[發明專利]用于漿料鋁化物涂層修復的設備和方法

有效

• 申請號: 201510215562.2
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN105039930B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 張利明;J.A.約翰遜
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉林華;肖日松

提供用于在合金部件上的鋁化物涂層的沉積的方法，該合金部件定位在釜室的涂層隔間內。根據該方法，經由第一氣體管線用惰性氣體吹掃涂層隔間；利用惰性氣體在涂層隔間內產生正壓力；將涂層隔間加熱至沉積溫度；以及，在處于正壓力和沉積溫度下時，將至少一種反應物氣體引入涂層隔間，來在合金部件的表面上形成鋁化物涂層。還提供釜涂層設備。

技術領域

本發明大體涉及用于形成鋁化物涂層的設備和方法。更具體地，本發明涉及在適于在高溫環境下使用的燃氣渦輪部件的表面上形成鋁化物涂層。

背景技術

在燃氣渦輪發動機內的操作環境是既熱敵對又化學敵對的。通過鐵、鎳、以及鈷基超合金的發展和抗氧化環境涂層的使用,已經實現了在高溫能力上的顯著的改進，該抗氧化環境涂層能夠保護超合金不受氧化、熱腐蝕等。已經發現含鋁涂層(尤其是擴散鋁化物涂層)作為在燃氣渦輪發動機部件上的環境涂層的廣泛使用。鋁化物涂層通常通過擴散工序(例如，包滲法或氣相鍍鋁(VPA)技術)，或通過擴散由化學氣相沉積(CVD)或漿料涂層沉積的鋁而形成。在空氣中的高溫暴露期間，鋁化物涂層形成抑制涂層和下面基底的氧化的保護性氧化鋁(礬土)垢或層。

漿料涂層用來形成鋁化物涂層，其包含在無機粘結劑中的鋁粉末，并且直接施加至將被鍍鋁的表面。鍍鋁作為在非氧化氣氛或真空中將部件加熱至某一溫度的結果而發生，維持該溫度達足以熔化鋁粉末并將熔化的鋁擴散入表面的持續時間。漿料涂層可包含載體(催化劑)(例如，堿金屬鹵化物)，其蒸發并且與鋁粉末反應來形成揮發性鋁鹵化物，其然后在部件表面處反應來形成鋁化物涂層。

在典型的擴散涂層方法(CVD或漿料涂層)期間，爐子典型地相對在爐子內的氣氛處于動態。例如，在漿料和凝膠體涂層擴散熱處理方法中，處理循環典型地使用真空爐子實行。即，典型地存在泵壓系統，其附接至爐子的排氣系統來從爐子移除熱，以保持氣體流動和/或維持在爐子內的降低的壓力。

但是，與這種動態系統關聯的必要部件(例如，爐壁、加熱區域、泵管線、油、調壓器以及機械泵、吹風馬達)暴露于沉積和反應氣體。這種暴露可導致催化劑沉積在動態系統內的部件上，這可顯著地縮減它們的工作壽命跨度，并且引起多種制造問題和延期。因此，存在對改進的擴散涂層方法的需要來形成和修復鋁化物涂層。

發明內容

本發明的方面和優點將在下列描述中部分地示出，或可從描述變得明顯，或通過本發明的實施習得。

方法通常提供為用于在合金部件上的鋁化物涂層的沉積，該合金部件定位在釜室的涂層隔間內。在一個實施例中，經由第一氣體管線用惰性氣體吹掃涂層隔間；利用惰性氣體在涂層隔間內產生正壓力；將涂層隔間加熱至沉積溫度；以及，在處于正壓力和沉積溫度下時，將至少一種反應物氣體引入涂層隔間，來在合金部件的表面上形成鋁化物涂層。

還通常提供釜(retort)涂層設備。在一個實施例中，釜涂層設備包括：釜室，其定位在爐子內并且限定用于接收合金基底的涂層隔間；隔熱蓋，其構造為密封涂層隔間，使得在涂層隔間內的涂層氣氛被隔離；氣體入口，其連接至入口管道和入口閥；氣體出口，其連接至出口管道和出口閥；以及壓力控制系統，其連接至入口閥和出口閥。通常，氣體入口、入口管道以及入口閥構造為控制氣體向涂層隔間的流入，而氣體出口、出口管道以及出口閥構造為控制氣體離開涂層隔間的流動。

本發明的第一技術方案為一種用于在合金部件上的鋁化物涂層的沉積的方法，合金部件定位在釜室的涂層隔間內，方法包括：經由第一氣體管線用惰性氣體吹掃涂層隔間；利用惰性氣體在涂層隔間內產生正壓力；將涂層隔間加熱至沉積溫度；以及在處于正壓力和沉積溫度下時，將至少一種反應物氣體引入涂層隔間，來在合金部件的表面上形成鋁化物涂層。

本發明的第二技術方案為，在第一技術方案中，方法還包括，在吹掃涂層隔間之前：將合金部件放置在釜室的涂層隔間內；以及此后，用隔熱蓋關閉釜室的涂層隔間，使得涂層隔間與大氣隔離。