆蓋涂層和/或擴散鋁化物涂層的金屬結合涂層。

12.?權利要求1的涂層系統，其中所述部件為由基于鎳或基于鈷的超合金形成的燃氣輪機發動機部件。

13.?權利要求10的涂層系統，其中所述部件選自燃氣輪機發動機的高壓和低壓渦輪機葉輪和葉片、護罩、燃燒器襯里和增壓器硬件。

14.?一種在部件上形成涂層系統的方法，所述方法包括：

在所述部件的表面上沉積結合涂層；

在所述結合涂層上沉積內陶瓷層，所述內陶瓷層基本上由被約6-約9重量%氧化釔穩定的氧化鋯組成并任選含有大于0.5-10重量%氧化鉿，沉積所述內陶瓷層以具有厚度和孔隙率水平；

在所述內陶瓷層上沉積外陶瓷層，所述外陶瓷層限定所述涂層系統的最外表面并且基本上由被約25-約75重量%氧化釔穩定的氧化鋯組成，并且還含有大于0.5-10重量%氧化鉿和任選1-10重量%氧化鉭，沉積所述外陶瓷層以具有小于所述內陶瓷層厚度的厚度，并且具有高于所述內陶瓷層的孔隙率水平；和隨后

在真空中熱處理所述內陶瓷層和外陶瓷層至一定溫度，并經歷足夠的持續時間，以減輕其中由沉積步驟誘發的應力。

15.?權利要求14的方法，其中所述熱處理步驟在真空中在約1050-約1080℃溫度下進行約2-約4小時的持續時間。

16.?權利要求14的方法，其中所述外陶瓷層厚度與所述內陶瓷層厚度的比率不大于0.5。

17.?權利要求14的方法，其中沉積所述外陶瓷層和內陶瓷層，使得所述內陶瓷層的孔隙率水平為約10-約25體積%，而所述外陶瓷層的孔隙率水平為約3-約15體積%。

18.?權利要求14的方法，其中沉積所述外陶瓷層，以基本上由被約36-42重量%氧化釔穩定的氧化鋯和大于1.0-2.5重量%氧化鉿組成，并且所述外陶瓷層和內陶瓷層限定不大于0.5的厚度比。

19.?權利要求14的方法，其中沉積所述外陶瓷層以包含立方晶體相，和沉積所述內陶瓷層以基本上由四方或改性四方晶體相組成。

20.?權利要求14的方法，其中所述部件為燃氣輪機發動機部件，并且所述方法還包括使所述外陶瓷層與含有氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁和二氧化硅的沉積物反應，以形成硅酸釔鈣。