[發明專利]抗氧化性提高的高溫結合涂層

有效

• 申請號: 201380074167.6
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN105209662B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: A·A·庫爾卡尼;J·E·小施佩;W·施塔姆
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C4/08;C22C19/05;F01D5/28;C23C14/16;C23C30/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒松青;胡斌

公開了一種具有高耐蝕性和高抗氧化性并且與熱障涂層相容性好的結合涂層。該結合涂層可以是具有附加材料的優化的NiCrAlY材料，其通過用γ/γ′系統取代β相來消除用于氧化的β相的存在性。該結合涂層還可減少那些對系統的機械和氧化性能有害的相的存在性，例如σ相和BCC鉻相。該結合涂層還可具有比常規結合涂層高約400攝氏度的γ/γ′轉化溫度，這能夠降低局部應力。

技術領域

本發明涉及結合涂層，更特別地涉及被設計用來保護形成適用于燃氣渦輪發動機的組件的鎳基或鈷基材料的結合涂層。

背景技術

由于燃氣渦輪發動機熱氣路徑內存在的高溫環境，置于其內的組件通常由鎳基或鈷基材料制成。這些材料在強度上得到優化，而在較高溫度下通常無法承受氧化和腐蝕。因而，這些材料必須借助涂層來抗氧化，這些涂層通常由MCrAlY以及其它富鋁涂層制成。這樣的涂層可用于抗氧化和腐蝕，以及用作熱障涂層(TBC)系統的結合涂層。在TBC系統中，MCrAlY涂層保護其下的材料免于暴露在熱氣體下，并且提供將TBC系統結合到組件的機制。通常在不斷提高的內部熱氣路徑溫度下運行的渦輪發動機面臨導致熱障涂層散裂的涂層失效的傾向更高。因而，需要改進能夠經受較高溫度環境且結合涂層不易劣化的涂層，且需要提高TBC的抗散裂能力。

發明內容

本申請涉及具有高耐蝕性和高抗氧化性并且與熱障涂層相容性好的結合涂層。該結合涂層可以是具有附加材料的優化的NiCrAlY材料，其通過用γ/γ′系統取代β相來消除用于氧化的β相的存在性。該結合涂層還可以減少那些對系統的機械和氧化性能有害的相的存在性，例如σ相和BCC鉻相。該結合涂層還可以具有比常規結合涂層高約400攝氏度的γ/γ′轉化溫度，這能夠降低局部應力。

用于燃氣渦輪發動機的該結合涂層可以由包括但不局限于鋁、鉻、鉭、鐵、釔和釹的材料制成。在至少一個實施方式中，結合涂層可以由重量百分比計7.75％的鋁、重量百分比計0％的鈷、重量百分比計14.4％的鉻、重量百分比計6％的鉭、重量百分比計2.7％的鐵、重量百分比計0.3％的釔和重量百分比計0.03％的釹組成。

保護燃氣渦輪發動機的組件免受在該燃氣渦輪發動機的熱氣路徑內存在的高溫的方法可以包括向組件涂覆該結合涂層。可將該結合涂層設置在該組件與一個或多個熱障涂層(TBC)之間。該方法可以包括提供由包括但不限于鋁、鉻、鉭、鐵、釔和釹的材料制成的結合涂層材料。在至少一個實施方式中，該結合涂層可以由重量百分比計7.75％的鋁、重量百分比計0％的鈷、重量百分比計14.4％的鉻、重量百分比計6％的鉭、重量百分比計2.7％的鐵、重量百分比計0.3％的釔和重量百分比計0.03％的釹制成。該方法還可以包括向該燃氣渦輪組件涂覆該結合涂層。可以通過高速氧燃料處理、通過空氣等離子體噴涂處理、通過低壓等離子體噴涂處理、通過電子束氣相沉積處理、通過冷噴涂處理或其它合適方法來涂覆該結合涂層。

該結合涂層的一個優點在于，該結合涂層具有熱生長氧化物層的改進的粘附性，并具有強化的TBC抗散裂性。

該結合涂層的另一優點在于，消除有害的σ相的存在性會導致優于傳統高鋁涂層的提高的機械性能。

下面更詳細地描述這些和其它實施方式。

附圖說明

結合到說明書中并作為其一部分的附圖描述了當前公開的本發明的實施方式，并與說明書一起公開了本發明的主旨。

圖1是現有技術的高抗氧化結合涂層的相圖。

圖2是本發明的結合涂層的相圖。

圖3是具有該結合涂層和熱障涂層的渦輪組件的局部橫截面視圖。

具體實施方式