[發明專利]在表面上形成涂布系統的方法和修復現有涂布系統的方法

在審

• 申請號: 201810332198.1
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108728815A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: B.A.納加拉
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C23C16/06
• 分類號: C23C16/06;C23C16/513;C23C28/02;C25D3/56;C23C14/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊忠;譚祐祥

本申請提供一種在其中限定有薄膜孔的超合金部件的表面上形成涂布系統的方法。所述方法包括：在所述薄膜孔保持開放時，在所述超合金部件的所述表面上涂覆NiCoCrAlY以形成NiCoCrAlY層(例如，其中所述NiCoCrAlY層具有高于所述超合金部件的鉻含量)，接著將所述NiCoCrAlY層加熱到約900℃到約1200℃的處理溫度，接著在所述NiCoCrAlY層上形成鉑族金屬層，且接著在鉑族金屬層上方形成鋁化物涂層。所述NiCoCrAlY可以被涂覆到所述超合金部件的所述表面上的現有涂布系統上，其中所述現有涂布系統是大體上不含Ni的Co基涂布系統。

技術領域

本申請大體上涉及部件上的保護涂層，且更具體地涉及具有翼型的燃氣渦輪部件上的NiCoCrAlY和鉑族金屬鋁化物涂層。

背景技術

在燃氣渦輪發動機中，空氣被抽吸到發動機的前部、由軸安裝式壓縮機壓縮，并與燃料混合。點燃混合物，且所得熱燃燒氣體穿過安裝在同一軸上的渦輪。氣流通過接觸渦輪葉片的翼型部來轉動渦輪，這會轉動軸并向壓縮機提供動力。渦輪氣體越熱，發動機的運作越高效。因此，有必要升高渦輪運作溫度。然而，渦輪氣體的最大溫度通常受限于用于制造渦輪的渦輪輪葉和渦輪葉片的材料。

保護層被涂覆到充當基板的渦輪葉片的翼型部或渦輪葉片部件。鋁化物和鉑鋁化物層在目前已知的擴散保護層當中。保護層保護基板免受來自高度腐蝕性熱燃燒氣體的環境侵害。此保護涂層大約為38μm到76μm(即，大約0.0015到0.0030英寸)厚，且提供針對海水熱腐蝕的保護等級。擴散涂層的大約一半厚度是原始葉片厚度的部分，且擴散鉑鋁化物涂層能在涂布工藝之后有效地維持冷卻孔開放。即使在使用這些保護性技術的情況下，在某些運作服務條件下，尤其在暴露于相關于運作環境的鹽度的惡劣條件的船用渦輪發動機內仍存在要克服的問題。

廣泛用于船用燃氣渦輪應用中的更有效替代涂層大約為254μm(即，約0.010英寸)，其具有厚度范圍介于約177.8μm到約330μm(即，約0.07英寸到約0.013英寸)的“上覆”MCrAlX涂層，其中M是Co和/或Ni，X是例如Y、Hf的反應元素，且涂層具有20％到28％的鉻濃度。上覆涂層通常由等離子體噴射過程沉積，且涂層的組成可以被調適成減輕海水熱腐蝕。

然而，渦輪氣體的最大溫度通常受限于用于制造渦輪的渦輪輪葉和渦輪葉片的材料。先進渦輪葉片通過來自壓縮機排放口的冷卻空氣來進行冷卻，以減少葉片溫度并實現更高氣體溫度以用于增大效率。因此，重要的是保持冷卻孔開放以防止葉片過熱。

對于海水環境中的燃氣渦輪運作，涂層必需能抵抗來自環境腐蝕劑的腐蝕性攻擊。含有硫酸鈉的沉積物已被辨識為對船用翼型件尤其具腐蝕性。

已成功地利用具有20％到25％范圍內的鉻含量、9％到11％范圍內的鋁的鈷類CoCrAlHf涂層來抵抗海水腐蝕。所述涂層較厚(相對于先進渦輪葉片的冷卻孔的大小)，通常處于177.8μm到約356μm(即，約0.07英寸到約0.014英寸)的范圍內，且由熱噴射過程沉積。此類涂層在鉆取孔之前沉積在新葉片上，這是因為涂層在其涂覆期間可以部分或完全地封閉孔。

當現場返回葉片準備進行修復時，用適當酸剝除掉任何和所有剩余CoCrAlHf涂層。一些制造商需要用強酸或堿混合物進行化學清洗，以在剝除之前去除現場服務殘渣和/或熱腐蝕產物。其它制造商允許進行砂粒噴砂處理以實現相同目的。葉片中的復雜冷卻通路會在服務時積聚灰塵或其它殘渣，可能需要在高壓釜中以高壓用熱苛性堿去除這些灰塵或殘渣。

通常通過用各種簡單或復雜的酸混合物選擇性溶解涂層相來實現對涂層的完全去除。大部分程序取決于β(NiAl或CoAl)相的選擇性攻擊。如果涂層耗盡了β相，那么選擇性涂層溶解可能難以進行或不可能進行，且接著必須通過物理方法(例如，砂帶磨削)來去除殘余涂層。