本发明专利技术提出在组件(11)的表面上涂敷高温稳定涂层(12)的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供具有待涂覆表面的组件(11)；b)提供包含至少一部分亚微米粉末颗粒(18)的粉末材料；c)将所述粉末材料通过喷涂技术涂敷到组件(11)的表面，以建立涂层(12)，由此，d)所述亚微米粉末颗粒(18)分别至少部分被氧化物壳(20)围绕，并用其氧化物壳(20)在所述涂层(12)内建立至少部分互连的亚微米氧化物网络(22)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提出在组件(11)的表面上涂敷高温稳定涂层(12)的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供具有待涂覆表面的组件(11)；b)提供包含至少一部分亚微米粉末颗粒(18)的粉末材料；c)将所述粉末材料通过喷涂技术涂敷到组件(11)的表面，以建立涂层(12)，由此，d)所述亚微米粉末颗粒(18)分别至少部分被氧化物壳(20)围绕，并用其氧化物壳(20)在所述涂层(12)内建立至少部分互连的亚微米氧化物网络(22)。【专利说明】在组件的表面上涂敷高温稳定涂层的方法和具有这种涂层 的组件 专利技术背景 本专利技术涉及热机（尤其燃气涡轮机）的热负载组件。本专利技术涉及在组件的表面上涂敷 高温稳定涂层的方法。本专利技术还涉及具有这种涂层的组件。 现有技术 为了保护热负载组件不受热气体侵害，将它们用各种保护层涂覆，例如，隔热涂层 (TBC)。为了使这种层牢固结合到组件主体，可在组件的基体材料和TBC之间提供结合涂 层。用于由Ni基超合金等制成的组件的熟知结合涂料为MCrAlY类型，其中Μ代表金属，例 如Ni。 在工作寿命期间，裂纹可能形成于结合涂层，并扩展进入组件的基体金属，所述组 件为燃气涡轮机或其它热机的部件，并且暴露于高工作温度。尤其是，低循环疲劳（LCF)/ 热机械疲劳（TMF)破裂是此类组件的寿命和修复性的限制因素。 在目前情况下，寿命和修复性限制目前发展水平的设计，并且基于计算和经验规 定发动机工作模式。对于结合涂层/覆盖涂层的标准MCrAn组成，目前没有工业可用的解 决方法以扩展这些限制（同时具有氧化寿命和机械寿命两者）。自修复系统是扩展它们的 一种解决方法。 在文献US 7, 361，386 B2中提出使用纳米结构涂层的不同方法。 根据此文献，为了提高燃气涡轮机的效率，用隔热涂层（TBC)保护热区固定组件 (主要是燃烧器、过渡件和叶轮）。除了为镍基超合金组件提供隔热外，TBC还提供抗高温 氧化和热腐蚀侵蚀的保护。用于船舶（柴油）发动机、军用和商用飞机和陆基燃气涡轮机 组件的常规TBC由双层结构组成，该双层结构由金属MCrAlY(M表示Co、Ni和/或Fe)结合 涂层和氧化钇部分稳定化的氧化锆（YPSZ)陶瓷顶涂层构成。 文献进一步认定，YPSZ TBC的完全潜力仍待实现，这主要是由于在有限次数的发 动机工作循环后沿着结合涂层/顶涂层界面或在其附近出现的破裂问题。这种界面破裂， 经常通过顶涂层从结合涂层剥离（散裂）导致过早的涂层失效，已由从沉积涂层的工作中 老化得到的微结构证据和由已进行的实验室试验充分证明。在结合涂层顶上、在结合涂层/ 顶涂层界面处生长的薄氧化物层在界面破裂中起关键作用。很明显，此破裂问题通过降低 发动机效率（因为发动机工作温度保持低于其最佳温度）和缩短发动机组件寿命二者负面 影响涂层性能。这转而极大影响整个发动机系统的可靠性和效率。 根据文献US 7, 361，386 B2,在上面布置YPSZ顶涂层的结合涂层表面具有主要由 各种氧化物（Ni0、Ni(Cr，Al)20 4、Cr203、Y203、Al 203)组成的薄氧化物层。存在这种薄氧化物 层在金属结合涂层和陶瓷顶涂层之间的附着（结合）中起重要作用。然而，在发动机工作 期间，除了原本的氧化物外，还形成别的氧化物层。这种次级层，也主要是氧化铝，一般被称 为热生长氧化物（TG0)，并且在暴露于高温期间缓慢生长。界面氧化物，特别是TG0层，在 破裂过程中起关键作用。相信TG0层生长导致在TG0层和顶涂层之间的界面区域处应力积 累。 为了解决这些问题，文献US 7,361,386 B2提出，为了在高温暴露期间控制随后的 变化，在暴露于高温之前，以控制方式改变MCrAlY结合涂层的微结构（在隔热涂层中）。更 具体地讲，控制热生长氧化物（TG0)的结构、组成和生长速率，以最终提高TBC的性能。根 据US 7, 361，386 B2,在结合涂层中提供纳米结构，因此，将纳米晶体分散体引入结构中。分 散体的用途是使纳米晶体结构稳定，并使TG0中期望的-Α1203成核。 其它现有技术文献，Ajdelsztajn 等，Surf. & Coat. Tech. 201(2007) 9462-9467 和 Funk 等，Met. Mat. Trans. A 42 (2011) 2233-2241)，显示这种纳米 结构结合涂层具有数个优点，例如改善的机械性能。这种益处是由于存在Y和β相的超 细分散体。 专利技术概述 本专利技术的目的是提供在组件的表面上涂敷改进的高温稳定涂层的方法和用此涂层涂 覆的用于高温环境的组件 这一目的通过权利要求1的方法和权利要求14的组件实现。 在组件的表面上涂敷高温稳定涂层的本专利技术的方法包括以下步骤： a) 提供具有待涂覆表面的组件； b) 提供包含至少一部分亚微米粉末颗粒的粉末材料； c) 将所述粉末材料通过喷涂技术涂敷到组件的表面，以建立涂层，由此， d) 所述亚微米粉末颗粒分别至少部分被氧化物壳围绕，并用其氧化物壳在所述涂层内 建立至少部分互连的亚微米氧化物网络。 根据专利技术方法的一个实施方案，将所述粉末材料通过热喷涂技术涂敷到组件的表 面。 尤其是，所用热喷涂技术为高速氧燃料喷涂（HV0F)、低压等离子喷涂（LPPS)、空 气等离子喷涂（APS)或悬浮体等离子喷涂（SPS)之一。 根据专利技术方法的另一个实施方案，所述粉末材料具有附聚物形式。 根据专利技术方法的另一个实施方案，所述粉末材料具有悬浮体形式。 根据专利技术方法的另一个实施方案，粉末材料包含微米大小的粉末颗粒和/或更大 的附聚物，并且亚微米粉末颗粒在所述涂层中分布在所述微米大小的粉末颗粒和/或所述 更大的附聚物的表面周围。 根据专利技术方法的另一个实施方案，在加入到所述涂层之前，亚微米粉末颗粒经预 氧化。 优选在喷涂期间在飞行中（in-flight)进行预氧化。 或者，通过粉末材料的氧化预热处理进行预氧化。 根据专利技术方法的另一个实施方案，粉末材料为金属粉末。 尤其是，粉末材料为MCrAlY型，其中M = Ni、Co、Fe或它们的组合。 根据专利技术方法的另一个实施方案，涂层为结合涂层或覆盖涂层。 根据本专利技术，具有用涂层涂覆的表面的所述组件的特征在于，所述涂层包含亚微 米粉末颗粒，这些颗粒分别至少部分被氧化物壳围绕，并用其氧化物壳在所述涂层内建立 至少部分互连的亚微米氧化物网络。 根据本专利技术的一个实施方案，所述涂层进一步包含微米大小的粉末颗粒和/或更 大的附聚物。 尤其是，所述亚微米粉末颗粒在所述涂层中分布在所述微米大小的粉末颗粒和/ 或所述更大的附聚物的表面周围。 根据本专利技术的另一个实施方案，涂层为结合涂层，粉末材料为MCrAlY型，其中Μ = Ni、Co、Fe或它们的组合。 附图简述 现在通过不同的实施方案并参考附图更准确地说明本专利技术。 图1以简化示意图显示可用于本专利技术的热喷涂结构。 图2显示根据本专利技术的一个实施方案通过喷射的亚微米粉末颗粒的飞行中氧化 产生具有内部氧化物网络的涂层； 图3与图2类似，显示在所述亚微米粉末颗粒氧化物网络中包埋微米颗粒或附聚物；并 且 图4示意显示根据本专利技术的一个实施方案的分级涂层。 附图标记列表 10 热喷涂结构 11 组件 12, 12本文档来自技高网...
【技术保护点】
在组件(11)的表面上涂敷高温稳定涂层(12, 12a, 12b)的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供具有待涂覆表面的组件(11)；b)提供包含至少一部分亚微米粉末颗粒(18)的粉末材料；c)将所述粉末材料通过喷涂技术涂敷到所述组件(11)的表面，以建立涂层(12, 12a, 12b)，由此，d)所述亚微米粉末颗粒(18)分别至少部分被氧化物壳(20)围绕，并用其氧化物壳(20)在所述涂层(12, 12a, 12b)内建立至少部分互连的亚微米氧化物网络(22)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：SBC杜瓦尔，PD格拉斯索，S奧里格斯，A斯坦科维斯基，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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