[發明專利]熱障涂層的熔劑輔助激光去除

有效

• 申請號: 201480066087.0
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN105792951B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: G·J·布魯克;A·卡梅爾
• 申請（專利權）人: 西門子能源公司
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00;B23K26/18;B23K26/144;B23K26/34;B23K35/12;B23K35/36;F01D5/00;B23K101/34;B23K103/08
• 代理公司: 11256 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 王茂華;呂世磊

一種去除陶瓷熱障涂層系統(18)的方法。激光能量(20)在存在熔劑材料(22)的情況下被施加至熱障涂層系統以便形成熔體(26)。當去除能量時，熔體凝固以形成與初始熱障涂層系統相比更松散地粘附至下面的金屬基板(12)的熔渣的層(28)。熔渣接著被用諸如噴砂(30)等的機械工藝打碎并從基板上釋放。充分的能量可以被施加以使整個深度的涂層系統連同基板的薄層(34)熔化，由此當重新凝固時在基板上形成經過翻新的表面(36)。

相關申請的交叉引用

本申請要求申請日為2013年12月3日的美國臨時申請No.61/911,027(代理人案卷號2013P12704US)的優先權，該申請的全部內容通過引用合并于此。

技術領域

本申請總體上涉及材料技術領域，并且更特別地涉及用于從金屬部件去除陶瓷熱障涂層的方法。

背景技術

熱障涂層(TBC)被用來為暴露于燃氣渦輪發動機的熱氣體路徑的金屬部件提供熱保護。典型的部件可以包括涂覆有MCrAlY結合涂層材料的層和諸如氧化釔穩定氧化鋯(YSZ)等的陶瓷材料的頂部涂層的超合金基板材料。在燃氣渦輪發動機的操作期間，這樣的涂層歸因于磨損、侵蝕、異物損傷、龜裂和剝落而經歷劣化。當涂層厚度減小到低于臨界尺寸或者其性質以其他方式被劣化至臨界程度時，由涂層提供的保護不再足夠并且下面的基板材料可能由于熱燃燒氣體環境而被劣化。這樣的涂層的修復典型地要求陶瓷材料和結合涂層的完全去除和新涂層的施加。

TBC去除典型地使用高壓釜、苛性和酸性溶液與諸如噴砂等的機械磨蝕的一些組合來完成。這樣的方法創建了有潛在危險的廢物，并且可以諸如通過增加穿過基板形成的冷卻孔的直徑和侵蝕形狀而對下面的基板材料具有有害影響。

激光能量已用于渦輪機部件的清潔，例如美國專利號No.6,759,627中所教導的。美國專利申請公開號US 2010/0224601 A1描述了通過使用脈沖激光能量在龜裂的涂層內創建機械沖擊波并在不使下面的基板變形的情況下去除涂層而進行從渦輪機部件去除熱障涂層。然而，TBC的激光去除沒有達到在行業內的廣泛使用。

附圖說明

在以下描述中基于附圖來闡釋本發明，附圖示出：

圖1是在存在粉狀熔劑材料的情況下經受激光加熱以形成熔渣的層的熱障涂層的圖示。

圖2圖示出正通過噴砂工藝被去除的圖1的熔渣的層。

具體實施方式

本發明人已認識到在去除呈現屏障的熱障涂層材料的已知激光去除方法中的針對其商業實施的某些限制。US 2010/0224601 A1的方法要求激光能量脈沖被控制成具有使陶瓷TBC材料破裂的足夠的能量，但是不能具有致使下面的金屬部件表面永久變形那么多的能量。雖然適當的理論能量值可以被計算出以完成該功能，但是在現實生活應用中通過影響由陶瓷材料進行的能量的吸收的變量難以進行這樣的能量的受控遞送，該變量諸如涂層的局部表面條件、涂層的孔隙上或中的污染物的存在、非平坦的表面幾何形狀、局部化的煙霧、局部涂層厚度變化等。一些TBC材料的不完全破裂和部分殘留可能會有問題。