[發明專利]具有抗侵蝕和腐蝕涂層系統的渦輪機構件及其制造方法

有效

• 申請號: 201410050992.9
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103993913B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: H-J.克拉姆;K.奧特納;B.尤里奇索恩
• 申請（專利權）人: 通用電器技術有限公司
• 主分類號: F01D5/28
• 分類號: F01D5/28;F01D9/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 肖日松,嚴志軍

技術領域

本發明涉及固定渦輪機的技術。它涉及一種渦輪機構件，該渦輪機構件由高合金鋼、或鈦合金、或鎳基合金、或鈷基合金制成，且包括抗侵蝕和腐蝕涂層系統(erosion?and?corrosion?resistant?coating?system)。它還涉及用于制造具有此種涂層系統的渦輪機構件的方法。

背景技術

在固定渦輪機中使用的構件(此種構件例如為壓縮機葉片或靜葉、燃氣渦輪葉片或靜葉、或熱屏蔽節段等)由高合金(10%至18%的鉻)鋼、鎳基合金或鈷基合金制成。這些材料為渦輪機構件的基底材料。

在現有技術中，存在商業上能夠獲得的涂層系統，例如SermeTel^?6000，其用于保護工業燃氣渦輪的壓縮機葉片。然而，由于作為犧牲涂層的鋁微粒，這些系統具有好的腐蝕抵抗力，但是具有較差的侵蝕抵抗力。

文獻US?6,159,618涉及一種多層材料，其包括由鋁、鎂或它們的合金制成的基底，可能已經歷表面處理(例如陽極處理)。所述技術解決方案涉及飛行器發動機，例如螺旋槳、轉子等，其使用輕量材料。基底具有涂層，涂層包括鎢基沉積物和插入在所述基底與所述沉積物之間的下層，該下層的材料具有介于所述基底與所述沉積物的機械和熱機械特性之間的機械和熱機械特性。所述鎢基沉積物可包括由例如從下列材料中選定的材料制成的至少一個層：鎢、鎢的碳化物、硅化物和氮化物、鎢合金和它們的混合物和氮在鎢中的固溶體、和碳在鎢中的固溶體。鎢基沉積物可包括這些層中的單個或這些層中的若干個的堆疊。下層可由從之前提出的下列材料之中選定的材料的單層組成，諸如：鉻、鉬、鈮、鈦、鋯、它們的氮化物和碳化物、碳和氮在所述金屬中的固溶體、鋼、具有組分梯度的鎢鋁(aluminium-tungsten)、和氧化鋁。

文獻JP?58020996?A公開了抗腐蝕和抗酸涂層，該抗腐蝕和抗酸涂層例如為通過將如玻璃片(glass?flake)的鱗片(scale)混合于涂遍葉片(其由諸如SS41的普通材料制成)的整個表面的不飽和聚酯或乙烯基酯的樹脂而獲得的樹脂片。在使該涂層干燥且固化之后，通過使用手搖磨機或砂紙來粗加工它的表面。然后，室溫固化的抗侵蝕材料(諸如氟橡膠(Fluor?rubber))的涂層涂敷于該涂層的粗加工表面，以便葉片在其整個表面上被賦予抗腐蝕和抗侵蝕特性二者。根據以上布置，葉片制造操作的效率可通過降低該兩個涂層的厚度而改善。

文獻US?5,740,515公開了一種制品，其在高溫環境中經受侵蝕和腐蝕侵襲，且其由鎳或鈷基超級合金的基底和設置在基底上的保護性硅化物涂層形成。陶瓷熱障層可設置在超級合金與硅化物層之間，并且MCrAlY層可設置在陶瓷與超級合金基底之間。硅化物涂層優選地為MoSi2。

文獻US?2008/0317601?A公開了一種渦輪機葉片，其包括葉片體和接合于其的抗腐蝕和侵蝕多層涂層，多層涂層包括抗侵蝕第一層和犧牲第二層，抗侵蝕第一層至少覆蓋葉片體的腐蝕和侵蝕關鍵區域，犧牲第二層提供在第一層上，至少覆蓋第一層，優選地完全覆蓋葉片。制造此種渦輪機葉片的方法包括下列步驟：提供葉片且將抗侵蝕第一層沉積在葉片體上，以便至少覆蓋腐蝕和侵蝕關鍵區域，之后將犧牲第二層沉積在第一層上，至少覆蓋第一層。

文獻US?2011/0165433?A教導了一種用于對金屬表面提供保護涂層的處理，該處理將鎳或鉭片層應用于表面且在鍍敷發生時使硬質材料(諸如金剛石、氧化鋁、氮化釩、碳化鉭和/或碳化鎢)的微粒在鎳或鉭片層中擴散。

還需要由高合金鋼、鈦合金、鎳基合金或鈷基合金制成的渦輪機構件作為基底，其用于固定渦輪機中，并且包括抗腐蝕涂層，該涂層可用作用于抗侵蝕涂層的底部涂層，以簡化固定渦輪機的此種構件的保護。

發明內容

本發明的目的為提供用于固定渦輪機中的具有涂層系統的渦輪機構件，該涂層系統容易涂敷，且在其涂敷中是靈活的。

本發明的另一個目的是建立一種用于將此種涂層系統制造在渦輪機構件上的方法。

這些和其他目的通過根據權利要求1的具有涂層系統的渦輪機構件和根據權利要求8的方法而獲得。